富硒稻谷在35 ℃條件下儲藏品質、糊化特性及食用品質的變化規律

王鄧琳，熊 銀，王月慧,*

（1.武漢輕工大學食品科學與工程學院，湖北 武漢 430048；2.武漢輕工大學硒科學與工程現代產業學院，湖北 武漢 430048）

硒是人體必需的微量元素之一，與人體的生理功能密切相關，是谷胱甘肽過氧化物酶的輔酶，在保護機體免受氧化損傷等方面發揮重要作用[1-2]，缺乏硒元素會導致多種疾病[3]。在大多數歐洲國家硒攝入量均低于建議的每日攝入量（50～55 μg）[4]，中國大多數土壤中的硒含量較低且分布不均，使土壤中上生長的植物含硒量也比較低[5]。因此，植物施硒肥是一種經濟、高效及可行的富硒策略[6]。如今，市面上的富硒產品已逐漸為人們所接受，例如富硒蔬菜、富硒水果等。稻谷作為我國的主食之一，其消費量已經占到居民口糧消費一半以上[7]，因此，富硒稻谷是一種更廣泛、更便捷和更有效的補硒途徑。通常，人們采用短時間內處理稻谷以獲得類似于自然陳化大米的過程被稱為加速陳化。稻谷極易受到儲藏環境（溫度、濕度等因素）的影響而產生陳化現象，進而導致稻谷品質劣變，如脂類、蛋白質和淀粉等基本成分的變化，脂肪酸值、酶類含量或活性等理化指標的變化，稻谷的蒸煮品質、糊化特性、揮發性氣體成分等變化。目前，常規稻谷的儲藏品質已有大量研究[8-14]，但富硒稻谷與非富硒稻谷儲藏品質的對比研究鮮有報道。

本實驗以兩個不同地區的富硒稻谷和對照組（非富硒稻谷）為材料，研究其在加速儲藏過程中儲藏品質、糊化特性、質構特性及食用品質等指標的變化，為富硒稻谷的儲藏提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘鄂中6號’稻谷（X0、X1）由湖北省農業科學院（湖北荊州種植）提供，其中X0：對照組（未噴灑硒肥），X1：富硒組（采用高濃度葉面噴灑硒肥）；‘稻晶兩優’稻谷（E0、E1）由湖北恩施硒引天下集團（楚豐農業）有限公司提供，其中E0（普通土壤種植）：對照組，E1：富硒組（采用天然富硒土壤種植）。兩個品種的稻谷收獲年份均為2021年10月。稻谷的基本理化性質如表1所示。

表1 4 種稻谷的總硒含量、直鏈淀粉和蛋白質量分數Table 1 Total selenium,amylose and protein contents in four kinds of rice

1.2 儀器與設備

JXFM110錘式旋風磨 上海嘉定糧油儀器有限公司；THW35C-C礱谷機 佐竹機械（蘇州）有限公司；T6新世紀紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；JZDZ-1脂肪酸值專用振蕩器 國家糧食儲備成都糧食儲藏科學研究所；BLH-8080全自動糧食脂肪酸值測定儀 浙江伯利恒儀器設備有限公司；TA touch質構儀 上海保圣實業發展有限公司；RLTA10B米粒食味計 佐竹機械（蘇州）有限公司；RVA快速黏度儀澳大利亞Newport Scientific有限公司；DSC Q2000熱重分析儀 美國TA公司。

1.3 方法

1.3.1 稻谷加速陳化儲藏方法

晾曬新收獲稻谷使其水分質量分數平衡至12.5%，將晾曬后的稻谷分別稱取18 kg，分裝密封于18 個聚乙烯袋中，并置于35 ℃、相對濕度50%的人工氣候培養箱中180 d，每30 d隨機取樣（每個樣品隨機抽取3 個袋子）。

