粳糯稻谷貯藏期間糊化特性的變化

周顯青，葉新悅，張玉榮，楊穎頔，韓曉翠

(河南工業大學 糧油食品學院，河南糧食作物協同創新中心，糧食貯藏安全河南省協同創新中心，河南 鄭州，450001)

糯稻屬于稻谷的黏性變種型，可以細分為秈糯和粳糯。我國在低海拔氣溫高的南方地區，以種植秈糯為主，高海拔氣溫低的北方地區，主要種植粳糯。隨著農業產業結構的調整以及食品工業的發展，市場對優質糯米需求量日益增加[1]。稻谷在加工成各類制品之前通常會貯藏一段時間，而淀粉是決定稻谷制品食用品質的主要成分，在貯藏過程中其品質會發生變化[2-4]。如貯藏期間稻谷中淀粉的吸水性、溶解度及加工過程中米糊的黏度等都會隨著貯藏時間的延長發生變化[5]，從而引起糊化特性的變化。而糊化特性是稻谷貯藏過程中變化最敏感的指標之一，其對稻米的蒸煮特性和食味也有重要影響[6-7]，并決定其最終加工用途。國內外研究普遍認可通過糊化指標值對大米的優劣品質進行區分，HUANG等[8]、張麗珂[9]在探索稻谷貯藏過程中糊化特性時發現，糊化黏度與貯藏溫度和貯藏時間呈正相關；SHI等[10]研究發現貯藏過程中大米蛋白質的結構和功能特性會發生變化并影響其糊化特性。袁道驥[11]發現貯藏期間水分和溫度對稻谷糊化特性影響較顯著，溫度較低時峰值黏度增加的較慢，溫度較高時峰值黏度增加較快。

目前，關于在貯藏過程中非糯稻的糊化特性變化已經有很多研究，但在不同貯藏條件下，針對不同品種、產地的粳糯稻谷的糊化特性變化研究鮮有報道。本研究以代表我國三大粳糯稻谷典型產品及主要品種龍粳57、皖墾糯2號和鎮糯19號為原料，采用快速黏度儀法對不同貯藏條件下、不同貯藏時間的稻谷樣品的糊化特性指標進行測定，分析其變化規律，并對數據進行相關性分析，以期為粳糯稻谷科學合理的貯藏、食品加工及其品質研究以及品種培育推廣提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

3種粳型糯稻種，2019年產，純度≥99.0%，凈度≥98.0%，水分≤14.5%，具體信息如下：

龍粳57：常規粳糯稻，黑龍江省現有主栽品種(系)，出糙率82.3%，長寬比1.6，整精米率72.1%，直鏈淀粉含量0.58%，膠稠度110 mm。

皖墾糯2號：常規晚粳糯稻，適宜在安徽省沿江、皖南等雙季稻區，出糙率83.1%，長寬比1.7，整精米率70.6%，直鏈淀粉含量1.8%，膠稠度120 mm。

鎮糯19號：早熟晚粳稻，江蘇南及周邊地區，出糙率84.5%，長寬比1.8，整精米率71.4%，直鏈淀粉含量1.3%，膠稠度110 mm。

1.2 儀器與設備

快速黏度分析儀(rapid visco analyzer,RVA)，波通澳大利亞有限公司；XFM110錘式旋風磨，海嘉定糧油儀器有限公司；HWS恒溫恒濕箱，寧波東南儀器有限公司；X223L電子天平，日本島津公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 模擬貯藏試驗

準低溫貯藏：[20 ℃，75%相對濕度(relative humidity，RH)]，綠色節能。

高溫貯藏：(35 ℃，75%RH)，模擬北方夏季貯藏溫度。

室溫貯藏：(實驗室自然環境貯藏)，11～3月平均溫度為2～16 ℃，4～10月平均溫度為18～33 ℃，模擬農戶貯藏方式。

貯藏時間：從2019年10月27日～2020年10月22日，貯存360 d。稻谷樣品用透氣的布袋包裝，每袋盛裝樣品1 kg左右，每60 d取1次樣，每次取1袋，供各項品質指標測定用。

