速熟绿豆加工工艺的优化

张桂芳,张东杰,王立东,包国凤

(1.黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程技术研究中心,黑龙江大庆 163319;2.黑龙江八一农垦大学食品学院,黑龙江大庆 163319)



速熟绿豆加工工艺的优化

张桂芳1,张东杰2,*,王立东1,包国凤1

(1.黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程技术研究中心,黑龙江大庆 163319;2.黑龙江八一农垦大学食品学院,黑龙江大庆 163319)

为了得到最优的工艺参数,本实验研究了速熟绿豆的加工工艺。实验中通过测定吸水率、熟化率、感官、含水量等指标,优化了浸泡、蒸制、速冻和干燥工艺的技术参数。优化后的最佳工艺条件为:料液比1∶1.8 (g/L),浸泡温度40 ℃,浸泡时间150 min;蒸制时间18 min;冷冻条件-20 ℃,冷冻时间60 min;干燥温度80 ℃,干燥时间4.5 h。按照上述工艺条件制备速熟绿豆,样品最终含水量≤6%,与原料豆相比糊化度明显提高(p<0.05)。

速熟绿豆,糊化度,速冻

绿豆(Vignaradiata(Linn.)Wilczek.)为豆科(Leguminosae)蝶形花亚科(Papilionoideae)菜豆族(Trib.Phaseoleae)豇豆属(Vigna)一年生草本植物,我国南北各地均有栽培,世界各热带、亚热带地区广泛栽培[1]。绿豆是一种营养价值较高的食药兼备的豆类食品,其脂肪含量较低(0.8%),富含蛋白质(21.6%)、碳水化合物(62.0%)、膳食纤维(6.4%)、维生素E、核黄素和多种矿物元素[2],同时含蛋白水解酶、超氧化物歧化酶、黄酮、生物碱等生物活性物质[3-4]。

绿豆粥或绿豆汤作为夏季消暑盛品在民间广泛流传,但其煮制加工过程费时费力,不适应现代人快节奏的生活。速熟绿豆是以绿豆为主要原料,通过浸泡、蒸煮、烘干等工序加工而成的绿豆方便食品[5-6],具有营养丰富、食用方便、易于携带等优点。其速熟的原理是绿豆淀粉颗粒在水和温度作用下吸水膨胀,水分子进入淀粉内部使其分子间氢键断裂,晶体结构破碎而溶于水形成溶胶即α化,在此情况下使其迅速失去水分,淀粉晶体结构就不能复原(即回生),α化得到固定,此时淀粉酶容易进入内部分解消化从而达到速熟的目的[7]。

速熟绿豆能够缩短煮制时间,无需提前浸泡或蒸煮,实现与米饭同熟。而且,易于加工、贮藏和运输,为产业化生产提供了充足的空间。本文在前期实验的基础上,从产业化的角度出发,对速熟绿豆的加工工艺进行完善和优化,为加快速熟绿豆的开发和应用提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

原料绿豆(品种为小明绿) 黑龙江省泰来县种子公司;碘、碘化钾 国产分析纯。

HX204快速水分测定仪 梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司;AR223CN电子天平 奥豪斯仪器(上海有限公司)制造;TU-1800可见分光光度仪 北京普析通用仪器有限责任公司;DK-S24型恒温水浴锅、DGG-9053A鼓风干燥箱 上海森信实验仪器有限公司;DW-25L262立式低温保存箱 海尔股份有限公司;JJ-2B大功率粉碎机 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 速熟绿豆制备工艺流程

