米粉陈化中各宏量组分对糊化特性变化的贡献

郭玉宝 韦莹莹 屠 康

(安徽工程大学生物与化学工程学院1，芜湖 241000)(南京农业大学食品科技学院2，南京 210095)

米粉陈化中各宏量组分对糊化特性变化的贡献

郭玉宝1韦莹莹2屠 康2

(安徽工程大学生物与化学工程学院1，芜湖 241000)(南京农业大学食品科技学院2，南京 210095)

为揭示稻米在储藏中的陈化机理，进而改善米及制品的品质，研究了米粉陈化中各组分对其糊化特性的影响。以米粉为原料，糊化特性参数为指标，排除米中宏量组分自身基质效应的影响，分离出各组分单纯的陈化效应，通过组分陈化贡献率比较了各组分对糊化特性变化的贡献。结果表明，米粉陈化后清蛋白对糊化特性的影响与陈化前刚好相反，对糊化特性变化的贡献率最大，达到83%，其次影响较大的是淀粉和脂肪，而谷蛋白和醇溶蛋白在一定程度上抑制了陈化，球蛋白的影响很小。可见，各组分对陈化的影响差异很大，且不是所有组分都对陈化有促进作用。研究清蛋白在陈化中的变化将是揭示米粉陈化机理的重要途径，对于控制米及制品的品质具有重要意义。

米粉 陈化 黏度 清蛋白 组分陈化贡献率

有关稻米陈化机理的研究已持续数十年，形成了围绕陈化机理的一些基本观点[1-3]。然而，陈化的确切机理，特别是引起陈米蒸煮后质构变化的组分是淀粉[4-5]、脂肪[6]，还是蛋白质[7-8]，仍需研究。原因是多方面的，各组分在稻米中并不是简单堆砌存在的，具有微观结构[9]；米陈化后，各组分对糊化特性的影响实际上包括基质效应[10](组分自身的影响)和陈化效应(组分在陈化中发生的变化的影响)2个方面。组分的基质效应和陈化效应共存于一体(组分)，混杂在一起，使试验结果蕴含的真正意义难于辨别。

在改变组分陈化效应时，基质效应也常被改变或消除[7,11-12]，但这一点却常被忽视。即便是新米，去除其中某组分前后其糊化特性也会产生差异，这是基质效应的体现。因此，米陈化后，脱除或破坏某组分后产生的变化不应完全归因于陈化效应，也应包括基质效应的影响。为此，必须去除基质效应的伴随干扰，分离出组分单纯的陈化效应，才能更清晰地研究陈化中各组分变化对米陈化的影响。

此外，同一种米陈化前后同样存在蛋白质，含量也相同[13]，但新、陈米的糊化特性明显不同[8,14]，这是陈化效应的体现。但这是多种组分陈化效应的总和，单一组分的陈化效应仍有待确定。米粉是食品配料，包括婴幼儿辅食，以及为乳糜泻综合症病人开发的米糕，都是以米粉为基料制成的。米或米粉在贮存中的陈化劣变也影响了其制品的感官和食用品质。为此，本研究拟通过试验设计排除基质效应的影响，逐一分离出米粉中各宏量组分对糊化特性变化的陈化效应，进而确定它们各自对米粉陈化的贡献，找出陈化中引起糊化特性变化的关键组分，从而为揭示稻米陈化机理、调控米及米制品的品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

当季收获的武育粳3号粳型稻谷(江苏盱眙)，经工业碾磨成大米：江苏农垦米业有限公司。初始含水质量分数(14.55±0.12)%，蛋白质质量分数(6.82±0.04)%，脂肪质量分数(0.46±0.05)%。

FW-100型高速万能粉碎机：天津泰斯特机电设备有限公司；Super 3型快速黏度分析仪(RVA)：澳大利亚Newport Scienctific Corporation。

1.2 试验方法

1.2.1 组分分离及残基储藏陈化

为方便研究，将米中脂肪及4种蛋白逐一脱除，对比脱除前后糊化特性的变化，从而分离出各组分对陈化中米粉糊化特性变化的影响。将大米粉碎成米粉，记为F0(Fraction 0)。为避免脂肪对蛋白脱除的影响，以F0为原料，先用正己烷脱去脂肪[15]，得脱脂米粉(F1)。再按Osborne脱蛋白的经典方法[16]，逐一脱除清、球、谷和醇溶蛋白，所得的各残基经洗涤、中和、冻干处理，所得样品分别记为F2(脱清蛋白)、F3(脱球蛋白)、F4(脱谷蛋白)和F5(脱醇溶蛋白)，如图1所示。

