不同儲藏年限稻谷的品質及鮮濕米粉加工適應性分析

張玉榮，周顯青*，彭 超，李建飛

（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）

稻谷是我國超過半數以上人口的主糧，是人民賴以生存的基本物質條件，也是維持社會穩定發展的物質基礎，每年稻谷總產量的85%會作為主食直接被人們食用[1]。稻谷的消費特點和國家出于加強宏觀調控及防震減災的考慮決定了我國每年生產的稻谷都有一部分需要經歷一定時間的儲藏[2]。據報道，我國稻谷庫存量大概為全年稻谷產量的40%，近年來，每年有多于2 500萬 t的稻谷被儲藏，平均儲藏時間為16 個月左右[3]。稻谷的生產和儲藏安全問題直接關系到國家的糧食安全和社會的穩定，因此，安全儲糧和合理利用稻谷具有重要的現實和戰略意義。而稻谷為易陳化糧食品種，在儲藏期間的品質變化是不可逆轉的[4]。本研究從儲藏稻谷深加工與轉化利用方面考慮，為稻谷庫存提出思路。

米粉（又稱米線、河粉）是深受我國大眾喜愛的傳統米制品，它是以大米為原料，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[5]。依據產品成型工藝及產品外觀形狀可分為切粉和榨粉[6]，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[7]。根據工廠的生產經驗，用新鮮稻谷制作的米粉，其質量遠不如用儲藏1 年以上的稻谷制作的米粉，主要表現為黏性高、易斷條、糊湯。吳衛國等[8]研究表明，隨儲藏時間的延長，米粉在加工過程中成型品質和散粉品質明顯變好，成品米粉含水量下降，斷條率降低。范運乾等[9]研究了關于大米儲藏時間對直條型米粉品質和質構特性的影響，結果表明儲藏時間短的大米制作的米粉條品質較差，會出現表面粗糙黏結的現象，而隨儲藏時間的延長米粉條表面變得光滑細膩，且咀嚼度和彈性逐漸上升。此外，國內外還研究了淀粉特性對米粉品質的影響，通常選擇直鏈淀粉含量高的稻米作為原料制作米粉。成明華[10]對直鏈淀粉含量與米粉品質的關系進行了研究，發現直鏈淀粉含量較低的稻米不適合制作米粉，應選取直鏈淀粉質量分數20%以上的稻米。然而Srikaeo等[11]認為直鏈淀粉的作用是為米粉引入彈性，而支鏈淀粉作用則是為米粉引入柔軟性。Yoenyongbuddhagal等[12]研究了以直鏈淀粉含量較高且接近的不同品種大米制作的米粉品質，發現其蒸煮特性較為一致而質構特性差異較大。高曉旭等[13]研究發現當大米蛋白質量分數在6%～7%、直鏈淀粉質量分數在21%～25%時，加工的鮮米粉柔軟順滑、口感較好。因此，雖然直鏈淀粉含量對米粉品質影響較大，但并不是唯一影響因素，大米原料其他品質特性對凝膠品質也有一定的影響。大米原料特性隨著儲藏時間的延長也會發生改變，勢必會對米粉的品質產生影響。將不同儲藏時間的稻谷加工成鮮濕米粉，判斷不同品質稻谷的用途，不僅可以有效地利用稻谷資源、促進稻谷的流通、降低庫存，同時也可以降低國家經濟損失。因此，本實驗對不同儲藏時間的稻谷進行鮮濕米粉加工，分析鮮濕米粉的品質，旨在探索鮮濕米粉與原料稻谷的關系，并利用主成分分析對鮮濕米粉進行品質評價，探究鮮濕米粉的原料適應性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

稻谷樣品共80 份，由秈稻主產區江西省、粳稻主產區吉林省提供：儲藏時間為1～4 年秈稻共40 份，每年各10 份，由中央儲備糧江西分公司提供；儲藏時間為1～4 年粳稻共40 份，每年各10 份，由中央儲備糧吉林分公司提供。按照GB/T 5491—1985《糧食、油料檢驗扦樣、分樣法》[14]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

JXFM110錘式旋風磨 上海嘉定糧油食品有限公司；MP2002電子天平 上海恒平科學儀器有限公司；HHS型電熱恒溫水浴鍋 天津市華北實驗儀器有限公司；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；TA.XT Plus質構儀英國Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 鮮濕米粉制作

