不同包裝方式對留胚米理化及食味品質的影響

徐鵬程， 徐 睿， 戴智華， 金剛強， 王 濤， 馮 偉， 張 昊， 周 星， 王 韌

(江南大學，糧食發酵與食品生物制造國家工程研究中心1，無錫 214122) (江南大學食品學院2，無錫 214122) (衢州市庫米賽諾糧食機械制造有限公司3，衢州 324002)

留胚米是指保留全部或者絕大部分米胚的大米。胚芽是稻米的重要組分，它含有大量的礦物質、蛋白質以及脂肪和維生素等營養成分。研究表明，長期食用留胚米可以達到減少膽固醇、調節機體脂肪、降血壓等作用，還有益于預防心血管疾病和降低癌癥、糖尿病等疾病發生率[1]。留胚米較高的營養價值符合人們目前健康飲食的要求，對完善居民膳食營養結構有積極作用。但是，留胚米的米胚中脂肪含量較高，加上自身的呼吸作用，很容易吸潮和酸敗。在溫度以及含水量適宜的條件下，米胚中的脂類易被脂肪酶分解發生水解型酸敗，進而導致留胚米發生霉變、陳化等品質劣變的情況發生[2]。

目前，延長留胚米儲藏期的研究主要包括低溫儲藏[3]、氣調儲藏[4,5]、化學儲藏[6]和一些新技術如微波處理[7,8]等。氣調包裝主要是采用真空包裝和充氣包裝，充氣包裝一般選用的氣體為CO2。萬志華等[4]研究了包裝方式對留胚米品質的影響，結果表明，不同包裝方式下，留胚米感官品質和脂肪酸值都隨著儲藏時間的增長而降低；4種包裝方式中真空包裝的效果最好，保質期最長，普通包裝方式的留胚米保質期最短。謝丹等[3]則比較了2種不同包裝材料(PA/PE和PA/EVOH/PE)對留胚米儲藏品質的影響，發現兩種包裝材料之間的差異并不顯著。然而目前對留胚米的研究主要集中于含水量、脂肪酶活和脂肪酸值等評價指標上，而關于留胚米儲藏過程中食味品質變化的研究鮮見報道。

本實驗在研究不同包裝方式對于留胚米儲藏過程中水分含量、脂肪酶活和脂肪酸值影響的同時，采用米飯食味計和硬度黏度計監測了儲藏過程中留胚米的食味品質的變化，從不同包裝方式影響留胚米食用品質這一視角，為留胚米的生產包裝提供參考，為其消費流通提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮加工的留胚米和精白米(南粳9108)，留胚米采用KMSN-MNMD65-B高性能節能砂帶碾米機經4道碾磨加工制備而成。米磚真空包裝袋：尼龍復合材質。200型食品專用脫氧保鮮劑。氫氧化鉀、95%乙醇、無水乙醇、酚酞、苯、鄰苯二甲酸氫鉀、無水乙醚、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀等均為化學純試劑。

1.2 儀器與設備

BAS124S-CW分析天平，FW-100粉碎機，MB25快速水分測定儀，Simplicity UV型超純水儀，真空密封機，米飯食味計，硬度黏度計。

1.3 方法

1.3.1 留胚米理化指標的測定

灰分含量的測定參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》；粗脂肪含量的測定參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》；蛋白質含量的測定參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》；淀粉含量的測定參照GB 5009.9—2016《食品安全國家標準 食品中淀粉的測定》；留胚率按照半胚法進行測定，即半胚及半胚以上的米粒計入留胚米；白度使用數顯白度儀測定。

1.3.2 留胚米的包裝和儲藏

采用尼龍復合材質包裝袋對留胚米分別進行普通包裝、真空包裝、充CO2包裝、充N2包裝和真空加脫氧劑包裝，每份包裝中裝入120 g留胚米。將包裝后的留胚米置于25 ℃和37 ℃生化培養箱儲藏，儲藏過程中每隔15 d取出1袋樣品進行理化指標和食用品質檢測。

