大米理化性質與其食用品質相關性研究

夏凡 董月 朱蕾 張愛靜 王鵬杰 袁建 高瑀瓏

【摘要】對10種不同產地的粳米、秈米以及糯米的自身理化性質與其食用品質之間的關系進行測定與分析。通過理化試驗、質構試驗以及RVA糊化試驗進行分析測定。大米的理化指標有蛋白質含量、直鏈淀粉含量、脂肪酸值、粗脂肪含量，水分含量；食用品質包括峰值粘度、最終粘度、起始糊化溫度、米飯的硬度、凝聚性、膠黏性、回彈性與咀嚼性等。試驗結果表明，大米蛋白質含量與米湯的干物質呈顯著負相關（P<0.05）；直鏈淀粉含量與米湯碘藍值成極顯著正相關（P<0.01）；粗脂肪含量與米飯膨脹體積成極顯著負相關（P<0.01）。大米經過RVA糊化，直鏈淀粉含量與峰值粘度，最終粘度成顯著正相關（P<0.05），與回升值成極顯著正相關（P<0.01）；起始糊化溫度與蛋白質含量成極顯著正相關（P<0.01）；直鏈淀粉含量與米飯的硬度、凝聚性、膠黏性、回彈性成極顯著正相關（P<0.01）；脂肪酸值與硬度、膠黏性、咀嚼性成顯著負相關（P<0.05）；研究發現不同品質大米差異顯著，其中大米的直鏈淀粉含量是影響米飯品質最關鍵的因素，其余理化指標也與米飯的食用品質具有一定相關性。本研究結果對快速篩選優質大米，建立大米自身品質與其食用品質直接聯系有重大意義。

【關鍵詞】大米；理化性質；蒸煮性質；RVA；質構

在亞洲地區，以大米作為主食的人數占有很高的比例，而我國是最大的大米生產國和消費國。我國是稻谷生產大國，稻米產量居世界首位。大米主要分為秈米、粳米和糯米3類。秈米由秈型非糯性稻谷制成，米粒呈長橢圓或細長形。根據秈稻的收獲季節，分為早秈米和晚秈米2種。粳米由粳型非糯性稻谷制成，米粒一般呈橢圓形。根據粳稻的收獲季節，分為早粳米和晚粳米2種。糯米由糯米稻谷制成，乳白色，呈半透明或不透明，黏性大，分為秈糯米和粳糯米2種：秈糯米由秈型糯性稻谷制成，米粒一般呈長橢圓形或細長形；粳糯米由粳型糯性稻谷制成，米粒一般呈橢圓形。我國稻谷品種繁多，其食用品質的優劣有很大的差異。隨著我國國民生活水平的不斷提高，人們對食物的品質和口感要求也不斷提高，消費者在挑選大米時越來越注重米飯的營養價值、香味、粘度、彈性、口感等。決定米飯品質的主要成分有淀粉、蛋白質、水分、各種微量元素等，其中微量元素的含量與大米的營養價值和人類的健康有著密切的關系。淀粉作為大米的主成分，是決定大米食用品質的主要因素。而蛋白質是糖類與脂肪都不可替代的人體唯一氮源，大米的含水量對米飯的粘度、硬度、食味有很大的影響。因此，研究大米基本理化性質和米飯的食用品質之間的關系顯然非常必要。國內外已經有專家進行了一些相關的研究工作。