将各残基分成2份，密封后，1份储于45 ℃下加速陈化[8]，储期6个月，陈化后的样品相应记为AF0、AF1、AF2、AF3、AF4和AF5(图1)；另1份储于4 ℃下保鲜，视为对照[13]。储藏后，取出样品，在室温下放置2 d，平衡温度，用RVA测定各样品的糊化特性。

图1 米粉组分分离与陈化示意图

1.2.2 基质效应和陈化效应的分离

某组分被脱除前后糊化特性的变化，即脱除前后糊化特征参数值的变化量，代表该组分对糊化特性的影响。对于新米粉及其残基来说，因为没有发生陈化，某组分被脱除前后的变化量是由于组分自身存在与否引起的，代表基质效应(ME)；对于陈米粉及其残基来说，因为发生了陈化，某组分被脱除前后的变化量既包括组分自身的基质效应，也包括组分在陈化中发生的变化引起的陈化效应(AE)，即总效应(TE)。因此，各组分的陈化效应(AE)就可以从新、陈米各残基特征参数值的变化量来获得，如表1所示。

表1 米粉组分基质效应和陈化效应的分离

1.2.3 RVA糊化特性的测定

按AACC 61-02的方法测定米粉各残基的RVA糊化特性[17]。仪器每隔4 s自动记录1次黏度，所得数据用Thermocline 2.5软件进行分析，提取RVA特征参数[16]：峰值黏度(PV)、谷值黏度(HS)、衰减值(BD=PV-HS)、最终黏度(FV)、回生值(SB=FV-PV)、峰值时间(PeT)及成糊温度(PaT)。

1.2.4 统计分析方法

数据采用SAS 8.01进行ANOVA单因素方差分析及邓肯多重比较(Duncan′s Multiple Range Test，P<0.01)，结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与讨论

2.1 陈化中粗淀粉对糊化特性变化的影响

由表2可以看出，即使是脱除脂肪和蛋白后的粗淀粉，除了FV和PaT外，其他糊化特性参数在陈化后都发生了明显变化，这与米粒储藏的情况有所不同[8]，说明米粉陈化中粗淀粉的变化也是米粉糊化特性变化的原因之一。对于米粉来说，陈化前后各糊化特性参数均存在显著差异，这与文献结果一致[18]。PV、BD、SB和PeT的变化方向与粗淀粉相同，但变化的程度却比粗淀粉大；而HS的变化方向与粗淀粉刚好相反，FV和PaT由粗淀粉间的无显著差异到米粉间产生显著差异。这些事实表明，陈化中粗淀粉的变化并不是米粉糊化特性变化的主要原因，而且米粉陈化后HS、FV和PaT的升高与粗淀粉的陈化变化趋势不同，因此应该考虑其他组分陈化变化产生的影响。

表2 米粉和粗淀粉陈化前后糊化特性比较

注：数据为平均值±标准差，同列中标注不同字母(系列a,b和系列A,B)的数据间有显著差异(P<0.01)。

2.2 陈化中脂肪和蛋白对糊化特性变化的影响

2.2.1 组分变化对PV的影响

米粉陈化后各组分变化对PV的影响见图2。陈化后，清蛋白和谷蛋白明显降低了PV，球蛋白和醇溶蛋白明显提高了PV(P<0.01)，而脂肪对其没有明显影响。球蛋白和谷蛋白在陈化前后对PV的作用模式并未改变，只是陈化后的影响程度增大；清蛋白和醇溶蛋白的作用模式则在陈化后发生了转变，特别是清蛋白在陈化前使PV升高，而陈化后使PV降低，醇溶蛋白则刚好相反。这说明清蛋白和醇溶蛋白在陈化中发生的变化较大，因而对米粉的糊化特性影响也大。可以说，米粉陈化后PV的降低是由清蛋白和谷蛋白的变化引起的。

图2 米粉陈化中组分变化对PV的影响

2.2.2 组分变化对HS的影响

各组分变化对HS的影响见图3。图3显示，米粉陈化后清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白均使HS明显提高(P<0.01)，而脂肪和谷蛋白对其没有明显影响。球蛋白和醇溶蛋白在陈化前后都对HS起降低作用，陈化后其作用强度减弱；而清蛋白在陈化前后对HS的作用模式发生了转变，陈化前具有降低HS的作用，陈化后却使之升高。这也表明，相比于其他蛋白，清蛋白对HS的影响是最大的。