參照文獻[15]中的方法。稻谷經過礱谷碾米（碾減率10%左右）后，再經錘式旋風磨磨粉，過100 目篩。將過篩后的大米粉與水按質量比1∶1.6（干基質量分數約為35%的米漿）混合攪拌均勻，靜置2 min。稱取80 g米漿平攤于直徑24 cm的不銹鋼圓盤中，靜置2 min后將其置于加熱沸騰的蒸鍋中，氣蒸5 min，使其形成厚約1.5 mm的米粉片。然后取出置于室溫下冷卻15 min，然后在4 ℃下老化10 h，取出、切成寬10 mm的長條米粉，如圖1所示。

圖1 鮮濕米粉制作流程圖Fig.1 Flow chart for production of fresh rice noodles

1.3.2 鮮濕米粉的品質特性測定

1.3.2.1 米粉蒸煮特性測定

參照SN/T 0395—95《出口米粉檢驗規程》[16]測定米粉的蒸煮損失率和斷條率。

蒸煮損失率：稱取10 g的米粉放入漏網中，將其一起放入500 mL水燒杯中，保持水的微沸狀態，米粉蒸煮3 min，取出后用20 mL的蒸餾水淋洗，瀝干、放置5 min至無水滴低落，用玻璃棒攪勻米粉湯，量取米粉湯總質量的1/10放入已恒質量的燒杯中，將燒杯放入干燥箱烘干至恒質量，按公式（1）計算蒸煮損失率。

式中：m為恒質量時干物質的質量/g；m1為米粉的質量（10 g）；ω為米粉的水分質量分數/%。

斷條率：從樣品中選擇長度20 cm的粉條20 根置于相應的燒杯中，加入約15 倍米粉質量的沸水，浸泡3 min，濾去湯汁，倒入瓷盤中將長度小于10 cm和大于10 cm的米粉分別稱質量，按公式（2）計算斷條率。

式中：m1為長度小于10 cm米粉的質量/g；m2為長度大于10 cm米粉的質量/g。

1.3.2.2 米粉的感官評價及質構特性測定

參照文獻[17]中的方法，向蒸煮容器加入樣品質量50 倍的蒸餾水，加熱至水沸騰后，投入樣品，烹煮時間均為2 min。蒸煮后以漏勺分離樣品和蒸煮液，并將樣品浸于20 ℃的蒸餾水中快速冷卻約60 s。用于質構特性測定的樣品需在室溫靜置20 min，使表面多余水分揮發。

感官評價：由6 名感官評價人員（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》[18]培訓后方可參加評價），參照文獻[19]修改制定壓榨型鮮濕米粉條感官評分細則（表1）。感官評價指標包含色澤、氣味、外觀結構、筋道感和爽滑感5 項內容。

表1 米粉條感官評分標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of rice noodles

質構特性測定：參照文獻[20-22]的方法。選用TPA模式，型號為P36R圓柱形的探頭，實驗參數：壓縮比：50%；感應力：5 g；測前速率：1.0 mm/s；測試速率：1.0 mm/s；返回速率10.0 mm/s；停留時間：5 s。重復實驗6 次，結果取平均值。

1.4 數據處理與分析

實驗重復3 次，結果以平均值±標準差表示。參照文獻[4,22]采用Excel、SPSS 20.0軟件對數據進行方差分析、主成分分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 鮮濕米粉的品質特性分析結果

2.1.1 蒸煮特性測定結果

由不同儲藏年限秈稻谷和粳稻谷樣品的蒸煮損失率和斷條率的散點分布圖（圖2）和平均值（表2）可知，秈稻制作的鮮濕米粉蒸煮損失率呈逐漸降低的趨勢，儲藏1 年與儲藏2～4 年的蒸煮損失率存在顯著性差異（P＜0.05），由粳稻制作的鮮濕米粉蒸煮損失率呈先下降后上升的趨勢，在儲藏1～4 年內無顯著性差異（P＞0.05）。秈稻在儲藏2～3 年時，米粉蒸煮損失率和斷條率較為離散，樣品間的差異大；隨儲藏時間的延長，由粳稻制作的鮮濕米粉蒸煮損失率和斷條率離散程度逐漸增大，說明粳稻樣品間的差異隨儲藏時間的延長也呈增大趨勢。蒸煮損失率反映米粉在蒸煮過程中向水中溶解固形物的量，蒸煮損失率高易導致渾湯，影響米粉的食用品質[23]。隨稻谷儲存時間的延長，米粉淀粉凝膠網絡中淀粉分子間形成更強的氫鍵[24]。Hermansson等[25]報道，直鏈淀粉含量較高時會使米粉蒸煮損失率及斷條率降低，這可能是用秈稻制作的鮮濕米粉蒸煮損失率和斷條率均低于粳稻的原因。兩種稻谷制作的鮮濕米粉斷條率均呈先降低后升高的趨勢，秈稻儲藏2 年與儲藏4 年相比，鮮濕米粉的斷條率有顯著性差異（P＜0.05），粳稻儲藏時間2 年時，斷條率差異顯著（P＜0.05），推測斷條率降低的原因是米粉凝膠的強度加強。