1.3.2 稻谷儲藏品質測定

隨機取樣后，對其脫殼粉碎成糙米粉，再進行以下指標測定。

發芽率根據GB/T 5520—2011《糧油檢驗 籽粒發芽試驗》測定；脂肪酸值根據LS/T 6105—2012 《糧油檢驗 谷物及制品脂肪酸值的測定 自動滴定分析儀法》測定；脂肪酶活動度根據GB/T 5523—2008《糧油檢驗 糧食、油料的脂肪酶活動度的測定》測定；過氧化氫酶活動度根據GB/T 5522—2008《糧油檢驗 糧食、油料的過氧化氫酶活動度》測定；α-淀粉酶活力根據GB/T 5521—2008 《糧油檢驗 谷物及其制品中α-淀粉酶活性的測定 比色法》測定；游離酚含量參考Liu Qin等[15]方法進行測定；丙二醛含量參考張玉榮等[16]方法進行測定；巰基含量參考Riener等[17]方法進行測定。

1.3.3 糊化特性測定

根據GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性測定 快速粘度儀法》進行測定，取稻谷50 g，脫殼后直接粉碎得糙米粉，過100 目篩，取樣品3.0 g溶解于25 mL蒸餾水中，放入快速黏度儀中測定。

在初中物理教材中，很多知識點和結論都是建立在物理實驗的基礎上所得來的。但是在傳統的教育模式下，很多教師都僅僅重視對實驗過程的描述和結論的講解，并沒有帶領學生親自動手進行實驗操作，使得學生只能靠聽講的方式掌握實驗的過程和內容。這樣的教學方式已經不適用于新課改。因此，在現代教育的背景下，初中物理教師應該將教學的重心向實驗教學轉移，提高實驗教學的課程比例，為學生提供更多自己動手探究物理知識的機會和空間。這樣的教學方式有利于使學生通過更加直觀的渠道掌握物理知識。

1.3.4 質構特性測定

稱取200 g稻谷，經礱谷機脫殼后，碾磨成三級大米。測試步驟：稱取10.0 g大米于鋁盒中，以料液比1∶1.5加入蒸餾水，浸泡30 min；沸水蒸制40 min，保溫10 min，取出鋁盒冷卻至室溫后進行測定，平行測定5 次，結果以表示（去掉最大值和最小值）。參數設定：P36/R探頭；測試模式：TPA模式；測試前速率：1.0 mm/s；測試速率：1.0 mm/s；測試后速率：5.0 mm/s；壓縮比：50.0%。

1.3.5 米粒食味值測定

取150～200 g糙米，放入米粒食味計中測定，每個稻谷樣品平行測定3 次。

1.4 數據統計分析

2 結果與分析

2.1 富硒稻谷儲藏品質的變化

稻谷的陳化通常表現出發芽率降低、脂肪酸值升高及酶活性降低[18]或喪失活力等方面。由表2～4可知，隨著儲藏時間的延長，X0、X1、E0、E1的發芽率和酶活力（包括α-淀粉酶活力、脂肪酶活動度和過氧化氫酶活動度，下同）均呈下降趨勢，脂肪酸值呈上升趨勢。由表2可知，儲藏180 d后，X0、X1、E0及E1的發芽率分別下降了24.81%、26.70%、27.00%和28.33%。在儲藏初期稻谷生理活動比較旺盛，呼吸作用較強，各種酶活性增強，故初期稻谷發芽率較高。隨儲藏時間的延長，稻谷內部蛋白質變性，導致種子活力減弱或甚至喪失，發芽率逐漸降低[19]，酶活力不斷減弱。與對照組相比，富硒組發芽率下降幅度大。相同儲藏期，同一品種的富硒組稻谷發芽率與對照組具有一定差異，不同品種（X0、X1、E0及E1，下同）的稻谷發芽率也具有一定差異。

表2 富硒稻谷儲藏期間發芽率的變化Table 2 Changes in germination rate in selenium-enriched rice during storage

由表3可知，儲藏180 d后，X0、X1、E0、E1脂肪酸值分別上升了40.43%、53.99%、59.74%和78.47%。脂肪酶在稻谷儲藏過程中不斷水解脂質產生游離脂肪酸，加速陳化可促進稻谷脂類的水解，增加了稻谷中游離脂肪酸的含量[20]。不同稻谷的脂肪酶活力存在一定差異，可能導致每種稻谷脂肪酸值變化的差異。另外，空氣中的自由基攻擊稻谷籽粒脂質和游離脂肪酸，導致脂質氧化，破壞稻谷膜系統，使不完整的膜系統無法提供正常的生理代謝功能，進而對稻谷食用品質也有一定影響。與對照組相比，富硒組脂肪酸值上升幅度大。相同儲藏期，同一品種的富硒組稻谷脂肪酸值與對照組具有顯著差異（P＜0.05），不同品種稻谷的脂肪酸值也具有顯著差異（P＜0.05）。