图3 米粉陈化中组分变化对HS的影响

2.2.3 组分变化对BD的影响

BD表示溶胀的淀粉颗粒容易破裂的程度。图4表明了各组分变化对BD的影响。结果表明，米粉陈化后清蛋白显著降低了BD，而醇溶蛋白却使之明显提高，但醇溶蛋白的提高幅度小于清蛋白的降低幅度，脂肪、球蛋白和谷蛋白对BD没有明显影响(P>0.01)。同样，清蛋白在陈化前后对BD的作用模式发生了转变，对BD的改变程度最大，它在陈化中的变化显然是米粉BD降低的主要原因。

图4 米粉陈化中组分变化对BD的影响

2.2.4 组分变化对FV的影响

各组分变化对FV的影响见图5。不论陈化与否，脂肪的存在提高了FV，醇溶蛋白的存在降低了FV；陈化使得脂肪和醇溶蛋白均显著提高了FV(P<0.01)；清蛋白、球蛋白和谷蛋白对FV的作用模式在陈化后都发生了转变，清蛋白和球蛋白由陈化前的降低FV变成陈化后提高FV，而谷蛋白对FV的作用则与之刚好相反(图5)。总体来说，只有谷蛋白的陈化变化降低了FV，脂肪和其他3种蛋白的陈化变化都提高了FV。

图5 米粉陈化中组分变化对FV的影响

2.2.5 组分变化对SB的影响

图6表明了各组分变化对SB的影响。脂肪和清蛋白在陈化后提高了SB，谷蛋白使之降低，球蛋白和醇溶蛋白则对其没有明显影响。其中清蛋白的作用在陈化前后刚好相反，由对SB的降低作用变成提高作用；而且，陈化后脂肪对SB的提高作用增强，谷蛋白的提高作用减弱。可见，陈化中对SB影响最大的依然是清蛋白，其次是脂肪和谷蛋白。

图6 米粉陈化中组分变化对SB的影响

2.2.6 组分变化对PeT的影响

各组分变化对PeT的影响见图7。陈化后，清蛋白缩短了PeT，而谷蛋白使之延长，脂肪、球蛋白和醇溶蛋白对其没有明显影响。糊化时陈米粉的PeT比新米粉的缩短(表2)，其中清蛋白起到了促进作用，而谷蛋白起到了抑制作用。

图7 米粉陈化中组分变化对PeT的影响

2.2.7 组分变化对PaT的影响

图8表明了各组分变化对PaT的影响。陈化前清蛋白降低了PaT，陈化后它却极显著地提高了PaT；其他4种组分对PaT的影响不显著(P>0.01)，这充分说明米粉陈化后PaT的提高是由清蛋白的变化引起的。

图8 米粉陈化中组分变化对PaT的影响

米粉陈化后的显著变化是PV、BD和PeT下降，而HS、FV、SB和PaT升高(表2)。图2～图8可以看出，米粉陈化后脂肪明显增加了FV和SB，对其他糊化特性参数无显著影响，显示其对陈化有一定的促进作用；清蛋白既极显著地降低了PV、BD，又提高了SB和PaT，这些恰恰是陈化的显著特征[18]，且作用的模式在陈化后均发生了转变，揭示了米粉陈化主要是由清蛋白的变化引起的；球蛋白同时提高了PV、HS和FV，对BD、SB、PeT和PaT均无明显影响，表明陈化后球蛋白对PV、HS和FV的提高程度相同(BD=PV-HS，SB=FV-PV)，故而球蛋白对陈化的作用难于判定；谷蛋白既降低了PV、FV和SB，又提高了PeT，对其他参数无显著影响，对PV的降低显示出其对陈化的促进作用，而对FV和SB的降低以及对PeT的提高又显示出其对陈化的抑制作用，因此谷蛋白对陈化具有双重作用；醇溶蛋白提高了PV、BD，同时提高了HS、FV，对SB、PaT、PeT没有影响，同样显示了其对陈化具有双重作用。因此，在脂肪和4种蛋白中，对米粉陈化变化起主要作用的组分应该是清蛋白和脂肪。然而，清蛋白和脂肪对米粉陈化中糊化特性变化的贡献程度，以及球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白对陈化的净作用仍有待确定。

2.3 陈化中宏量组分对糊化特性变化的贡献

根据表1的方法，从陈化后组分总效应中扣除组分自身基质效应的影响，可分离出各组分对各糊化特性参数的陈化效应(表3)。由表3可知，各组分陈化效应之和，即累积陈化效应(理论值)，与代表新、陈米粉之间糊化特性变化的实际陈化效应(实际值)能够良好地吻合，表明这种计算方法是合理可行的，进而可比较各组分对糊化特性变化的贡献，以便找出影响米粉陈化后糊化特性变化的关键组分。通过某组分对各参数的陈化效应，可计算出该组分对米粉陈化后糊化特性参数的陈化贡献率(ACR-参数)，据此可进一步推算出组分对陈化特征变化的总体贡献程度，用组分陈化贡献率(CACR)表示(表4)，从而能够定量地表征各组分对陈化的贡献。

