早秈稻的品質分析與其壓榨型鮮濕米粉加工適應性

周顯青，彭 超，張玉榮,*，郭利利，熊 寧

（1.河南工業大學糧油食品學院，河南 鄭州 450001；2.湖北省糧油食品質量監督檢測中心，湖北 武漢 430061）

米粉（又稱米線、河粉）是深受我國大眾喜愛的傳統米制品，是以大米為原料，經清洗、浸泡、粉碎或磨漿、糊化、擠絲或切條等一系列加工工序制成的細絲狀或寬扁狀米制品[1]。依據產品成型工藝及產品外觀形狀，可分為切粉和榨粉[2]；依據產品水分及狀態的不同，又可分為濕米粉、干米粉、速凍及方便米粉，目前餐食用米粉多為鮮濕米粉[3]。近年來，自熟式榨粉機的應用使得米粉生產工藝簡化，產品質量得到較大提高，壓榨型鮮濕米粉制作工藝相對于傳統米粉的制作工藝，具有工藝簡單、節能高效、產品質量高等優點[4]，其產品質量除受米粉加工工藝及設備[1]和操作技術參數[2]的影響外，還受稻米類型、理化特性[5]、加工特性[6]、品種[7]及產地等的影響，其中原料品種及品質特性是影響米粉質量的關鍵因素[8]。早秈稻是較為適合米粉加工的一類原料，我國早秈稻主要種植于華中及華南地區。湖北省及江西省是我國早秈稻主產省份，加上湖南、廣東、廣西、安徽，6省的早秈稻播種面積及產量占全國的90%左右。然而由于種植量較大、品種多而雜，品質差異大，所生產的米粉質量也有較大的差異，難以滿足市場消費對產品質量需求，未形成知名品牌，限制了米粉產業的健康發展。因此，為了加工質量穩定的米粉產品，科學合理地表征適合米粉加工用稻米的品質指標，不僅能為米粉加工企業選擇稻米原料、加工出優質米粉產品提供依據，還可為米粉專用稻谷品種的選育提供參考。

有關稻米原料特性以及原料特性指標與米粉品質指標間的相關性分析已有相關研究報道。羅文波[9]通過對50 種早秈米及晚秈米的原料特性指標與米粉品質指標的相關性分析，認為直鏈淀粉含量、堊白粒率、膠稠度、衰減值以及回生值可作為選擇原料的主要參考指標，但并未指出各指標的區間范圍；成明華[10]對10 種秈米及粳米原料的品質特性與米粉凝膠品質的相關性進行分析，認為直鏈淀粉含量、堊白粒率、蛋白質含量、堿消值是影響米粉品質的主要因素。上述關于米粉用稻谷的研究存在以下不足：樣品量較少或者樣品多樣性和代表性不足，以及未使用科學的方法對敏感指標進行篩選，并未涉及到壓榨型鮮濕米粉加工專用早秈稻谷原料的品質及品種篩選，有關早秈稻的品質特性及其加工為米粉的適應性研究更未見報道。而在饅頭用小麥粉的品質指標及閾值范圍[11]、燕麥片評價指標篩選及評價標準建立[12]、油用花生加工適宜性研究[13]、貯藏和鮮食的藍莓品種篩選[14]、適宜鮮食蘋果判斷[15]、不同類型燕麥加工適宜性研究[16]等已有相關文獻報道，其方法與思路為本研究開展提供了有益支持。

本研究以湖北、江西兩省主產的早秈稻谷為原料，通過對稻谷的理化指標（稻谷粒長、長寬比、堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉質量分數、蛋白質量分數、粗脂肪質量分數、米湯碘藍值）、糊化特性與最終產品米粉的食用感官評分、質構特性及相關性分析，探索早秈稻谷的品質特性及其與壓榨型鮮濕米粉品質的關聯性，以探討其米粉加工適應性。同時利用因子分析和逐步回歸分析篩選米粉用稻谷敏感指標，通過聚類分析建立各指標的取值范圍，從而得到米粉用稻谷的質量規格要求，旨在為指導米粉加工用稻米原料特性的選擇、保證米粉品質的穩定性提供依據。