圖2 米粉蒸煮特性散點分布圖Fig.2 Cooking characteristics of rice noodles

表2 米粉蒸煮品質指標平均值及差異性分析結果Table 2 Mean values and statistical difference analysis of cooking loss rate and rate of broken rice noodles during cooking

2.1.2 感官評價結果

由不同儲藏年限秈稻谷和粳稻谷樣品的蒸煮損失率和斷條率的散點分布圖（圖3）和平均值（表3）可知，兩種稻谷制作的米粉色澤、氣味均隨儲藏時間的延長呈降低的趨勢；外觀結構、筋道感、爽滑感隨儲藏年限的延長均呈先升高后降低的趨勢，這和儲藏過程中直鏈淀粉含量及蛋白質二硫鍵的增加使凝膠強度的增強有關。兩種稻谷制作的米粉感官總分也是呈先增加后降低的趨勢，這也表明儲藏一定時間的稻谷更適合作米粉。秈型米粉的氣味、色澤均在儲藏3 年時較離散，其他感官指標均是在儲藏4 年時較離散，說明秈稻隨著儲藏時間的延長，樣品間的差異逐漸增大；粳型米粉的氣味、外觀結構均在儲藏4 年時較離散，感官總分在儲藏3 年時差異較大，不同樣品間有較大的差異（圖3）。

圖3 米粉感官評分散點分布圖Fig.3 Scatter plots of sensory scores of rice noodles

表3 米粉感官品質指標平均值及差異性分析結果Table 3 Mean values and statistical difference analysis of sensory quality indexes of rice noodles

2.1.3 質構特性測定結果

圖4 米粉質構特性散點分布圖Fig.4 Scatter plots of texture characteristics of rice noodles

表4 米粉質構特性指標平均值及差異性分析結果Table 4 Mean values and statistical difference analysis of texture characteristics of rice noodles

由不同儲藏年限秈稻谷和粳稻谷樣品的蒸煮損失率和斷條率的散點分布圖（圖4）和平均值（表4）可知，兩種稻谷制作的鮮濕米粉硬度均隨儲藏年限的延長呈上升趨勢，均在儲藏年限為4 年時差異顯著（P＜0.05），且不同儲藏時間的數據均較離散；儲藏過程中直鏈淀粉含量增加，蛋白質中巰基被氧化成二硫鍵，導致蛋白質和淀粉的交聯度增大，形成的凝膠硬度增大；同時直鏈淀粉與游離脂肪酸形成直鏈淀粉-脂類復合物，糊化時水分難以進入內部，也會使硬度增大[26-27]。兩種鮮濕米粉的黏著性隨儲藏年限的延長均呈增加趨勢，秈稻在儲藏時間為4 年時差異顯著，粳稻在儲藏1～4 年內無顯著性差異。秈稻制作的鮮濕米粉的彈性呈上升趨勢，在儲藏年限為4 年時差異顯著（P＜0.05），不同儲藏年限的粳稻制作的鮮濕米粉彈性無顯著性差異（P＞0.05），兩種稻谷均在儲藏1 年時質構特性有較大的離散。彈性反映了米粉恢復形變的能力，是衡量米粉口感的重要指標之一，彈性越大，越有嚼勁；黏聚性反映了米粉內部黏結的緊密程度以及抵抗外界破壞的能力，黏聚性的大小與內部凝膠網絡的形成有關[28]。秈稻制作的鮮濕米粉的黏聚性隨儲藏年限的延長呈降低趨勢，在儲藏年限為3 年時差異顯著（P＜0.05）；粳稻制作的鮮濕米粉的黏聚性無顯著性差異（P＞0.05）。隨儲藏年限的延長，兩種稻谷制作的米粉咀嚼性都整體增強，可能是由于直鏈淀粉含量、二硫鍵含量的升高使網絡凝膠強度增大，而有研究指出，鮮濕米粉的咀嚼性與直鏈淀粉含量不存在顯著性關系，而與大米淀粉晶體特性有關[29-30]。兩種稻谷的回復性隨儲藏年限的延長無明顯變化。回復性反映米粉形變的恢復情況，回復性越高，米粉的加工品質越好。

2.2 鮮濕米粉品質的綜合評價及原料適應性分析結果

為了消除感官評價不穩定性，將質構特性與感官評價一起通過主成分分析構建數學模型，對鮮濕米粉進行綜合評價。由于各指標的量綱不同，因此，對各指標數據進行標準化處理，對處理后的數據進行主成分分析。令X1～X12分別為色澤得分、氣味得分、外觀結構得分、筋道感得分、爽滑感得分、總分、硬度、黏著性、彈性、黏聚性、咀嚼性和回復性，共提取了4 個特征值大于1的主成分，各主成分的特征值、貢獻率及累積貢獻率見表5。前4 個主成分的累積貢獻率達到了75.200%，包含了大部分鮮濕米粉的品質信息。

