包裝方式對大米品質的影響

陸益鋇，朱樂天，呂春霞，楊華，張慧恩，曹少謙，戚向陽

(浙江萬里學院 生物與環境學院，浙江 寧波，315100)

我國是大米消耗大國，但在大米貯藏上還較為傳統，以常溫貯藏為主，但是這種貯藏方式會導致大米的品質損害嚴重，無法保證大米的食用質量，也無法進行較長時間的貯藏。大型的大米加工廠會用標準的糧倉貯藏，但會存在量過大、保存不妥當以及貯存質量穩定性不高等問題[1]。研究發現，對大米保鮮具效果最好的當屬低溫貯藏。不過需營造達標的低溫環境，并且維持在低溫標準，需要投入大量的費用，大多數儲糧廠負擔不起，目前并不能大范圍地推廣使用。氣調貯藏囊括了多種不同技術，如真空、充CO2或N2等[2]。尤其是在小包裝技術的推動下，大米保鮮工程里，氣調貯藏的應用越發廣泛。

目前，國內在進行大米包裝時，選用材料較為固定，多是塑料編織袋，又或是復合塑料袋，少數也采用納米材料。其中，塑料編織袋是最簡單的一種包裝方式，但其防潮性與阻隔性欠佳，大米霉變的概率大幅度增加。復合塑料袋是通過多層塑料復合而成的，所用材料以乙烯醇共聚物(ethylene vinyl alcohol copolymer，EVOH)、聚苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)以及聚乙烯(polyethylene，PE)為主，能很好地將大米與外界環境阻隔開。當前市面上銷售的大米包裝袋，多采用的是復合塑料袋，并通常用真空或者充氣等技術來配合使用。本實驗的大米樣品采用新收割的珍珠米，將大米分裝后放入高溫高濕的環境中，加速大米的陳化，并選用真空PET包裝、普通PET包裝、普通共擠膜包裝3種不同包裝方式對大米進行貯藏，每隔7 d對大米的各項指標進行檢測，探究包裝方式對大米品質的影響。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

珍珠大米，PET包裝袋，共擠膜包裝袋；0.5 mol/L HCl溶液，2 g/L KI-I2溶液。

1.2 儀器與設備

JW-HS-2001恒溫恒濕箱，上海巨為儀器設備有限公司；TA-XT Plus物性分析儀，美國FTC公司；UV-3200PCS紫外分光光度計，上海美譜達儀器有限公司；AL204電子天平，梅特勒-托利多儀器上海廠；CR-400色差計，日本柯尼卡美能達；精密pH計，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；DZ-260臺式真空包裝機，劍圣包裝機械廠；J-26XP離心機，美國貝克曼庫爾特。

1.3 實驗方法

1.3. 樣品的處理

設定將5 kg大米分別采用A[真空塑料袋(真空PET)]、B[滌綸樹脂(PET)]、C(共擠膜)進行包裝，分裝成12袋，每個不同的包裝袋裝4份,并將樣品依次放入溫度為(37±2) ℃，相對濕度在(90±2)%的恒溫恒濕箱里，該貯藏條件有利于加速大米的陳化。開始計時，以7 d為1個周期，每7 d取出一定的樣品進行各個指標的測定。

1.3.2 大米質構的測定

根據郭興鳳等[3]的方法，并略作修改。稱取300 g大米樣品用蒸餾水淘洗3次后，置于電飯鍋中，加入210 mL的蒸餾水，開始蒸煮，電飯鍋蒸煮完成后再保溫10 min。每次測定時，去掉最上面以及最下面的那層米飯，在位于中間層的塊狀米飯里隨機取出3塊后置于稱量紙之上，再放于質構儀載物臺上。所有的樣品重復測定6次，舍去最大與最小值，用留下的4次結果均值表示測定結果。質構儀測量時按以下參數進行設定：P/36探頭；壓縮比：75%；strain模式。此外，觸發點設置為10 g，測試循環數設置為1，測試前、中、后三者的速度分別為1、0.5與1 mm/s，每次測試所具的間隔時間設置為5 s；在此測試中，需要測試的指標分別是：硬度、彈性、黏著度、凝聚性。