1 材料與方法

1.1 原料

2015年采集江西、湖北兩省早秈稻，共采集40 個稻谷品種。其中，江西省：榮優9 號、佳早1 號、中早33、湘早秈45 號、陵兩優268、先農29 號、株兩優35、五優463、中早25、Y兩優143、早豐優402、嘉育948、陸兩優98、株兩優02、株兩優4024、中嘉早17、陸兩優996、中早35；湖北?。篐兩優30、兩優25、兩優52、湘早29、浙733、兩優287、科長優1 號、浙輻802、湘優24、全優1 號、兩優9168、浙輻7 號、鄂早18、鄂早12、金優974、兩優42、兩優17、中鑒100、中優早5 號、紅腳早、湘矮早、金優402。

1.2 儀器與設備

THU35C型礱谷機、TMO5C型碾米機、RGQI10B型大米顆粒評定儀 佐竹機械（蘇州）有限公司；3100型錘式實驗粉碎機、快速黏度分析儀（rapid viscosity analyzer，RVA） 瑞典波通公司；AL204型電子精密天平梅特勒-托利多儀器上海有限公司；S.HH.W21.420S型電熱恒溫三用水箱 上海躍進醫療器械有限公司；AC120型電熱恒溫鼓風干燥箱 法國Froilabo公司；TU-1800SPC型紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；E-816型粗脂肪測定儀、K-360型凱氏定氮儀 瑞士BUCHI有限公司；HR-M50型多功能面食機 武漢華日技術有限公司；LRH-150-G型恒溫培養箱廣東省醫療器械廠；TA.XT Plus物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 稻谷制米

取適量稻谷樣品經清理除雜、礱谷脫殼得到糙米，稱500 g（精確至±5 g）糙米于碾米機中，加工成加工精度為國家標準的三級大米，將精米樣品裝入密封袋備用。

1.3.2 稻谷外觀品質測定

采用大米顆粒評定儀測定稻米的外觀品質[17]，通過3 個傳感器及畫面處理判別每粒米的外觀品質，將1 000 粒精米（約20 g）放入樣品槽，掃描40 s，測定得到粒長、粒寬、堊白度、堊白粒率和長寬比。

1.3.3 主要化學成分含量的測定

按照GB 5497—1985《糧食、油料檢驗 水分測定法》[18]、GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》[19]、GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》[20]、GB/T 15683—2008《大米 直鏈淀粉含量的測定》[21]、GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性測定 快速粘度儀法》[22]分別測定樣品的水分含量、粗脂肪質量分數（以干基計）、粗蛋白質量分數（以干基計）、直鏈淀粉質量分數（以干基計）以及糊化特性。

1.3.4 碘藍值測定

碘藍值參照王肇慈[23]的方法測定。

1.3.5 米粉制作、烹煮及質構測定

米粉的制作、蒸煮及質構測定均按照文獻[24]執行。大米樣品經清洗、浸泡8～10 h后，加入到米粉機中擠壓制粉，在溫度15 ℃、相對濕度不低于80%的條件下老化6 h；用電飯鍋將去離子水煮沸，將米粉條放入沸水中烹煮5 min，然后用漏勺撈出盛入白色紙碗中，用于質構測定及感官評價。

1.3.6 米粉感官評價

為避免米粉烹煮后氣味散失、變硬結塊等品質惡化，需向碗中倒入適量米粉湯，且所有感官評價需在20 min內完成；由6 名感官評價員（需參照GB/T 16291.1—2012《感官分析 選拔、培訓與管理評價員一般導則 第1部分：優選評價員》[25]培訓篩選參加）按照文獻[26]對米粉進行感官評價。

1.4 數據分析

數據均采用Excel建立數據庫，使用SPSS 20.0軟件對各指標進行描述性分析、因子分析、逐步回歸分析和快速聚類分析并進行Pearson相關性分析。

2 結果與分析

2.1 早秈稻的理化指標和糊化特性

表 1 早稻基本理化指標的描述性分析Table 1 Descriptive analysis of physicochemical indices of early indica rice