1.2.1.1 工艺流程图 原料绿豆→挑选→清洗→浸泡→沥干→蒸制→速冻→解冻→干燥→真空包装

1.2.1.2 主要工艺要点 挑选、清洗:选取豆粒饱满、无杂质、无虫害、无霉变、发亮、新鲜度好的绿豆,去除豆秆、石块等杂质,用流动水清洗干净;浸泡:绿豆蒸制前需要浸泡处理增加其渗透性,实验中研究了浸泡料液比、浸泡温度和浸泡时间对浸泡效果的影响。蒸制:将沥干水分的绿豆放置在双层纱布上,利用蒸锅通过隔水蒸汽蒸制,保证蒸汽充足。蒸制的作用主要包括两方面,一方面充足热蒸汽使水分进入绿豆内部,提高绿豆淀粉的糊化度;另一方面热蒸汽在保证绿豆结构完整的同时,能够形成疏松的内部结构提高成品的复水性。速冻:将冷却至室温的绿豆放入立式低温保存箱内冷冻,保证绿豆内外完全冻结。可用一小杯水在同样的条件下作为参考,用以确认绿豆内部是否完全冻实。干燥:冻实后的绿豆放入鼓风干燥箱内进行干燥,干燥的目的一是迅速去除淀粉分子间的水分,固定淀粉α化的程度,二是降低豆粒水分,使成品便于包装、贮存;包装:最后将干燥好的成品冷却后进行塑封真空包装,以防产品重新吸水。

1.2.2 吸水率的测定 绿豆浸泡的用水量要适宜,既要保证绿豆吸水饱和,又要避免水分过量营养成分流失。将挑选清洗后的绿豆与纯净水按照不同比例混合,在不同温度的恒温水浴锅中浸泡不同时间,沥干表面水分后称重。绿豆吸水率的计算公式如下:

式中:m1:绿豆吸水后的质量(g);m2:绿豆吸水前的质量(g)。

1.2.3 熟化率的测定 取适量浸泡好的绿豆放在多功能蒸锅中,保证绿豆均匀平铺厚度在1～2 cm,蒸制时间分别为10、12、14、16、18、20和22 min,随机抽取100颗豆粒剖开,有硬芯是未熟透,断面色泽均匀,透明程度相同则已熟透。绿豆熟化率为成熟豆粒数量的百分比。

1.2.4 糊化度(α化程度)测定 参考文献[8-9]方法,将各工序段制备的绿豆样品,在60 ℃条件下干燥至水分含量≤6%,粉碎过100目筛。准确称取2.000 g绿豆粉末,加入蒸馏水定容至20.0 mL,放入50 ℃的恒温水浴中振荡萃取30 min。取出后在4000 r/min的转速下离心10 min,上清液备用。精确吸取上述清液1.0 mL放入50 mL容量瓶中,加蒸馏水20 mL,再加入0.05 mol/L碘-碘化钾溶液1.0 mL,用蒸馏水定容至50.0 mL,反应10 min后在575 nm波长下用1 cm比色皿测定吸光度,蒸馏水为空白对照,每个样品做三组平行实验。

1.2.5 浸泡工艺条件的确定 将挑选清洗后的绿豆与纯净水混合,浸泡温度分别为25,30,35,40,45,50和55 ℃,浸泡料液比分别为1∶1 (g/mL),1∶1.2 (g/mL),1∶1.4 (g/mL),1∶1.6 (g/mL),1∶1.8 (g/mL),1∶2 (g/mL)和1∶3 (g/mL),浸泡时间分别为30,60,90,120,150,180和240 min,通过测定吸水率确定最佳的浸泡工艺条件。

1.2.6 蒸制工艺条件的确定 充分浸泡后的绿豆沥干水分,放置于蒸锅内的双层纱布上隔水蒸汽蒸制,蒸制时间分别为10,12,14,16,18,20和22 min,通过测定熟化率确定最佳的蒸制工艺条件。

1.2.7 速冻工艺条件的确定 将蒸制后外形完整的绿豆放于低温保存箱中,冷冻温度分别为-10、-15、-20、-25 ℃,设定时间在10、20、30、40、50、60 min时为观察点,确定绿豆的内外完全冻结的时间。

1.2.8 干燥工艺条件的确定 取适量冷冻好的绿豆分别放置于60、80、100、120 ℃的鼓风干燥箱中解冻干燥至水分含量≤6%(快速水分测定仪测定),在此含水量下绿豆复水性较好，有益于保存[10],干燥时间从30 min至300 min,通过测定含水量确定最佳的干燥工艺条件。

1.3 统计学方法

实验中数据采用mean±SD方式记录(n≥3),单因素方差分析利用SPSS 18.0软件完成,组间差异利用邓肯多重比较分析(p<0.05差异显著)。

2 结果与分析

2.1 浸泡工艺条件的确定

2.1.1 料液比对吸水率的影响 不同料液比对吸水率的影响如图1所示。随着料液比的增加,吸水率随之缓慢上升,差异显著(p<0.05),由于浸泡温度较高,料液比1∶1.8时绿豆吸水基本饱和。随着料液比的继续增加吸水率没有明显的提升(p>0.05),因而选择1∶1.8 (g/mL)作为最佳浸泡料液比。

