籼米糊化特性与碾磨程度的相关性分析

贺财俊，李 怡，吴 跃*，林亲录，吕 倩，贾红玲

（中南林业科技大学食品科学与工程学院，稻谷及副产物深加工国家工程实验室，湖南 长沙 410004)

籼米糊化特性与碾磨程度的相关性分析

贺财俊，李 怡，吴 跃*，林亲录，吕 倩，贾红玲

（中南林业科技大学食品科学与工程学院，稻谷及副产物深加工国家工程实验室，湖南 长沙 410004)

以3 种商业化籼米为原料，采用快速黏度分析仪研究了不同碾磨程度条件下样品的糊化特性变化趋势，分析了样品糊化特性与碾磨程度的相关性。结果表明：随着碾磨时间的延长即碾磨程度的增加，3 种籼米的峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度和糊化温度均呈现一致的规律性变化：峰值黏度、最低黏度、衰减值和最终黏度呈上升趋势，糊化温度呈下降趋势，且均在碾磨0～30 s的范围内变化幅度最大。3 种籼米淀粉峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值、峰值时间和糊化温度变化范围分别为2 053.00～3 588.00、1 006.33～1 801.33、 1 055.67～1 876.67、2 087.67～2 888.33、991.67～1 566.33 mPa•s、5.62～6.09 s、71.83～75.60 ℃。相关性分析表明，碾磨程度与峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度呈极显著正相关（P＜0.01），与糊化温度呈极显著负相关（P＜0.01）。快速黏度分析仪测定的糊化特性或许可以作为指示大米碾磨程度的新物性量化指标，用于指导生产实践。

籼米；碾磨程度；糊化特性；相关性

贺财俊, 李怡, 吴跃, 等. 籼米糊化特性与碾磨程度的相关性分析[J]. 食品科学, 2017, 38(11): 59-63. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201711010. http://www.spkx.net.cn

HE Caijun, LI Yi, WU Yue, et al. Correlation between pasting properties and milling degree of Indica rice[J]. Food Science, 2017, 38(11): 59-63 (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201711010. http://www.spkx.net.cn

碾磨作为大米加工过程中一道重要工序，对大米营养和外观品质有着重要影响，是影响大米感官质量、食味品质、加工特性、出品率、能耗以及销售价格的一项重要指标[1]。碾磨程度可以用加工操作中的碾磨时间或碾减率表示，碾减率是指一定质量的糙米被磨去部分占糙米质量百分比，以碾磨前后质量的差值与碾磨前质量的比值计算[2]，这两种直接衡量方法显然均不适合工业化加工大米的统一评价。因此，在我国碾磨程度一般可采用GB 1354—2009《大米》中的加工精度来衡量，碾磨程度越大，加工精度越高。加工精度一般是根据加工后米胚残留量以及米粒表面和背沟残留皮层的程度划分，分为一级、二级、三级、四级[3]，在加工过程中，营养元素发生不同程度的损失[4]。目前，为了迎合消费者感官食味需求，我国大米加工精度普遍过高，市售大米的加工精度普遍超过国标中一级，造成加工环节营养损失过大、碎米率高、能耗过高等现状[5]。在资源紧缺、我国居民营养缺乏和结构失衡问题日益突出的情况下，科学、合理、适度的加工方式势在必行，更是大米加工业可持续健康发展的必然要求。

以往利用加工精度指标评价大米碾磨程度已不适合新形式下的发展要求，并且这种加工精度的测定方法过于粗放，主要采用直接比较法和品红石碳酸溶液染色比较法，这两种方法都是基于人类的视觉感官，主观性强、缺乏定量标准、准确性较差且耗时长。由于糙米各种营养成分与加工程度高度相关，Chen等[6]研究发现可以根据表面脂肪含量确定大米的加工精度。范玉英等[7]研究了大米碾减率与其浸出液电导率之间的关系，认为根据大米浸出液电导率可以进行大米加工精度等级的判定。但是表面脂肪及浸出液电导率的测定非常耗时，且受提取和测定方法的影响较大，不能满足大米加工企业对大米精度检测的快速、准确、方便等要求[8]。日本主要通过测量白度来表征大米的碾磨程度或加工精度[9-10]。刘建伟等[11]研究也表明可以根据是否到达或超过临界碾白率检测大米加工精度和碾白程度。夏建春[12]研究表明光谱分析技术可以判断大米的加工精度。上述两种方法具有客观、定量和快速的优点，不足之处是米粒自身颜色存在品种间差异，且米粒颜色受储藏期影响，这些因素会明显影响白度的检测，光谱分析技术对仪器的依赖性强，分析仪器不同，可能得到的数据也将有差别。目前为止，尚缺乏一种碾磨程度或加工精度检测方法，能够同时具备客观、定量、准确和快速4 个特点[13]，从而有效指导生产实践。因此，本实验采用快速黏度分析仪研究了黄华占、湘13号和星2号这3 种商业化籼米其不同碾磨程度下的糊化特性，以期用糊化特性反映籼米碾磨程度，建立表征籼米碾磨程度的新物性量化指标，对大米加工业的健康发展提供一定的技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

