籼米凝胶中压缩与剪切特性检测方案(质构仪)

http：//www.casb.org.cn食品科学·109· .Chinese Agricultural Science Bulletin Vol. 23 No.5 2007 Mayhttp：//www.casb.org.cn食品科学110· 米凝胶的压缩与剪切特性研究 许金东，李云波，赵思明 (华中农业大学食品学院，武汉 430070) 摘要：防法】以不同品种的米为原料制作大米凝胶，用质构仪测定凝胶的压缩和剪切特性。 研究目的】为大米凝胶食品的原料选择、品质评价提供实验数据。结果】不同品种灿米之间压缩特性和剪切特性有显著差异。金优402的凝胶硬度和咀嚼度、M103s/20257的凝胶弹性、晚89-3的凝胶粘聚性、丝苗的凝胶粘附性和回弹性最大。两优301的凝胶硬度和咀嚼度最小，两优106的凝胶压缩特性除硬度和咀嚼度外均显著低于其他品种。M102s/中组1号的凝胶最大剪切力和剪切功最大，M103S/20257 的最小。 结论】早籼米凝胶的粘附性显著高于晚米，其回弹性显著低于晚米，可用籼米凝胶的粘附性和回弹性来描述和区分早釉和晚釉大米凝胶的质构特性。 关键词：籼米；凝胶；压缩与剪切 中图分类号：TS205.9，S379.2 文献标识码：A Study on the Compression and Cutting Properties of Indica Rice Gel Xu Jindong， Li Yunbo， Zhao Siming . (Department of Food Science and Technology of Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070) Abstract： 【METHOD】 Compression and cutting properties of rice gel made from different indica riceswere studied by texture analyzer in this paper..【OBJECTIVE】 The purpose of the study is to provide trialdata for the choice of the raw material and the quality control of indica rice gel food.【RESULTS】 Signifi-cant differences were found in compression and cutting properties of different indica rice gel. Hardnessand chewiness of jinyou402 gel， springiness of M103s/20257 gel， adhesiveness of wanxian89-3 gel， cohe-siveness of simiao gel and resilience of simiao gel were the maximum. Hardness and chewiness of liangy-ou301 is the minimum. Compression properties of liangyou106 except hardness and chewiness were signifi-cantly lower than those of other indica rices. The maximum cutting force and shear power of M102s/zhongzu number 1 is the maximum and that of M103S/20257 is the minimum. 【CONCLUSION】 Cohesive-ness and resilience of early season indica rice gel was significantly higher and lower than that of late sea-son indica rice respectively. Cohesiveness and resilience of indica rice gels could be used to describe andtell textural properties of early and late season indica rices. 