图1 料液比对吸水率的影响Fig.1 Effect of material liquid ratio on water absorption rate注:a～d字母不同表示各组间统计学差异(p<0.05),图2～图4、图6同。

2.1.2 浸泡温度对吸水率的影响 不同浸泡温度对吸水率的影响如图2所示。随着浸泡温度的提升，吸水率在初期迅速提高(p<0.05),40 ℃以后温度继续提升吸水率则增加缓慢(p>0.05)。如果浸泡温度较高,一方面增加热能耗,另一方面会引起绿豆中活性物质的损失,因而选择40 ℃作为最佳浸泡温度。

表1 冷冻时间和温度对速冻处理的影响Table 1 Effect of freezing time and temperature on quick-freeze treatment

图2 浸泡温度比对吸水率的影响Fig.2 Effect of soaking temperature on water absorption rate

2.1.3 浸泡时间对吸水率的影响 不同浸泡时间对吸水率的影响如图3所示。随着浸泡时间的延长吸水率迅速提高(p<0.05),150 min以后继续延长浸泡吸水率也基本不变(p>0.05),说明绿豆已经吸水饱和,因而选择150 min作为绿豆浸泡时间。

图3 浸泡时间比对吸水率的影响Fig.3 Effect of soaking time on water absorption rate

2.2 蒸制工艺条件的确定

蒸汽充足的条件下,蒸制时间对绿豆粒熟化率的影响如图4所示。随着蒸制时间的延长,熟化度显著增加,蒸制10 min时绿豆的熟化度仅53.67%,而蒸制18 min时达到99.0%,继续蒸制虽然绿豆完全熟化,但是豆粒膨胀开花明显,豆粒氧化变色,而且后期冷冻和干燥后成品粒型不完整,因而蒸制时间选择18 min为宜。

图4 蒸制时间对熟化率的影响Fig.4 Effect of steaming time on cooked degree

2.3 速冻工艺条件的确定

蒸制熟化后的完整豆粒放入低温保存箱内,观察冷冻时间和冷冻温度对速冻效果的影响,如表1所示。在-10 ℃的冷冻条件下,豆粒冻结较缓慢,冷冻60 min后豆粒仅表面结冰。随着冷冻温度的降低,绿豆冻结速度加快。在-20 ℃的冷冻条件下,冷冻50 min后豆粒大部分冻结,冷冻60 min后豆粒完全冻结。在-25 ℃的冷冻条件下,冷冻50 min后豆粒就完全冻结。考虑冷冻温度降低5 ℃对冷冻设备要求较高,因而选择-20 ℃条件下冻结60 min为宜。

2.4 干燥工艺条件的确定

取适量冷冻好的绿豆分别放置于60、80、100、120 ℃的鼓风干燥箱中解冻干燥至水分含量≤6%,不同温度下干燥时间对绿豆含水量的影响如图5所示。随着干燥温度的提高,干燥速率明显提高。在60 ℃温度条件下干燥5 h,绿豆含水量仅达到6.15%;在80 ℃温度条件下干燥4.5 h,绿豆含水量达到5.99%;在100 ℃温度条件下干燥4 h,绿豆含水量达到5.98%;在120 ℃温度条件下干燥3 h,绿豆含水量达到5.90%。但干燥温度超过100 ℃后干燥后期绿豆有变色和焦糊现象出现,因此选择80 ℃温度条件下干燥4.5 h为最佳的干燥条件。

图5 干燥温度对绿豆含水量的影响Fig.5 Effect of drying temperature on moisture content of mung bean

2.5 糊化度(α化程度)测定结果

碘呈色法分析法的原理是利用直链淀粉分子的螺旋结构可以结合碘形成蓝色复合物,并且在575 nm处有最大吸收峰。天然淀粉颗粒中,分子间以氢键结合形成微晶束,淀粉在糊化过程中,因大量吸水膨胀,晶体结构被破坏,很容易使碘分子进入淀粉结构内部而形成复合物,糊化度越高,蓝色复合物形成越多,在575 nm处的吸光值越高。