Sitakali等研究表明：對于不同品種的大米，直鏈淀粉的含量與蒸煮大米的粘度呈負相關，而與硬度呈正相關。蛋白質含量的多少，會直接影響到大米蒸煮時米粒的吸水率。劉宜柏等研究發現，脂肪含量直接影響米飯的食味品質。Marshall等通過研究發現，脂類對大米淀粉糊化特性有不可忽視的影響。大米中所含的磷脂和糖脂部分可與大米淀粉相互作用，降低淀粉的吸水性和膨脹性，提高淀粉的糊化溫度。Larsson和Marrison等認為直鏈淀粉與脂類形成的復合物能阻礙淀粉糊化，從而可能對蒸煮大米的質構特性產生影響。對大米品質進行評價的最基本方法是感官評價，這是最經典的方法。但是，由于評判人員因生活習慣、文化背景的差異而有著不同的食味嗜好，以及感官評判的參比點難以固定等原因，不同的評價結果可能有較大差異，且感官評判費時費力，難以對大量樣品作出快速而有效的鑒定，使得這種方法的應用受到了一定程度的限制。人們希望可以通過一種儀器來有效的測定米飯的適口性。質構儀（Texture ProfileAnalysis，TPA）可通過對試樣進行多次連續性壓縮的機械過程，來模擬口腔牙齒咀嚼過程，從而把適口性指標數字化、客觀化。目前，可用于測定米飯物性的質構儀，主要是通過模擬人口腔的阻嚼運動，并與微機連接，輸出米飯的質構測試曲線，可以分析的質構特性參數包括米飯的硬度、脆性、粘性、內聚性、彈性、膠粘性、耐阻性和回復性等。米飯質構的測定方法使用最多的是飯粒法，即從米飯中隨機選取適當粒數的飯粒，以不同方式（放射狀、星形、平行、圓形）擺放在質構儀測定平臺上進行測定。大米的質構特性是評價食味品質的重要評判標準，通過分析米飯的硬度、粘度、彈性和咀嚼性等指標，直接反應出米飯的食用特性。本研究通過對大米理化性質與其食用品質的相關性分析，可以進一步探明影響米飯食用品質的因素，為不同品質品種的大米分級評價提供理論依據。本研究選擇不同地區的粳米、秈米以及糯米樣品共10種，深入系統研究了大米的水分、蛋白質、粗脂肪、脂肪酸值、直鏈淀粉以及蛋白質含量等基本理化性質和大米的蒸煮品質、RVA糊化特性、質構特性之間的相關性。

1材料與方法

1.1試驗原料

福臨門蘇軟香大米、金龍魚軟香稻（江蘇鹽城）、五豐寒地東北大米（黑龍江）、金龍魚原香稻（遼寧盤錦）、福臨門油粘米（江西南昌）、國寶橋米（湖北京山）、曼泰吉臻品泰國茉莉香米（泰國）、老爺嶺糯米香（東北）、深圳多喜糯米（深圳）、蘇墾清香糯米（江蘇南京），上述所有品種大米品質完好，無霉變蟲變現象。其中金龍魚原香稻、金龍魚軟香稻、五豐寒地東北大米、福臨門蘇軟香大米等4種為粳米；曼泰吉臻品泰國茉莉香米、國寶橋米、福臨門油粘米等3種為秈米。以上品種大米皆購自于蔬果超市。

1.2試驗試劑與儀器

氫氧化鈉、冰醋酸、碘、碘化鉀、濃硫酸、酚酞、五水合硫酸銅、無水乙醇、無水乙醚等，以上試劑均為分析純，購自于南京丁貝儀器有限公司。

配備0.09mol/L的NaOH溶液；lmol/L醋酸；碘試劑：2g碘，20g碘化鉀用蒸餾水溶解定容至100ml后取10ml稀釋至100ml。

K-360凱氏定氮儀：威海市海拓儀器生產有限公司；TAXI plus質構儀：蘇州天吳儀器設備有限公司；Anke TDL-5-A離心機：上海安亭科學儀器廠；601超級恒溫水浴鍋：金壇市醫療儀器廠；FW100高速萬能粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；DPCZ-Ⅱ型直鏈淀粉儀：北京智海電子儀器廠有限公司；UV-2401PC型紫外分光光度計：日本島津公司；RVA4500波通快速粘度儀：波通瑞華科學儀器（北京）有限公司；pHS-3C pH計：上海精科儀器公司；MC電子天平：北京丹佛儀器有限公司；101-3AS電熱鼓風干燥箱：上海蘇進儀器設備廠。

