不同儲藏年限稻谷的蒸煮特性及其米飯的食味和質構特性分析

周顯青，祝方清，張玉榮*，彭 超

1.河南工業大學 糧油食品學院，河南糧食作物協同創新中心，糧食儲藏安全河南省協同創新中心, 河南 鄭州 450001 2.湖北大學 知行學院，湖北 武漢 430011

稻谷在儲藏期間籽粒的呼吸、代謝等活動仍會進行，同時由于儲藏環境的多變以及蟲霉的影響，導致稻谷在儲藏過程中發生物理、化學變化，這些變化通常是不可逆轉的，最終影響稻谷的食味品質。不同儲藏時間及儲藏方式對稻谷食味品質會有影響。程建華等[1]指出，低溫儲藏糙米的食味品質比常溫或準低溫的要好。包清彬等[2]的研究表明，糙米在高溫條件下儲藏后膨脹體積與吸水率等蒸煮特性均有較大的改變，而在其他溫度下這些指標變化不明顯；同時糙米的食味品質在高溫時也有較大變化。糙米常溫下儲藏1 a、蒸煮時的吸水率減小，膨脹率增大，米飯黏度下降，飯粒松散，出飯率增高[3]。張玉榮等[4]研究了典型儲糧環境下大米的糊化特性，結果表明隨著儲藏時間的延長峰值黏度、最終黏度均呈增長趨勢。作者對庫存陳稻谷的蒸煮、食味品質及質構特性進行測定，并對數據進行描述性和主成分分析，了解庫存陳稻谷的品質特性，為探討庫存稻谷的品質變化或劣變進程情況提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 原料

稻谷樣品共80份，其中中央儲備糧江西省提供儲藏年限為1～4 a秈稻40份，每年各10份；中央儲備糧吉林省提供儲藏年限為1～4 a粳稻40份，每年各10份。按照GB 5491—1985《糧食、油料檢驗扦樣、分樣法》[5]進行采樣，樣品經過除雜后在4 ℃下冷藏存放。

1.2 儀器與設備

101C-3型電熱鼓風干燥箱：上海實驗儀器廠有限公司；PQX多段可編程人工氣候箱：寧波東南儀器有限公司；MP2002電子天平：上海恒平科學儀器有限公司；TU-1810紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；HHS型電熱恒溫水浴鍋：天津市華北實驗儀器有限公司；PHS-3C精密酸度計：上海大普儀器有限公司；JLG-Ⅱ實驗型礱谷機、JNM-Ⅱ型碾米機：中儲糧成都糧食儲藏科學研究所；質構儀：英國Stable Micro Systems公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 大米蒸煮品質測定

稻谷經清理、礱谷、碾米，制得大米樣品。大米蒸煮特性試驗參照王肇慈[6]的方法，檢測大米的吸水率、膨脹體積，米湯的pH值、碘藍值和固形物。

1.3.2 米飯食味品質的感官評價

按照GB/T 20569—2006《稻谷儲存品質判定規則》[7]中附錄B的方法進行米飯感官評價。

1.3.3 米飯的質構特性測定

將蒸煮燜制后的米飯冷卻至室溫，參照文獻[8]進行質構特性測定。參數設定：采用TPA模式，測前速度1.0 mm/s，測試速度0.1 mm/s，測后速度5.0 mm/s，壓縮比70%。