不同制备工序得到的绿豆样品在575 nm处的吸光值如图6所示。与原料绿豆相比,加工后的绿豆糊化度都明显升高,差异显著(p<0.05),说明经过蒸制、冷冻和干燥过程都能一定程度的提高绿豆糊化度,使绿豆产品易于加工熟化,达到速熟的目的。冷冻豆和干燥豆与蒸制豆相比较时发现,冷冻和干燥过程能进一步提高绿豆的糊化度,说明冷冻过程能很好的固定绿豆淀粉的α-型结构,之后迅速失去水分后α-型结构不容易复原(即回生),因而速熟绿豆的熟化时间缩短,口感更好。而冷冻豆和干燥豆后期干燥温度有所不同,冷冻豆是在60 ℃温度条件下干燥,而干燥豆是在80 ℃温度条件下干燥,虽然统计学分析差异并不显著,但干燥豆比冷冻豆糊化度略高。

图6 绿豆样品在575 nm处对应的吸光值Fig.6 The absorbance value of mung bean sample at 575 nm

3 结论

本实验利用浸泡、蒸制、冷冻和干燥等工序研制

速熟绿豆。首先通过测定绿豆的吸水率得到了最优的浸泡工艺条件,即豆水比1∶1.8 (g/mL),温度40 ℃,浸泡时间150 min。在此条件下不仅保证水量充足,绿豆吸水饱和,而且不宜造成绿豆营养物质的氧化损耗。绿豆蒸制过程在前期实验的基础上,以熟化率为指标,对蒸制时间进行了细化研究,发现蒸汽充足蒸制18 min时,绿豆熟化完全但未出现开花和变色的现象。低温贮藏和降低水分一直用于延缓和阻止淀粉食品的老化和回生,速冻可以将糊化后的α-型状态进行维持,然后迅速干燥失去水分使其α-型状态得到了固定。因而本实验中采用-20 ℃温度条件下速冻60 min,然后在80 ℃下干燥4.5 h。通过对不同加工过程中绿豆样品糊化度的检测,不难发现蒸制、冷冻和干燥过程都不同程度的增加了绿豆的糊化度,鼓风加热干燥与微波干燥相比对设备的要求不高,因而更易于实现产业化生产。最后将加工后的速熟绿豆进行真空塑封包装,使其水分含量低于6%,在此水分含量下,烹调时间缩短,绿豆复水性和口感均良好,该工艺简单易行,适宜推广应用。

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Optimization of processing technology of fast-cooking mung bean

ZHANG Gui-fang1,ZHANG Dong-jie2,*,WANG Li-dong1,BAO Guo-feng1

(1.National Coarse Cereals Engineering Research Center of Heilongjiang Bayi Agriculture University,Daqing 163319,China;2.Food College of Heilongjiang Bayi Agriculture University,Daqing 163319,China)

In order to get the optimum process parameters,the processing technology of fast-cooking mung bean was studied. The technical parameters of soaking,steaming,quick freezing and drying were optimized by determination of water absorption rate,cooked degree,sensory,moisture content in this study. The optimum preparation conditions were obtained as follow:material liquid ratio 1∶1.8 (g/mL),soaking temperature 40 ℃,soaking time 150 min;steaming time 18 min;freezing temperature -20 ℃,freezing time 60 min;drying temperature 80 ℃,drying time 4.5 h. Under this process conditions to prepare fast-cooking mung bean,final moisture content of samples were less than 6% and the degree increased significantly than raw materials(p<0.05).

fast-cooking mung bean;gelatinization;quick-freeze

2016-12-08

张桂芳(1980-)，女，在读博士，助理研究员，从事农产品加工贮藏与食品安全方向研究，E-mail:zgj200@163.com。

*通讯作者:张东杰(1966-)，男，博士，教授，从事农产品加工贮藏与食品安全方向研究，E-mail:byndzdj@126.com。

黑龙江省农垦总局开发项目(HNK13KF-01-01)；黑龙江省农垦总局科研项目(HNK135-05-02-8)。

TS201.2

B

1002-0306(2017)11-0205-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.11.030