優質秈稻儲藏期間稻米RVA特性研究

舒在習，戴 煌

（武漢輕工大學食品科學與工程學院，湖北武漢 430023）

稻米是全球約50%人口的主食，作為碳水化合物的主要膳食來源，稻米在滿足能量需求和營養攝入方面起著至關重要的作用。我國是稻谷生產大國和消費大國，稻谷作為我國的主要糧種，其耕種范圍較廣且種植方式多樣，以南方多而集中，北方少而分散為特點，種植區域大多為溫暖濕潤的多云雨氣候，其生產的季節性、區域性不能滿足人們對稻谷連續性、全局性需求。基于糧食安全、戰略、減災、保障的需要，我國實施糧食國儲制度[1]。稻谷在儲藏過程中，由于籽粒本身的呼吸氧化作用、微生物及害蟲等有害生物的侵害等，會面臨品質下降的問題。稻米品質與稻谷的儲藏條件直接相關，其品質將隨著儲藏時間、儲藏條件而不斷變化，甚至出現劣變[2]。賈溫倩等[3]研究不同儲藏條件對稻米蒸煮特性及揮發性成分的影響，發現隨著儲藏時間的延長與儲藏溫度的升高，稻米的蒸煮品質下降。研究表明隨著稻谷儲藏時間的延長，稻米的電導率、丙二醛含量、脂肪酸值逐漸增大，過氧化氫酶、過氧化物酶、多酚氧化酶活性降低[4?7]。

稻米食用品質的優劣主要取決于淀粉糊化特性，其淀粉結構、理化特性、蒸煮品質與淀粉黏度特征值關系緊密[8?9]。RVA譜是基于快速黏度分析儀（rapid viscosity analyzer，RVA）評判谷物品質指標的譜圖，其主要原理依據米粉在加熱、冷卻過程中淀粉黏度發生變化時來表征樣品的糊化特性，具有測定效率高、結果準確、客觀性強和易于掌握等優點。稻米RVA糊化特性為評判稻米蒸煮、食用、加工品質優劣的重要方法之一[10]。本文測試不同儲藏條件下優質秈稻谷的RVA糊化特性，嘗試探明RVA糊化特性的變化規律，以期找出能夠反映秈稻谷儲藏品質變化的關鍵指標及其主要影響因子，為稻谷儲藏技術的研發提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮優質秈稻兩優234 湖北省儲備糧孝感儲備庫有限公司。

Super-4型快速黏度分析儀 澳大利亞Newport Scientific儀器公司；KBF115恒溫恒濕培養箱德國BINDER；JXFM110錘式旋風磨 上海嘉定糧油儀器有限公司；TM 05C碾米機 佐竹機械有限公司；PL202-L電子天平 梅斯特-托利多儀器（上海）有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 稻谷模擬儲藏與樣品制備 將含水量分別為13.5%、14.5%和15.5%的優質秈稻裝入帶蓋玻璃儲物罐中，分別置于15、20、25、30和35 ℃的培養箱中儲藏720 d。每隔60 d取出部分稻谷樣品，按GB/T 1354-2018《大米》制備一級精度大米，碾磨成粉，過70目篩放在密封袋內于4 ℃冰箱內保存備用。

1.2.2 稻米RVA糊化特性測定 按照美國谷物化學家協會的標準方法AACC Method 61-02，取樣品3 g，蒸餾水25 mL，利用快速黏度分析儀測定米粉糊化特性。測定過程中具體參數如下：50 ℃保持1 min，以12 ℃/min的速率上升到95 ℃（3.75 min），保持2.5 min，以12 ℃/min的速率下降到50 ℃（3.75 min），保持1.4 min。攪拌器在起始10 s內轉速為960 r/min，以后保持在160 r/min，讀數時間間隔4 s。得到峰值黏度、最低黏度、衰減值（峰值黏度-最低黏度）、最終黏度、回生值（最終黏度-最低黏度）、消減值（最終黏度-峰值黏度）等RVA譜糊化特征值。每個處理下的樣品重復測量2次，測定值與平均值的相對偏差不大于5%。