表5 各主成分的特征值、貢獻率和累積貢獻率Table 5 Eigenvalue, variance contribution rate and cumulative variance contribution rate of each principal component

表6 各主成分特征向量Table 6 Eigenvector of each principal component

根據主成分特征向量（表6），可構建各主成分與鮮濕米粉品質的線性關系，關系式如下。

以4 個主成分Y1、Y2、Y3、Y4與其方差貢獻率構建出鮮濕米粉品質的綜合評價Z，Z是主成分Y1、Y2、Y3、Y4的線性組合：Z＝0.299 58Y1＋0.218 93Y2＋0.130 49Y3＋0.103 01Y4。

以此公式計算鮮濕米粉的綜合評分Z，用來評價鮮濕米粉品質。再對綜合評分Z進行快速聚類分析，聚類結果及稻谷在各儲藏年限樣品數的統計結果見表7。

表7 聚類分析結果及各儲藏時間稻谷樣品數Table 7 Results of cluster analysis and number of rice samples with different storage periods in each group

第一類綜合分值在0.25～1.05，聚類中心為0.52，是綜合分值最高的一類，鮮濕米粉品質最好，共包含22 份樣品，其中秈稻占19 份，粳稻占3 份，秈稻中儲藏1 年的樣品占2 份，儲藏2 年的為5 份，儲藏3 年的為7 份，占儲藏3 年秈稻總樣品數的70%，儲藏4 年的為5 份；粳稻中，均為儲藏2、3 年的樣品。第二類綜合分值在-0.25～0.20，聚類中心為0.05，是品質次好的一類，共包含40 份樣品，其中秈稻19 份，粳稻21 份；秈稻中儲藏1 年的樣品占7 份，儲藏2 年的為5 份，儲藏3 年的為3 份，儲藏4 年的為4 份樣品；粳稻中儲藏1 年的樣品占5 份，儲藏2、3 年的樣品均為7 份，儲藏4 年的為2 份。第三類綜合分值在-1.02～-0.31，聚類中心為-0.52，是品質最差的一類。秈型米粉的品質基本在好和次好一類，而粳型米粉的品質基本在次好和差一類，說明秈稻加工鮮濕米粉的適應性好于粳稻。從第一類的樣品數可以看出，儲藏2、3、4 年的秈稻樣品比例均較高，儲藏3 年的秈稻樣品有70%屬于第一類，說明儲藏3 年的秈稻樣品較適應加工鮮濕米粉，一定的儲藏年限有利于改善鮮濕米粉的品質。

從秈型米粉的蒸煮品質中可以看出，隨儲藏年限的延長，蒸煮損失率逐漸降低，說明米粉淀粉凝膠網絡中淀粉分子間形成更強的氫鍵，有利于減少米粉在蒸煮過程中向水中溶出的固形物的量，從而使米粉更加爽滑和筋道；從感官評價中可看出，兩種米粉的爽滑感和筋道感均是呈現先增加后降低的趨勢，可能是糊化溫度的升高使米粉未能充分糊化，導致米粉不能較好地形成良好的淀粉網絡結構，使感官評分降低。兩種米粉的感官品質不隨時間呈線性變化，雖然硬度、咀嚼性均隨儲藏時間的延長呈增加趨勢，但硬度過大或過小，感官品質均會下降。

3 結 論

隨原料儲藏年限的延長，秈型米粉的蒸煮損失率呈逐漸降低的趨勢，粳型米粉呈先下降后上升的趨勢，斷條率均是呈先下降后升高的趨勢。兩種米粉感官品質中的色澤、氣味得分均呈降低趨勢，外觀結構、筋道感、爽滑感得分和總分均是呈先升高后降低的趨勢，秈型米粉的感官品質好于粳型米粉。兩種米粉的硬度、咀嚼性均呈上升趨勢，且均在儲藏年限為4 年時硬度差異顯著（P＜0.05），黏著性也呈上升趨勢，其他質構指標無明顯變化規律。

利用主成分分析法，對鮮濕米粉品質進行綜合評價，構建鮮濕米粉品質的數學評價模型。通過對綜合評價值聚類分析得出品質分類情況，并統計各儲藏年限的樣品數，得出秈稻加工鮮濕米粉適應性好于粳稻，且儲藏3 年時的秈稻加工鮮濕米粉的品質較好。