1.3.3 留胚米的水分測定

使用MB25快速水分測定儀進行測定，取平均值。

1.3.4 脂肪酸值測定

參照GB/T 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的測定》進行測定，并對滴定終點的判斷適當修改：用0.05 mol/L NaOH乙醇溶液滴定至pH 8.0為滴定終點。本儲藏實驗以樣品脂肪酸值35 mgKOH/100 g為界限，樣品的脂肪酸值超過界限即認定其陳化變質，所有樣品超過界限便終止實驗。

1.3.5 脂肪酶活的測定

脂肪酶活測定參照GB/T 5523—2008《糧油檢驗 糧食、油料的脂肪酶活動度的測定》進行測定，并對滴定終點的判斷有所修改，具體如下：用0.01 mol/L KOH乙醇溶液滴定至pH 8.0為終點。

1.3.6 食用品質的測定

采用米飯食味計和硬度黏度儀進行測定。稱量并記錄不銹鋼罐的質量，稱取30.0 g留胚米放入罐中，流水沖洗30 s后擦干不銹鋼罐外側，調整加水量為大米質量的1.4倍浸泡30 min。浸泡結束后用濾紙扎好罐口，放入電蒸鍋中蒸煮30 min，保溫10 min。保溫結束后，將罐中米飯輕輕攪拌至松散。攪拌后，蓋好濾紙，放入冷卻箱，開動風扇冷卻20 min，冷卻后換上不銹鋼蓋，再放置1 h 40 min，供后續測定使用。使用米飯食味計測定米飯的食味品質。稱取留胚米米飯8.0 g放入不銹鋼環中，使用壓片機將不銹鋼環正反兩面各壓10 s，將壓好的米餅放入米飯食味計中，測定米飯食味值。將食味品質測定結束的米餅放入硬度黏度計中測量米飯硬度、粘度、平衡度和彈性。

1.3.7 實驗數據處理與統計分析

各組實驗無特定說明均重復3次，所得數據使用Origin 2021進行繪圖，使用SPSS 20.0進行統計和差異顯著性分析，顯著性界值為P<0.05。

2 結果與討論

2.1 留胚米與精白米理化成分對比

由表1可知，本研究所用留胚米的留胚率為82.50%，精白米原料和留胚米原料的水分含量接近，留胚米的脂肪和蛋白含量顯著高于精白米，淀粉含量略高于精白米，白度要低于精白米。精白米的脂肪酶活明顯低于留胚米，這也造成了留胚米儲藏過程中易陳化腐敗的問題。因此，抑制留胚米脂肪酶活成為了留胚米儲藏過程中的關鍵。

表1 留胚米與精白米成分和脂肪酶活的對比

2.2 儲藏期間含水量變化

含水量是稻米儲藏過程中的一個重要指標[10]。不同包裝方式下，留胚米含水量的變化也不同，結果見圖1和圖2。

圖1 25 ℃儲藏期間含水量變化

圖2 37 ℃儲藏期間含水量變化

不同的包裝方式下留胚米的含水量均隨著儲藏時間的增加而降低。其中，普通包裝的含水量變化最大，25 ℃儲藏溫度下，從1 d的12.93%降低到105 d的11.83%；真空包裝、充N2包裝、充CO2包裝和真空+脫氧劑包裝的留胚米的水分損失均比普通包裝的要小，25 ℃下儲藏105 d后分別為12.35%、12.26%、12.25%和12.32%。在37 ℃儲藏溫度下，所有留胚米樣品的含水量變化均比25 ℃要大，37 ℃儲藏105 d后，普通包裝留胚米含水量為11.10%，真空包裝、充N2包裝、充CO2包裝和真空+脫氧劑包裝的分別為11.62%、12.18%、12.16%和11.58%；真空包裝由于其氣密性好，且抽真空后米粒擠壓在一起，暴露在外的米粒面積較小，因此水分損失相對較少。值得注意的是，在37 ℃下充N2包裝和充CO2包裝的留胚米的水分損失要比真空包裝和真空+脫氧劑包裝的小，包清彬等[11]在研究不同包裝方式對糙米理化特性影響時也發現了相似的研究結果，這可能是由于在高阻隔材料包裝條件下充N2或CO2對大米水分散失的抑制作用更加明顯。37 ℃儲藏條件下含水量下降速度大于25 ℃儲藏，說明高溫儲藏條件下下水分流失的較快。儲藏過程中留胚米含水量的變化具有良好的線性關系，R2均大于0.92，即采用零級動力學模型可以較好地反映儲藏過程中水分含量的變化趨勢。其中普通包裝的反應速率常數k無論是在25 ℃還是37 ℃下，都要遠大于其他4種包裝方式，這說明普通包裝的留胚米與外界的水分交換速率遠大于其他4種包裝方式，這與趙卿宇等[12]的研究結果一致。

