大米膠稠度測定的影響因素研究

王婧+顧見勛+丁華+趙明明+楊潔

摘要：大米膠稠度的測定結果受試驗條件的影響較大，穩定性不夠理想。研究選取了樣品粒度、水分平衡、KOH試劑濃度、KOH試劑新鮮度、電爐功率、放置溫度、放置時間7個對測定結果可能有影響的因素進行了分析。結果表明，除放置時間外，其余因素均對膠稠度測定的準確性存在顯著影響。

關鍵詞：大米；膠稠度；影響因素

中圖分類號：S132 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）23-4591-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.044

Abstract： Empirical data showed test conditions affect the results of gel consistency determination and make them not so stable. The study selected and analyzed 7 factors which possibly influence gel consistency value，including particle size，water content balance，KOH solution concentration，KOH solution freshness，electric stove power，place temperature and place period. The results suggest that almost all the above factors affected gel consistency value obviously except place period.

Key words： rice； gel consistency； influence factor

膠稠度（Gel Consistency，GC）是米質評價中的一項指標，反映了精米中4.4%的冷米膠的黏稠程度[1]。稻米淀粉經稀堿熱糊化成為米膠，冷卻后在水平放置的試管中會作一定程度的延伸，延伸后的米膠長度（單位為mm）稱膠稠度[2]。按照國際慣例，依據膠稠度的大小可將稻米分為三類：硬膠稠度（米膠長度<40 mm）、中等膠稠度（米膠長度為 40～60 mm）、軟膠稠度（米膠長度>60 mm）[3]。在一定范圍內，膠稠度越大，米飯越柔軟[4]。軟膠稠度的稻米米飯柔軟、黏性大、口感好，冷卻后也不成團、不變硬，硬膠稠度的稻米米飯則較硬[5，6]。由于膠稠度與米飯的口感、黏滯性、硬度等指標有直接且顯著的相關性，故而該指標對于快速評價稻米食用品質具有重要意義[2]。國家優質稻谷的評級參考了膠稠度的分類（表1）。膠稠度系米質分析中最難準確測定的項目[7]。膠稠度的測定最先由國際水稻研究所提出[1]，幾經修改后被收錄為國家標準方法[8，9]。整個測定過程均為人工操作步驟，沒有使用測量儀器，涉及的試劑種類也不多，看上去較為簡單，然而，在實際操作中卻極易受外界的各種試驗條件和人為因素的影響，導致試驗數據誤差較大，重復性不佳。為了對稻米樣品做出盡可能精準的分析和評價，就需要獲得盡量準確、穩定的膠稠度測定數據，因此有必要對膠稠度測定試驗的影響因素進行深入分析，從而優化測定條件。已有文獻報道的影響因素包括稻米類型、KOH試劑濃度、放置溫度、樣品精白程度、樣品粒度、加熱時間、平面水平程度[1，2，7]。本研究結合本實驗室常年測定稻米膠稠度的經驗，選取了7個因素進行試驗設計和分析，分別為樣品粒度、水分平衡、KOH試劑濃度、KOH試劑新鮮度、電爐功率、放置溫度、放置時間。其中水分平衡時間、KOH試劑新鮮度、電爐功率、放置時間是鮮有關注的因素，但本實驗室在長期的膠稠度測定工作中發現這些因素亦可能對測定結果產生影響，故而選擇進行分析。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料 為了保證樣品的代表性，本研究選取了高、中、低直鏈淀粉含量的稻谷樣品各2份，共計6份，其來源為2016年國家水稻區域性試驗樣品，由各地水稻研究所提供（表2）。稻谷樣品經礱谷機出糙、碾米機精白、旋風磨粉碎后得到的大米粉樣品，置于磨口瓶中備用。

