市售真空包裝大米拆封后品質變化研究

田 琳, 李倩倩, 祁智慧, 張海洋, 唐 芳

(國家糧食和物資儲備局科學研究院;糧食儲運國家工程研究中心,北京 100037)

大米是家庭餐桌上食用頻率高的主食之一,但大米不易儲藏,品質易劣變,大米儲藏中影響品質的主要因素有溫濕度環境及蟲霉的生長。市場銷售的大米有包裝和散裝2種,優質大米以包裝大米為主,尤其是隨著網購渠道、物流服務的發展,居民更傾向于在網購平臺采購包裝大米。大米的包裝方式通常有普通包裝、真空包裝和充氣包裝。真空包裝相較于普通包裝,有效地降低了環境中的氧氣濃度,能達到延緩大米自身代謝和抑制有害生物生長的目的;與充氣包裝相比,又能簡化工藝、節約成本。因此,優質大米市銷包裝多為真空包裝。

目前針對大米儲藏品質的研究,集中在儲藏工藝[1]、儲藏環境[2-4]、預處理技術[5,6]、包裝形式[7]等對大米品質的影響。針對真空包裝大米拆封后家庭環境下儲藏期間的品質變化鮮有研究。根據國家統計局公布的第七次全國人口普查數據結果,中國平均每戶人口數為2.62人,家庭戶規模較小,對包裝大米的消耗水平有限,5 kg包裝大米可能需要1～3個月甚至更長時間消耗,該段時間內大米品質的變化也是影響消費口感和衛生安全的重要環節。

研究在我國多個儲糧生態區的大型連鎖超市隨機采集了42份真空包裝大米,拆封后模擬家庭環境儲存,但我國南北方地區室溫環境差異較大,因此選擇度夏期間相對適中的環境溫濕度(25 ℃、65%RH)進行儲藏實驗,統計分析3個月儲藏期內大米食味品質和外觀品質的變化,以及害蟲和霉菌的感染情況,為生產廠家和消費者對真空包裝規格的合理選擇以及拆封后的儲藏提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集及基本信息

分別在我國第二至七儲糧生態區選擇1～2個城市,在各城市選擇1～2個人流量較大的大型連鎖超市隨機采集真空包裝大米3～5種。采樣城市共8個,分別是銀川、長春、北京、鄭州、重慶、長沙、昆明和東莞。樣品編號以采樣所在城市的名稱首字母加數字組成。采集的真空包裝大米共計42份,其中粳米34份,占比80.95%;秈米8份,占比19.05%,我國的真空包裝大米消費市場以粳米為主。粳米的原料產地85.29%集中在東北地區,秈米原料產地較分散。具體統計信息見表1。

表1 實驗采集的包裝大米原料產地信息表

真空包裝大米的質量規格全部為5 kg,保質期在9～18個月,其中保質期12個月的產品占比最大,為57.14%,其次為保質期18個月,占比33.33%。真空包裝大米拆封后對樣品的水分進行檢測,粳米水質量分數范圍13.2%～15.6%,均值14.4%,秈米水質量分數范圍12.2%～14.4%,均值13.5%,秈米水分整體低于粳米。

1.2 儀器與設備

JSWL大米食味計,JMWT12大米外觀品質測定儀,SMART顯微鏡,L3002-IC電子分析天平,DHG-9246A型電熱恒溫鼓風干燥箱,JSFM-1糧食水分測試粉碎磨。

1.3 實驗方法

1.3.1 大米的處理和模擬儲藏

不同銷售區采集的真空包裝大米拆封后,取一定量大米密封于自封袋中,并置于25 ℃和65% RH恒溫恒濕培養箱中模擬儲藏3個月,每30 d取樣檢測。

1.3.2 大米水分檢測

大米中水分參照GB/T 5009.3—2016 《食品安全國家標準 食品中水分的測定》。

1.3.3 大米食味品質檢測

大米中食味值和直鏈淀粉質量分數兩項食味品質指標采用JSWL大米食味計進行檢測。每次檢測約150 g大米。

1.3.4 大米外觀品質檢測

大米的碎粒、不完善粒、黃粒米、堊白粒率、堊白度、整精米等外觀品質指標采用大米外觀品質測定儀測定。每次掃描大米 500 粒左右。

1.3.5 大米害蟲感染檢測

參照LS/T 1211—2008 《糧油儲藏技術規范》規定的檢測和評價方法,篩檢害蟲密度并確定蟲糧等級。

1.3.6 大米霉菌感染檢測

參照 LS/T 6132—2018 《糧油檢驗儲糧真菌的檢測 孢子計數法》規定的檢測和評價方法,顯微觀察樣品洗脫液中樣品的真菌孢子并計數。

1.4 數據處理

實驗數據采用Excel 2016軟件初步整理,使用SPSS 19.0軟件進行數據的統計分析,使用GraphPad Prism 7.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 大米基本信息與食味及外觀品質的關系

