不同小米品種理化品質及感官品質分析與評價

章潔瓊, 劉 輝, 鄒 軍, 白文華, 盧 揚, 馮澤蔚, 李 俊

(貴州省農作物技術推廣總站1，貴陽 550001) (貴州省農業科學院生物技術研究所2，貴陽 550006) (黃平縣農業技術推廣站3，黃平 556100)

谷子(SetariaitalicaL.)為禾本科(Poaceae)狗尾草屬(Setaria)植物[1]，小米(Foxtail millet)是谷子脫殼后的產物[2]。小米是一種藥食同源的優質雜糧[3]，小米營養豐富、全面、均衡，富含碳水化合物、蛋白質、脂肪、維生素和礦物質等多種人體必需的常量和微量元素[4,5]。其質地溫和，易于吸收，具有抗氧化、健脾胃、清虛熱、滋陰養血、催乳補身、提高人體免疫等功效[6]。小米普遍用于小米粥、小米飯等的制作，在貴州也用于小米鲊等特色食品的制作[7]。

李星等[8]研究了包括陜西、河北、山西等地的15個小米品種的主要化學成分含量及淀粉的糊化特性，結果發現，同一產區的不同品種的小米蛋白質和淀粉含量存在差異性，脂肪和含水量不存在顯著差異性，不同地區、品種的小米淀粉的糊化特性存在較大差異。張卓敏[9]對黑龍江省的6個小米品種進行營養品質、理化特性和感光品質的測定，發現小米中直鏈淀粉、支鏈淀粉、粗淀粉和含水量，以及快速黏度分析儀法(Rapid Viscosity Analyser,RVA)所有參數(除糊化溫度和糊化時間外)、質構分析法(Texture Profile Analysis,TPA)所有參數與小米粥的所有感官指標評分均呈負相關，粗蛋白質、粗脂肪含量、糊化溫度和糊化時間與小米粥外觀呈正相關。張凡等[10]以10種小米為對象，采用模糊感官綜合評價以及電子舌技術分析其食味品質，結果表明小米粥的食味品質與蛋白質量分數呈極顯著負相關(P<0.01),與顆粒直徑、硬度和千粒質量呈負相關。韓俊華等[11]測定了來自不同產地的“張雜谷”品種的直鏈淀粉含量、膠稠度和堿消值，結果表明，直鏈淀粉含量、膠稠度和堿消值隨品種和產地不同而不同。本研究選取全國不同地區的主栽品種，在貴州省黃平縣進行同田種植，對不同理化品質進行測定，對比色澤、一致性等外觀品質。本研究將同一栽培條件下的10個品種的小米分別加工成小米飯、小米粥、小米鲊3種制品，對其香味、表觀狀態、適口性等感官品質進行評定。采用隸屬函數法對不同小米品種的理化品質及感官品質進行全面綜合評價，為小米優良品種品質指標綜合評價以及篩選利用優良品種資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

汾特5號(山西省)、汾選8號(山西省)、濟谷18(山東省)、濟糯米2號(山東省)、冀創1號(河北省)、冀谷39(河北省)、冀谷41(河北省)、冀谷42(河北省)、晉谷21號(山西省)，三月小米(貴州省)，于2018年種植于貴州省黃平縣實驗基地同一地塊，常規水肥管理，適時收獲，于2019年1月進行理化品質測定及感官品質評定。

1.2 方法

1.2.1 理化品質測定

將谷子用石磨去殼，獲得可食用的小米后，由黑龍江省農業科學院農產品質量安全研究所進行小米理化品質的測定。可溶性糖(以葡萄糖計，干基)、膠稠度、堿消值按照NY/T 83—2017《米質測定方法》執行，粗蛋白(干基)按照GB 5009.5—2016《食品國家標準 食品中蛋白質的測定》執行，粗纖維(干基)按照GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測定》執行，直鏈淀粉(占淀粉質量)按照NY/T 55—1987《水稻、玉米、谷子籽粒直鏈淀粉測定法》執行。