1.3試驗方法

1.3.1大米水分含量測定

參考GB 5009.3-2016食品安全國家標準食品中水分的測定方法來測定大米樣品中水分含量。

1.3.2大米粗脂肪含量測定

參考GB/T 5512-2008糧油檢驗中粗脂肪含量的測定方法來測大米樣品中粗脂肪含量。

1.3.3大米脂肪酸值測定

參考NY/T 2333-2013糧食、油料檢驗脂肪酸值測定的方法來測定大米樣品的脂肪酸值。

1.3.4大米直鏈淀粉含量測定

采用直鏈淀粉儀法。具體操作步驟：（1）空白樣品的制備：取100 ml容量瓶，依次加入0.09mol/L的NaOH溶液5mL，蒸餾水50mL，1mol/L醋酸1mL，碘試劑1mL，用蒸餾水定容至100mL，顯色10min。（2）測量樣品的制備：稱取0.1g粗淀粉置于150mL錐形瓶中，加入1mL無水乙醇充分浸泡分散，再加入1mol/LNaOH溶液9mL，于90℃沸水浴中分散10min，迅速冷卻后轉移至100mL容量瓶用蒸餾水定容，作為待測樣品溶液；取此待測樣品溶液5mL置于100mL空容量瓶中，依次加入50mL蒸餾水，1mol/L醋酸1mL，1mL碘試劑，用蒸餾水定容至100mL，顯色10min，用來測定待測樣品直鏈淀粉含量。（3）用DPCZ-Ⅱ型直鏈淀粉儀測量待測樣品直鏈淀粉含量。

1.3.5大米蛋白質含量的測定

大米經粉碎后，過100目篩，稱取0.2-2g，依次加入0.5g無水硫酸銅，4.5g硫酸鉀，10mL濃硫酸，消化2h，置于通風櫥冷卻30min，用凱氏定氮儀測定大米樣品的蛋白質含量。

1.3.6米飯的蒸煮品質的測定

主要參考王肇慈的方法，并進行適當修改。具體操作步驟為：米飯的蒸煮，準確稱取7g大米置于已知重量銅絲籠中，流水清洗5次，蒸餾水洗1次，將銅絲籠置于200mL燒杯中，加入50℃蒸餾水120mL，用2 000w電爐加熱，沸水20min（水溫達到100℃時開始計時），取出銅絲籠，置于燒杯上至不再有米湯滴下時，放置于潔凈的紗布上冷卻30min。

米飯膨脹體積測定：利用排水法測定蒸煮前后大米和米飯的體積。米飯膨脹體積按照公式（2）來計算：

米湯pH值測定：待燒杯中米湯冷卻至室溫后，利用pH計進行測定米湯的pH值。

米湯干物質測定：測定pH值后的米湯置于100mL容量瓶用蒸餾水稀釋至100mL定容，離心（1500r/min，5min），取10mL上清液于潔凈的培養皿中，烘干稱重。米湯干物質量按照公式（3）來計算：

米湯碘藍值測定：取米湯離心液1mL于100mL容量瓶，分別加入50mL蒸餾水，0.5mol/LHC1溶液1mL，0.2mol/L碘試劑1mL，蒸餾水定容至100mL，搖勻。利用紫外分光光度計，在600nm處測定吸光度。

1.3.7大米的RVA糊化特性測定

使用RVA4500波通快速粘度儀進行測量。大米樣品磨粉，過60目篩；再根據RVA快速測定軟件計算所需測量樣品質量，準確稱取樣品含量，放人RVA4500波通快速粘度儀配套小鋁杯中，加入25mL蒸餾水，快速攪拌10s后放入儀器進行測量，儀器RVA4500參數的設定如表1所示。

1.3.8米飯質構特性測定

米飯的制備參照GB/T 15682-2008糧油檢驗稻谷、大米蒸煮食用品質感官評價方法，利用TAXI plus質構儀測定蒸煮后米飯的硬度、彈性、咀嚼性、回彈性等，分析不同品種大米的質構特性。

