鮮濕米粉品質劣變機理及保鮮技術研究進展

董宏浩 徐 麗 全 珂 易翠平 張興全

(長沙理工大學化學與食品工程學院1，長沙 410114) (湖南金健米制食品有限公司2，寧鄉 410600)

鮮濕米粉含水量高達60%～80%，在生產和貯藏過程中易受外界環境因素的影響，引發米粉的腐敗、老化回生等品質劣變問題，具體表現為發酸，色澤變暗，表面黏著，質地變硬且易斷條，同時伴隨著刺激性的不良氣味，部分米粉甚至會出現霉變、變黃、變黑等現象。由于鮮濕米粉易發生品質劣變問題，導致其質量不穩定，貨架期短，嚴重阻礙了米粉行業的發展。因此本文對鮮濕米粉貯藏期間的品質變化及劣變機理進行分析，并總結了有效的米粉保鮮技術，旨在為鮮濕米粉銷售及貯藏過程中的品質控制提供參考。

1 鮮濕米粉貯藏過程中的品質變化

1.1 酸度

酸度是是衡量米粉口味的重要指標之一。研究報道，鮮濕米粉的pH隨貯藏時間的延長而顯著性減小，且貯藏溫度越高，米粉的pH變化越大[1]。袁蕾蕾[2]通過測定鮮濕米粉在不同溫度下儲存48 h后的酸度變化，發現鮮濕米粉的酸度總體上呈升高趨勢，且隨溫度的升高但4 ℃下儲存的樣品酸度無明顯變化。這可能是由于微生物利用米粉內的碳水化合物代謝產酸，降低了米粉的pH值，而4 ℃的低溫環境對微生物的代謝活動起到了抑制作用[4]。

1.2 色度

正常鮮濕米粉白度高、透明度好，明亮有光澤。黃永平[4]對比了4 ℃和28 ℃下貯藏的鮮濕米粉的色度值變化，結果顯示，28 ℃下貯藏的米粉其L*值和a*逐漸下降，b*先升高后略有降低；而4 ℃下貯藏的米粉L*值無顯著變化，a*值呈降低趨勢，b*值呈增加趨勢。易翠平等[5]研究也表明常溫下貯藏的米粉的亮度逐漸變暗，顏色逐漸變黃，同時貯藏溫度越高米粉的色度值變化越大。產生此變化的原因在于米粉的外觀受內部淀粉與蛋白質之間相互作用的影響，該相互作用較弱會導致米粉透明度降低，表面發暗[6]。同時微生物的代謝活動能產生色素等有色物質，使米粉色澤加深，出現紅色、黃色、黑色等雜色。

1.3 質構

質構特性包括硬度、彈性、咀嚼性等，一般受纖維素、蛋白質、淀粉/蛋白質網絡等組分的影響[7]。易翠平[5]經實驗發現，4 ℃下貯藏的米粉隨時間的延長逐漸變硬，彈性和黏性降低，咀嚼性增大；而在25 ℃和37 ℃下貯藏的鮮濕米粉硬度、彈性、黏性和咀嚼性均有不同程度的降低。張瑋等[8]也證實低溫下儲存的鮮濕米粉其硬度和咀嚼性更高。這是因為常溫下腐敗菌大量繁殖，分解了米粉中的淀粉顆粒及蛋白質等組分，破壞了米粉穩定的內部結構，導致直鏈淀粉的浸出和蛋白質的溶解，使米粉的硬度降低。而低溫貯藏下的米粉易發生老化，導致米粉變硬，易斷條。

1.4 感官評價

食品的感官評價指標包括氣味、色澤、組織形態及口感。鮮濕米粉貯藏過程中的感官分值隨貯藏時間的延長而顯著下降，但不同溫度下鮮濕米粉的劣變現象不完全相同。有研究表明4 ℃下儲存的米粉從18 h開始出現明顯的碎粉，米粉變硬，彈性降低，口感較差，但色澤和氣味上無明顯變化；而25 ℃下的米粉較4 ℃下口感更佳，但色澤發黃，刺激性氣味重，且米粉間出現粘連現象[5]。該變化可能是由于低溫加速了淀粉的老化，鮮濕米粉內部的結晶網絡緊縮使其失水，進而導致米粉的品質下降[2]。當環境溫度高于20 ℃時，米粉的老化過程減緩，但微生物的大量繁殖使得鮮濕米粉出現酸敗，發霉等問題。