2.3 儲藏期間脂肪酸值變化

25 ℃和37 ℃2種儲藏溫度下，不同包裝方式留胚米脂肪酸值的變化見圖3和圖4。留胚米原料的脂肪酸值為14.4 mgKOH/100 g。由圖3可知，在25 ℃的儲藏溫度下，5種不同包裝方式的留胚米的脂肪酸值都隨著儲藏時間的延長而上升；105 d時，普通包裝的脂肪酸值為98.3 mgKOH/100 g，相較于1 d的脂肪酸值上升了583%；真空包裝的為45.6 mgKOH/100 g，上升了217%，加脫氧劑后略有改善，脂肪酸值為43.6 mgKOH/100 g，上升了203%；充CO2包裝和充N2包裝的效果要明顯優于普通包裝，但是差于真空包裝，其脂肪酸值分別上升了265%和336%。由圖4可知，在37 ℃儲藏溫度下，各試樣的脂肪酸值變化趨勢基本與25 ℃相同。105 d時，普通包裝的脂肪酸值相較于1 d上升了641%；真空包裝的脂肪酸值上升了229%，加脫氧劑后上升了210%；充CO2包裝和充N2包裝的分別上升了357%和370%。相比于25 ℃的儲藏溫度，37 ℃中留胚米脂肪酸值上升速率更快，脂肪酸值也更高。隨著儲藏時間的增加，普通包裝的脂肪酸值上升幅度最大，其次為充N2包裝，然后是充CO2包裝，真空包裝及真空+脫氧劑包裝的上升幅度最小。

由于目前我國尚無留胚米的相關標準，因此參照GB/T 20569—2006《稻谷儲存品質判定規則》，本儲藏實驗以樣品脂肪酸值35 mgKOH/100 g為界限，樣品的脂肪酸值超過界限即認定其陳化變質。當所有樣品都超過界限時就終止實驗。由圖3和圖4可知，25 ℃儲藏溫度下，普通包裝在30 d時脂肪酸值已超出35 mgKOH/100 g，因此保質期為15 d；同理可知，真空包裝、充N2包裝、充CO2包裝和真空+加脫氧劑包裝的保質期分別為75、60、60、75 d。37 ℃儲藏溫度下，普通包裝的保質期仍為15 d，充N2包裝和充CO2包裝的保質期減少至45 d，真空包裝和真空+脫氧劑包裝的保質期仍為75 d。可見，隨著儲藏溫度升高與儲藏時間的延長，真空包裝和真空+脫氧劑包裝對脂肪酸值的上升表現出了更好的抑制效果。

儲藏過程中留胚米脂肪酸值的變化具有良好的線性關系，R2均大于0.93，表明采用零級動力學模型可以較好地反應儲藏過程中留胚米脂肪酸值的變化趨勢[13]。回歸方程中的斜率即為脂肪酸值的反應速率常數k，由圖3和圖4可知，25 ℃和37 ℃下普通包裝的k值分別為11.98和13.11，遠大于其他4種包裝方式，這說明普通包裝的留胚米脂肪酸值上升的速率遠大于其他4種包裝方式；此外，真空包裝和真空+脫氧劑包裝的k值均略小于充N2包裝和充CO2包裝。而脂肪酸值的上升與留胚米的脂肪酶活力密切相關，因此需要進一步對儲藏過程中留胚米的脂肪酶活進行研究。

圖3 25 ℃儲藏期間脂肪酸值的變化

2.4 儲藏期間脂肪酶活變化

留胚米品質劣化的最主要原因便是脂類的水解和氧化，在合適的溫度和水分條件下，脂肪酶以脂肪為作用底物發生水解反應，產生游離脂肪酸進而導致留胚米品質裂變。因此，研究脂肪酶活的變化對留胚米的儲藏保鮮有著重要作用。