0)i引言 力学特性是影响食品品质最重要的指标之一，研究食品的力学特性有利于控制食品的质量。食品中常用的力学作用包括拉伸、压缩和剪切等，其曲线中的最高峰感应力一般被定义为凝胶硬度"。结构相对致密、韧性较好的凝胶常采用高压缩比(75%~90%)进行 剪切测定；而结构相对松软、韧性较差的凝胶则易采用低压缩比(50%~75%)进行压缩测定。 食品成分③、加工工艺[4.5]等因素对凝胶体的力学特性都有一定的影响。米粉[6-8等大米凝胶食品对原料有严格的选择要求，不同品种的早籼和晚籼制作的米粉品质之间也存在显著差异，但目前对不同品种 ( 基金项目：湖北省科委重点科技攻关项目(2001AA204B07)。 ) ( 第一作者简介：许金东，男，1980年出生，江苏海安，硕士研究生，研究方向为食品科学。通信地址：430070湖北省武汉市南湖狮子山街一号，华中农业大学 食品科技学院。 Tel： 0 2 7-87288375。 E-ma i l： xjdong@webmail.hzau.edu.cn. ) ( 通讯作者：赵思明，女，1963年出生，四川自贡，教授，主要从事稻米食品加工及食品大分子结构的研究。Tel：027-87288375 ， E-mail： zsmjx@mail.hzau.edu.cn。 收稿日期：2007-02-07，修回日期：2007-03-08。 ) 表1供试釉稻品种的名称、类型及来源 编号 品种名称 品种类型 来源 01 两优103 早籼 华中农业大学 02 两优106 早籼 华中农业大学 03 两优105 早籼 华中农业大学 04 两优407 早籼 华中农业大学 05 两优301 早籼 华中农业大学 06 M103s/20257 早籼 华中农业大学 07 M104s/20257 早籼 华中农业大学 08 M103s/中组1号 早籼 华中农业大学 09 M102s/中组1号 早籼 华中农业大学 10 浙辐802 早籼 湖南金健米业股份有限公司 11 金优402 早籼 华中农业大学 12 金优207 晚籼 湖南金健米业股份有限公司 13 余红 晚籼 湖南金健米业股份有限公司 14 余赤 晚籼 湖南金健米业股份有限公司 15 晚89-3 晚籼 湖南金健米业股份有限公司 16 丝苗 晚籼 湖南金健米业股份有限公司 米凝胶特性的研究鲜有报道。笔者以11种早籼和5种晚籼为原料，研究其凝胶的压缩与剪切力学指标，为米凝胶食品的原料选择和品质控制提供理论基础。 1材料与方法 1.1试验材料 供试稻谷名称、品种、类型及来源见表1。 试验用稻谷均为当年收获精选晾晒的稻，收集后置于白铁皮箱中室温下储藏。使用前由同一台实验奢谷机加工成糙米，然后由同一台实验碾米机碾成白米，碾米时间为 60s。 1.2实验仪器 TA-XT2 型质构仪， 由 Stable Micro Systems Ltd生产。 1.3凝胶的制作 工艺流程采用的方法。 米→洗米→浸泡→磨浆→调浆→初蒸→静置→二次蒸煮→开水漂烫→乳酸浸泡→装袋灭菌→贮存 1.4凝胶质构特性的测定 凝胶压缩特性采用两次压缩模式进行测定。测试探头：P/36；探头测试前下压速度、测试速度和测试后的上升速度均为 1mm/s；感应力为5g；压缩率为50%；间隔时间为3s。凝胶两次压缩特征曲线如图1所示。 典型的两次压缩图形，模拟口腔的两次咀嚼，在两次压缩过程中形成两个峰。硬度定义为第一次咀嚼过程中的最大力，图中为第一个峰最高点对应的力 时间(s) 图1典型的凝胶两次压缩曲线 F，单位为kg。粘聚性表现为克服食品表面和探头表面粘附力需要的功，单位为 kg/s，图中由A；对应的负面积表示。回弹性定义为第一次压缩过程中Az和A 表示的面积之比，表示食品从由速度和力导致的形变中恢复的程度。粘附性定义为A4 和(A+Az)表示的面积之比，粘附性可通过食物在机械作用下破裂程度来 测量。弹性定义为第一次咀嚼结束和第二次咀嚼开始前食品恢复的高度，由 d2与dl表示的时间之比计算.获得。咀嚼度定义为硬度、弹性和粘附性的乘积，表示咀嚼食品需要的能量。 凝胶剪切特性的测定：测试探头：A-LKBF；探头测试前下压速度 1mm/s，测试速度 0.5mm/s，测试后的上升速度 10mm/s，感应力为 5g；压缩率为90%。典型的凝胶剪切曲线如图2所示。 典型的剪切曲线中，最大剪切力定义为剪切过程中剪切力达到最大值对应的力，图中为曲线最高点对应的力Fmax，单位为kg。剪切功定义为剪切力达到最 大剪切力过程中剪切曲线与坐标轴之间的面积，图中由B对应的面积表示，单位为 kg/s。 1.5数据处理 应用SAS软件和 Excel 软件进行数据分析。 2结果与分析 2.1凝胶的压缩特性 16种岭米凝胶的质构特性如图3所示。