1.3.3 大米色差的測定

色差測定以LEELAYUTHSOONTOM等[4]的方法為依據，并略作修改，按3個色彩空間進行測定與表述，分別是L*、a*以及b*。借助儀器，能準確測定3個空間值。此法所用的3個空間，表示的意義不同：(1)L*代表的是亮度參數(此空間內，黑色用0表示，白色用100表示)；(2)a*代表的是紅色趨勢參數(此空間內，紅色增加用+a*方向進行表示，綠色增加則用-a*方向表示)；(3)b*代表的是黃色趨勢參數(在此空間里，黃色增加用+b*方向表示，藍色增加則用-b*方向進行表示)，所有樣品的測定值皆為6次平行結果的均值。大米的白度計算如公式(1)所示：

W=100-[(100-L*)2+(a*)2+(b*)2]1/2

(1)

1.3.4 大米的蒸煮特性測定

根據馬濤等[5-7]的實驗方法并稍作改變，測定大米的吸水率、米湯對應的pH值和碘藍值。

1.3.4.1 大米的吸水率測定

取10 g樣品，記為W0，淘洗5次后，再用蒸餾水沖洗1次，放入電飯鍋中，加入過量的蒸餾水后，進行煮沸，煮沸開始計時20 min。蒸煮之后取出大米置于紗布上，并將之懸于燒杯上部，待其中的米湯盡數滴下后，將大米平攤于紗布上，冷卻至室溫后進行稱重,記為W1，吸水率計算如公式(2)所示：

(2)

1.3.4.2 米湯pH值的測定

燒杯里的米湯冷卻后，對其進行pH值的檢測。

1.3.4.3 米湯碘藍值的測定

將燒杯內的米湯取出，對其進行稀釋(100 mL)，然后離心，離心完成后，取上清液1 mL移至100 mL容量瓶內，加50 mL蒸餾水，5 mL HCl(0.5 mol/L)、1 mL KI-I2(2 g/L)溶液，最后定容。并配制蒸餾水的空白對照溶液，步驟與待測樣品的制備完全相同。置于660 nm波長下進行吸光度的測定，經換算后可得樣品的碘藍值。

2 結果與分析

2.1 三種包裝方式對大米質構品質的影響

2.1.1 硬度的變化

通過對圖1的分析可以看出，其硬度變化與貯藏時間成正相關，即時間越長，硬度變化越大。其中真空包裝的大米樣品從0.95 N變為4.03 N，PET包裝的大米樣品從0.95 N變為4.40 N，共擠包裝的大米樣品從0.95 N變化到4.35 N。其中真空PET包裝大米的硬度變化最小，對大米陳化情況有一定的緩解。普通PET包裝和共擠包裝的大米硬度變化差別較小，普通PET包裝的效果略比共擠包裝好。研究表明，米飯硬度受大米脂肪酸含量的影響顯著，脂肪酶會對大米里所含的脂肪進行催化分解，使其變為甘油以及游離脂肪酸，而后者將會被直鏈淀粉所包裹，因此在大米進行蒸煮的時候，水分子難以滲入，淀粉顆粒便會擁有更高的強度，米飯口感就會更硬[8]。大米通過貯藏老化加劇，游離脂肪酸將與直鏈淀粉形成復合物，會阻礙淀粉的糊化。另外有研究人員發現蛋白質二硫鍵網絡結構與大米的硬度有所關聯。在貯藏期間，大米中淀粉發生老化且隨著貯藏時間延長而加劇，老化后的淀粉與蛋白質的結合緊密從而令米線硬度增大[9]。VANNA等[10]提出,淀粉-脂質復合物會致使糊化溫度升高。因此隨著貯藏時間的延長, 蒸煮之后的米飯硬度也越來越大。在張亞榮等[11]的研究中，大米在貯藏后期，籽粒的完整性是難以保證的，大米經蒸煮之后，會發生膨脹，吸水率也有所提高，米飯會因此散開導致其硬度下降。

2.1.2 彈性的變化

（2）針對目前硫磺裝置在開停工過程或緊急情況下的SO2超標問題，為保證煙氣SO2穩定達標排放，減少廢水、廢堿渣和冒白煙等現象的產生，建議結合雙塔吸收工藝優點與后堿洗工藝的特點，能夠有效降低和解決這些問題。