1.3.2 糊化特性的測定

參照GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性測定》。

1.4 數據處理

采用Excel對數據進行整理、計算，用SPSS 20對數據進行相關性分析和因素方差分析，并用Origin 2018進行作圖。

2 結果與分析

2.1 粳糯稻谷貯藏期間糊化曲線的變化

貯藏期間各時間點3種粳糯稻谷的RVA圖譜見圖1，隨著貯藏時間的延長，3種糯稻谷的糊化曲線形狀相似，20 ℃和室溫下的譜帶范圍較窄，35 ℃下的譜帶范圍較寬，說明20 ℃和室溫下的糊化曲線特征值沒有顯著差異且接近于貯藏0 d的糯稻的糊化曲線特征值，而35 ℃下的糊化曲線特征值之間差異顯著。

a-龍粳57；b-皖墾糯2號；c-鎮糯19號圖1 貯藏期間各時間點粳糯稻谷的RVA圖譜Fig.1 RVA profile of japonica glutinous rice in different storage time

2.2 粳糯稻谷貯藏期間糊化特性的變化

2.2.1 峰值黏度

峰值黏度的大小影響著稻谷的食用品質。由圖2可知，隨貯藏時間的延長，粳糯稻谷的峰值黏度整體呈上升趨勢，且貯藏溫度越高增幅越大，這與韓旭[12]的研究一致。貯藏0 d時，3種糯稻的峰值黏度分別為2 650.5、2 747、2 518 mPa·s。在20、35 ℃、室溫下，貯藏360 d時，龍粳57的峰值黏度分別增加了472.5、1 616、573 mPa·s；皖墾糯2號的峰值黏度分別增加了419.5、1 659、627 mPa·s；鎮糯19號的峰值黏度分別增加了428.5、1 778.5、432 mPa·s，說明在35 ℃下，稻谷的峰值黏度變幅最大，室溫下次之，20 ℃下波動幅度最小，由此可以推斷準低溫條件下有利于延緩粳糯稻谷的品質變化。在20 ℃下，皖墾糯2號的峰值黏度>龍粳57的峰值黏度>鎮糯19號的峰值黏度，說明皖墾糯2號的淀粉或淀粉混合物與水結合能力的最強。峰值黏度在貯藏期間出現的波動性下降，這可能是因為稻谷在貯藏期間支鏈淀粉的長鏈部分生長，抑制了淀粉的膨脹，從而導致峰值黏度的降低[13]。而峰值黏度的升高可能與大米中α-淀粉酶的活性降低有關[14]，峰值黏度降低，可能是淀粉結構以及大米中蛋白質與淀粉的相互作用發生了變化，使大米中淀粉分子結合水的能力下降。

2.2.2 最低黏度

最低黏度主要反映稻谷的耐加熱和剪切力的強弱[15]。由圖3可知，糯稻的最低黏度均呈增大趨勢，360 d時，在35 ℃下，3種糯稻的最低黏度分別增加了1 041、994、1 118.5 mPa·s，在20 ℃下，最低黏度呈小幅增長趨勢，分別增加了180.5、105、258.5 mPa·s，室溫下，分別增加了223、268.5、249 mPa·s，說明粳糯稻谷的最低黏度受貯藏溫度的影響，溫度越高，粳糯稻谷的最低黏度上升趨勢越大[16]。3種貯藏條件下，皖墾糯2號的最低黏度值均高于其余2個品種，說明皖墾糯2號的耐加熱和剪切力最強。35 ℃下，3種稻谷的最低黏度值之間的差異相對較小。故高溫可以快速增大粳糯稻谷的最低黏度，進而反映在粳糯稻谷凝膠硬度的增大，更快地改善粳糯稻谷的加工品質，而在準低溫下，這種變化最緩慢，室溫下次之。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環境貯藏圖2 粳糯稻谷的峰值黏度隨貯藏時間的變化Fig.2 The change of peak viscosity of japonica-glutinous rice with storage time