由两次压缩曲线得出的不同品种咪米凝胶的硬度、弹性、回弹性、粘聚性、粘附性、咀嚼度见表2. 由表2可知，金优402、余赤、余红、浙辐802硬度较较，两优301、M103s/20257、两优105、两优106 10 15 20(a)凝胶硬度大于6kg 的米品种 时间(s) 时间(s) (b)凝胶硬度小于6kg 的米品种 图3不同品种米凝胶的两次压缩特性曲线 表2不同品种灿米凝胶的TPA参数 品种 类型 硬度 弹性 粘聚性 粘附性 回弹性 咀嚼度 M102s/中组1号 早籼 8.78±0.80cd 0.88±0.05ab 0.84±0.01abc -0.13±0.04bcd 0.42±0.01d 6.38±0.85bc M103s/20257 早釉 3.27±0.10ij 0.93±0.02a 0.72±0.01e -0.30±0.03ef 0.33±0.01g 2.19±0.12hi M103s/中组1号 早籼 4.84±0.44gh 0.90±0.03ab 0.79±0.01cd -0.16±0.12bcd 0.38±0.02e 3.44±0.36fg M104s/20257 早籼 7.08±0.43e 0.89±0.03ab 0.72±0.03e -0.51±0.11g 0.32±0.04g 4.66±0.45de 浙802 早籼 9.52±0.80c 0.91±0.08ab 0.86±0.04ab -0.11±0.01abc 0.42±0.00d 7.14±0.83b 两优407 早籼 5.44±0.91fg 0.87±0.04abc 0.82±0.01bc -0.40±0.09f 0.37±0.03ef 3.90±0.81ef 金优402 早籼 12.83±2.48a 0.81±0.09cd 0.82±0.02bc -0.14±0.02bcd 0.47±0.01bc 8.64±2.39a 两优103 早籼 6.69±0.79ef 0.75±0.03d 0.59±0.05g -0.37±0.03f 0.35±0.02fg 3.25±0.54fgh 两优105 早籼 3.54±0.35hij 0.88±0.02abc 0.76±0.02de -0.54±0.03g 0.32±0.03g 2.37±0.23ghi 两优106 早籼 3.90±0.30hi 0.67±0.08e 0.47±0.07h -0.54±0.04g 0.14±0.01i 1.61±0.04i 两优301 早籼 2.28±0.28j 0.91±0.01ab 0.66±0.01f -0.52±0.17g 0.23±0.01h 1.38±0.16i 丝苗 晚籼 6.25±0.25ef 0.91±0.03ab 0.87±0.01a -0.02±0.02a 0.54±0.01a 4.98±0.43de 余赤 晚籼 11.24±1.69b 0.76±0.03d 0.81±0.08bc -0.21±0.00cde 0.45±0.03c 6.91±0.75b 余红 晚籼 7.52±0.86de 0.91±0.01ab 0.81±0.02cd -0.09±0.03ab 0.42±0.01d 5.53±0.58cd 晚灿89-3 晚籼 7.22±0.40e 0.88±0.04abc 0.87±0.03a -0.08±0.06ab 0.49±0.01b 5.48±0.25cd 金优207 晚籼 3.36±0.89ij 0.84±0.01bc 0.63±0.01fg -0.22±0.06de 0.32±0.01g 2.37±0.22ghi 注：同列中标注不同字母表示存在显著差异，显著水平为0.1。 硬度较小；M103s/20257、两优301、余红、丝苗弹性较大，两优106、两优103、余赤、金优402弹性较小；丝苗、晚挽89-3、浙辐802、M102s/中组1号粘聚性较 大，两优 106、两优103、金优207、两优301粘聚性较小；两优105、两优106、两优 301、M104s/20257 的粘附性较大，丝苗、晚89-3、余红、浙浙802 的 粘 —A一两优105 图4不同品种帐米凝胶的剪切特性曲线 附性较小；丝苗、晚晚89-3、金优402、余赤的回弹性较大，两优106、两优301、金优 207、M104s/20257 的回弹性较小；金优402、余赤、浙辐802、M102s/中组1号的咀嚼度较大，表明咀嚼过程中需要较大能量；两优301、两优106、M103s/20257、金优 207的嚼度较小，表明咀嚼过程中需要较小能量。