1.2.2 小米感官品質評定

樣品制作和感官評定標準要求參照中國作物學會粟類作物專業委員會制定的“全國優質食用粟評分辦法”。樣品制作要求用相同的灶具和相同的時間進行蒸煮，具體操作方法：

小米飯制備：按照小米∶水=1∶1的比例要求用SMT-FB 18電飯鍋使用“煮飯”功能制作，制成小米飯。

小米粥的制備：按照小米∶水=1∶12的比例要求放入SMT-FB 18電飯鍋中，使用“煮飯”功能制作，開鍋后20 min，即得小米粥。

小米鲊的制備：稱取150 g小米，用水清洗3次，加水浸泡12 h，濾水后放入蒸鍋中，天然氣大火燒開后開始計時，小火蒸制30 min，然后加入適量五花肉和紅糖，再次放入蒸鍋中蒸制2 h，即得小米鲊。

隨機邀請28位23～60歲不同年齡和性別的品嘗人員組成感官評定小組，其中，年齡≤35歲的有5人、35<年齡≤45歲的有9人、45<年齡≤55歲的有10人、年齡>55歲的有4人；男性18人、女性10人。評定人員參照表1的評定標準對不同品種小米在外觀上的色澤、一致性，以及小米飯、小米粥、小米鲊制品的表觀狀態、適口性、香味分別進行評分。

1.3 模糊數學綜合評價

參照崔立柱等[12]的方法對不同品種小米的感官品質進行模糊數學綜合評價。以小米的色澤(A1)、一致性(A2)、香味(A3)、表觀狀態(A4)和適口性(A5)為評價指標，從而得出評價指標集A={A1、A2、A3、A4、A5}。

表1 小米感官評定標準

采用問卷調查方法(參照 GB/T 20980—2017)，調查人數共60人，身體健康，無感知方面缺陷，年紀為20～50歲，其中多數為食品相關專業學生和人員。對小米的色澤、一致性、香味、表觀狀態和適口性等因素按照其重要程度的比重進行分析評價，得出小米感官品質指標的權重集(表2)。

表2 小米感官品質指標權重

設定特定的分值區域，并與評價集相對應，將最終結果量化為具體評分。由感官評定小組評價得出小米感官品質的4個評價等級：優(V1)、良(V2)、中(V3)、差(V4)，從而得出的評語集V={V1、V2、V3、V4}。根據清晰質量等級邊界模糊化法將分值區域清晰化，得到相對應的分值，見表3。

表3 評語集與分值區域對應

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 17.0對數據進行處理和統計學分析，P<0.05認為有統計學顯著性差異，感官評分數據采用Duncan法進行多重比較分析。

1.5 綜合評價方法

采用隸屬函數法來綜合評價不同品種的小米品質。運用公式求出小米品質各指標參數的隸屬函數值。然后將各項指標的隸屬函數值累加，求其平均值。隸屬函數的平均值越大，表示品質綜合品質評價越好。若該指標與小米綜合品質呈正相關，則計算公式為[13]：

R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin),i=1,2,3,…,n。

若該指標與小米綜合品質呈負相關，則計算公式為[13]：

R(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin),i=1,2,3,…,n。

式中：R(Xi)為第i個指標的隸屬函數值；Xi為第i個指標的測定值；Xmax和Xmin為所有品種中第i個指標的最大值和最小值。

2 結果與分析

2.1 不同小米品種理化品質指標分析

不同小米品種的理化品質分別測定了可溶性糖、粗纖維、粗蛋白等3個營養品質指標以及直鏈淀粉、膠稠度、堿消值等3個食味品質指標，結果見表4。可溶性糖、粗纖維、粗蛋白、直鏈淀粉、膠稠度、堿消值的變異系數分別為30.76%、14.29%、4.96%、103.40%、9.59%、13.51%。說明供試的10個品種直鏈淀粉含量的變異程度最大，粗蛋白含量的變異程度最小。