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環境貯藏圖3 粳糯稻谷的最低黏度隨貯藏時間的變化Fig.3 The change of trough viscosity of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.3 崩解值

崩解值反映米糊在高溫下大米糊的耐剪切力，崩解值越低，則樣品的抗剪切能力越好，熱糊穩定性越好[17]。由圖4可知，隨著時間的延長，崩解值整體呈上升趨勢，溫度越高變化越顯著。3種糯稻的初始崩解值分別為1 615.5、1 421、1 436.5 mPa·s。在20、35 ℃、室溫下，貯藏360 d后，龍粳57的崩解值分別增加了295、575、350 mPa·s；皖墾糯2號的崩解值分別增加了314.5、665、358.5 mPa·s；鎮糯19號的崩解值分別增加了170、660、183 mPa·s。稻谷的崩解值在貯藏期間均有波動下降的趨勢，但都高于初始值，這可能是由于隨貯藏時間的延長，糊化初始時，淀粉顆粒表面的脂肪和蛋白對水合作用有抑制作用，隨著糊化、凝膠的進行，親水作用逐漸增強，抗剪切力增大，崩解值降低[18]。其中，龍粳57的崩解值最大，表明龍粳57在3個品種中的熱糊穩定性最差。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環境貯藏圖4 粳糯稻谷的崩解值隨貯藏時間的變化Fig.4 The change of breakdown of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.4 最終黏度

由圖5可知，在貯藏期間，粳糯稻谷的最終黏度呈波動上升趨勢，在35 ℃條件下上升趨勢明顯，20 ℃ 和室溫下，最終黏度波動幅度平緩，且20 ℃下波動幅度更小。最終黏度增大可能是因為在貯藏過程中，淀粉顆粒中的直鏈淀粉溢出，從而在糊化降溫期間，聚集并膠凝成網絡結構[19]。貯藏360 d時，在20、35 ℃、室溫下，龍粳57的最終黏度分別上升了261.5、1 348、302 mPa·s；皖墾糯2號的最終黏度分別上升了160、1 248.5、346.5 mPa·s；鎮糯19號的最終黏度分別上升了300.5、1 373、278.5 mPa·s。3種條件下，皖墾糯2號的最終黏度均最大，說明皖墾糯2號在熟化并冷卻后的糊較硬，稻米硬度較大。20 ℃下貯藏的粳糯稻谷最終黏度的變幅顯著低于35 ℃，且低于室溫下的最終黏度變幅。表明粳糯稻谷形成凝膠的能力易受環境溫度等條件影響，且準低溫對稻谷的凝膠強度影響最小，進而能更好地維持其食味品質。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環境貯藏圖5 粳糯稻谷的最終黏度隨貯藏時間的變化Fig.5 The change of final viscosity of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.5 回生值

回生值反映淀粉糊在低溫下的老化程度和冷糊的穩定性，一定程度的回生有著積極的作用。由圖6可知，隨著貯藏時間的延長，粳糯稻谷回生值呈波動上升趨勢，且溫度越高變化越顯著。貯藏0 d時，龍粳57、皖墾糯2號、鎮糯19號的回生值分別為229、281、237 mPa·s。3種稻谷貯藏360 d時，在20 ℃下，回生值分別達到310、336、279 mPa·s；室溫下，回生值分別達到308、337.5、266.5 mPa·s；而在35 ℃下，回生值分別達到536、535.5、491.5 mPa·s，分別增加了57%、48%、52%，說明貯藏溫度對稻谷回生值影響很大，而且在準低溫條件下粳糯稻谷的貯藏效果較為穩定，室溫下次之，高溫下最差。不同品種間其回生值也有差異：皖墾糯2號>龍粳57>鎮糯19號，說明皖墾糯2號形成的凝膠強度最大，鎮糯19號最小。直鏈淀粉的聚合度和支鏈淀粉中長鏈的含量會影響回生值的大小[20]，回生值越大，表明凝膠性越強，因此可以推斷粳糯稻谷在35 ℃下貯藏，稻米的凝膠強度會隨著粳稻貯藏時間的延長顯著增大，可能是支鏈淀粉的結構發生變化所導致。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環境貯藏圖6 粳糯稻谷的回生值隨貯藏時間的變化Fig.6 The change of setback of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.6 峰值時間