表3 富硒稻谷儲藏期間脂肪酸值的變化Table 3 Changes in fatty acid value of selenium-enriched rice during storage

稻谷的各種生化反應主要是在酶的參與下進行，其活性降低或喪失會導致稻谷陳化。由表4可知，當儲藏180 d后，X0、X1、E0、E1脂肪酶活動度下降了31.44%、50.80%、70.76%和58.57%；α-淀粉酶活力分別下降了74.76%、80.33%、82.11%和79.35%；過氧化氫酶活動度分別下降了79.52%、81.23%、66.52%和61.03%。相同儲藏期，同一品種的富硒組稻谷α-淀粉酶活力、脂肪酶活動度和過氧化氫酶活動度與對照組相比整體上差異顯著（P＜0.05），不同品種的富硒稻谷α-淀粉酶活力、脂肪酶活動度和過氧化氫酶活動度具有顯著差異（P＜0.05）。

表4 富硒稻谷儲藏期間α-淀粉酶活力、脂肪酶活動度和過氧化氫酶活動度的變化Table 4 Changes in α-amylase activity,lipase activity and catalase activity in selenium-enriched rice during storage

綜上，在相同儲藏期，富硒組的發芽率和酶活力均低于對照組，儲藏末期富硒組脂肪酸值上升幅度大于對照組。因此，富硒稻谷在儲藏品質上無明顯優勢。

2.2 富硒稻谷儲藏期間游離酚含量的變化

酚類化合物（以游離形式、酯化形式和不溶性的結合形式存在）具有天然抗氧化劑的作用，其含量與抗氧化能力呈正相關[21]。由表5可知，相同儲藏時間，同一品種的富硒組稻谷游離酚與對照組顯著差異（P＜0.05），富硒組游離酚含量高。這可能是由于硒的存在激活了苯丙氨酸的代謝途徑，產生酚類物質[22]，硒含量越高，游離酚含量越高。不同品種的稻谷游離酚之間具有顯著差異（P＜0.05）。隨儲藏時間的延長，4 種稻谷的游離酚含量均呈顯著下降趨勢。當儲藏180 d后，X0、X1、E0及E1的游離酚分別下降了49.54%、48.20%、49.04%和45.80%，與對照組比，富硒組的游離酚含量隨儲藏時間下降幅度小。這可能是由于硒作為一種誘導物質，以硒代半胱氨酸的形式參與到谷胱甘肽過氧化物酶的結構中，從而提高酶的活性[23]，使富硒稻谷的抗氧化能力增強，減少儲藏過程中酚類物質的損失。Bystrická等[24]研究發現添加適量的硒肥提高了洋蔥的總酚含量和抗氧化活性，D’Amato等[25]研究發現在橄欖樹的開花期噴灑適量施肥，提煉的橄欖油內部抗氧化酚類化合物的含量更高。

表5 富硒稻谷儲藏期間游離酚含量的變化Table 5 Changes in free total phenol content in selenium-enriched rice during storage

2.3 富硒稻谷儲藏期間丙二醛含量的變化

醛類是不飽和脂肪酸氧化的重要產物之一，通常以丙二醛的生成量反映不飽和脂肪酸的氧化程度。由表6可知，隨儲藏時間的延長，X0、X1、E0及E1的丙二醛含量呈先上升后下降的趨勢。在儲藏初期，丙二醛含量上升，表明稻谷的膜脂過氧化程度增加[26]，使稻谷品質下降。隨著儲藏時間的延長，稻谷內部細胞開始死亡，酶類物質活性下降，不飽和游離脂肪酸氧化明顯減少，導致丙二醛含量開始下降[27]。儲藏180 d后，X0、X1、E0及E1的丙二醛含量分別上升了38.46%、72.22%、27.28%、20.00%。在相同的儲藏期，同一品種富硒組稻谷的丙二醛含量整體顯著低于對照組（P＜0.05），說明富硒組稻谷的不飽和脂肪酸氧化程度低。不同品種的稻谷丙二醛含量整體上也存在顯著差異（P＜0.05）。Wu Zhichao等[28]研究表明添加適量硒肥可降低白菜的丙二醛濃度，這與本實驗研究結果一致。