1.3 數據處理

按照美國谷物化學家協會的標準方法，每個處理下的樣品重復測量2次，采用Matlab2010a處理RVA檢測結果。采用IBM SPSS Statistics 20進行方差分析和相關性比較，顯著水平P<0.05，0.01。

2 結果與分析

2.1 不同儲藏條件下稻米淀粉RVA特征值變化

3種含水量稻谷在5種溫度下儲藏720 d內RVA特征值如表1所示。在儲藏全周期內，對儲藏溫度和含水量進行方差分析發現，儲藏溫度對稻米峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、消減值、糊化溫度有非常顯著性影響（P<0.01）。儲藏120 d前含水量對稻米峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、消減值無顯著性影響（P>0.05），儲藏120 d后含水量對稻米峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、消減值有非常顯著性影響（P<0.01）。儲藏120 d時，35 ℃下含水量15.5%稻米的峰值黏度、最低黏度、衰減值比初始對應值分別增加1.26%、4.08%、?2.37%。含水量在儲藏前期540 d對糊化溫度有非常顯著性影響（P<0.01），儲藏540 d后對糊化溫度無顯著性影響（P>0.05）。

表1 儲藏期間稻米淀粉RVA特征值Table 1 Characteristics value of starch RVA during storage

進一步比較溫度和含水量對稻米的RVA值的影響，儲藏720 d后，15 ℃下3種含水量（13.5%、14.5%、15.5%）稻米的峰值黏度比初始對應值分別增加15.03%、0%、9.15%，最低黏度比初始對應值分別增加9.23%、1.57%、1.12%，衰減值比初始對應值分別增加22.47%、?2.01%、19.45%，回生值比初始對應值分別增加14.99%、13.57%、12.90%。隨著儲藏溫度升高，儲藏720 d后稻米的峰值黏度、最低黏度、衰減值在減小，回生值、消減值、糊化溫度在增加。35 ℃下3種含水量（13.5%、14.5%、15.5%）稻米的峰值黏度比初始對應值分別減小51.12%、52.09%、59.54%，最低黏度比初始對應值分別減小13.03%、14.54%、27.96%，衰減值比初始對應值分別減小100.00%、100.29%、100.07%；回生值比初始對應值分別增加42.55%、32.83%、37.10%，消減值比初始對應值分別增加955.28%、898.99%、923.12%，糊化溫度比初始對應值分別增加23.16%、25.22%、24.29%。比較發現，相同含水量稻米在35 ℃下的各RVA值變化明顯大于15 ℃，相同溫度下不同含水量稻米的各RVA值變化一致，之間差異不大，例如，35 ℃下儲藏720 d后3種含水量稻谷衰減值比初始對應值下降的差異<0.5%，表明溫度是影響儲藏過程中RVA特征值變化的主要因素。相比于溫度而言，含水量為次要因素，進一步比較發現，含水量與儲藏溫度對稻米的峰值黏度、最低黏度、衰減值、糊化溫度值變化具有協同作用。因此，為了詳細探究儲藏溫度對儲藏期稻米的RVA值的影響，結合實際情況，選取含水量14.5%優質秈稻米在不同儲藏溫度和時間下的RVA值進行比較和討論。

續表 1

峰值黏度指在機械剪切力作用下，淀粉糊化黏度增加與淀粉顆粒破裂黏度減小間的平衡點黏度值[11]。峰值黏度的高低，反映了淀粉或混合物結合水的能力[12?13]。由表1中峰值黏度可知，在這5種溫度條件下，隨著儲藏時間的延長，峰值黏度在儲藏前期180 d呈現增加趨勢，后又有所下降。在30和35 ℃儲藏條件下，峰值黏度在180 d后呈現明顯震蕩下降趨勢，特別是在35 ℃下，峰值黏度下降最快，720 d后含水量14.5%優質秈稻米的峰值黏度值比初始值減小52.09%。α-淀粉酶活性隨儲藏時間的延長而降低，儲藏溫度越高，下降幅度越大。儲藏后稻米中峰值黏度的升高可能與稻米中α-淀粉酶的活性降低有關，α-淀粉酶的活性降低，米粉在攪拌加熱過程中，淀粉酶促使淀粉粒液化的程度降低，峰值黏度會有所升高[14?15]。儲藏后期，峰值黏度下降，可能是淀粉結構以及稻米中蛋白質與淀粉的相互作用發生變化，使稻米淀粉分子結合水能力下降[16?17]。由此表明，高溫儲藏條件對其峰值黏度影響較大，低溫條件下整體變化最小，這也說明了低溫條件有利于延緩稻米儲藏品質的變化。