米飯彈性的定義是：對米飯進行徹底的擠壓后，其在規定時間內所具有的形變恢復能力。彈性是對于米飯的1個重要指標，彈性越大，米飯越有嚼勁，且彈性一般與大米的品種有關。由圖2可知，經蒸煮之后，大米的彈性與貯藏時間呈負相關，即時間越長，彈性越小。但是米飯彈性變化的范圍相對較小，小于3 mm，其中真空PET包裝的大米樣品甚至小于2 mm，從 5.13 mm降低到3.24 mm，其余2種包裝之間的差別較小，分別從5.13 mm降低到2.65、2.54 mm。在第14天到第21天期間，彈性下降程度比較明顯，而在第14天之前變化比較平緩。有研究推測，大米之所以會出現彈性下降，是因為其腹部與背部的吸水存在很大差異，這樣就會使米粒表面發生龜裂的現象，使得淀粉從裂紋中大規模涌出，米飯也就逐漸喪失彈性[12-13]。

2.1.3 黏著度的變化

大米的黏著度是指大米在蒸煮之后，在咀嚼的過程中，米會與牙齒發生摩擦，由于接觸面會有一定的分子力作用，因此會出現局部固態連接的情況[14]。簡而言之，在咀嚼過程中，米粒會在口腔內出現粘連的情況。研究指出,是多種原因的綜合效應才導致黏著度降低。隨著貯藏時間的延長,淀粉酶的活力變低, 蛋白質從溶膠變為凝膠。貯藏時間較久的大米細胞壁相對更堅固, 蒸煮時不易發生破裂等情況,而游離脂肪酸會包裹淀粉粒, 導致其膨化困難等。黏著度越低表示米飯越松散, 食味品質越低[15]。由圖3可知，整體而言，大米的黏著度與貯藏時間呈顯著負相關，即時間越長，黏著度就越低。在貯藏的前期，真空包裝的大米樣品的黏著度比其他2種包裝的大米樣品下降程度更小，但第28天時，3種包裝的黏著度基本一致。在貯藏的前7 d，下降最為迅速，從開始的0.91 mJ分別降到0.59、0.46、0.48 mJ。在第21天到第28天，真空包裝的大米樣品的黏著度變化幅度很小，普通PET包裝和共擠包裝的大米樣品的黏著度變化十分緩慢，幾乎趨于一致。在整個貯藏期間普通PET包裝和共擠膜包裝的變化差異也不明顯。大米在發生陳化的時候，其所含的淀粉、蛋白質以及脂類物質都會發生作用，對其黏著度造成影響。部分學者研究表明，相較于蛋白質發生的結構變化而言，淀粉的變化要小很多，因此若大米含有高巰基，經蒸煮之后，米飯會更加軟糯[16]。

2.1.4 凝聚性的變化

大米的凝聚性即對大米進行蒸煮處理后，咀嚼過程中，米粒會通過抵抗而受到損傷并且緊密地連接在一起，以保持米粒完整的性質[12]。由圖4可知，3組大米樣品在蒸煮之后，隨著貯藏時間的延長，大米的凝聚性逐漸下降，但是變化均不明顯，3種包裝效果差異較小。第21天，3組大米樣品的凝聚性幾乎重合。從貯藏開始到第28天變化范圍均不超過0.2，其中真空PET包裝從0.35到0.22，PET包裝從0.35到0.18，共擠包裝從0.35到0.20。

