碾磨度對粳稻外觀品質和食味理化特性的影響

李萍，普紹榮，李鳳英，左方駿，張欣，趙飛，劉建

1(天津農學院 基礎科學學院，天津, 300384)2(天津農學院, 天津市食味水稻科技創新與成果轉化國際聯合研究中心，天津, 300384)3(天津市金蘆米業有限公司，天津, 301500)4(天津農學院 農學與資源環境學院，天津, 300384)

水稻是我國主要的糧食作物之一。收獲后的稻谷加工首先是去除稻殼得到糙米。糙米由糠層(果皮、種皮、糊粉層)、胚和胚乳構成，果皮和種皮占5%～6%，胚占2%～3%，胚乳占91%～92%[1]。基于營養和健康角度，消費者對糙米的需求日益增加。但是，糙米由于有果皮、種皮等堅硬外殼的存在，蒸煮品質很差。糠層中還含有纖維，導致糙米吸水性差，煮熟后的籽粒容易破裂，嚴重影響外觀品質。因此，需要對糙米進行碾磨得到供食用的精米，即稻米消費的主要形式。由于稻米的營養成分(如蛋白質、脂質、纖維、維生素、礦物質)和功能性成分(如γ-谷維素、生育酚、生育三烯酚)主要分布在糠層[2-4]，碾磨會造成這些成分的流失，因此，關于糙米的碾磨程度一直存在爭議。碾磨度是指糙米在碾磨過程中糠層去除的程度，以碾磨掉的糠粉質量占糙米質量的百分數表示[5-6]。碾磨過程中適當去除糠層可以增加稻米的白度，提高蒸煮品質和食用品質[7-8]。但過度碾磨追求白度，碎米量增多，整精米率下降，稻米商品價值受損[9]。而且，米糠的過度去除也會導致稻米營養成分和功能性成分的嚴重流失，還會損失部分胚乳，并增加碾磨的能耗[10-11]。因此，對于稻米加工企業來說，開發低碎米率，保留較高營養成分和理想蒸煮及食用品質的稻米加工方法尤為重要。

水稻的食用品質(食味)是指人在食用米飯時對米飯好吃與否作出的評價。與水稻食味相關的理化特性主要有：直鏈淀粉含量、蛋白質含量、米飯的硬度和黏度、淀粉的糊化特性。先前的研究[12-16]多集中在碾磨度對稻米蒸煮品質和營養品質的影響，關于碾磨度對稻米的外觀品質和與食味相關的理化特性的影響以及碾磨度與這些指標之間的相關性報道較少。本試驗以3種粳稻稻谷為供試材料，制備不同碾磨度的精米，考察碾磨度對稻米外觀品質和食味理化特性的影響，并研究碾磨度與這些指標之間的相關性，以期為稻米適度加工、減少營養損失并確保食味提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

水稻品種(系)為津原U99、津原45和晶香432，2019年在天津市寧河區廉莊鎮種植，4月8日播種，5月28日插秧，株行間距15 cm×30 cm，肥水管理同當地常規大田水平。所有材料均為常規粳稻，成熟期收獲，帶回實驗室自然干燥至水分含量達到14.5%。

L-天冬氨酸(純度≥98%)，Sigma-Aldrich公司；無水乙醇和氫氧化鈉(分析純)，天津市化學試劑三廠。

1.2 儀器與設備

SY88-TH型壟谷機，韓國雙龍公司；CBS300AS(1)型碾米機、RHS1A型米飯硬度黏度儀、STA1 A型米飯食味計，日本佐竹公司；R4GQI20型顆粒評定儀，日本佐竹公司；rapid N cube 型定氮儀，德國元素公司；AA3型連續流動分析儀，德國BRAN+LUEBBE公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 稻谷脫殼和碾米

稻谷用壟谷機去殼得到糙米，糙米用碾米機碾磨。碾米機白度設置分別為4、5、6、8、10，每次投入糙米質量為300.00 g。對應供試材料的碾磨度和試驗處理如表1所示。

表1 供試材料的碾磨度及試驗處理Table 1 Degree of milling of the tested materials and test treatments