由表1可知，外觀品質方面，堊白粒率和堊白度的變異系數較大，分別達到61.0%、75.9%，粒長和長寬比變異系數較小，分別為9.7%、17.2%。堊白度的分布在0.10%～64.32%，堊白粒率在1.00%～100.00%，標準差分別為14.41、34.62，說明數據分布范圍廣、離散較大，樣品間的差異較大；稻米的堊白性狀既受遺傳的制約也受栽培措施的調控[27]。而粒長分布在5.20～7.25 mm之間，長寬比分布在1.94～3.54之間，依據相關標準及文獻[28]，樣品以中粒和細長粒為主，兩項指標的離散均較小，樣品間的差異小。粗脂肪質量分數分布在0.34%～1.26%，變異系數較大，為32.3%，數據分布較為離散，品種間有一定的差異。直鏈淀粉質量分數分布在12.60%～29.71%，變異系數為18.6%，直鏈淀粉是大米的重要成分，也是影響米粉的硬度、黏性、彈性和韌性等質構特性的關鍵因素，且受品種的影響較大。直鏈淀粉含量高的大米，制成的米粉成品密度大、口感較硬，而直鏈淀粉含量低的大米，其黏性較強，制作米粉時易導致并條，且韌性差、易斷條[29]。蛋白質量分數分布在6.53%～11.26%，變異系數較小，為11.9%，數據較為集中，品種間差異小。碘藍值表示溶解在水中直鏈淀粉的含量，碘藍值越大可溶性直鏈淀粉含量越高。碘藍值分布在0.16～0.73，變異系數較大，達32.5%，說明樣品間可溶性直鏈淀粉含量的差異較大?？傊鸬久讟悠烽g各理化指標差異主要是由品種遺傳因素決定，此外還受到種植環境、氣候條件、光照[30]及種植技術[31]等因素的影響。

表 2 早稻糊化特性的描述性分析Table 2 Descriptive analysis for pasting properties of early indica rice

由表2可知，峰值黏度分布在2 314.0～4 068.0 cP，反映淀粉顆粒吸水膨脹、顆粒內多聚物逸出造成黏度增加與淀粉顆粒破碎多聚物重排導致黏度降低之間的平衡點，顯示了淀粉結合水的能力[32]，變異系數較小（10.3%）；而最低黏度分布在1 651.0～2 793.0 cP，反映淀粉在高溫下的耐剪切能力[33]，最終黏度分布在2 492.0～4 867.0 cP，兩者變異系數均比峰值黏度高，分別達到14.4%、14.2%，說明兩者的離散度較高，樣品間差異明顯。衰減值分布在427.0～2 023.0 cP，反映淀粉熱糊的穩定性，變異系數達36.3%；回生值分布在841.0～2 398.0 cP，反映淀粉冷糊的穩定性，變異系數為18.4%；而峰值時間分布在5.50～6.80 min，糊化溫度分布在78.30～83.90 ℃，兩者變異系數均較小，說明樣品間的差異較小。焦桂愛等[34]在對香秈稻品種RVA譜多樣性的研究中同樣得到衰減值、回生值變異系數較大，不同香秈稻品種淀粉的糊化特性差異明顯。稻米RVA譜特征值主要受其遺傳基因控制[35]，除此之外還受環境因素影響[36]。

2.2 米粉的感官品質與質構特性

表 3 米粉感官品質、質構特性的描述性分析Table 3 Descriptive analysis of sensory quality and texture characteristics of rice noodles

由表3可知，米粉感官評分分布在62.36～86.33 分，變異系數較小，為7.9%；在質構特性指標中，硬度是第一次壓縮時的最大峰值，分布在780.0～7 509.0 g黏附性分布在-170.0～-1.0 g·s，咀嚼性分布在438.0～5 698.0 g，這3 個指標的數據較為離散，變異系數較大，說明品種間的差異明顯；彈性分布在0.87～1.22，黏聚性分布在0.53～0.82，恢復性分布在0.25～0.48，這三者的變異系數較小，分別為6.1%、9.5%、11.9%，說明數據分布較為集中，品種間的差異較小。高曉旭等[37]對鮮米粉的品質評價中觀察到相似的結果。