表4 不同品種小米理化品質指標對比

2.1.1 不同小米品種的營養品質分析

不同小米品種的營養品質指標由表4可知。可溶性糖主要包括蔗糖、葡萄糖和果糖，小米的可溶性糖含量是評價其品質重要的指標之一[14]。10個小米品種的可溶性糖質量分數為0.9%～2.0%，含量最高的為河北的品種冀創1號，最低的為山西的品種汾特5號。

粗纖維即膳食纖維，小米膳食纖維具有降血脂的功效[15]，與其他谷物相比，小米的膳食纖維含量較高，74%以上為不溶性膳食纖維[16]，小米中的不溶性纖維可有效吸附葡萄糖，延緩葡萄糖的釋放和擴散，并起到降血糖的作用[17]，降低患糖尿病的風險[18]。10個小米品種的粗纖維質量分數為0.5%～0.9%，含量最高的為山西的品種汾選8號，最低的為山東品種濟糯米2號和河北品種冀谷42號。

蛋白質含量是影響谷物蒸煮食味品質的重要因素，蛋白含量越高，蒸煮品質越差[19]。在胚乳細胞中，蛋白體與淀粉粒緊密鑲嵌，因而蛋白體的存在會抑制蒸煮過程中淀粉顆粒的糊化過程，淀粉糊化不完全從而影響其蒸煮品質；除蛋白質含量外，蛋白質的組成、分子質量、特性(如水合性質)等也影響谷物的蒸煮性質[20，21]。10個品種的粗蛋白質質量分數為11.29%～12.80%，平均值達到12.09%，與張凡等[19]報道結果基本一致(蛋白質9.41%～12.72%)，山西品種汾特5號的蛋白質含量最高，河北品種冀谷42號的蛋白質含量最低。參照DB1300 B2213—90《優質食用粟品質及其檢測方法》中理化指標等級分類要求，汾特5號、汾選8號、晉谷21號等3個品種達一級米標準(蛋白質質量分數大于12.5%)，濟谷18、冀谷39、冀谷41等3個品種達二級米標準(蛋白質質量分數大于11.8%)。

2.1.2 不同小米品種的食味品質分析

2.1.2.1 直鏈淀粉含量結果分析

直鏈淀粉含量較低的小米，其蒸煮特性表現為黏性大、柔軟、有光澤；直鏈淀粉質量分數高(大于25%)的小米，蒸煮特性表現為干燥、蓬松、色澤暗，適口性差且有回生現象；直鏈淀粉質量分數中等偏低(14%～17%)的小米，一般既保持蓬松又柔軟可口，且有光澤。由表5可知，10個品種的直鏈淀粉質量分數為0%～19.88%，平均質量分數為7.93%，濟谷18、冀創1號、三月小米等3個品種的直鏈淀粉質量分數最低，檢測值為0，河北品種冀谷42的直鏈淀粉質量分數最高，達到19.88%。按照Nakayama等[22]對直鏈淀粉含量不同劃分的谷子類型要求：直鏈淀粉質量分數在17.0%～31.9%為非糯谷子，直鏈淀粉質量分數為7.8%～16.0%為低直鏈淀粉谷子，直鏈淀粉質量分數為0～3.5%為糯質谷子。10個品種中，有2個品種(冀谷42、晉谷21號)為非糯類型；有3個品種(汾選8號、冀谷39號、冀谷41號)為低直鏈類型；有5個品種(汾特5號、濟谷18、濟糯米2號、冀創1號、三月小米)為糯質類型。參照DB1300 B2213—90《優質食用粟品質及其檢測方法》中理化指標等級分類要求，10個品種中，糯質類型的5個小米品種汾特5號、濟谷18、濟糯米2號、冀創1號、三月小米均達一級米標準(糯米直鏈淀粉不大于2%)，低直鏈類型的小米品種冀谷41號達一級米標準(粳米直鏈淀粉為14%～17%)，非糯類型的小米品種冀谷42、晉谷21號達二級米標準(粳米直鏈淀粉為17%～20%)。