2 鮮濕米粉的品質劣變機理

2.1 微生物的代謝分解作用

微生物在生長繁殖過程中能夠通過自身代謝途徑，利用食品基質中的蛋白質、氨基酸、脂肪酸和糖類等多種物質進行生長繁殖，進而產生不良代謝產物，引起食品腐敗變質[9]。隨著鮮濕米粉貯藏時間的延長，生長環境的變化和微生物間的相互作用，包括拮抗和協同行為，會改變微生物的種類和數量[10]。借助傳統微生物表型鑒定和現代微生物基因型鑒定技術，我們可以確定鮮濕米粉貯藏過程中的微生物變化及優勢腐敗菌種類。陳志瑜[11]通過對變質濕米粉中的微生物進行表型鑒定，確定了引起鮮濕米粉變質的優勢腐敗細菌為芽孢桿菌屬和葡萄球菌屬，優勢腐敗霉菌主要為白曲霉和毛霉。黃永平[4]在傳統表型鑒定的基礎上，結合基因型鑒定方法，測定了28 ℃下鮮濕米粉貯藏過程中的菌相變化，結果表明：隨著貯藏時間的延長，芽孢桿菌屬、乳酸菌和腸桿菌科在米粉菌相中逐漸占據主導地位，成為鮮濕米粉變質的主要腐敗菌。根據腐敗菌種屬的不同及代謝途徑的特異性，其產生的典型揮發性成分及特征組分會對食品品質造成不同程度的影響[10]。在白米,糙米和小麥等谷物類食品的貯藏過程中, 乳酸菌通過代謝活動產生2-甲基丁醛和異戊醛，引起谷物制品的腐敗[12]。蠟狀芽孢桿菌則可以利用糖類及蛋白質，經代謝活動產生大量的伯醇和酯，以及硫和支鏈氨基酸的分解產物，最終產生等異味[13]，同時其產生的兩類腸毒素會造成人體的腸胃不適[14]。

目前大量研究已經證實了引起鮮濕米粉品質劣變的優勢腐敗菌種類，但單一腐敗菌對米粉的致腐狀況及其腐敗標志物還并不明確。

2.2 淀粉的老化回生

米粉的生產主要依靠淀粉的α化，由于米粉直鏈淀粉含量高，糊化溫度高，經冷卻后部分淀粉由α態轉變為β態，使米粉黏度回升，易發生老化[15]。淀粉老化后吸水能力下降，水分析出散失，淀粉鏈重新由無定形態變為晶體，韌性減弱，強度上升。因此，貯藏期間濕米粉的老化通常表現為失去光澤、黏彈性減弱，口感變硬，易斷條。目前關于米粉等淀粉類食品老化的研究有三類不同的觀點，分別是老化淀粉的重結晶過程以及晶體形態變化，淀粉制品老化過程中水分分布的變化和淀粉在老化過程中分子鏈的重排[16]。丁文平等[17]研究發現淀粉的長期老化是由支鏈的重結晶造成的，米粉在儲藏過程中由于支鏈淀粉的重結晶逐漸增大, 體系凝膠強度及硬度提升, 彈性降低。Wu等[18]研究了老化引起的淀粉分子結構和理化性質的變化，結果顯示小支鏈淀粉分子/簇的比例增加，支鏈淀粉的平均分子大小和鏈長減少，長支鏈淀粉向短支鏈轉移，表明老化后的大米淀粉在分子水平上發生降解。上述研究表明淀粉的老化會顯著影響米粉的感官品質，但關于淀粉的老化機理仍存在爭議。

2.3 水分分布和遷移

貯藏期間鮮濕米粉的含水量及其水分分布會發生明顯變化，進而影響鮮濕米粉的感官品質。水分分布的變化及其遷移在宏觀上表現為食品內部水分向表面遷移并蒸發，引起食品硬度的增加；在微觀層面上，水在分子水平上重新分配，結合水分子進入B型支鏈淀粉晶體中，同時自由水分子發生遷移促使分子鏈之間相互交聯形成網絡結構，導致淀粉類食品的硬化[19，20]。有研究顯示，老化過程中米粉的含水量重新分布，水分子的流動性發生變化，一部分水分子流動性降低，另一些水分子流動性增大。淀粉結晶將一些水分子包含到晶體結構中，導致水流動性降低，同時大分子的結構變化可能導致部分水分子排除，引起游離水的增加[21]。在鮮濕面等其他淀粉類食品的貯藏過程中，也出現了水分的重新分布及其狀態的改變。Li等[22]研究發現，貯藏過程中鮮面條的水固相互作用減弱，面條的內部結構遭到破壞，水分分布變得不均勻，并向表面遷移。Zheng等[23]對無殼大麥鮮面條貯藏期間的品質變化進行了分析，結果顯示微生物對面條中蛋白質和淀粉結構的破壞促進了強束縛水向弱束縛水和游離水的轉化，從而影響面條的蒸煮品質和表觀品質。綜上所述，淀粉類食品在貯藏過程中水分易向表面遷移且狀態發生改變，但其對于鮮濕米粉貯藏品質變化的影響仍有待進一步研究。