1.3.2 稻米外觀品質的測定

用顆粒評定儀對稻米外觀品質測定，包括米粒長、寬、厚度、稻米白度值。

按照GB/T 21719—2008《稻谷整精米率檢驗法》測定不同碾磨度碎米率。

1.3.3 稻米食味理化特性的測定

1.3.3.1 蛋白質含量測定

采用燃燒法測定樣品蛋白質含量(GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質含量的測定》)，單位為%。具體操作如下：稻米粉碎，過70目篩，取篩下粉末。稱取0.1 g粉末(精確至0.000 1 g)，用錫箔包裹后置于定氮儀的樣品盤中。燃燒管溫度960 ℃，還原管溫度815 ℃，氮折算為蛋白質的系數為6.25。

1.3.3.2 直鏈淀粉含量測定

用連續流動分析儀測定直鏈淀粉含量，單位為%。

直鏈淀粉標準溶液的配制：稱取直鏈淀粉標準品(直鏈淀粉含量分別為26.5%，16.2%，10.4%，1.5%) 各100 mg(稱準至0.000 1 g)，放入100 mL容量瓶中，加入1 mL無水乙醇，輕搖使分散，加入9 mL濃度為1 mol/L的氫氧化鈉溶液，搖勻，保鮮膜封口，沸水浴10 min，冷卻至室溫，去離子水定容，搖勻。

樣品直鏈淀粉含量的測定：稻米粉碎，過70目篩，取篩下粉末。準確稱量0.100 0 g米粉置于100 mL容量瓶中，加入1 mL無水乙醇，輕搖，加入9 mL濃度為1 mol/L的氫氧化鈉溶液，搖勻，保鮮膜封口，沸水浴10 min，冷卻至室溫，去離子水定容，搖勻，待測。

1.3.3.3 米飯質地的測定

用米飯硬度黏度儀測定。具體操作：準確稱取精米樣品30.00 g置于鋁罐中，淘米30 s，按照米水質量比1∶1.35加入自來水浸泡30 min，煮飯鍋蒸煮30 min，之后繼續燜10 min，室溫放置2.0 h。準確稱取 8.00 g米飯，制成米餅測定米飯的硬度和黏度。

1.3.4 米飯食味值的測定

用米飯食味計測定食味值。將1.3.3.3制備的米餅先測定食味值，再進行質地測定。

1.4 數據處理

所有處理重復3次，取平均值作為結果。采用Microsoft Excel 處理數據，SPSS 22.0軟件對不同處理均值間的差異顯著性進行Duncan多重比較及指標間的Pearson相關性分析。

2 結果與分析

2.1 碾磨度對稻米外觀品質的影響

2.1.1 碾磨度對米粒外形的影響

碾磨度對米粒長、寬、厚度及長寬比的影響結果如表2所示。

米粒外形包括長、寬、厚和長寬比。根據糙米長度，稻米籽粒可以分為4類：超長粒(>7.5 mm)，長粒(6.51～7.50 mm)，中粒(5.51～6.50 mm)和短粒(<5.50 mm)。根據長寬比，稻米籽粒可以分為3類：細長粒(>3.0)，中粒(2.1～3.0)，粗粒(1.1～2.0)。由表2數據可知，供試3個品種(系)屬于短粗粒型。與對照糙米相比，碾磨后米粒的長度、寬度、厚度和長寬比都顯著下降(P<0.05)，說明碾磨對籽粒外形具有重要影響。隨著碾磨度的增加，米粒長度減小，但對津原U99來說，碾磨度超過2%，粒長差異不顯著(P>0.05)；對津原45和晶香432來說，處理1和處理2及處理3和處理4之間，米粒長度差異不顯著(P>0.05)；碾磨度超過處理4，米粒長度顯著下降(P<0.05)；碾磨對米粒寬度、厚度及長寬比的影響較小，這可能與供試品種(系)屬于短粗粒型有關。有研究表明，在相同碾磨時間內，碾磨難易排序為：超長細粒>長細粒>中長細粒>中粒>短粗粒，我們的試驗結果與PROM-U-THAL等[14]的研究結論一致。徐慶國[17]也報道了相同的試驗結論。

表2 不同碾磨度米粒的外形Table 2 Shape of rice grains with different milling degrees

2.1.2 碾磨度對稻米白度值和碎米率的影響

表3顯示了碾磨度對稻米白度值和碎米率的影響。

表3 碾磨度對稻米白度值和碎米率的影響Table 3 Effect of milling degree on rice whiteness value and broken rice rate