2.1.2.2 膠稠度含量結果分析

膠稠度以小米膠長計量，反映米膠的軟硬。其中膠長越長，米飯越軟，蒸煮性越好，膠長越短，米飯較硬，蒸煮性較差[23]。米膠長度小于80 mm為硬膠稠度，80～120 mm 為中膠稠度，大于120 mm為軟膠稠度[24]。10個品種小米的膠稠度為100～135 mm，平均膠稠度為122 mm，山西的品種汾特5號和山東的品種濟谷18號的膠稠度最高，達到135 mm。10個品種均沒有硬膠稠度的，表現為中等膠稠度的品種有4個，表現為軟膠稠度的品種有6個。參照DB1300 B2213—90《優質食用粟品質及其檢測方法》中理化指標等級分類要求，10個品種中，5個糯質類型小米品種的膠稠度均小于180 mm，沒有達糯米一、二級米標準，汾選8號、冀谷42號的膠稠度大于115 mm，達粳米二級米標準。

2.1.2.3 堿消值含量結果分析

糊化溫度是影響小米蒸煮特性的重要因素，糊化溫度越低，小米越易軟化，蒸煮性越好。淀粉糊化溫度必須達到一定程度，而不同淀粉的糊化溫度是不一樣的，糊化溫度隨原料種類、淀粉粒大小等的不同而異。堿消值與糊化溫度剛好相反，高的堿消值對應低的糊化溫度，反之亦然。所以可以通過測定堿消值的方法間接測定糊化溫度[25]。10個小米品種的堿消值為3.1～4.3級，平均值為3.7級，河北品種冀創1號的堿消值最高，山西品種汾特5號的堿消值最低。按照王丹丹等[26]根據堿消值大小將糊化溫度劃分為3個不同等級：堿消值為 1～3時，為高糊化溫度( 75 ℃以上) ； 堿消值為 4～5時，為中糊化溫度(70～74 ℃) ；堿消值為 6～7 時，為低糊化溫度(69 ℃以下) 。本實驗的10個小米品種中，汾特5號、汾選8號、三月小米等3個品種屬于高糊化溫度，剩余的7個品種均為中糊化溫度，沒有低糊化溫度的小米品種。參照DB1300 B2213—90《優質食用粟品質及其檢測方法》中理化指標等級分類要求，10個品種中，5個糯質類型小米品種的堿消值均大于3.0級，達糯米一級米標準，4個品種達粳米一級米標準(堿消值不小于3.5級)，汾選8號達粳米二級米標準(堿消值不小于2.5級)。

表5 不同小米品種感官品質評分結果

表6 不同品種小米的模糊數學感官評價指標統計

目前，谷子的蒸煮食味品質評價沒有特定國家標準[27]，參照DB1300 B2213—90《優質食用粟品質及其檢測方法》中理化指標等級分類要求，本參試品種中，沒有符合一二級米標準全部指標的品種，這與品種自身特性和種植環境相關[28,29]。

2.2 不同小米品種感官品質評定結果

不同品種感官評定結果見表5。外觀品質的色澤表現最好的是三月小米，三月小米與晉谷21號、冀谷42號間無顯著性差異，但與剩余的7個品種有顯著性差異。一致性上表現最好的也是三月小米，三月小米與除晉谷21號、冀谷42號之外的其他7個品種有顯著性差異。說明不同品種在同樣地理條件下種植品相與品種自身特性有關。