由圖5和圖6可知，在25 ℃的溫度下儲藏45 d時，普通包裝留胚米的相對酶活達到最大值，為226.4%，達到原料脂肪酶活的2倍以上；真空包裝、充N2包裝和充CO2包裝則在75 d時相對酶活達到最大值，分別為167.3%、184.5%和為203.5%；真空+脫氧劑包裝的相對酶活在60 d達到最大值，為158.7%。在37 ℃的儲藏溫度下，5種不同包裝方式留胚米的脂肪酶活表現出了與25 ℃儲藏時相似的變化趨勢。

總體而言，37 ℃下樣品的脂肪酶活普遍高于25 ℃。2種儲藏溫度下，脂肪酶活的變化都是先升高后降低，這與王春蓮等[14]的研究結果一致。酶活升高的原因可能是由于隨著儲藏時間的增加，樣品中的霉菌等微生物會產生一些脂肪酶[15]，而達到最高值后降低的原因可能是由于脂肪酶作為一種生物催化劑，在較高溫度下長時間儲藏會導致其酶蛋白部分熱變性，生物活性降低[16]。此外，25 ℃和37 ℃的儲藏溫度下，普通包裝的脂肪酶活在45 d時即達到最大值，真空包裝、充N2包裝和充CO2包裝在75 d時達到最大值，而真空+脫氧劑包裝的雖然是在60 d時達到最大值，但是其變化幅度最小，造成這一現象的原因主要是與霉菌等微生物的生長有關，真空包裝的氣密性好，同時脫氧劑的加入可以吸收殘留的氧氣，因此儲藏過程中霉菌等好氧微生物的生長受到了極大的限制[17]。

圖5 25 ℃儲藏期間脂肪酶活的變化

圖6 37 ℃儲藏期間脂肪酶活的變化

2.5 儲藏期間食味品質變化

留胚米的食味品質是判斷其儲藏期間品質劣化的重要指標[15]。在本研究中，原料留胚米與精白米相比，食味值稍低。精白米的外觀和口感評分為7.5和7.6，綜合評分81.0，而留胚米的外觀和口感評分為6.2和6.8，綜合評分為75.2。

由表2可知，在25 ℃的溫度下儲藏105 d后，5種包裝方式留胚米的食味品質均有所降低，其中普通包裝留胚米的綜合評分下降幅度略高于其他4種包裝方式，但是所有樣品的綜合評分均大于70，在可接受范圍內；隨著儲藏時間的延長，留胚米的硬度呈顯著增大趨勢，黏度則略有增加，平衡度與彈性幾乎沒有變化，硬度的顯著增大應該是導致留胚米綜合評分下降的主要原因。

在37 ℃的儲藏溫度下(具體數據未列出)，5種包裝方式留胚米的食味品質表現出與25 ℃儲藏時相似的變化趨勢，只是外觀、口感和綜合評分的下降幅度較25 ℃時更大，其中普通包裝的留胚米在儲藏105 d后，外觀和口感分別降至5.5和5.9，其綜合評分為69.8，首次出現低于70的現象。較高的儲藏溫度導致留胚米的水分損失較大，進而造成其食味品質進一步劣化，這與唐為民[18]的研究結果相一致。在37 ℃下，隨著儲藏時間的延長，留胚米的硬度顯著增大，黏度則略有增加，這也與25 ℃儲藏時相一致。總體來說，在2種不同儲藏溫度下，真空包裝、充N2包裝、充CO2包裝以及真空+脫氧劑包裝均能抑制大米食味品質的劣化，其中真空包裝和真空+脫氧劑包裝的效果更加明顯。

3 結論

研究5種不同包裝方式對留胚米儲藏過程中理化和食味品質的影響。與普通包裝相比，真空、充N2、充CO2等氣調包裝方式能夠有效隔絕留胚米與外界氧的接觸，減少水分散失，延緩脂肪酶活力升高，進而抑制脂肪酸值的升高，大幅度延長留胚米的儲藏期限，其中真空和真空+脫氧劑包裝的效果要優于充N2和充CO2包裝。此外，氣調包裝還能延緩留胚米儲藏過程中食味品質的劣化，并且真空和真空+脫氧劑包裝的效果要優于充N2和充CO2包裝。因此，考慮到包裝成本的因素，真空包裝是最為合適的留胚米保鮮包裝方式。