質構儀參數的設定：5kg感應力，P36/R探頭，測前速度0.5mm/s，測試速度lmm/s，測后速度2mm/s，壓縮比70%。每次取3粒米，6次平行。

1.4數據處理

利用SPSS軟件進行實驗數據的相關性分析。采用Duncan新復極差法（SSR）進行多重比較，結果以x±SD表示，P<0.05為差異顯著。

2結果與分析

2.1 10種不同品種大米基本理化性質分析

從表2的數據可以看出，不同品種的大米直鏈淀粉、蛋白質、水分、脂肪酸值以及粗脂肪的含量都存在一定的差異性。福臨門蘇軟香大米，金龍魚軟香稻，五豐寒地東北大米以及金龍魚原香稻屬于粳米品種，它們的水分含量均約為14%；福臨門油粘米，國寶橋米以及曼泰吉臻品泰國茉莉香米屬于秈米，樣品水分含量基本約為13%；除蘇墾清香糯米外，糯米品種的水分含量顯著低于粳米和秈米（P<0.05）。對于大米粗脂肪含量，從表2中可以看出不同品種之間的含量沒有顯著的差異（P>0.05），從總體來看所有大米樣品的粗脂肪含量都未超過2%。脂肪酸值是衡量大米游離脂肪酸含量的重要指標，而脂肪酸值的變化反應了大米品質的新鮮程度與裂變程度。從表2中可以看出，粳米和秈米的樣品脂肪酸值含量基本在10mg/100g～20mg/100g之間，而糯米的脂肪酸值含量較高，在30mg/100g左右，其中蘇墾清香糯米的含量高達43.6mg/100g，因為蘇墾清香糯米的粗脂肪的含量高，所以該品種的脂肪酸值也較高。由表中2可以知，不同大米品種之間直鏈淀粉含量差異顯著（P<0.05），本研究選購的大米樣品中粳米的直鏈淀粉含量在15%～16%之間；而秈米的直鏈淀粉含量在11%～14%；糯米的直鏈淀粉含量均小于1.5%。本研究的10種大米中金龍魚原香稻蛋白質含量最低，只有6.58%，其余品種的蛋白質含量均在7%一8%左右。

2.2 10種不同品種大米的基本理化指標間相關性分析

從表3中可以看出，直鏈淀粉含與脂肪酸值成極顯著負相關（P<0.01），相關系數R=-0.843；直鏈淀粉含量與水分含量有一定正相關性，相關系數R=-0.610；脂肪酸值與水分含量有一定的負相關性，相關系數R=-0.345；其它各指標之間相關性皆不顯著（P>0.05）。

2.3 10種不同品種大米的蒸煮品質分析

從表4中可以看出，所有品種大米均有約3～4倍的吸水率。膨脹體積差異較為明顯，其中金龍魚軟香稻的膨脹體積最小，約有2倍左右，而深圳多喜糯米膨脹體積最高，幾乎接近7倍。粳米的pH值幾乎都在6以上，只有金龍魚原香稻略低，為5.5；秈米的pH值略微低于6；糯米的pH值低于粳米和秈米，只有5.5。粳米、秈米和糯米之間，米湯干物質的含量無明顯的特征性差異，大多數大米米湯干物質含量在28mg，g左右，老爺嶺糯米香的米湯干物質含量最高，約為71mg/g。米湯的碘藍值是用于反映大米中可溶性淀粉含量，與其直鏈淀粉含量有顯著的相關性。表4中，從整體上看，粳米、秈米和糯米米湯的碘藍值差異性較為明顯，粳米的碘藍值高于秈米，糯米含量最低。

2.4 10種大米基本理化性質與蒸煮品質之間相關性分析

從表5中可以看出，大米的吸水率與其水分含量、粗脂肪含量呈負相關，與蛋白質含量呈正相關；大米膨脹體積與粗脂肪含量呈極顯著負相關（P<0.01），與水分含量呈負相關，與脂肪酸值、直鏈淀粉和蛋白質的含量相關不顯著；大米米湯pH值與直鏈淀粉含量呈正相關，與脂肪酸值呈負相關，與其余指標相關性不好；大米米湯干物質與蛋白質含量呈極顯著負相關（P<0.01），說明大米蛋白質主要是水不溶性蛋白質。大米米湯干物質與直鏈淀粉、粗脂肪含量相關度較弱，與水分和脂肪酸含量基本不相關；大米米湯的碘藍值與其直鏈淀粉含量相關極顯著（P<0.01），與水分含量呈顯著正相關（P<0.05），與脂肪酸值呈顯著負相關（P<0.05），與蛋白質含量幾乎沒有相關性。