對銷售區(儲糧生態區)、種類(粳米和秈米)、保質期和原料產地等基本信息之間,以及基本信息與剛拆封時的食味和外觀品質數據進行相關性分析,結果見表2。

表2 實驗采集的包裝大米基本信息相關性分析

由表2可見,樣品的基本信息中,銷售區與種類顯著相關(P<0.01),體現了區域性消費者對粳米和秈米的偏好。保質期與銷售區顯著相關(P<0.01),表明產品在保質期上會考慮銷售區的具體環境條件。原料產地與種類顯著相關(P<0.01),體現了粳稻和秈稻在種植地域上的差異。水分與種類和原料產地顯著相關(P<0.01),粳稻水分整體高于秈稻水分,粳稻主要分布在北方,秈稻主要分布在南方。種類和原料產地與多項品質指標顯著相關,表明粳稻和秈稻在食味品質和外觀品質上存在一定的差異,品質上的差異與生長環境條件密切相關。

2.2 拆封后大米食味品質的變化情況

對真空包裝大米拆封模擬儲藏,每隔1個月取樣檢測大米食味值和直鏈淀粉質量分數,儲藏期間的變化情況分別見表3和表4。

由表3可見,拆封后包裝大米的食味值在(79.33～87.67)分之間,不同樣品之間的食味值差距較大。儲藏3個月后59.52%(25/42)的樣品食味值下降,平均下降幅度為1.03分,最大降幅達5.67分(BJ_1)。單因素方差分析結果顯示,33.33%(14/42)的樣品食味值下降顯著(P<0.05),且全部為粳米。

由表4可見,拆封后包裝大米的直鏈淀粉質量分數在17.20%～20.6%之間,不同樣品之間差距較大。儲藏3個月后71.43%(30/42)的樣品直鏈淀粉質量分數升高,平均升高幅度為0.18%,最大升高幅度為0.63(BJ_1)。單因素方差分析結果顯示,14.29%(6/42)的樣品中直鏈淀粉的質量分數升高顯著(P<0.05)。淀粉是大米的主要成分,也是主要的營養物質,構成大米的淀粉有直鏈淀粉和支鏈淀粉2種,大米儲藏過程中由于脫支酶的作用,支鏈淀粉會不斷向直鏈淀粉轉變[8],直鏈淀粉的質量分數影響大米的質地和糊化特性,表現為隨直鏈淀粉質量分數的升高,米飯硬度增加,大米糊化難度增加[9-13]。市售真空包裝大米拆封25 ℃儲藏3個月后,大部分樣品直鏈淀粉質量分數升高,食味品質有所下降。

由分析可見,真空包裝大米拆封后25 ℃儲藏3個月,大部分樣品的食味品質下降,尤其體現在粳米上。

2.3 拆封后大米外觀品質的變化情況

真空包裝大米拆封模擬儲藏大米,每隔1個月取樣檢測外觀品質,包含了整精米率(質量分數)、黃粒米率(質量分數)、堊白粒率(質量分數)、堊白度(投影面積百分率)、白度和Ym(黃度指數)等多項指標。各項指標在儲藏期間的變化情況見表5。

表5 大米外觀品質在儲藏前后的變化情況

通過均值比較總體分析,儲藏3個月后,大米的堊白粒率(質量分數)、堊白度(投影面積百分率)、黃粒米率(質量分數)和白度均升高,而整精米率(質量分數)和Ym有所下降。從各項指標升高/降低的樣品數量上來看,大部分樣品的變化規律與均值比較結果相一致。在外觀品質的各項指標中,黃粒米率(質量分數)和白度的顯著升高比例,及Ym的顯著降低比例較高,表明這3項指標是大米儲藏過程中相對敏感的外觀指標。趙卿宇等[9]研究稻花香二號和茉莉2個品種大米在15 ℃和37 ℃儲藏300 d,發現代表大米色澤的b*值增大(b*值為黃藍度指數,b*值為負表示藍色,為正表示黃色),但在室溫(20～25 ℃)條件下儲藏未見b*值增大。實驗中大部分樣品(66.67%)的Ym值在儲藏3個月后略有下降。對外觀品質各指標做相關性分析(表6),發現Ym與堊白粒率(質量分數)和堊白度(投影面積百分率)均呈顯著的負相關關系。大米的堊白是指米粒的胚乳中白色不透明的部分,一般認為堊白在稻谷灌漿期間形成,是胚乳中的淀粉粒和蛋白質顆粒排列疏松而充氣形成的白色不透明部分,受遺傳因子和環境因素的雙重影響[14,15]。在對成品大米儲藏的研究中,發現堊白粒率(質量分數)和堊白度(投影面積百分率)隨儲藏溫度的升高和儲藏時間的增加呈升高的趨勢[6,16],研究中61.90%的樣品在儲藏3個月后堊白粒率(質量分數)和堊白度(投影面積百分率)都有所增加,由于Ym與堊白粒率(質量分數)和堊白度(投影面積百分率)的顯著負相關關系,推測大米中堊白的增加導致了表征大米黃色程度的指標Ym的降低。