2.3 相關性分析

2.3.1 理化指標與米粉感官品質、質構特性的相關性

由表4可知，米粉感官評分與直鏈淀粉質量分數呈極顯著正相關性（r＝0.542），而與粒長、堊白粒率分別呈顯著負相關（r＝-0.351）和正相關（r＝0.326），與其余指標相關性不顯著。在各理化指標中，堊白粒率與恢復性呈顯著正相關，其余外觀特性指標與之均無顯著相關性；直鏈淀粉質量分數與彈性、黏聚性、咀嚼性呈顯著正相關性。大米淀粉在糊化后形成冷凝膠過程中，淀粉分子鏈通過氫鍵交聯聚合，直鏈淀粉質量分數越高，生成的氫鍵越多，而氫鍵的形成將促使凝膠的硬度和彈性增大[38-39]；蛋白質量分數與黏附性、黏聚性呈極顯著負相關性，有研究表明大米中粗蛋白質量分數越高，米粉彈性和黏性越低。粗脂肪質量分數與彈性呈顯著正相關性，碘藍值與硬度、咀嚼性呈顯著正相關性[40]。此外，粒長、長寬比、堊白度與質構特性各指標均無顯著相關性。從表4中可看出，相對外觀指標，化學指標與質構特性相關性更強，更能反映米粉的食用品質。

表 4 理化指標與米粉感官品質、質構特性的相關性Table 4 Correlation among physicochemical indices, sensory quality and texture characteristics of rice noodles

2.3.2 糊化特性與米粉感官品質及質構特性的相關性

表 5 糊化特性與米粉感官品質、質構特性的相關性Table 5 Correlation among pasting properties, sensory quality and texture characteristics of rice noodles

由表5可知，米粉感官評分與最低黏度、最終黏度、回生值均呈極顯著正相關性，相關系數分別為0.417、0.560、0.579，與衰減值呈極顯著負相關性（r＝-0.439），與峰值時間呈顯著正相關性（r＝0.382），而與峰值黏度、糊化溫度均無顯著相關性。與理化指標相比，RVA特征參數能更客觀反映出米粉的食用品質。

在米粉質構特性各參數中，峰值黏度與之均無顯著相關性，而最低黏度、最終黏度均分別與硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性、恢復性呈極顯著或顯著正相關性。最低黏度是淀粉粒膨脹至極限達到峰值黏度后在冷卻過程中出現的最小黏度值，反映淀粉在高溫下耐剪切的能力。

衰減值與硬度、咀嚼性呈極顯著負相關性，與恢復性呈顯著負相關性，衰減值是峰值黏度與最低黏度的差值，主要反映淀粉糊的熱穩定性與米粉的耐剪切性能，其值越大，淀粉糊穩定性越差，米粉耐剪切性越差[41]；回生值是最終黏度與最低黏度的差值，在此研究中和最終黏度、最低黏度與質構特性的相關性相似，它可表征在冷卻過程中淀粉糊表觀黏度的穩定性與米粉的老化回生能力，回生值越大表示米粉越易老化回生[42]。

峰值時間與硬度、咀嚼性呈極顯著正相關性，糊化溫度與黏聚性呈顯著負相關性。以上分析結果表明，最低黏度、最終黏度、衰減值、回生值可用來反映米粉的品質，衰減值越小、回生值越大的大米樣品制作的米粉品質越好。

2.3.3 米粉感官評分與質構特性的相關性

表 6 米粉感官評分與質構特性的相關性Table 6 Correlation between sensory quality and texture characteristics of rice noodles