2.2 三種包裝方式對大米色差的影響

2.3 三種包裝方式對大米蒸煮特性的影響

2.3.1 對大米吸水率的影響

大米吸水率，即對大米進行浸泡蒸煮后，就蒸煮后與蒸煮前的質量相比所得的參數值。遲明梅[20]和張玉榮等[21]在研究后發現，吸水率有助于確定煮飯的最佳條件。在貯藏的時候，大米的陳化是不可避免的，而這一過程會導致細胞壁中的水分流失，因此細胞便會擁有更高的吸水性。由圖6可知，大米吸水率與貯藏時間是呈正相關的，即時間越長，吸水率越高。其中普通PET包裝和普通共擠膜包裝的大米吸水率高于真空PET包裝的大米，說明真空包裝降低了大米的吸水率，從而相對緩解大米的陳化過程。真空條件下，包裝袋內的大米緊密地擠在一起，降低了外界的溫度、濕度在米粒之間傳遞的速度，并且暴露于高溫高濕環境條件下的表面積相對其他2種包裝也較小[22]，且吸水率與大米的直鏈淀粉含量有所關聯。吸水率越大，表示稻米中所含的直鏈淀粉含量越多，而直鏈淀粉含量多的物質更易老化，其淀粉的凝膠化加強，顆粒的外圍組織硬化，在蒸煮時能相對較好地保持多角結構，使吸水率隨著貯藏時間的延長而增大[23]。

2.3.2 對米湯pH值的影響

米湯的pH值，主要反映的是大米的酸度，pH值越趨近于7，其食品品質越好，大米新鮮度越好。由圖7可知，隨著大米貯藏時間的延長，米湯的pH值大幅下降，逐漸遠離中性值，說明大米貯藏時間越久，大米陳化導致游離脂肪酸增加越多，米湯的pH值也就越低[24]，其酸度越高，食用品質越差。3種包裝其中真空包裝略好于PET和共擠包裝。在貯藏期的第21天到第28天，米湯的pH值下降較快。共擠包裝的大米的米湯pH值甚至從6.90降到了5.95。根據學者研究脂肪酸增高的原因之一，可能是因為不同的包裝方式使大米處于不同水分含量及不同氣體的環境中，從而使得大米表面的微生物數量有差異，而微生物分解脂肪所產得的高級脂肪酸除了被自身利用之外，還容易于籽粒中積累。大米中的脂肪含量雖然較少，但卻容易受空氣的影響，易氧化變質、水解等。水解后的脂肪產生低級脂肪酸，大米的酸度上升[25]。

2.3.3 對米湯碘藍值的影響

米湯的碘藍值主要通過米湯內所含的直鏈淀粉表示，碘藍值與可溶于水中的直鏈淀粉的量成正相關。由圖8可知，貯藏時間與米湯碘藍值呈負相關，即大米存放的時間越長，其碘藍值就會越低，且下降幅度越大。其中，采用真空PET包裝的大米在28 d內碘藍值從最初的0.68大幅下滑至0.48，采用普通PET包裝下降至0.44，普通共擠膜包裝的大米的米湯碘藍值從0.68下降到0.42。由此可知，真空PET包裝延緩大米樣品米湯碘藍值下降的效果比其他2種好。根據現有研究，由于米飯發生老化，其淀粉分子相互作用形成結晶，與碘結合能力減弱[26]。且大米在貯藏過程中脂質水解生成的游離脂肪酸與直鏈淀粉結合形成復合物、直鏈淀粉分子之間相互聚合及蛋白質-淀粉作用力變強，大米經過貯藏后的蛋白質包裹淀粉的力度得到增強, 使淀粉難于溶出, 米湯中可溶性直鏈淀粉含量下降,不溶性直鏈淀粉含量增加故米湯碘藍值明顯下降[27]。

3 小結

研究發現，大米的貯藏時間對蒸煮后的米飯品質有一定的影響，其硬度以及吸水率都會因大米存放時間延長而增大，白度也會增大。但是大米蒸煮后米飯的彈性、黏著度、凝聚性、米湯的pH值、米湯的碘藍值均隨著貯藏時間延長呈現下降趨勢。3種不同的包裝方式也呈現不同的保鮮效果，其中真空PET包裝相比PET包裝和共擠包裝能更好地延緩大米的陳化。采用真空PET包裝的大米，相較于其余樣品，其吸水率更低，與此同時，其米湯所對應的pH值以及碘藍值都要明顯高于其他2個樣品。真空PET包裝將包裝袋內空氣全部排出，所含的氧濃度更低，對大米本身的呼吸作用以及霉菌繁殖均能起到很好的抑制作用，從而達到延長大米保質期的目的[28]。普通PET包裝和普通共擠膜包裝兩者對大米陳化等問題的延緩效果相差不大。