表6 外觀品質指標間相關性分析

2.4 拆封后蟲霉感染情況

42個真空包裝大米剛拆封時均未檢出害蟲和霉菌孢子。在25 ℃,65% RH條件下模擬儲藏3個月后,所有樣品仍未檢出害蟲,38.10%(16/42)樣品中有霉菌孢子檢出(圖1),其中粳米的檢出率為44.12%(15/34),秈米的檢出率為12.50%(1/8),粳米的檢出率明顯高于秈米。檢出的霉菌孢子數量均在105個/g水平,處于儲糧霉菌危害的臨界階段[17],暫時不會引起大米發熱霉變。但若溫度和濕度高于模擬儲藏條件,或儲藏期延長,大米品質的變化會更明顯。

圖1 儲藏前后大米水分和霉菌孢子數量的變化

水分是微生物生長的必要條件,高水分有利于霉菌的生長繁殖。儲藏前、后的水分和儲藏后的霉菌孢子數量見圖1。有霉菌孢子檢出的粳米水質量分數均在14.4%以上,但受初始帶菌量的影響,并非所有14.4%以上粳米均有霉菌孢子檢出,水質量分數14.4%以上粳米的霉菌孢子檢出率為77.78%(14/18),粳米水分與霉菌孢子數量呈極顯著正相關(0.556,P<0.01)。秈米樣品量較少且水質量分數相對較低(12.2%～14.4%),霉菌孢子的檢出率低,檢出的霉菌孢子數量與水質量分數之間相關性不顯著(P>0.05)。

儲糧害蟲是需要氧氣才能生存的需氧生物,低氧干擾害蟲的呼吸代謝,引起害蟲發育停滯甚至死亡[18],真空包裝營造了一種低氧的環境,主要儲糧害蟲各蟲態對真空低氧的耐受時間僅有幾天[19],因此真空包裝大米拆封后短期內發生害蟲生長的概率降低。儲糧霉菌以好氧型微生物為主,但真空低氧對微生物生長表現為抑制作用,真空環境解除后遇適宜的溫濕度微生物可以繼續生長[20],因此,真空包裝大米拆封后盡量控制環境條件以降低霉菌的生長概率。

2.5 微生物感染對大米品質的影響

霉菌的生長繁殖導致大米黃變、霉變發熱甚至產生真菌毒素污染,是引起大米儲藏安全的重要因素之一。所有樣品中38.10%(16/42)樣品有霉菌孢子檢出,表明大米表面已有霉菌生長,但均處于安全至臨界階段,不會對大米儲藏安全造成為害。霉菌感染對大米品質的影響做進一步分析。

根據儲藏后大米食味和外觀品質整體的變化規律,將實驗中的34個粳米樣品分為霉菌孢子檢出和未檢出2個組分別統計各指標的顯著升高/降低比例,結果見表7。

表7 霉菌孢子對大米(粳稻)品質指標的影響情況

由表7可知,孢子檢出組的食味值和整精米率(質量分數)顯著下降率、黃粒米率(質量分數)顯著升高率明顯高于孢子未檢出組,表明霉菌的生長對大米的食味和外觀品質均有一定的影響。在稻谷的儲藏中,霉菌的生長會導致稻谷的出糙率(質量分數)和整精米率(質量分數)下降[21,22],在失去稻殼保護的成品糧大米中,霉菌可在大米表面直接生長,若合適條件下長期儲存,對大米品質的影響將會更明顯。

3 結論

通過調研我國第二至七儲糧生態區市售真空包裝大米發現,市售大米包裝質量多為5 kg,保質期以12個月為主,粳米平均水質量分數14.4%,最高達15.6%,秈米水質量分數略低,平均在13.5%。真空包裝大米拆封后,在25 ℃、65%RH環境下儲藏3個月后,大部分樣品的食味品質下降,體現在59.52%(25/42)樣品的食味值下降,其中33.33%(14/42)下降顯著(P<0.05),且全部為粳米;71.43%(30/42)樣品的直鏈淀粉質量分數升高,其中14.29%(6/42)升高顯著(P<0.05)。在外觀品質方面,儲藏3個月后,大米的堊白粒率(質量分數)、堊白度(投影面積百分率)、黃粒米率(質量分數)和白度均升高,而整精米率(質量分數)和Ym有所下降,且在Ym與堊白粒率(質量分數)和堊白度(投影面積百分率)之間有顯著的負相關關系。儲藏期間未發現儲糧害蟲危害,但在水質量分數高于14.4%的大米中存在霉菌孢子生長,霉菌污染加快了食味值和整精米率(質量分數)的顯著下降率、黃粒米率(質量分數)的顯著升高率,可能影響到消費者對大米的感官及品嘗評價。建議企業在包裝上考慮規格多樣化,消費者在采購時可根據家庭消費量合理采購,推薦消費者拆封后盡量在1個月內食用,保證食用品質和衛生安全。

本研究設定拆封后儲藏溫濕度為25 ℃和65% RH,家庭環境度夏期間溫濕度很難控制在模擬環境條件下,特別是南方夏季高溫高濕環境,對真空包裝拆封后的大米儲藏穩定性很難保障,品質降低的幅度會更大,微生物的檢出情況可能會高于本實驗的研究情況,存在一定的安全隱患。