白度是衡量稻米碾磨程度的重要指標(有色米除外)。糠層和外胚乳中含有的脂溶性營養物質和礦物質導致糙米呈現黃色[18]。碾磨去除糠層，使得稻米白度增加。由表3可知，與對照糙米相比，隨著碾磨程度的增加，供試3個品種(系)稻米的白度值顯著增加(P<0.05)，說明碾磨對稻米白度具有顯著影響。但是，碾磨度為2%時(處理1)，津原U99、津原45和晶香432的稻米白度值分別增加50.5%、44.5%和70.1%，此后再增大碾磨度，稻米白度值增幅變緩。有研究表明，東南亞消費者對稻米白度的可接受值為39～47[19]，碾磨度為9%～10%(處理3)可以滿足消費者對白度的需求。

碎米含量的高低是稻米分級定價的重要依據，與稻米加工企業的經濟效益密切相關。由表3數據可知，同一碾磨度下，津原U99碎米率最多，其次是晶香432，津原45碎米率最少。這可能是因為津原U99糙米的長寬比在3個品種(系)中最大，碾磨中更容易產生碎米。隨著碾磨度的增加，供試品種(系)碎米率增大，當碾磨度超過9%～10%時(處理3)，3個品種(系)碎米率增幅加大，經濟損失增多。此外，從數據還可以看出，碾磨對碎米率的影響存在品種間差異。對津原U99和晶香432來說，碾磨度增大，碎米率顯著增加(P<0.05)，但對津原45來說，碾磨度在9%以內，碎米率差異不顯著(P>0.05)。

2.2 碾磨度對稻米食味理化特性的影響

2.2.1 碾磨度對稻米蛋白質含量和直鏈淀粉含量的影響

表4給出了碾磨度對稻米蛋白質含量和直鏈淀粉含量的影響結果。

稻米營養成分的主體是淀粉，其次是蛋白質。直鏈淀粉含量和蛋白質含量是影響稻米蒸煮品質和食味的兩個重要理化特性[20-21]。由表4數據可知，隨著碾磨度的增加，稻米蛋白質含量顯著下降(P<0.05)。蛋白質主要存在于稻糠的糊粉層中，碾磨度增加，糊粉層被去除的程度增加，導致蛋白質含量下降，即碾磨加工會損失大米的蛋白質。對津原U99和津原45來說，碾磨度超過9%(處理3)，蛋白質減小幅度變緩，從糙米到碾磨度15%，稻米蛋白質含量分別下降15.9%和14.6%；對晶香432來說，碾磨度超過13%(處理4)，蛋白質減小幅度變緩，從糙米到碾磨度15%，蛋白質含量下降20.4%。隨著碾磨度的變化，各個品種(系)蛋白質含量的變化有所不同，反映了它們稻米中蛋白質分布上的差異[22]。

淀粉主要貯藏于稻米的胚乳細胞中，糊粉層中積累較少。淀粉的濃度從米粒外側向內側中心部逐漸增加。由表4數據可見，對供試3個水稻品種(系)來說，隨著碾磨度的提高，米粒外側的糠層去除程度增加，損失了蛋白質、脂質和礦物質等大米成分，留下了胚乳，使得稻米直鏈淀粉含量相對增加。對津原U99來說，處理2和處理3的稻米直鏈淀粉含量差異不顯著(P>0.05)；對于津原45來說，碾磨度超過9%(處理3)，直鏈淀粉含量差異不顯著(P>0.05)；對晶香432來說，碾磨度超過13%(處理4)，直鏈淀粉含量差異不顯著(P>0.05)。隨著碾磨度的變化，各品種(系)直鏈淀粉含量的變化有所不同，反映了它們稻米中直鏈淀粉分布上的差異，這和KUMORO等[19]和喻仲穎等[23]的研究結果一致。

表4 碾磨度對稻米蛋白質含量和直鏈淀粉含量的影響Table 4 Effect of milling degree on the protein content and amylose content of rice