表6 富硒稻谷儲藏期間丙二醛含量的變化Table 6 Changes in MDA content in selenium-enriched rice during storage

2.4 富硒稻谷儲藏期間游離巰基含量的變化

巰基含量與稻谷的食味品質密切相關。稻谷在儲藏過程中，巰基會被逐漸氧化成二硫鍵，導致蛋白質結構發生變化，進而會影響稻谷的食味品質[29]。由表7可知，隨儲藏時間的延長，X0、X1、E0及E1的游離巰基含量呈先上升后下降的趨勢。巰基在儲藏過程中會被氧化形成二硫鍵，進而導致蛋白質分子間相互聚合形成大分子，從而導致巰基含量下降[30]。儲藏180 d時，X0、X1、E0及E1的游離巰基含量分別下降了33.33%、20.54%、32.63%、26.73%。在相同儲藏期，富硒組的巰基含量與對照組有顯著差異（P＜0.05），富硒組有游離巰基含量下降幅度小，這可能是因為硒的存在使富硒組的巰基被氧化成二硫鍵的能力減弱。研究表明，硒能直接或間接通過調節抗氧化酶活性控制活性氧的產生和猝滅[31]，降低醛類物質（如丙二醛）的生成，同時減少巰基被氧化成二硫鍵。綜上，稻谷富硒能在一定程度上能提高稻谷的抗氧化能力，但其抗氧化機制的具體原因尚不清楚，將在今后的工作中進一步深入研究。

表7 富硒稻谷儲藏期間游離巰基含量的變化Table 7 Changes in free sulfhydryl group content in selenium-enriched rice during storage

2.5 富硒稻谷儲藏期間糊化特性的變化

糊化特性是稻谷陳化時過程變化最明顯的指標之一，其中峰值黏度和糊化溫度的大小與蛋白質含量具有一定的關系。隨儲藏時間的延長，淀粉的峰值黏度在儲藏過程中會呈現逐漸上升，糊化溫度也逐漸上升，儲藏一定時期后，峰值黏度會逐漸下降并趨于穩定，與文獻[32-34]的研究結果一致。前期峰值黏度的上升，可能是因為儲藏前期有大量的水分子被束縛在大量完整淀粉顆粒的周圍[35]，α-淀粉酶活性逐漸下降，使淀粉顆粒液化程度降低。在儲藏后期，峰值黏度呈下降趨勢，可能是因為稻谷內部水分減少，大分子物質（如蛋白質）之間的交聯已經趨于穩定，外部水分難以滲透到細胞內，從而抑制了淀粉顆粒的膨脹，導致峰值黏度降低[36]。由表8可知，隨儲藏時間的延長，X0、X1、E0和E1的峰值黏度均呈先上升后下降的趨勢，糊化溫度呈現上升的趨勢。同一儲藏時期，整體上同一品種的富硒稻谷比對照組的峰值黏度高，糊化溫度低，這是可能因為富硒組比對照組的巰基含量高，蛋白質含量低，二硫鍵少，表明蛋白質間交聯程度低[37]，進一步減少了淀粉被蛋白質緊密包裹的程度，使水分子與淀粉更容易結合，導致峰值黏度高[38]，糊化溫度低。

表8 富硒稻谷儲藏期間糊化特性的變化Table 8 Changes in pasting properties of selenium-enriched rice during storage