2.5 10種大米RVA糊化特性分析

由表6可知，不同品種大米的RVA糊化特性差異較大。粳米的峰值粘度均大于4200cP，其中五豐寒地東北大米的峰值粘度較高，達到4819cP；而秈米的峰值粘度比粳米要高，最高的泰國茉莉香米達5538cP；糯米的峰值粘度較低，在2000cP左右，其中深圳多喜糯米由于是雜交秈糯米，是造成其峰值粘度異常高的原因。對于最低粘度，粳米基本在2 100cP左右；秈米略高；而一般糯米很低，而深圳多喜糯米是雜交秈糯米，其值高，屬于異常狀況。從最終粘度值中可以看出，粳米和秈米的差異不明顯，均在4000cP左右，而糯米較低，均在1000cP以下。對于回升值，除福臨門油粘米偏高，達2225cP，其余粳米的回升值高于秈米；而糯米的回升值較低，只有幾百cP。對于起始糊化溫度，所有的粳米均在70℃左右；秈米在80%；糯米除了雜交秈糯米深圳多喜糯米糊化溫度稍微偏高，其它兩個皆小于70℃。

2.6 10種不同品種大米的基本理化性質與RVA糊化性質的相關性分析

由表7可知，大米的峰值粘度與水分沒有關系，與粗脂肪和脂肪酸值呈負相關，與直鏈淀粉含量呈顯著正相關（P<0.05，R=0.656），與蛋白質含量呈正相關。大米的最低粘度與粗脂肪含量存在一定的負相關。大米的崩解值與水分含量和粗脂肪含量呈負相關。大米的最終粘度與直鏈淀粉含量呈顯著正相關（P<0.05），與蛋白質含量呈正相關，與粗脂肪含量和脂肪酸值含量呈負相關。大米的回升值與脂肪酸值含量呈顯著負相關（P<0.05），與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關（P<0.01）。大米的起始糊化溫度與蛋白質含量呈極顯著正相關（P<0.01），與其余指標相關度不高。

2.7 10種不同品種米飯質構的分析

大米的質構是評價大米食味品質的重要指標，在相同的蒸煮條件下，10種不同品種大米質構特征的試驗結果（見表8）。

由表8可知，糯米所蒸煮米飯的硬度遠低于粳米和秈米的米飯。對于凝聚性，粳米較高，秈米其次，而糯米最低，但是相差不明顯。對于膠黏性，從整體上看，粳米略高于秈米，糯米膠黏性顯著低于粳米和秈米（P<0.05）。回彈性方面，粳米最高，基本都在0.16以上，而秈米的回彈性均在0.13-0.14之間，糯米回彈性最低，只有0.10～0.11。在咀嚼性方面，粳米最高接近400；秈米其次，略高于300；而糯米的咀嚼性最低，只有200左右。彈性方面，粳米和秈米差異性不大，而糯米較高。表明不同品種的大米確實存在質構差異性，對于消費者挑選大米有一定的參考價值。

2.8 10種不同品種大米基本理化性質與米飯質構的相關性分析

從表9中可以看出，米飯的硬度與脂肪酸值含量呈顯著負相關（P<0.05），與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關（P<0.01），與其水分含量成正相關，與粗脂肪含量相關不大。米飯的凝聚性與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關（P<0.01），與水分含量呈現正相關，與脂肪酸值呈現負相關，與蛋白質含量幾乎沒有相關。米飯的膠黏性與脂肪酸值含量呈顯著負相關（P<0.05），與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關（P<0.01），與水分含量成正相關，與蛋白質含量和粗脂肪含量幾乎沒有相關性。米飯的回彈性與水分含量呈顯著正相關（（P<0.05），與脂肪酸值含量呈顯著負相關（P<0.05），與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關性（P<0.01），與蛋白質含量基本無相關性。米飯的咀嚼性與脂肪酸值呈顯著負相關（P<0.05），與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關（P<0.01）。米飯的彈性與各理化指標無顯著的相關性。綜上，通過本試驗的結果，我們發現10種大米的質構特性與其基本理化性質之間存在明顯的相關度。其中，影響米飯質構特性程度最大的是直鏈淀粉含量，脂肪酸值和水分含量對于大米的質構影響稍低于直鏈淀粉含量。這對通過測定大米的理化性質來快速篩選不同食用品質大米具有重要的理論和現實意義。