最低黏度是淀粉糊在冷卻期間的最小黏度值。由表1中最低黏度可知，儲藏過程中，高溫和常溫儲藏稻米的最低黏度隨著儲藏時間的延長總體趨勢波動式緩慢上升。

衰減值是糊化性質中最敏感的指標，代表淀粉顆粒的破裂程度，其值越大，說明越多的淀粉顆粒在加熱中破裂，內部淀粉分子被釋放出來，衰減值越大食味越好[9]。由表1中衰減值可知，在儲藏過程中，15、20 ℃條件下稻米的衰減值隨著儲藏時間的延長總體趨勢呈現平穩，沒有明顯變化。25、30和35 ℃條件下含水量14.5%優質秈稻米的衰減值隨著儲藏時間的延長而下降，720 d后的衰減值比初始值分別下降53.84%、92.68%、100.29%，溫度越高，下降越多。說明高溫儲藏的稻米淀粉顆粒趨向堅韌，其內部淀粉分子不易釋放出來，米飯食味品質下降，儲藏溫度越高，品質下降越嚴重，結果與已有的研究報道一致[18]。

最終黏度代表冷糊的凝膠程度，最終黏度增大，米飯黏度下降，硬度上升[19]。由表1中最終黏度可知，在儲藏過程中，5種溫度下稻米的最終黏度隨著儲藏時間的延長總體趨勢上升，儲藏溫度越高，上升越多，但沒有呈現出明顯的規律。

回生值代表淀粉冷糊的穩定性和老化趨勢，回生值越大，稻米越易老化，食用品質越差[20?21]。由表1中回生值可知，在儲藏過程中，5種溫度下稻米的回生值隨著儲藏時間的延長總體趨勢上升，溫度越高，上升越多，在儲藏600 d后回生值下降。25、30和35 ℃下含水量14.5%優質秈稻米的回生值隨著儲藏時間的延長明顯上升更快，在儲藏600 d回生值分別增加43.55%、68.42%、63.90%，而15、20 ℃下稻米的回生值分別增加26.30%、30.48%。說明隨著儲藏溫度升高回生值增加越多，稻米越易老化，食用品質越差，儲藏溫度達到30 ℃時，稻米品質下降非常快，研究結果與已有的研究報道一致[22?24]。表明低溫或準低溫儲藏有利于緩解稻谷品質的劣變。由表1中消減值可知，消減值的變化趨勢與回生值類似，隨著儲藏時間的延長，消減值在增大，其中30、35 ℃下稻米的消減值明顯上升更快，低溫、準低溫和常溫（15、20和25 ℃）下儲藏波動較小。

糊化溫度是稻米蒸煮過程中使淀粉顆粒發生不可逆膨脹的溫度，糊化溫度越高，在糊化過程中需要吸收更多水分[25?26]。表1中糊化溫度可知，儲藏過程中，5種溫度下儲藏稻米的糊化溫度隨著儲藏時間的延長總體趨勢上升，儲藏溫度越高，上升越多。其中30、35 ℃下含水量14.5%優質秈稻米的糊化溫度隨著儲藏時間的延長明顯上升更快，720 d后的糊化溫度比初始值分別升高21.18%、25.22%；準低溫和常溫（15、20和25 ℃）下儲藏糊化溫度波動較小，720 d后的糊化溫度比初始值分別升高15.82%、15.88%、19.06%。表明外界環境溫度對稻谷的糊化特性有顯著影響（P<0.05），稻谷儲藏過程中，溫度控制有利于緩解稻谷品質的劣變。儲藏過程中，糊化溫度的升高原因可能來自不溶性直鏈淀粉在稻谷儲藏過程中增加，稻米的支鏈淀粉有脫支的傾向，脫支酶仍保持其活性，并作用于1,6-糖苷鍵使支鏈淀粉脫支，導致支鏈淀粉占總淀粉的比例下降[27?28]。這也是稻谷陳化過程中，陳米飯黏度下降的原因之一[29]。其次，儲藏過程中稻米谷蛋白及淀粉微結構發生變化，促進了支鏈淀粉團簇的順序排列，進而提高了糊化溫度[30]。因本研究僅對儲藏過程中優質秈稻兩優234糊化特性指標變化進行了探討，還需擴大樣品數量，其他稻谷品種在儲藏中特性指標變化也有待進一步深入研究。