1.4 數據統計與分析

運用EXCEL、SPSS 20.0等軟件處理數據，進行方差分析和主成分分析。

2 結果與討論

2.1 稻谷的品質特性分析

2.1.1 蒸煮特性

對稻谷樣品進行蒸煮特性分析，結果見圖1和表1。

由圖1可看出，秈稻和粳稻的大米吸水率、膨脹體積均隨著儲藏年限的延長呈上升趨勢，而米湯pH值、碘藍值、固形物均隨儲藏年限的延長呈下降趨勢。大米吸水率是影響最佳煮飯時間的主要因素[9]，從表1可看出，秈稻儲藏1 a時吸水率均值為283.67%，儲藏4 a時增加到326.57%，1、2、3 a之間無顯著差異性，但它們均與儲藏4 a呈顯著差異性；粳稻儲藏1 a時吸水率均值為275.94%，儲藏4 a時為320.22%，儲藏1、2 a均與儲藏4 a呈顯著差異性。從圖1可看出，各個儲藏年限的粳稻吸水率分布較秈稻離散，說明粳稻樣品間的差異性較大。Yadav等[10]研究表明，吸水率與大米的直鏈淀粉含量有關，吸水率越大表示稻米中直鏈淀粉含量越多。淀粉的凝膠化加強，淀粉顆粒外周組織硬化，使淀粉顆粒在蒸煮時能較好地維持多角結構，使大米的吸水率隨儲藏時間的延長而增大[11]。吸水率、膨脹體積等作為蒸煮品質的重要指標，已經被許多國家列為評價大米品質的要素。

圖1 大米蒸煮特性Fig.1 Cooking characteristics of rice

表1 大米蒸煮特性分析Table 1 Analysis of cooking characteristics of rice

注：表中數據為均值±標準差；同一列的相同字母表示P在0.05水平上差異不顯著，不同字母表示差異顯著，表2、表3同。

從表1可看出，兩類稻谷儲藏1 a時膨脹體積最小，均值分別為328.32%、355.66%，到儲藏4 a時膨脹體積最大，均值分別為411.82%、393.31%，粳稻儲藏年限間的差異不顯著，秈稻儲藏1、3、4 a之間呈顯著性差異。由圖1可知，儲藏3 a時的粳稻樣品較秈稻樣品離散，說明樣品間的差異性較大。膨脹體積隨著年限的延長而增大，可能是由于稻谷在儲藏過程中籽粒內部分子變大，米飯的體積膨脹率增大。米湯pH值與米飯的滋味有關，由表1可看出，米湯pH值隨儲藏年限的延長呈下降趨勢，這與吳偉等[12]的研究結果一致。秈稻在儲藏1、3、4 a之間pH值存在顯著性差異，粳稻在2、3 a之間無顯著性差異，其他年限間均存在顯著性差異。儲藏過程中的脂類水解成脂肪酸可能導致米湯pH值下降。碘藍值表示溶解在米湯中可溶性直鏈淀粉的濃度，由表1可看出，儲藏1 a的秈稻、粳稻米湯碘藍值最高，均值分別為0.335、0.318，儲藏4 a的秈稻和粳稻碘藍值最低，均值分別為0.300和0.298，兩類稻谷儲藏1 a與3、4 a碘藍值之間均存在顯著性差異。因此隨著儲藏時間的延長，米湯中可溶性直鏈淀粉含量逐漸降低，這與Tran等[13]的研究結果一致。米湯固形物可以反映米飯的光澤和黏度，由表1可知，固形物隨著儲藏年限的延長而降低，儲藏1 a的秈稻和粳稻固形物最大，均值分別為46.03、45.11 mg/g，儲藏4 a時最低，均值分別為35.92、32.31 mg/g。由圖1可知，儲藏3 a時兩種稻谷的離散程度最大，說明樣品之間的差異較大。米湯固形物隨著儲藏年限的變化可能是由于稻谷在儲藏過程中不溶性直鏈淀粉的增加，導致淀粉分子微晶束的加強[14]，從而導致米湯溶出物含量降低。儲藏過程中，由于溫度、濕度、蟲霉等的影響，對稻谷產生不可避免的傷害，導致稻谷內部發生一系列物理、化學變化，對稻谷內組成成分產生影響，最終影響稻米的食味品質。