2.2.2 碾磨度對米飯質地的影響

碾磨度對米飯質地的影響結果見表5。

表5 碾磨度對米飯質地的影響Table 5 Effect of milling degree on rice texture

糙米中蛋白質含量高，籽粒結構緊密，吸水速度慢，且吸水量少，淀粉粒得不到充分膨脹和糊化，導致糙米飯硬度大，不適宜食用。由表5數據可知，米飯的硬度隨著碾磨度的增大呈下降趨勢。對津原U99來說，碾磨度為2%時，米飯硬度下降49.6%，此后再增加碾磨度，米飯硬度下降不顯著(P>0.05)；對津原45和晶香432來說，碾磨度為2%，米飯硬度分別下降了49.8%和46.5%，此后硬度下降緩慢，這與林俊帆等[24]報道的結果一致。隨著碾磨度的增加，稻米脂質損失增大，從而降低了直鏈淀粉-脂質復合物的形成，大米淀粉顆粒在糊化過程中所受到的阻力減小，糊化更為完全，這可能是導致米飯硬度降低的原因[7]。此外，米飯的硬度與蛋白質含量有關[1]。蛋白質含量降低，米飯硬度也隨之下降。米飯硬度的下降與蛋白質含量的下降結果一致。從表5數據還可以看出，隨著碾磨程度的增加，米飯的黏度增加，這與BRENDA等[8]的研究結果一致。但是，對津原U99、津原45和晶香432來說，碾磨度分別大于6%(處理2)、9%(處理3)和13%(處理4)，米飯黏度間的差異顯著(P<0.05)。CUI等[25]的研究表明，米飯的硬度/黏度與食味密切相關，硬度/黏度小，食味好。從表中數據可見，碾磨度對供試水稻品種(系)米飯的硬度/黏度具有重要影響，隨著碾磨度的增加，米飯硬度/黏度下降，食味提高。

2.3 碾磨度對米飯食味值的影響

表6顯示了不同碾磨度米飯的食味值。

表6 碾磨度對米飯食味值的影響Table 6 Effect of milling degree on the palatability value of rice

由表6數據可知，糙米飯食味值很低，不適宜食用。隨著碾磨度的增加，米飯食味值提高。對供試3個水稻品種(系)來說，碾磨度超過9%～10%(處理3)，米飯食味值間的差異不顯著(P>0.05)，說明再增加碾磨度，食味值的增幅明顯變緩，這與季宏波等[26]報道的結果一致。過度碾磨會增加稻米營養物質和功能性成分的流失并增加碾磨能耗，而稻米食味值的變化不大，因此不能為了追求外觀品質而過度加工。

2.4 碾磨度與稻米外觀品質、食味理化特性及米飯食味值的相關性分析

碾磨度與稻米外觀品質、食味理化特性和米飯食味值的相關性分析結果見表7。

表7 碾磨度與稻米外觀品質、理化特性及米飯食味值的相關性Table 7 Correlations between milling degree and appearance quality, physicochemical properties and palatability value of rice

由分析結果可知，碾磨度與稻米米粒長度、蛋白質含量、米飯硬度和硬度/黏度呈極顯著負相關(P<0.01)，相關系數分別為r=-0.616、r=-0.795、r=-0.899和r=-0.769，說明隨著碾磨度的增加，稻米米粒長度減小、蛋白質含量下降、米飯硬度及硬度/黏度降低。碾磨度與稻米白度值、碎米率、直鏈淀粉含量、米飯黏度和食味值呈極顯著正相關(P<0.01)，相關系數分別為r=0.973、r=0.539、r=0.769、r=0.728和r=0.774，說明隨著碾磨度的增加，稻米白度值提高、碎米率增大、直鏈淀粉含量增加、米飯黏度及食味值增大。碾磨度與米粒寬度、厚度和長寬比相關性不顯著。

3 結論

適度碾磨對稻米加工企業和消費者健康具有重要意義。碾磨對粳稻外觀品質和食味理化特性具有重要影響。隨著碾磨度的增加，米粒長度減小，碾磨度超過13%，長度顯著下降(P<0.05)，碾磨對短粗籽粒的寬度、厚度及長寬比影響較小。蛋白質含量和米飯硬度隨著碾磨度的增加而下降，直鏈淀粉含量和米飯黏度及食味值隨著碾磨度的增加而提高。碾磨度與米粒長度、蛋白質含量、米飯硬度和硬度/黏度呈極顯著負相關(P<0.01)，與稻米白度值、碎米率、直鏈淀粉含量、米飯黏度和食味值呈極顯著正相關(P<0.01)。碾磨度對食味理化特性的影響存在品種間差異。綜上所述，對津原U99和津原45來說，最適宜的碾磨度為9%，對晶香432來說，最適宜的碾磨度為13%。不能過分追求稻米的白度而過度加工。在確保稻米食味的前提下，盡量降低碾磨程度，減少稻米的營養物質和功能性成分的損失，做到稻米既好吃又營養，同時提高稻米的商品價值。