由表6可以看出，米粉感官評分與質構特性中的黏附性、彈性、黏聚性、恢復性呈極顯著正相關，相關系數分別為0.572、0.473、0.577、0.565；與硬度、咀嚼性呈非顯著性正相關。這可能是因為質構儀判定的硬度值是以探頭受力大小來表示硬度數值的高低，而感官評價是以人的感官適宜程度來確定分數的高低，硬度過大或過小，評分都會偏低。感官評價是評價者對食物品質做出的最直觀有效的主觀評分，質構儀測試是儀器客觀地對食物物性特點做出數據化的準確表述[43]，在強調儀器分析客觀性的同時，不能忽略感官評價的結果，感官評價是米粉最終可否為消費者接受的評價標準。

2.4 米粉的加工適應性分析

2.4.1 因子分析

為了評價各個指標的重要性，利用SPSS軟件對各項指標進行因子分析。因子分析法是主成分分析法的推廣和發展，是將眾多變量濃縮成少數相互獨立的因子變量，因子變量能夠代表原有變量的大部分信息。

表7給出了通過主成分分析法得出的各因子的特征值、方差貢獻率及累積方差貢獻率，前4 個公因子的方差累積和達到76.264%，并且前4 個公因子的特征值大于1，特征值在某種程度上可以看成衡量因子影響力度大小的指標[44]。因此，提取這4 個公因子來解釋原有指標的大部分信息，經過因子旋轉后，得到的新公因子的方差貢獻率出現了變化，但最終的累積方差貢獻率保持不變。

表 7 特征值及方差貢獻率Table 7 Eigenvalues and variance contributions

表 8 旋轉后的因子載荷陣Table 8 Rotated component matrix

表8給出了旋轉后的因子載荷值，旋轉方法采用最大方差法，通過因子旋轉后，每個公因子上的載荷分配更加清晰。因子載荷是公共因子與變量的相關系數，對一個變量來說，載荷絕對值越大的因子與它的關系越密切，也更能代表這個量[45]。由表7、8可看出，第1個公因子代表的是最終黏度、回生值、最低黏度、峰值時間、直鏈淀粉質量分數、衰減值、碘藍值7 個變量，方差貢獻率為27.170%；第2個公因子代表的是長寬比、粒長、堊白粒率、堊白度4 個變量，方差貢獻率為22.625%；第3公因子代表的是峰值黏度、蛋白質量分數兩個變量，方差貢獻率為18.231%；第4個公因子代表的是粗脂肪質量分數、糊化溫度兩個變量，方差貢獻率為8.238%。

表9給出的是每個指標的公因子成分得分矩陣，其中包括粒長（X1）、長寬比（X2）、堊白粒率（X3）、堊白度（X4）、直鏈淀粉質量分數（X5）、蛋白質量分數（X6）、粗脂肪質量分數（X7）、碘藍值（X8）、峰值黏度（X9）、最低黏度（X10）、最終黏度（X11）、衰減值（X12）、回生值（X13）、峰值時間（X14）、糊化溫度（X15），由此得到因子1～4的得分公式（1）～（4）。

表 9 因子得分系數矩陣Table 9 Component score coeff i cient matrix

通過因子分析將稻米15 個品質指標簡化為4 個公因子得分公式，每個公式都主要代表了稻米的一類品質信息，這對分析不同稻米樣品的品質提供了有利的幫助。

表 10 感官評分、因子得分相互之間的相關性Table 10 Correlation between sensory evaluation and factor scores

表10是感官評分、因子得分相互之間的相關性，感官評分與因子1得分呈極顯著正相關性（r＝0.539），與因子4 得分呈顯著負相關性（r＝-0.332）；與因子 2、3得分相關性不顯著，說明感官評分與因子1、4 得分相關性較好；公因子1、4 能夠較好反映米粉的感官品質。4 個因子得分之間的相關性均為0，說明4 個公因子代表的稻米品質信息不重疊。因此，可采用公因子1、4 代表的指標作為影響早秈稻加工米粉的關鍵性指標。

2.4.2 逐步回歸分析

利用逐步回歸分析方法，對影響米粉品質的稻米品質指標進行篩選[12]。以米粉感官評分為因變量，公因子1、4代表的稻谷品質指標為自變量，建立逐步回歸方程，結果見式（5）。