3 鮮濕米粉品質劣變的影響因素

3.1 初始菌含量

微生物是引起食品腐敗變質的主要原因之一。鮮濕米粉水分含量高，營養物質豐富，在加工和貯藏過程中極易受到外界微生物污染，導致成品鮮濕米粉并非無菌狀態。在適宜的環境下，米粉中的微生物開始活躍，迅速生長繁殖并引起鮮濕米粉的腐敗變質。李蕓等[24]認為微生物含量的超標及其生理活動是導致鮮濕米粉品質劣變的主要原因。綦超等[25]研究了初始帶菌量對烏冬粉中微生物的生長繁殖的影響，結果顯示：初始菌含量越高，烏冬粉中微生物的生長繁殖速度越快，其貨架期也越短。因此通過適當的殺菌處理降低米粉初始菌含量，可以有效延緩米粉的品質劣變。

3.2 水分含量

鮮濕米粉的含水量一般高達60%～80%，屬于高水分食品。水分含量對米粉品質的影響可分為兩方面。一是水分含量會影響米粉的糊化與老化，進而改變米粉的凝膠品質和貯藏品質。水分含量低于10%時，淀粉老化速率最慢；處于30%～60%之間時，淀粉易發生老化；高于70%時，其老化現象稍慢。二是水分含量與微生物的生長繁殖及代謝活動密切相關，其微小的變化即能導致微生物生長速率的較大波動。水分含量與水分活度一般呈正相關，有研究證實，降低水分活度能顯著延長微生物的生長延滯期，進而影響其對數期，最終導致微生物的生長速度降低。不同水分活度對微生物的影響如下：水分活度大于0.9時細菌才能生長繁殖，大于0.87時酵母菌開始繁殖，大于0.8時霉菌開始繁殖[2]。合理控制鮮濕米粉的含水量對于延緩米粉老化、抑制微生物的生長繁殖均具有重要意義。

3.3 貯藏溫度

溫度會影響鮮濕米粉在貯藏期間的老化速率。淀粉類食品在2～4 ℃之間最易發生老化，4 ℃下的米粉變硬速度加快，更易形成凝膠結構[19]。而當貯藏溫度高于60 ℃或低于-7 ℃時，則不易發生老化。有研究表明，低溫下鮮濕米粉易發生重結晶而產生品質劣變[26]。汪霞麗的實驗結果也顯示0～4 ℃下儲存的方便濕米粉較易老化，隨著溫度升高，其老化程度逐漸降低[27]。另一方面，貯藏溫度的改變還會影響微生物的生長繁殖速率，進而引起食品的品質變化。柳鑫等[28]的研究結果表明在10～38 ℃條件下貯藏的鮮濕米粉，貯藏溫度越高，微生物的繁殖速度越快，其品質劣變也越快。綜合兩方面考慮，鮮濕米粉的貯藏既要防止低溫下米粉老化問題，也要避免溫度過高所引起的微生物腐敗。

4 鮮濕米粉的保鮮技術

鮮濕米粉的品質劣變主要受微生物污染和淀粉老化問題的影響。微生物主要來源于大米浸泡液和生產銷售環境中，米粉老化速率則受含水量及環境溫度控制。因此，為延長鮮濕米粉的貨架期，不僅需要抑制米粉中微生物的生長繁殖，還需控制米粉的老化回生問題。由于鮮濕面條的保鮮與鮮濕米粉的保鮮要求相似，可以借鑒鮮濕面條的相關保鮮技術[29]。