黄华占、湘13号和星2号3 个品种籼米 湖南省常德市金健米业股份有限公司。

1.2 仪器与设备

BLH-3250砻谷机、BLH-3100碾米机 浙江伯利恒仪器设备有限公司；FW-200万能粉碎机、101-2AB电热鼓风干燥箱 北京中兴伟业仪器有限公司；ME204E/02电子分析天平 瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司；RVA-4快速黏度分析仪 波通瑞华科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 不同碾磨程度大米样品制备

将稻谷经砻谷机去壳后剔除未成熟和不完整米粒。每次取10 g糙米，用精米机碾磨，碾磨时间分别设定为0、10、20、30、40、50、60、70、80 s，用洁净棉布除去表面残留米糠。不同碾磨程度的籼米样品，用高速万能粉碎机粉碎后过100 目筛，置于干燥器内备用。采用碾磨时间和碾减率来表征大米的碾磨程度，其中碾减率按下式计算。

1.3.2 水分含量测定

在干燥器内平衡水分后，参考GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》的直接干燥法[14]进行，105 ℃恒质量法测定含水量。

1.3.3 大米糊化黏度特性测定

将备好的籼米粉参照GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性测定》[15-16]，用快速黏度分析仪测定样品的糊化特性，采用Standard1测试程序，测试过程中具体温度变化如下：50 ℃保持1 min，以12 ℃/min的速率上升到95 ℃；95 ℃保持2.5 min；再以12 ℃/min的速率下降到50 ℃；50 ℃保持1.4 min。测试开始时以高速（960 r/min）混合10 s使样品均匀，然后再以160 r/min的速率旋转至测试结束，用时13 min，黏度以mPa·s为单位。以含水量为14%的米粉（3.00±0.01） g以及（25.0±0.1） g水为标准，取样平行测定3 次。测定参数指标包括：峰值黏度、最低黏度、衰减值（峰值黏度－最低黏度）、最终黏度、回生值（最终黏度－最低黏度）、峰值时间、糊化温度[15]。

1.4 数据分析

利用SPSS 17.0统计软件对实验数据进行分析，用Origin 8.0软件绘图。

2 结果与分析

2.1 不同碾磨时间下3 种籼米的碾减率

由表1可知，黄华占、湘13号、星2号的碾减率随着碾磨时间的延长逐渐升高。不同碾磨时间处理的籼米的碾减率存在显著差异。碾减率在30 s前变化明显，这可能是由于碾磨时间达到30 s后，蛋白质、脂肪、纤维素等非淀粉组分碾除程度较大，而20 s后碾除的应该是胚乳部分。

表1 不同碾磨时间下3 种籼米的碾减率Table 1 Grinding rates of three Indica rice at different milling times

2.2 不同碾磨程度下籼米的糊化特性

图1 不同碾磨程度下3 种籼米的快速黏度分析仪测定图谱Fig. 1 RVA profiles of three Indica rice cultivars with different milling degrees

如图1所示，随着碾磨时间的延长即碾磨程度的增加，3 种籼米的峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度均呈现一致的规律性变化；即峰值黏度、最低黏度、衰减值和最终黏度逐渐增大。特别是碾磨时间最初为10 s和20 s样品的快速黏度分析特征值变化最大，此后随着碾磨时间的延长，这些变化趋于平缓。

2.3 不同碾磨程度下籼米糊化特性参数变化

图2 不同碾磨程度下3 种籼米的糊化参数变化Fig. 2 Changes in pasting parameters of three Indica rice cultivars at different milling times