2.1.2 米飯食味品質的感官評價

米飯感官評價是稻谷儲存品質的判定指標和依據，對儲藏不同年限的稻谷進行感官評價，結果如圖2和表2所示。

由圖2可看出，隨著儲藏年限的延長，秈稻和粳稻米飯的感官評分均逐漸降低，從表2可看出，兩類稻谷在儲藏1 a時變幅分別為79～87、71～82分，均值分別為81.6、77.2分；儲藏4 a時變幅為62～76、62～70分，均值分別為67.0、65.7分；秈稻在儲藏2 a時達到顯著性水平，且儲藏2 a與4 a之間呈顯著性差異；粳稻在儲藏4 a時感官評分達到顯著水平。秈稻的變異系數隨著儲藏年限的延長逐漸升高，說明秈稻在儲藏過程中，樣品間的差異逐漸增大；粳稻在儲藏2 a時數據較為離散，變異系數較其他年限大，說明樣品間的差異大。根據稻谷儲存品質判定規則，在儲藏4 a時，秈稻谷有60%的樣品達到輕度不宜存的程度，而粳稻谷有90%的樣品達到輕度不宜存的程度。

圖2 米飯感官品質Fig.2 Sensory quality of cooked rice

表2 米飯感官品質分析 Table 2 Analysis of sensory quality of cooked rice

注：Av±SD表示感官評分均值±標準差。

2.1.3 米飯的質構特性

米飯的質構特性與蒸煮、食味品質密切相關。質構特性的差異意味著稻米的組成成分以及結構的差異，這些將會影響大米的食味品質[10]，對稻谷在市場上的流通產生不利的影響。米飯的質構特性檢測分析結果如圖3和表3所示。

由圖3和表3可看出，秈稻和粳稻米飯的硬度均隨著儲藏年限的延長呈增大趨勢，且年限之間的差異性不顯著。主要是由于儲藏過程中稻米淀粉與蛋白質的結合更加緊密，使米飯硬度增加。Tulyathan等[15]認為，硬度的增加是由于大米脂中游離脂肪酸包藏在淀粉的螺旋結構中，直鏈淀粉與脂類形成復合物使糊化所需要的水難以通過，因而糊化溫度升高，淀粉粒的強度增加，米飯變得較硬。黏著性是在咀嚼過程中，由于米飯和牙齒間的摩擦，使其產生局部固態連接的現象。從圖3和表3可以看出，秈米飯的黏著性呈先降后升的趨勢，且儲藏2 a后有一定的差異，這可能與稻谷樣品間的差異有關；粳米飯黏著性呈下降趨勢，2 a即達到顯著性水平，儲藏4 a分別與儲藏1、2 a之間呈現顯著性差異。Perdon等[16]通過測定大米蒸煮后米飯的質構特性發現：米飯在低溫儲藏比高溫儲藏硬度增加更多，黏性大小較多地取決于品種的差異。彈性是米飯食味品質中的重要指標，米飯彈性越大，越有嚼勁。秈稻和粳稻米飯的彈性均呈波動趨勢，秈稻年限間彈性無顯著差異，粳稻在儲藏3 a達到顯著水平。隨著儲藏年限的延長，黏聚性也呈波動趨勢，且秈稻儲藏年限間無顯著差異，粳稻在2 a時達到顯著水平。回復性在儲藏年限間也無明顯變化趨勢，秈稻與粳稻在儲藏年限間均無顯著性差異。由此可見，彈性、黏聚性、回復性受品種的影響較大，受儲藏時間的影響較小。咀嚼性是指將固體樣品咀嚼成吞咽時的穩定狀態所需要的能量。秈稻和粳稻的咀嚼性均隨年限的延長呈上升趨勢，且兩類稻谷在儲藏年限內均無顯著性差異。咀嚼性增加是米飯食味品質提高的標志，但米飯的食味品質是各項指標綜合的結果，應綜合考慮。由圖3可看出，儲藏前期粳稻的硬度、黏著性、黏聚性均高于同一年限的秈稻，到儲藏后期兩種稻谷的硬度、黏著性差別不大；秈稻的硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性、回復性均在儲藏3、4 a時出現離散較大的現象，而粳稻的硬度、黏著性均在儲藏1、2 a時出現離散較大的現象，其他指標在各個年限均較離散。由此說明米飯的質構特性不僅受儲藏年限的影響，同時也受樣品間差異的影響。米飯質構代表了米飯的適口性；不同產地、品種的稻米蒸煮后質構特性不同；同一類型、品種的大米，由于儲藏時間、條件的不同質構特性也會發生變化；即使化學特性相近的大米，蒸煮后質構特性也是有差異的[17-18]。因此，質構特性難于完全評價米飯的綜合食味，宜結合感官評分對米飯做出綜合評價。