峰值時間在一定程度上表示稻米蒸煮時所需要的時間，淀粉顆粒越易糊化，峰值時間越短。由圖7可知，隨著貯藏時間的延長，粳糯稻谷的峰值時間整體有略微的上升趨勢，基本處于穩定狀態，其變化范圍在3.3～4.0 min；在20 ℃下，龍粳57、皖墾糯2號、鎮糯19號峰值時間分別升高了0、0.12、0.05 min；在35 ℃下，峰值時間分別升高了0.2、0.25、0.25 min，在室溫下，峰值時間分別升高了0.2、0.25、0.25 min，說明貯藏溫度對粳糯稻谷的峰值時間影響不是很明顯。貯藏期間，2種貯藏條件下均呈現皖墾糯2號的峰值時間>鎮糯19號的峰值時間>龍粳57的峰值時間，說明龍粳57最容易吸水膨脹，最易糊化，鎮糯19號次之，皖墾糯2號最不易糊化。整個貯藏期，粳糯稻谷的峰值時間均未發生顯著變化(P>0.05)，進一步說明貯藏溫度和時間對粳糯稻谷的峰值時間影響不大。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環境貯藏圖7 粳糯稻谷的峰值時間隨貯藏時間的變化Fig.7 The change of peak time of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.7 糊化溫度

糊化溫度反映了稻谷淀粉顆粒糊化的難易程度。一般來講直鏈淀粉結晶度高，支鏈淀粉的外鏈長會使得糊化溫度升高[21]。由圖8可知，隨著貯藏時間的延長，粳糯稻谷的糊化溫度變化不明顯，其變化范圍在65.8～71.1 ℃。貯藏0 d時，龍粳57、皖墾糯2號、鎮糯19號的糊化溫度分別為61.1、69.8、69.2 ℃。貯藏360 d時，在20、35 ℃、室溫下，龍粳57的糊化溫度分別增加了5.6、6.0、6.0 ℃，皖墾糯2號的糊化溫度分別增加了5.6、6.0、6.0 ℃；而鎮糯19號的糊化溫度均下降了0.2 ℃，說明鎮糯19號的糊化溫度呈略微的下降趨勢，這與謝嵐等[22]的研究結果不一致，可能是由于貯藏條件的不同和稻谷品種間的差異引起的。貯藏期間，皖墾糯2號的糊化溫度>鎮糯19號的糊化溫度>龍粳57的糊化溫度，糊化溫度越高，貯藏品質越好，但如果上升幅度過大又會降低貯藏性[23]。糊化溫度的升高可能是因為稻谷在貯藏過程中支鏈淀粉的外鏈增長，但也有研究指出稻米的糊化溫度與蛋白質的含量以及結構存在一定的相關性[21]。針對稻谷的糊化溫度降低的現象，這與展兆敏[24]研究一致，可能的原因是不同品種間的稻谷糊化過程較為復雜，具體原因還需要進一步考證。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環境貯藏圖8 粳糯稻谷的糊化溫度隨貯藏時間的變化Fig.8 The change of gelatinization temperature of japonica-glutinous rice with storage time