中早1号经发酵后制作的米粉硬度为 25.395kg、回弹性为0.881、弹性为 0.9721101，其硬度、回弹性和弹性均高于该实验获得的参数，发酵导致淀粉大分子降解，中等及小分子质量淀粉比例增加，分子质量大小趋于均匀匀，蛋白、脂肪和灰分含量明显减少[2或品种差异是其可能的原因。 2.2凝胶的剪切特性 供试各品种咪米的凝胶剪切特征曲线见图4。 剪切曲线获得的最大剪切力与凝胶的硬度成显 著正相关3]。如图4所示，根据最大剪切力可将供试米凝胶的剪切特征曲线分为两类，第一种类型如图4(a)所示，随时间延长剪切应力持续增大，且最大剪切力较小；第二种类型如图4(b)所示，随时间延长剪切应力先增大后减小，且最大剪切力较大。第一种类. 型的凝胶表现出较强的流体黏滞性，弹性、韧性差；第二种类型的凝胶表现出较强的弹性固体的特征，弹性、韧性较好。早米中的两优407、两优301、M103s/中组1号、M103s/20257 都属于第一类，质地软、黏性强，弹性很差；其余的早米属于第二类。晚籼米都属于第二种类型，韧性和弹性较好。由剪切特性曲线得出的各品种米凝胶的最大剪切力和剪切功见表3。 由表3可知，M102s/中组1号、金优402、余赤、M104s/20257、晚89-3、余红、丝苗的最大剪切力较大，表明凝胶硬度较大。M103s/20257、两优 301、两优 品种 类型 最大剪切力(kg) 剪切功(kg/mm) 浙辐802 早籼 0.73±0.02e 2.66±0.04g M102s/中组1号 早籼 1.85±0.09a 6.15±0.32a M103s/20257 早籼 0.32±0.01j 1.51±0.05i M103s/中组1号 早籼 0.54±0.01fg 1.76±0.06i M104s/20257 早籼 0.92±0.04d 3.39±0.02e 金优402 早籼 1.45±0.05b 5.30±0.67b 两优103 早籼 0.62±0.06f 2.98±0.23f 两优105 早籼 0.40±0.02ghi 2.31±0.09h 两优106 早籼 0.49±0.12gh 2.48±0.05gh 两优301 早籼 0.37±0.02ij 1.54±0.06i 两优407 早籼 0.40±0.01ghi 1.63±0.04i 丝苗 晚籼 0.72±0.03e 3.27±0.08ef 余赤 晚籼 0.35±0.17c 4.70±0.27c 余红 晚籼 0.76±0.02e 3.79±0.08d 金优207 晚籼 0.46±0.03ghi 2.32±0.10h 89-3 晚籼 0.91±0.09d 4.09±0.29d 105、两优407、金优207、两优 106、M103s/中组1号的最大剪切力较低，表明凝胶硬度较小。M103s/20257、两优 301、两优 407、M103s/中组1号、两优105、金优 207、两优 106的剪切功较低，表明剪切过程中需要较少的能量。 由上述对凝胶压缩和剪切特性的比较可知，具有相近凝胶特性的米品种中包括早和晚免，仅用早 籼和晚釉划分不同品种的米无法全面反映其凝胶的质构特性。 2.3不同种类以米凝胶力学特性的差异 早米和晚籼米的凝胶力学特性参数的差异分析见表4。 由表4可知，早釉米凝胶的粘附性显著高于晚米，其回弹性显著低于晚釉米，其他指标无显著差异。 表4早米和晚米的凝胶力学特性参数的差异分析 类型 硬度 弹性 粘聚性 粘附性 回弹性 咀嚼度 最大剪切力 剪切功 早籼 5.74±2.54a 0.86±0.08a 0.73±0.12a 0.34±0.18a 0.34±0.09a 3.92±2.19a 0.73±0.49a 2.88±1.54a 晚籼 7.95±1.84a 0.86±0.06a 0.80±0.10a 0.12±0.09b 0.44±0.08b 5.24±1.96a 0.84±0.33a 3.63±0.90a 注：同列中标注不同字母表示存在显著差异，显著水平为0.1。 3结论 不同品种釉米之间压缩特性和剪切特性有显著差别。金优402的凝胶硬度和咀嚼度、M103s/20257的凝胶弹性、晚料89-3的凝胶粘聚性、丝苗的凝胶粘附性和回弹性最大。两优301的凝胶硬度和咀嚼度最小，两优106的凝胶压缩特性除硬度和咀嚼度外均显著低于其他品种。M102s/中组1号的凝胶最大剪切力和剪切功最大，M103S/20257 的最小。 早釉米凝胶的粘附性显著高于晚釉米，其回弹性显著低于晚釉米，可用釉米凝胶的粘附性和回弹性来描述和区分早釉和晚釉大米凝胶的质构特性。 ( 参考文献 ) ( [1] A ndrew S Ro s s. 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