3討論

通過本研究發現，10種不同品種的大米之間理化性質有著較大的差別，差異最大的是直鏈淀粉的含量。大米的水分含量在12%～15%，蛋白質含量在6%～9%，粗脂肪含量低于1.5%。我們發現其中水分含量粳米稍高于秈米，而蛋白質含量秈米稍高于粳米，糯米最低，由于受品種、產地和種植條件的影響，大米的理化指標存在一定程度上的差異。本研究發現米飯蒸煮特性，影響米飯吸水率的主要是大米的水分含量，水分越高吸水率越低；影響膨脹體積的主要是粗脂肪含量，粗脂肪含量越高，膨脹體積越低；影響米湯pH含量的主要是直鏈淀粉和脂肪酸值，直鏈淀粉含量越高，pH越高，脂肪酸值越高，pH越低。脂肪酸值的含量與大米的存儲時間有著明顯關系，存儲時間越長，大米脂肪會水解產生酸敗，導致pH的降低和米飯食用品質降低、劣變；影響米湯干物質含量的主要是蛋白質，蛋白質含量越高，米湯干物質含量越低，這說明了大米中的蛋白質主要是非水溶性蛋白質。朱玫等的研究表明，大米中水溶性的蛋白質含量極低，僅為0.4%～0.5%左右。芮闖等人對大米的食味品質和蛋白質的種類的研究發現，大米中主要蛋白質是清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和堿溶谷蛋白；其中只有清蛋白是水溶性蛋白質，其含量在蛋白質總含量中最低，且清蛋白含量與大米的食味品質呈負相關。米湯的碘藍值主要與直鏈淀粉含量相關，碘藍值通過直鏈淀粉與碘的絡合能力來測定樣品中直鏈淀粉的含量。大米的糊化是指淀粉顆粒在水中受熱吸水膨脹，分子間和分子內氫鍵斷裂時淀粉分子的擴散過程，由有序的晶體轉向無序的非晶體；在冷卻過程中，淀粉發生回生，由于分子勢能的作用，淀粉分子從無序化逐步有序化，回生形成結晶結構。大米的糊化特性決定于淀粉含量，目前測定大米的糊化特性主要是通過快速粘度儀（RVA）。本研究發現不同品種大米的RVA糊化特性差異明顯，而影響其糊化特性的主要是直鏈淀粉含量，影響大米糊化的峰值粘度，最終是粘度和回升值，其中直鏈淀粉含量與RVA回升值有極顯著相關性。吳殿星等研究表明，根據消減值和崩解值等RVA譜主要特征值可以快速鑒定大米品種的直鏈淀粉含量高低，區分出中高直鏈淀粉含量與類似直鏈淀粉品種間的淀粉黏滯性的差異。大米的質構分析表明，不同品種大米之間質構差異顯著，且與其基本理化性質相關性明顯。水分含量與米飯的回彈性有著顯著的正相關性（P=0.7410），水分含量較高，蒸煮時大米內部與環境水分差值不明顯，不會在米飯蒸煮時由于其吸水導致飯粒的破裂，因此，回彈性較好。大米的脂肪酸值含量與米飯的硬度、粘度、回彈性等呈現負相關，這是因為脂肪酸值主要反映大米的陳化時間，存儲時間越長，脂肪酸值越高，大米的整體品質下降，反映食用品質的質構特征也降低；而直鏈淀粉含量與米飯的質構特性正相關度最高。曾慶孝等在研究中也發現直鏈淀粉含量與米飯的硬度呈正相關關系，直鏈淀粉含量高的大米浸泡時吸水率較低，蒸煮后米飯口感較硬。本研究對于10種大米間的差異進行了對比分析，對米飯的質構特性、糊化特性和蒸煮特性與其基本理化性質進行了相關性分析，這對于快速鑒定、篩選大米品種，建立大米自身品質與食用品質的聯系具有重要的科學理論和現實意義。