另有膠稠度標準品3份（標1、標2、標3），對應的膠稠度分別為30、50、70 mm，系農業部稻米及制品質量監督檢驗測試中心（杭州）提供。

1.1.2 試劑 0.025%麝香草酚藍乙醇溶液，本實驗室自行配制； 0.2 mol/L的氫氧化鉀標準滴定溶液，購自博林達標準溶液廠。

1.1.3 設備與儀器 JFS-13A型旋風磨（錢江儀器設備有限公司）；孔徑分別為0.2（80目）、0.15（100目）、0.105 mm（140目）的尼龍篩；QILINBEIER R 振蕩混勻器；AL204型分析天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）；試管（13 mm×100 mm）；IMS-150B制冰機（常熟雪科電器有限公司）；GZP-250A型恒溫培養箱（南京恒裕儀器設備制造有限公司）；1 kW和2 kW功率的電子萬用爐（天津泰斯特儀器有限公司）；深燒鍋；空調（格力電器有限公司）；溫濕度計；水平操作臺；水平尺；坐標紙；直徑為15 mm的玻璃彈子球；JLGJ4.5型檢驗礱谷機（浙江臺州糧儀廠）；JNMJ3型碾米機（浙江臺州糧儀廠）。

1.2 方法

按照GB/T 17891-1999中的膠稠度測定方法進行。每次測定均以標準樣品為對照。包括標準樣品在內的每份樣品，均稱量2個平行樣品，同條件下處理和測定，最終結果采用二者的平均值。

2 結果與分析

2.1 樣品粒度的影響

試驗所用大米粉樣品分別過80、100、140目篩，標準樣品是過100目篩制作而成，故只有100目這一種，僅作為質控使用。稱取樣品（0.1±0.000 5） g，采用有效期內的KOH標準滴定溶液，按照“1.2”的方法進行測定，前后共測定了3次，每次的結果平均值見表3。每份樣品過不同目篩后3次測定結果的極差趨勢見圖1。由表3可看出，100目和140目之間膠稠度差異不大，80目則明顯大于100目和140目，尤其對于低直鏈淀粉含量的樣品（軟膠稠度樣品）而言，膠稠度隨樣品粒度減小而增大的趨勢較為清晰。結果表明，過80目篩的樣品粒度對應的膠稠度更大，即米膠流動更長，對于軟膠稠度樣品尤其如此。分析原因可能是過100目篩使>95%的淀粉顆粒破損，加入試劑后分散、糊化作用更充分，黏稠性更好，而過80目篩的淀粉顆粒破損程度不夠，分散、糊化不完全，米粉結塊現象較多，導致米膠整體變稀，黏稠性低，從而流動更長[2，3]。由圖1可看出，粒度越大，極差越小，140目的極差最小，即測定結果的重復性最好。如需獲得穩定的結果，140目是最優選擇。分析原因應是樣品顆粒越細，糊化越充分，糊化后的均勻性越好，因此重復性越好[5]。

2.2 水分平衡的影響

選擇過140目篩的樣品，按照“1.2”的方法測定膠稠度。對新鮮制備（出糙、精白、粉碎、過篩）的樣品立即測定，余樣在室溫下統一靜置3 d以保證平衡水分后，再次測定。兩者的結果比較見表4。由表4可以看出，經過3 d的放置，平衡水分后，大部分樣品的膠稠度下降。原因可能是在常溫常濕環境下，樣品水分揮發，含水量降低，導致實際稱樣量偏大，米膠濃度增大，從而流動較短。若平衡水分時間更長，膠稠度變短的趨勢將更明顯。

2.3 KOH試劑濃度的影響

選擇過140目篩的樣品，按“1.2”的方法測定膠稠度。分別加入濃度為0.170 7、0.200 2、0.231 0 mol/L的KOH標準溶液。結果見表5。與其他文獻的報道一致，即隨著KOH濃度增大，膠稠度呈現出明顯增大的趨勢。當KOH濃度過低時，糊化不徹底，米膠流動性差，故而數值整體偏低[10]。關于KOH試劑的濃度，國家標準GB/T 17891-1999和農業部標準NY/T 83-1988均規定為0.2 mol/L，但國標未要求標定，部標則要求標定。本試驗反映出KOH濃度直接影響膠稠度測定的結果，因此標定是有必要的，應盡可能精確配制0.200 0 mol/L的KOH用于測定。