4.1 鮮濕米粉中腐敗微生物的控制

4.1.1 物理殺菌

常見的物理殺菌方法有高溫、微波、輻照等，其優勢在于殺菌效果好，安全性高，但容易影響米粉的品質。陳志瑜[11]通過對比不同熱力殺菌處理對鮮濕米粉貯藏期間保鮮效果的影響發現，90 ℃下水浴加熱30 min保鮮效果最佳，但對米粉的質構品質也影響最大。黃永平[30]研究發現微波殺菌工藝能顯著降低鮮濕米粉在貯藏期間的菌落總數，并有效改善鮮濕米粉的貯藏品質。Shi等[31]利用電子束輻照(EBI)處理接種過李斯特菌、天然微生物群的冷鮮面條發現，EBI處理能有效提高鮮面條的食用安全性和貨架期，且不影響鮮面條的品質。

4.1.2 化學抑菌

化學抑菌主要通過添加化學保鮮劑或利用化學方式對米粉進行處理，從而抑制食品中微生物的生長繁殖。由于該方法無需設備，經濟便捷，因此目前廣泛應用于鮮濕米粉的保鮮中。劉壯等[32]研究了丙酸鈣、脫氫乙酸鈉、雙乙酸鈉等化學保鮮劑對鮮濕米粉條的抑菌效果,結果發現添加0.2 g/kg的雙乙酸鈉后顯著降低了米粉貯藏期間的霉菌總數，其保鮮效果最優。羅文波[33]將雙乙酸鈉、脫氫醋酸鈉和溶菌酶復配制得的保鮮劑用于鮮濕米粉保鮮，其效果優于單一保鮮劑。張瑋等[34]采用酸浸處理延長方便米粉的保質期，最終確定乳酸體積分數1%、時間3 min為最佳酸浸條件，經此工藝處理的米粉菌落總數顯著降低，且感官品質無明顯變化。

4.1.3 生物抑菌

生物抑菌是指利用天然生物保鮮劑以抑制微生物的生長繁殖，包括植物源保鮮劑、動物源保鮮劑、微生物酶制劑、微生物菌制劑及其代謝產物等。由于生物保鮮劑具有安全、無毒的特點，近年來已成為食品保鮮的熱點話題。吳超[35]發現ε-聚賴氨酸能有效降低貯藏期間濕米粉中的菌落總數。Klinmalai[36]將殼聚糖溶液添加到米粉中，發現其能提升米粉在5 d內的貯藏品質且不會影響米粉的凝膠質地。Wang[37]研究了姜黃素(CUR)對小米鮮面條的貯藏保鮮效果，結果表明，CUR可使25 ℃下貯藏的小米鮮面條菌落總數減少，貨架期由20 h延長到30 h，同時小米鮮面條在貯藏期的感官接受度顯著提高。

4.1.4 包裝抑菌

包裝是隔絕外界污染，延長食品保質期的重要手段之一。真空包裝、氣調包裝、抗菌包裝等技術已廣泛應用于食品的長期保鮮中。Olawuyi等[38]通過在鮮切黃瓜上涂抹不同濃度的殼聚糖溶液，并包裝在基于空氣，氮氣和氬氣的氣調保鮮袋中，顯著延長鮮切黃瓜的保質期。歐陽夢云等[39]利用70%CO2+30%N2的氣調包裝組合將生濕面的貨架期由2 d延長到3 d。Deng等[40]研制出纖維素納米纖維-殼聚糖薄膜并作為食品接觸包裝材料應用于具有高濕性和高粘著力的食品表面，有效降低了食品水分損失和降低食品層間黏著力。

目前市場上的鮮濕米粉一般采用低真空包裝與熱殺菌處理相結合，以達到長期貯藏的目的，但該方法會對鮮濕米粉造成擠壓，引起米粉的粘連、變形。關于氣調包裝及抗菌包裝材料在鮮濕米粉中的應用還有待進一步研究。

4.2 鮮濕米粉的老化調控技術

鮮濕米粉的含水量一般為60%～80%，處于淀粉基食品易老化的水分區間內(30%～70%)，因此在貯藏過程尤其是低溫環境下極易發生老化回生，導致米粉逐漸變硬，斷條率上升，復水性變差。抑制淀粉老化的手段包括物理法和添加抗老化助劑。由于物理法對食品本身的品質影響較大，因此不適用于鮮濕米粉的抗老化。抗老化助劑包括酶制劑、乳化劑、食品膠、變性淀粉等，是目前用于鮮濕米粉抗老化的最有效的手段。