圖3 米飯質構特性Fig.3 Texture characteristics of cooked rice

表3 米飯質構特性分析Table 3 Analysis of texture characteristics of cooked rice

2.2 主成分分析

為了更直觀地表述稻谷的品質，對稻谷的蒸煮、食味品質及質構特性進行主成分分析。由于各指標有不同的量綱，對數據進行標準化處理，按照特征值大于1的原則進行主成分分析，結果見圖4和圖5。

圖4 秈稻品質指標主成分分析Fig.4 Principal component analysis of quality index of indica rice

圖5 粳稻品質指標主成分分析Fig.5 Principal component analysis of quality index of japonica rice

對稻谷的品質進行主成分分析，均得到3個主成分，秈稻和粳稻的累積方差貢獻率分別達到73.4%、67.8%，秈稻的第一主成分(PC1)包含了質構特性中所有指標，貢獻率為42.0%；第二主成分(PC2)包含了吸水率、膨脹體積、pH值、碘藍值、感官評分，貢獻率為22.1%，第三主成分(PC3)包含了固形物，貢獻率為9.3%。粳稻的第一主成分包含了硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性、回復性，貢獻率為37.0%；第二主成分包含了吸水率、膨脹體積、碘藍值，貢獻率為19.3%；第三主成分包含了pH值、固形物、感官評分、黏著性，貢獻率為11.5%。從圖4 A可看出，秈稻吸水率、膨脹體積越大，感官評分、碘藍值、pH值越小，對PC2貢獻率越高，PC2得分越高；從圖4B可看出，盡管不同儲藏年限的秈稻PC2得分有所交叉，但隨著儲藏年限的延長，PC2得分逐漸升高，說明隨著儲藏年限的延長，吸水率、膨脹體積逐漸增大，感官評分、碘藍值、pH值逐漸減小。由于粳稻的第三主成分指標較多，因此對PC3進行分析，從圖5 A可看出，粳稻的感官評分、固形物、pH值、黏著性與PC3貢獻率呈正相關，即感官評分、固形物、pH值、黏著性越高，PC3貢獻率越高，PC3得分越高。從圖5B可看出，雖然各年限的PC3得分有所交叉，但隨著儲藏年限的延長，PC3得分呈降低趨勢，即隨著儲藏年限的延長，粳稻的感官評分、固形物、pH值、黏著性降低。

3 結論

隨著儲藏年限的延長，兩類稻谷的吸水率和膨脹體積升高，秈稻膨脹體積上升趨勢明顯，粳稻膨脹體積上升趨勢平緩；米湯的pH值、碘藍值、固形物均下降，下降趨勢基本一致。兩種稻谷的米飯食味品質變差，其中感官評分均呈降低趨勢，在儲藏4 a時，秈稻谷有60%的樣品達到輕度不宜存的程度，而粳稻谷有90%的樣品達到了輕度不宜存的程度。兩種稻谷制備米飯的質構特性中硬度、咀嚼性逐漸增大，秈稻黏著性呈上升趨勢，粳稻黏著性下降，其他變化不明顯。對稻谷品質指標主成分分析可以看出，秈稻中的吸水率、膨脹體積、感官評分、碘藍值、pH值在儲藏過程中變化較為明顯，粳稻中的感官評分、固形物、pH值、黏著性在儲藏過程中變化較為明顯。