2.4 KOH試劑新鮮度的影響

國標和部標均未提及試劑的新鮮程度對結果的影響。選取過140目篩的樣品，分別使用新開封的KOH標準溶液、開封后常溫放置2周的KOH標準溶液、開封后常溫放置1個月的KOH標準溶液進行測定。結果見表6。從表6可看出，KOH放置越久，膠稠度越小。原因可能是KOH的濃度對膠稠度的測定結果影響較大。所用KOH的濃度直接影響膠稠度的測定結果。隨KOH濃度的增大，膠稠度也呈現逐漸增大的趨勢。久置的KOH溶液吸收空氣中的CO2，部分轉化成K2CO3，KOH溶液濃度降低，根據李輝等[2]的報道，KOH濃度越大，膠稠度越大，故新液比陳液測出的膠稠度更大。另外，根據多年來對委托樣品檢測數據的觀察，發現高直鏈淀粉樣品對應的膠稠度（短膠）一般較為穩定，不會因為KOH濃度的細微變化而發生巨大差異。

2.5 電爐功率的影響

電爐的功率大小關系到對樣品進行沸水處理時沸騰的持續情況，因為在大批量樣品的處理過程中，很難保證水自始至終均處于沸騰狀態。選取過140目篩的大米樣品按照“1.2”中的方法進行試驗，沸水浴時分別使用1 kW電爐和2 kW的電爐（表7）。由表7可以看出，除了短膠無明顯差異外，2 kW電爐測定的膠稠度略大于1 kW電爐測定的膠稠度。并且2 kW電爐測定的標樣膠稠度更加接近標準值。原因可能是沸水浴時使用的電爐功率大，加熱煮沸效果更好，淀粉消化更充分，膠更軟，膠稠度的測定結果也就更大，更準確。

2.6 放置溫度的影響

選取過140目篩的大米樣品進行測定，三個恒溫培養箱溫度分別設定為20、25、30 ℃作為冰浴后1 h的放置溫度，試驗結果見表8。由表8可看出，膠稠度隨放置溫度的升高而增大。原因可能是低溫下米膠易凝固，膠稠度讀數較短， 易造成偏硬的測定結果，高溫時分子運動較為劇烈，米膠流動性更強， 膠稠度讀數偏大， 導致膠稠度測定結果偏軟。因此溫度過高或過低均不能準確反映真實膠稠度，應盡可能準確保證放置溫度為25 ℃。

2.7 放置時間的影響

選取過140目篩的大米樣品進行測定。分別設定3個放置時間：40 min、1 h、16 h，試驗結果見表9。由表9可知，放置時間的長短對測定值的影響幾乎可以忽略，無論是提前讀數還是延后讀數，差值幾乎都在允許的誤差范圍內（≤7 mm）。因此，若在測定時因故無法及時讀數，對結果產生的影響是有限的。

3 討論

根據本研究的結果，在膠稠度測定過程中，應嚴格注意以下一些問題，樣品的粉粒大小應可以通過 0.105 mm孔徑（140目）的樣品篩，這樣可以保證樣品的淀粉破損程度一致，淀粉充分糊化，測定結果重復性好；放置溫度應盡可能準確的加以控制，無論是用室內空調還是在恒溫培養箱里，都應保證環境溫度為25 ℃；平衡水分較長時間后再測定會帶來膠稠度下降的偏差，應采取與標樣等同的處理以保證數據的背景一致；KOH的濃度應經過嚴格的標定并控制在0.200 0 mol/L；應選用現配或新開封的KOH標準溶液，以確保濃度準確，進而保證測定數值的準確性；為保證沸水浴效果，應采用2 kW的大功率電爐，尤其在樣品量大的情況下。

參考文獻：

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