2.3 相關性分析

綜上，在20 ℃和室溫下，粳糯稻谷的糊化特性差異較小。因此對20、35 ℃下貯藏的粳糯稻的糊化特性與貯藏條件進行相關性分析。由表1可知，3種粳糯稻谷的貯藏時間均與其峰值黏度和崩解值呈極顯著正相關，與最低黏度、最終黏度、回生值呈顯著正相關；皖墾糯2號和鎮糯19號的貯藏時間與峰值時間呈顯著正相關，而龍粳57的貯藏時間與糊化溫度呈負相關。3種粳糯稻谷的貯藏溫度均與最低黏度和最終黏度呈極顯著正相關，除此之外，龍粳57的貯藏溫度與回生值呈極顯著正相關，與峰值黏度和崩解值呈顯著正相關；皖墾糯2號的貯藏溫度與峰值黏度、崩解值、回生值呈顯著正相關；鎮糯19號的貯藏溫度與峰值黏度、崩解值、回生值呈顯著正相關。龍粳57的峰值時間與糊化溫度呈極顯著正相關，與最低黏度和最終黏度呈顯著正相關，除此之外，其余各指標間均呈極顯著正相關。皖墾糯2號和鎮糯19號除糊化溫度外，其余各指標間均呈極顯著正相關。總體來看，粳糯稻谷的貯藏時間和溫度會顯著影響其糊化特性，且貯藏時間越久，貯藏溫度越高，其糊化特性的各項指標越大，但不同品種之間的相關性也會有一定的差異性。貯藏時間與粳糯稻谷糊化特性的相關性按顯著程度(r值大小)排序是：崩解值>峰值黏度>最低黏度>最終黏度>回生值>峰值時間>糊化溫度。

表1 糊化特性指標與貯藏條件及指標間的相關性Table 1 Relationship between pasting properties and storage conditions and correlation between indicators

2.4 因素方差分析

為探索貯藏時間和貯藏溫度對粳糯稻谷糊化特性的影響，對20、35 ℃下貯藏的粳糯稻谷糊化特性指標與貯藏條件進行多因素方差分析，結果見表2。粳糯稻谷糊化特性指標與貯藏條件的多因素方差分析P值如表2所示，貯藏溫度、貯藏時間及貯藏溫度與貯藏時間的交互作用均對峰值時間、糊化溫度無顯著影響(P>0.05)，且貯藏溫度與貯藏時間的交互作用對崩解值也無顯著影響(P>0.05)，除此之外，貯藏溫度、貯藏時間及兩者的交互作用均對粳糯稻谷的糊化特性指標有極顯著影響(P<0.01)。

表2 因素方差分析P值匯總Table 2 The multivariate analysis of variance P value

3 結論

3種粳糯稻谷在貯藏期間的糊化曲線形狀相似，但糊化曲線特征值有一定的變化。隨著貯藏時間的延長，3種粳糯稻谷的峰值黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度、回生值均呈顯著上升趨勢，溫度越高變化趨勢越明顯，而峰值時間和糊化溫度波動變化，受溫度影響較小。相關性分析表明，粳糯稻谷的貯藏時間均與其峰值黏度和崩解值呈極顯著正相關，與最低黏度、最終黏度、回生值呈顯著正相關；貯藏溫度與3種糯稻的峰值黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度、回生值呈顯著或極顯著正相關，貯藏時間和溫度的變化會顯著影響粳糯稻谷的糊化特性，且貯藏時間越久，貯藏溫度越高，其糊化特性的各項指標越大。貯藏時間與粳糯稻谷糊化特性的相關性按顯著程度(r值大小)排序是：崩解值>峰值黏度>最低黏度>最終黏度>回生值>峰值時間>糊化溫度。方差分析表明，貯藏溫度、貯藏時間及貯藏溫度與貯藏時間的交互作用均對峰值時間、糊化溫度無顯著影響(P>0.05)，且貯藏溫度與貯藏時間的交互作用對崩解值也無顯著影響(P>0.05)，除此之外，貯藏溫度、貯藏時間及兩者的交互作用均對粳糯稻谷的糊化特性指標有極顯著影響(P<0.01)。綜上，準低溫較室溫更有利于延緩粳糯稻谷的品質變化，高溫與時間的協同可以加速粳糯稻谷的陳化，更快地改善粳糯稻谷的加工品質。