由得到的逐步回歸方程，篩選出對米粉品質影響較大的稻谷品質指標為直鏈淀粉質量分數、回生值。

表5中數據表明，回生值與米粉感官評分呈極顯著正相關性（r＝0.579），在稻谷品質指標與米粉感官評分的相關系數中排名第一，代表了米粉的老化回生特性。直鏈淀粉是稻米的基本成分，直鏈淀粉影響米粉口感，主要是由于直鏈淀粉在米粉冷卻的初期因氫鍵的作用，形成了具有一定強度的淀粉凝膠網絡結構[46]。因此，選取回生值、直鏈淀粉質量分數作為早秈稻加工壓榨型鮮濕米粉的敏感指標。

2.4.3 聚類分析

采用聚類分析法，將米粉的感官評分數據進行分類，采集分類后的各個類別中敏感指標的區間范圍，即為敏感指標的閾值區間。經聚類分析分類后共得到三大類。第1類感官評分在80.04～86.33 分之間，樣本量為總樣本的40%；第2類感官評分為73.75～79.38 分，樣本占有率為32.5%；第3類感官評分為62.36～70.85 分，樣本占有率27.5%?；痉诸惔_定后，根據因子分析和逐步回歸分析法，得到壓榨型鮮濕米粉用早秈稻其適用性評價敏感指標為回生值、直鏈淀粉質量分數，利用SPSS 20.0軟件描述統計各類不同感官評分米粉用稻谷的直鏈淀粉質量分數和回生值?？梢缘玫礁黝惷追塾玫竟让舾兄笜说慕y計結果，結果見表11。

表 11 米粉用稻谷敏感指標統計Table 11 Analysis of variance of sensitive indexes of rice fl our for three clusters of rice noodles based on sensory scores

由聚類分析結果可知，第1類的感官評分最高。將第1類列為品質優良米粉，將米粉用稻谷敏感指標的平均值作為加工優質米粉的理想取值，以“平均值±標準差”作為米粉用稻谷敏感品質指標的參考取值范圍[47]，可得到米粉所用稻谷敏感性指標閾值區間：直鏈淀粉質量分數22.24%～26.86%，回生值1 526.5～2 036.7 cP。篩選出的適宜壓榨型鮮濕米粉加工用品種有金優974、科長優1 號、兩優9168、榮優9 號、湘矮早、湘優24、湘早29、浙輻7 號、株兩優35 早秈稻。

3 結 論

在早秈稻15 項品質指標中，變異系數最大的是堊白度，為75.9%，最小的是糊化溫度，為1.70%，絕大多數品質指標的變異系數大于10%，說明早秈稻谷樣品處于不同的品質水平，用于研究稻谷品質及其加工適應性具有較好的代表性。

相關性分析表明：理化指標中，相對外觀指標，化學指標更能反映米粉的食用品質。直鏈淀粉質量分數與米粉感官評分呈極顯著正相關性，在理化指標與感官評分的相關性分析中，相關系數最高（r＝0.542），由此可見直鏈淀粉是影響米粉品質的關鍵性因素。糊化特性指標中，最低黏度、最終黏度、回生值均與米粉感官評分呈極顯著正相關性，而衰減值與米粉感官評分呈極顯著負相關，說明米粉的感官品質與淀粉糊化存在密切的相關性。米粉感官評分與質構特性中的黏附性、彈性、黏聚性、恢復性呈極顯著正相關性，感官評價與質構特性間具有良好的相關性，部分質構特性指標能夠反映米粉的感官品質。

通過因子分析和逐步回歸分析法，得到壓榨型鮮濕米粉用早秈稻的適用性評價敏感指標為直鏈淀粉質量分數、回生值。聚類分析確定了米粉品質優良的稻谷各項敏感指標閾值區間：直鏈淀粉質量分數22.24%～26.86%，回生值1 526.5～2 036.7 cP。篩選出金優974、科長優1號、兩優9168、榮優9號、湘矮早、湘優24、湘早29、浙輻7號、株兩優35共9 個適宜加工壓榨型鮮濕米粉早秈稻品種。