4.2.1 酶制劑

淀粉酶、脂肪酶等酶制劑對于淀粉的老化均能起到抑制作用。謝定等[41]對比了不同添加劑用于保鮮方便米粉中的抗老化效果，發現采用0.1%質量分數的酶制劑，在55～60 ℃下處理30 min后的方便米粉可保存11個月不發生老化。汪霞麗[42]利用麥芽糖淀粉酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶對方便濕米粉進行處理，結果顯示經麥芽糖淀粉酶處理的米粉抗老化效果最好。

4.2.2 乳化劑

乳化劑可通過與直鏈淀粉形成直鏈淀粉-乳化劑-脂質復合物，破壞直鏈淀粉-脂質復合物的形成，阻礙直鏈淀粉結晶，進而抑制淀粉老化[43]。目前已有研究證實單甘酯、蔗糖酯等乳化劑對發酵濕米粉的老化具有明顯的抑制作用[44]。趙萌等[45]將單硬脂酸甘油酯、硬脂酰乳酸鈣鈉和蔗糖脂肪酸酯分別以0.1%的添加量加入小米粉中制成小米饅頭，發現添加乳化劑的小米饅頭糊化度下降，老化速率降低，這表明3種乳化劑均具有良好的抗老化作用。

4.2.3 食品膠

食品親水膠體主要通過影響直鏈淀粉-直鏈淀粉和支鏈淀粉-支鏈淀粉之間的相互作用，阻礙淀粉分子間氫鍵的結合，進而抑制淀粉老化。Tang等[46]研究表明，黃原膠能通過氫鍵與直鏈淀粉作用，同時其充分水合后形成的黏稠凝膠可以抑制水分的流失，進而延緩淀粉的老化。白菊紅等[47]研究了不同親水膠體對苦蕎凍糕的抗老化影響，發現海藻酸鈉、卡拉膠、瓜爾豆膠和黃原膠均能延緩苦蕎凍糕的老化，并得出0.24%卡拉膠、0.17%海藻酸鈉、0.13%黃原膠的最優抗老化劑組合，可將-4 ℃下貯藏的苦蕎凍糕貨架期延長至14 d。

4.2.4 變性淀粉

變性淀粉指天然淀粉經物理、化學或酶等方式改性后的產物，包括淀粉衍生物、淀粉分解產物及交聯淀粉。變性淀粉中常含有醋酸根、羥丙基等改性親水基團，這些基團具有很好的持水性，能夠控制食品貯藏期間水分的滲出與流動，同時通過干擾淀粉羥基間氫鍵的締合延緩淀粉的老化[48]。黃麗等[49]研究了羥丙基二淀粉磷酸酯(HPDSP)對鮮濕方便米粉品質的影響，結果顯示HPDSP能顯著降低米粉老化特征峰強度與相對結晶度，降低回生焓，這表明HPDSP具有抗米粉老化的作用。

4.2.5 其他添加劑

研究表明，某些蛋白質、磷酸鹽及多糖類物質也同樣具有一定的抗老化作用。胡秀婷[50]研究發現大豆分離蛋白可賦予米粉蜂窩狀多孔結構,抑制米粉貯藏期間的水分遷移，從而延緩濕米粉中淀粉的老化。周劍敏[51]探究了普魯蘭多糖對秈米粉凝膠及老化特性的影響，實驗表明普魯蘭多糖的添加降低了淀粉的重結晶度，可以抑制淀粉老化。王建宇等[52]發現大豆低聚糖及其成分能有效延緩大米凝膠的老化，可用于解決大米類食品的老化問題。

5 結論與展望

微生物的生長繁殖和淀粉的老化回生是導致鮮濕米粉貯藏過程品質劣變的兩大主要原因。微生物代謝產物的大量積累引起米粉酸敗、發霉、出現異味，淀粉的老化問題則導致米粉變硬、斷條率上升。目前，有關淀粉老化機制的研究已取得較大進展，但對鮮濕米粉中腐敗微生物的致腐能力及其作用機理還有待進一步研究。為提高鮮濕米粉的貯藏品質，未來應深入研究貯藏期間米粉的微生物腐敗機理和米粉分子結構的微觀變化，建立有目的性的新型鮮濕米粉保鮮體系。通過多種保鮮手段聯合作用，降低米粉中優勢腐敗菌及自身組分變化的負面影響，進而延長鮮濕米粉的貨架期。