由图2可知，随着碾磨时间的延长，3 种籼米的峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度呈上升趋势，糊化温度呈下降趋势。样品峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值、峰值时间、糊化温度变化范围分别为2 053.00～3 588.00、1 006.33～1 801.33、 1 055.67～1 876.67、2 087.67～2 888.33、9 9 1.6 7～1 5 6 6.3 3 m P a·s、5.6 2～6.0 9 s、71.83～75.60 ℃，其中，3 种籼米的峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度、糊化温度变化规律一致且明显，回生值和峰值时间未呈现一致和明显的变化规律。

峰值黏度是淀粉在高温处理下黏度达到的最大值，反映的是淀粉糊化升温过程中淀粉颗粒的膨胀程度以及结合水的能力[17]。3 种籼米在碾磨时间为0～30 s的区间范围内，峰值黏度增幅较大，30 s后变化幅度相对较小。其中，黄华占、湘13号、星2号的峰值黏度经过10 s碾磨后，分别平均增加了606.33、728.33、349.33 mPa•s，经过20 s后增加了904.67、977.00、812.00 mPa•s，经过30 s后增加了1 052.33、1 187.67、973.33 mPa•s，这与样品的碾减率变化是相对应的。

同样，最低黏度是样品达到峰值黏度后，在冷却期间的最小黏度值[15]。3 种籼米的最低黏度均随着碾磨程度的增加而呈现上升趋势。经过10 s碾磨后，黄华占、湘13号、星2号的最低黏度分别平均增加了253.00、404.00、206.33 mPa•s，20 s后增加了413.67、531.33、327.33 mPa•s，湘13号变化幅度最明显、黄华占次之。衰减值是峰值黏度与最低黏度的差值，主要反映的是样品糊的热稳定性，衰减值越大，样品糊的稳定性越差。由图2可看出，籼米粉衰减值随着碾磨程度的增加而呈上升趋势，黄华占、湘13号、星2号的衰减值分别由1 055.67、1 091.33、1 171.67 mPa•s增长到1 781.67、1 833.00、1 876.67 mPa•s，分别平均增长了726.00、741.67、705.00 mPa•s。最终黏度是测试结束时试样的黏度值，3 种籼米的最终黏度随着碾磨程度的增加呈上升趋势，黄华占、湘13号、星2号的最终黏度变化范围为2 672.33～2 873.33、2 259.33～2 888.33、2 087.67～2 706.00 mPa•s。糊化温度是指淀粉颗粒在水溶液中加热后吸水并发生不可逆的膨胀，自然晶体结构遭到破坏，同时双折射性丧失的临界温度，是熟化试样所需的最低温度，也是反映稻米蒸煮品质的一个重要指标[18]。黄华占、湘13号、星2号随着碾磨程度的增加，糊化温度呈现下降趋势。0 s时呈现最大值，在80 s呈现最小值，变化范围分别为71.83～75.18 ℃、72.12～75.18 ℃、72.62～75.60 ℃。碾磨程度为0～30 s的区间范围内，糊化温度下降幅度较大，30 s后变化幅度相对较小。

回生值是最终黏度与最低黏度的差值，与淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例和分子结构密切相关。表明了淀粉老化或回生的程度及冷却形成凝胶的强弱，值越大，凝胶性越强，越易回生[19]。峰值时间是指达到峰值黏度所需时间，黄华占、湘13号、星2号的峰值时间为5.62～6.00、5.80～6.09、5.67～5.87 s，黄华占相对于湘13号与星2号，峰值时间变化较大，说明黄华占的峰值时间受碾磨程度的影响较大，这两个参数的规律性不明显，特别是其中星2号的回生值随着碾磨时间的延长呈现上升趋势。

由上可见，3 种籼米的峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度均在0～30 s时升高幅度较大，在30～80 s升高幅度趋于平缓；糊化温度在0～30 s时降低幅度较大，在30～80 s下降平缓变化。因此，样品的RVA这些参数变化趋势与碾减率有着高度的对应性。Devi等[17]研究发现碾磨对大米粉的糊化特性存在显著影响，糊化温度会随着碾磨程度的增加而降低；Perdon等[20]研究不同碾磨时间处理的中粒型和长粒型稻米糊化特性，也发现峰值黏度随着碾磨程度的增加而增大；Payakapol等[21]研究表明峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度均是随着碾减率的提高而升高，本研究的结果与该研究一致。