由表4可以看出，米粉陈化中各组分变化对糊化特性变化的贡献程度大小。显然，从组分陈化贡献率来看，米粉糊化特性变化的主因可归咎于清蛋白的变化，它说明了陈化后糊化特性变化的83%；其次是粗淀粉，它说明了糊化特性变化的22%；再次是脂肪，说明了糊化特性变化的12%。综合考虑，球蛋白的影响非常小，只占1%，而谷蛋白和醇溶蛋白分别以11%和9%的程度抑制了糊化特性的陈化变化。

表3 米粉陈化中组分的陈化效应(AE)和累积陈化效应(CAE)

注：累积陈化效应是各组分对同一参数的陈化效应之和；实际陈化效应是陈米粉与新米粉同一参数值之差。

表4 米粉陈化中组分陈化贡献率/%

注：某组分对某参数的陈化贡献率是该组分对该参数的陈化效应与各组分对该参数的实际陈化效应之比值；参数累积陈化贡献率是各组分对同一参数的陈化贡献率之和；组分累积陈化贡献率是某一组分对各参数的陈化贡献率之和；组分陈化贡献率是以各组分对各参数的实际陈化变化率之和为基数(每个参数的实际陈化变化率被看作100%)，组分累积陈化贡献率所占的百分数。

不管是酶促变化，还是脂肪氧化，最终影响的都是组分。因此，确定引起米粉发生陈化变化的关键组分，对于阐明陈化机理是至关重要的。这一结果，将有助于平衡解释众说纷纭的陈化机理学说，米粉陈化所呈现的糊化特性变化既与米中各组分的含量及所占比例有关，又与这些组分在陈化中的变化有关，因为他们对糊化特性变化的影响程度不同。清蛋白的含量尽管很小，但其变化产生的影响却是最大的。本研究以武育粳3号为试验材料，期待研究者采用类似的方法研究其他品种的大米，并进一步将研究转向对清蛋白在陈化中发生的变化及其机制，这对于阐明稻米陈化机理进而改善米及其制品的品质具有重要的意义。

3 结论

逐一脱除米中脂肪和4种蛋白质，对比脱除前后新、陈米残基的糊化特性，分离出各组分对糊化的单纯陈化效应，并计算出各组分对糊化影响的组分陈化贡献率，表明引起米粉陈化中糊化特性变化的最主要组分是清蛋白，其次是淀粉和脂肪；球蛋白的影响很小，而谷蛋白和醇溶蛋白则一定程度上抑制了在糊化特性上的陈化变化。这说明各组分对米粉陈化的贡献是明显不同的，且不是所有组分都对陈化有促进作用，应该重点研究清蛋白在陈化中发生的变化。

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Contributions of Major Components to the Changes of Pasting Properties of Aged Rice Flour

Guo Yubao1Wei Yingying2Tu Kang2

(Department of Biological and Chemical Engineering, Anhui Polytechnic University1, Wuhu 241000)(College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University2, Nanjing 210095)

To reveal the mechanism of rice aging, and thus improve the quality of rice and its products, the impacts of various components on pasting properties of rice flour during aging were researched. With rice flour as raw material, and parameters of pasting property as indicators, the pure aging effect of each component was separated through excluding the respective matrix effect of each major component itself in rice. Then the contributions of various components on pasting property changes of rice flour during aging were compared through aging contribution rate of each component. The results showed that, the influence of albumin on pasting properties of the aged rice flour was just the opposite compared with that of the fresh rice flour, with a maximum aging contribution rate of 83%, followed by starch and fat. Whereas glutelin and prolamin inhibited the aging changes of rice flour to a certain degree and the effect of globulin is negligible. Thus, there were obvious differences between the effects of each component on aging, and not all of the components are facilitated with aging. Focusing on the changes of albumin occurred in aging process of rice flour would be an important way to reveal the mechanism of rice flour aging, and it is very valuable to control the quality of rice and its products.

rice flour, aging, viscosity, albumin, component aging contribution rate

TS207.7

A

1003-0174(2016)06-0006-06

公益性行业(农业)科研专项(201303088)

2014-09-29

郭玉宝，男，1975年出生，副教授，食品科学

屠康，男，1968年出生，教授，农产品加工与贮藏