2.6 富硒稻谷儲藏期間質構特性的變化

質構特性最基本參數主要包括硬度、黏著性、彈性、咀嚼性和回復性，其中硬度、黏著性和彈性與米飯食味值及消費者接受度是密切相關的。由圖1可知，隨儲藏時間的延長，X0、X1、E0及E1制得的米飯硬度呈上升趨勢，黏著性整體呈現下降的趨勢，彈性、回復性整體呈現下降的趨勢，咀嚼性整體呈上升趨勢，與陳濤[39]、李佳[40]等的研究結果一致。米飯硬度與直鏈淀粉和蛋白質含量有關[41]。在長時間的高溫下，稻谷內部水分逐漸散失，導致淀粉與蛋白質的結合更加緊密，或直鏈淀粉與脂類物質形成淀粉-脂質復合物，以及淀粉間的相互作用增加，使水分難以與淀粉結合，導致糊化溫度升高，米飯變硬，黏著性下降[42]。彈性的降低可能是由于稻谷的α-淀粉酶活力下降，部分蛋白質由溶膠變為凝膠，使其在蒸煮后不易破裂，稻谷的籽粒細胞壁變得堅固[43]，米飯硬度增加，彈性下降。與對照組相比，富硒組米飯的咀嚼性和回復性更低。

圖1 儲藏期間富硒稻谷制得的米飯質構特性變化Fig.1 Changes in texture properties of selenium-enriched rice during storage

2.7 富硒稻谷食味值的變化

稻谷的食用品質主要通過感官評價和食味計進行評定，前者受個人主觀影響較大[44]，因此，采用米粒食味計進行測定，主要是利用近紅外透過式掃描原理，快速無損檢測稻谷的水分、蛋白質、直鏈淀粉質量分數及食味評分[45]。由表9可知，隨著儲藏時間的延長，X0、X1、E0及E1大部分食味值指標呈下降的趨勢，食味評分呈先上升后下降的趨勢。在整個儲藏期間（0～180 d），富硒組的食味評分均高于對照組。有研究表明食味值與稻谷峰值黏度呈正相關[46]，與蛋白質含量和米飯硬度[47]呈負相關。趙飛等[48]研究發現在不同品種水稻種植期間，添加適量的硒肥可降低蛋白質的含量，提升稻谷的食味值，這與本研究結果一致。

表9 富硒稻谷儲藏期間食味值的變化Table 9 Changes in taste value of selenium-enriched rice during storage

2.8 富硒稻谷基本儲藏品質以及糊化特性的相關性分析

為了研究富硒稻谷的儲藏品質、糊化特性與原料及儲藏時間的相關程度，對這些指標進行相關性分析。由表10可知，原料與發芽率和脂肪酶活動度呈極顯著負相關，與丙二醛含量呈顯著負相關，與過氧化氫酶活動度呈極顯著正相關；除了丙二醛含量外，儲藏時間與其他儲藏指標均呈極顯著相關；丙二醛含量與α-淀粉酶活力呈負顯著相關。由表11可知，原料與最終黏度、回生值、峰值時間和糊化溫度呈極顯著正相關，與峰值黏度和崩解值呈極顯著負相關，與谷值黏度呈顯著正相關；儲藏時間與谷值黏度、最終黏度、回生值和糊化溫度呈極顯著正相關，與崩解值呈顯著負相關。總體來看，儲藏時間會顯著影響稻谷的基本儲藏品質和糊化特性，不同品種之間的相關性也會有一定的差異性。

表10 富硒稻谷基本儲藏品質的相關性分析Table 10 Correlation analysis among storage quality attributes of selenium-rich rice

表11 富硒稻谷糊化特性的相關性分析Table 11 Correlation analysis among gelatinization characteristics of selenium-rich rice

3 結論

硒作為谷胱甘肽過氧化物酶的輔酶，對植物的抗氧化活性具有重要作用。本實驗通過對富硒稻谷和非富硒稻谷的儲藏特性對比研究發現，富硒稻谷與非富硒稻谷在各指標（發芽率、脂肪酸值、酶活力及游離酚、丙二醛及巰基含量）整體上具有顯著差異（P＜0.05）。隨著儲藏時間的延長，富硒組在基本儲藏品質（發芽率、脂肪酸值、α-淀粉酶活力、脂肪酶活動度和過氧化氫酶活動度）未表現出明顯優勢，但在抗氧化特性（游離酚、丙二醛及巰基含量）方面富硒稻谷具有一定優勢，表現出較強的抗氧化能力。在相同儲藏期，與對照組相比，富硒組的峰值黏度高，糊化溫度低。質構特性上，富硒組米飯的硬度低，黏著性大，彈性大，食味品質更好可以進一步探究富硒稻谷抗氧化特性的機制，為富硒稻谷的儲藏提供理論支持和參考價值。