淀粉的糊化特性一方面受到淀粉粒大小、直链淀粉与支链淀粉的比例等淀粉本身性质的影响[22-23]，另一方面淀粉颗粒的膨胀会受到其他化合物以及加热过程中剪切力的影响，如蛋白质、脂肪、非淀粉多糖类这些大分子物质的存在会导致淀粉的糊化特性改变[24]。yu Jinglin等[25]的研究表明碾磨对直链淀粉的晶体结构无显著影响，此外，本课题组对黄华占、湘13号、星2号这3 种籼米样品的直链淀粉含量进行了测定，发现随着碾磨程度的增加，3 个品种的直链淀粉含量均呈现上升趋势但变化不明显。蛋白质、脂肪、纤维等非淀粉组分主要分布于皮层，这些成分会随着碾磨程度的增加被不同程度地碾除[26-27]。碾减率越高，大米皮层保留率越低，样品中这些成分的含量相对较低。这些组分包围在淀粉颗粒周围或是与淀粉相互作用，充当着淀粉的天然保护屏障，抑制淀粉的膨胀[28-29]。所以，当蛋白质等非淀粉成分含量相对减少时，会削弱阻碍淀粉颗粒的吸水糊化的程度，最后导致糊化黏度参数值的升高。

2.4 3 种籼米的碾磨程度与糊化特性参数的相关性分析

表2 3 种籼米碾磨程度与糊化特性参数相关性分析Table 2 Correlation analysis between pasting parameters and milling degree of three Indica rice cultivars

3 种籼米糊化特性与碾磨程度的相关性分析表明，碾磨程度与峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度呈极显著正相关，与糊化温度呈极显著负相关；碾磨程度与黄华占和湘13号的回生值呈极显著负相关，与星2号呈极显著正相关，所以回生值与碾磨程度的相关性随品种存在变化，未呈现一致性。

3 结 论

黄华占、湘13号、星2号3 种籼米随着碾磨时间的延长即碾磨程度的增加，峰值黏度、最低黏度、衰减值和最终黏度呈上升趋势，糊化温度呈下降趋势，这些参数的规律一致且明显；相对比，3 种籼米的回生值、峰值时间变化规律不一致，变化幅度相对较小，碾磨时间为0、10、20、30 s时变化幅度最大。3 种籼米糊化特性与碾磨程度的相关性分析表明，碾磨程度与其峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度呈极显著正相关，与糊化温度呈极显著负相关。糊化特性随碾磨程度的规律性变化主要是由大米中淀粉外的蛋白质、脂肪、纤维含量或体系中直链淀粉含量变化引起的。总之，糊化黏度特性或许可以作为指示大米碾磨程度的新物性量化指标，为大米加工品质的评价提供了新思路。

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Correlation between Pasting Properties and Milling Degree of Indica Rice

HE Caijun, LI Yi, WU Yue*, LIN Qinlu, L☒ Qian, JIA Hongling
(National Engineering Laboratory for Deep Processing of Rice and Byproducts, College of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

The pasting properties of Indica rice flours from three different commercial cultivars with different milling degrees were measured using a rapid viscosity analyzer (RVA), and the correlation between pasting properties and milling degree was studied as well. The results showed that for all the cultivars, peak viscocity, minimum viscocity, breakdown and fi nal viscocity increased, whereas pasting temperature declined with the increase in milling time representing milling degree, with the greatest changes being observed for all these parameters from 0 to 30 seconds of milling. The values of peak viscosity, minimum viscosity, breakdown, fi nal viscosity, setback, peak time and pasting temperature were 2 053.00– 3 588.00, 1 006.33–1 801.33, 1 055.67–1 876.67, 2 087.67–2 888.33, 991.67–1 566.33 mPa•s, 5.62–6.09 s, 71.83–75.60 ℃, respectively. It was shown that milling degree was correlated signif i cantly positively with peak viscocity, minimum viscocity, breakdown and fi nal viscocity (P ＜ 0.01), but signif i cantly negatively with pasting temperature (P ＜ 0.01). Therefore, pasting properties are expected to be new physical properties to quantitatively evaluate rice milling degree in practice.

Indica rice; milling degree; pasting properties; correlation

10.7506/spkx1002-6630-201711010

TS212.2

A

1002-6630（2017）11-0059-05引文格式：

2016-05-26

国家自然科学基金面上项目（31571874）；粮油深加工与品质控制2011协同创新项目（湘教通[2013]448号）；中南林业科技大学青年科学研究基金重点项目（QJ2012006A）

贺财俊（1990—），女，硕士研究生，研究方向为粮食深加工。E-mail：18890295727@163.com

*通信作者：吴跃（1981—），女，副教授，博士，研究方向为粮食深加工与生物利用性。E-mail：wuyuejn@163.com