2.2 儲藏時間與稻米RVA特征值相關性分析

對不同儲藏條件下儲藏時間與稻米RVA特征值進行相關性分析，結果見表2。

從表2發現，在儲藏周期內，不同儲藏溫度和含水量條件下，優質秈稻米的儲藏時間與稻米峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、消減值、糊化溫度均具有明顯的相關性，其中35 ℃下優質秈稻米的峰值黏度、衰減值、糊化溫度與儲藏時間的相關系數≥0.90，20、25 ℃下優質秈稻米的回生值和30 ℃下優質秈稻米的消減值與儲藏時間的相關系數≥0.90。進一步研究發現，隨著儲藏溫度的升高，優質秈稻米的峰值黏度和衰減值與儲藏時間的相關系數均由正到負，其絕對值逐漸變大，表明隨著儲藏時間的延長，稻米的峰值黏度和衰減值下降越快，與表1中結果一致。這是由于α-淀粉酶的活性降低，淀粉酶促使淀粉粒液化的程度降低導致，儲藏溫度越高，降低越多。優質秈稻米的糊化溫度與儲藏時間的相關系數均為正，由0.46逐漸增大到0.96，表明儲藏稻米的糊化溫度隨著儲藏時間的延長總體趨勢上升，儲藏溫度越高，糊化溫度上升越多，與表1中結果一致。稻谷儲藏過程中，有效控制溫度能緩解稻谷品質劣變。

表2 稻米RVA特征值與儲藏時間的相關性Table 2 Correlation between RVA characteristic values of rice starch and storage time

相比于溫度而言，不同含水量下優質秈稻米的儲藏時間與其RVA值的相關系數變化不大，與表1中結果一致，表明含水量對儲藏期稻米的RVA值影響較小。

3 結論

通過對含水量為13.5%、14.5%和15.5%的優質秈稻兩優234，分別在不同溫度條件（15、20、25、30、35 ℃）下儲藏720 d，跟蹤研究稻米糊化特性變化，發現儲藏溫度、含水量對儲藏期稻米RVA特征值有非常顯著性影響（P<0.01），其中溫度為影響優質秈稻米RVA值變化的主要因素。

隨著儲藏時間的延長稻米食用品質明顯下降。稻米的峰值黏度和衰減值在儲藏前期增加，后期降低。在30、35 ℃儲藏條件下，稻米的峰值黏度和衰減值在后期明顯比其他溫度降低更快。最終黏度、回生值、消減值、糊化溫度在整個儲藏期內總體趨勢增加，高溫（30、35 ℃）儲藏下稻米的回生值、消減值、糊化溫度性的變化幅度大于常溫、準低溫和低溫儲藏（25、20和15 ℃）。25 ℃為RVA特征值變化的溫度敏感點，儲藏溫度超過25 ℃后變化迅速加快。儲藏溫度和含水量越低，稻米RVA特征值變化越緩慢，稻米RVA特征值表現出與儲藏時間的依賴性，控制儲藏溫度、稻谷含水量、儲藏時間能緩解稻谷品質劣變。本研究對不同儲藏溫度下優質秈稻米的糊化特性進行研究，其結果為優質秈稻谷的控溫儲藏提供理論依據，對儲藏生產實踐具有一定的指導作用。由于實驗所用材料有限，只選用秈稻研究，影響淀粉黏度特征值的因素較多，儲藏期間部分特征值出現反常的原因和機理尚不明確，有待于進一步深入研究。