綜合小米飯、小米粥、小米鲊的香氣、表觀狀態、適口性評價分值，三月小米的香味得分最高，且與其他9個品種存在顯著性差異。表觀狀態、適口性均是三月小米表現最好，且與其他9個品種存在顯著性差異，其他9個品種間在表觀狀態、適口性上均無顯著性差異。從感官評定總分結果來看，三月小米得分最高，濟谷18號得分最低，三月小米的感官得分顯著高于其他9個品種(P<0.05)。根據表2中得到的小米感官品質指標權重表，將表5中得到10個品種小米感官評價結果進行模糊數學綜合評價分析，得到不同品種小米的模糊數學感官評價指標統計結果，見表6。

進一步將表6中收集分析后的數據帶入模糊矩陣模型中：

采用矩陣乘法，按照公式計算綜合感官評分。已知小米品種感官品質評價的5個權重集為X= {0.24，0.10，0.23，0.14，0.29}，按照模糊原理Y=X×T，得到不同品種小米的評價結果。模糊綜合評價得分W=K×Y，評價集K={90，70，40，10}，計算得出不同品種小米感官評價的模糊綜合評分，結果見表7。

表7 不同品種小米的模糊數學感官評價結果

2.3 理化品質、感官品質的相關性分析

對6個理化品質指標、5個感官品質指標進行了相關性分析，結果見表8。理化品質指標間的相關性分析結果顯示，粗纖維與粗蛋白間呈顯著正相關，相關系數為0.667；直鏈淀粉與膠稠度呈極顯著負相關，相關系數為-0.775。感官品質指標間的相關性分析結果顯示，色澤與一致性呈極顯著正相關，與表觀狀態呈顯著正相關，相關系數分別為0.979、0.682；一致性與香味、表觀狀態、適口性均呈顯著正相關，相關系數分別為0.678、0.759、0.633；香味與表觀狀態、適口性呈極顯著正相關，相關系數分別為0.984、0.907；表觀狀態與適口性呈極顯著正相關，相關系數為0.884。理化品質和感官品質指標間相關性結果顯示，可溶性糖與色澤和一致性呈顯著負相關，相關系數分別為-0.666、-0.706。理化品質指標的相關性分析結果顯示，粗纖維與粗蛋白間呈顯著正相關，直鏈淀粉與膠稠度呈極顯著負相關，這與呂建珍等[30]的研究結果一致。

2.4 不同小米品種品質指標綜合評價

不同品種小米各項指標的隸屬函數值見表9。不同小米品種多項指標綜合評價分析結果來看，表現最好的分別為山東品種濟谷18號、河北品種冀創1號和山西品種汾選8號，綜合品質得分最低的是河北品種冀谷42號。以各項指標的隸屬函數平均值占所有指標隸屬函數平均值總和的百分比來評估各項指標在綜合品質評價中的可靠性，膠稠度、直鏈淀粉、粗蛋白、堿消值、可溶性糖、粗纖維、感官評定在小米綜合品質評價中的貢獻占比分別為18.81%、18.24%、16.03%、15.93%、12.14%、12.14%、6.71%，說明膠稠度和直鏈淀粉在小米綜合品質評價中可靠性較高，感官評定可靠性較差。

表8 小米理化品質、感官品質間的相關性分析

表9 不同品種小米各項品質指標的隸屬函數值

3 結論

按蛋白質指標分級，汾特5號、汾選8號、晉谷21號等3個品種達一級米標準；按直鏈淀粉分級，冀谷42、晉谷21號為非糯類型，汾選8號、冀谷39號、冀谷41號為低直鏈類型，汾特5號、濟谷18、濟糯米2號、冀創1號、三月小米為糯質類型，有6個小米品種達一級米標準，2個品種達二級米標準。按膠稠度分級， 2個品種達二級米標準。按堿消值分級，9個品種達一級米標準，汾選8號達二級米標準。綜合分析不同品種小米的理化品質及感官品質，綜合品質表現最好的前三名為山東品種濟谷18號、河北品種冀創1號和山西品種汾選8號，綜合品質表現最差的是河北品種冀谷42號。