早籼稻的品质分析与其压榨型鲜湿米粉加工适应性

周显青，彭 超，张玉荣,*，郭利利，熊 宁

（1.河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001；2.湖北省粮油食品质量监督检测中心，湖北 武汉 430061）

米粉（又称米线、河粉）是深受我国大众喜爱的传统米制品，是以大米为原料，经清洗、浸泡、粉碎或磨浆、糊化、挤丝或切条等一系列加工工序制成的细丝状或宽扁状米制品[1]。依据产品成型工艺及产品外观形状，可分为切粉和榨粉[2]；依据产品水分及状态的不同，又可分为湿米粉、干米粉、速冻及方便米粉，目前餐食用米粉多为鲜湿米粉[3]。近年来，自熟式榨粉机的应用使得米粉生产工艺简化，产品质量得到较大提高，压榨型鲜湿米粉制作工艺相对于传统米粉的制作工艺，具有工艺简单、节能高效、产品质量高等优点[4]，其产品质量除受米粉加工工艺及设备[1]和操作技术参数[2]的影响外，还受稻米类型、理化特性[5]、加工特性[6]、品种[7]及产地等的影响，其中原料品种及品质特性是影响米粉质量的关键因素[8]。早籼稻是较为适合米粉加工的一类原料，我国早籼稻主要种植于华中及华南地区。湖北省及江西省是我国早籼稻主产省份，加上湖南、广东、广西、安徽，6省的早籼稻播种面积及产量占全国的90%左右。然而由于种植量较大、品种多而杂，品质差异大，所生产的米粉质量也有较大的差异，难以满足市场消费对产品质量需求，未形成知名品牌，限制了米粉产业的健康发展。因此，为了加工质量稳定的米粉产品，科学合理地表征适合米粉加工用稻米的品质指标，不仅能为米粉加工企业选择稻米原料、加工出优质米粉产品提供依据，还可为米粉专用稻谷品种的选育提供参考。

有关稻米原料特性以及原料特性指标与米粉品质指标间的相关性分析已有相关研究报道。罗文波[9]通过对50 种早籼米及晚籼米的原料特性指标与米粉品质指标的相关性分析，认为直链淀粉含量、垩白粒率、胶稠度、衰减值以及回生值可作为选择原料的主要参考指标，但并未指出各指标的区间范围；成明华[10]对10 种籼米及粳米原料的品质特性与米粉凝胶品质的相关性进行分析，认为直链淀粉含量、垩白粒率、蛋白质含量、碱消值是影响米粉品质的主要因素。上述关于米粉用稻谷的研究存在以下不足：样品量较少或者样品多样性和代表性不足，以及未使用科学的方法对敏感指标进行筛选，并未涉及到压榨型鲜湿米粉加工专用早籼稻谷原料的品质及品种筛选，有关早籼稻的品质特性及其加工为米粉的适应性研究更未见报道。而在馒头用小麦粉的品质指标及阈值范围[11]、燕麦片评价指标筛选及评价标准建立[12]、油用花生加工适宜性研究[13]、贮藏和鲜食的蓝莓品种筛选[14]、适宜鲜食苹果判断[15]、不同类型燕麦加工适宜性研究[16]等已有相关文献报道，其方法与思路为本研究开展提供了有益支持。

本研究以湖北、江西两省主产的早籼稻谷为原料，通过对稻谷的理化指标（稻谷粒长、长宽比、垩白粒率、垩白度、直链淀粉质量分数、蛋白质量分数、粗脂肪质量分数、米汤碘蓝值）、糊化特性与最终产品米粉的食用感官评分、质构特性及相关性分析，探索早籼稻谷的品质特性及其与压榨型鲜湿米粉品质的关联性，以探讨其米粉加工适应性。同时利用因子分析和逐步回归分析筛选米粉用稻谷敏感指标，通过聚类分析建立各指标的取值范围，从而得到米粉用稻谷的质量规格要求，旨在为指导米粉加工用稻米原料特性的选择、保证米粉品质的稳定性提供依据。

1 材料与方法

1.1 原料

2015年采集江西、湖北两省早籼稻，共采集40 个稻谷品种。其中，江西省：荣优9 号、佳早1 号、中早33、湘早籼45 号、陵两优268、先农29 号、株两优35、五优463、中早25、Y两优143、早丰优402、嘉育948、陆两优98、株两优02、株两优4024、中嘉早17、陆两优996、中早35；湖北省：H两优30、两优25、两优52、湘早29、浙733、两优287、科长优1 号、浙辐802、湘优24、全优1 号、两优9168、浙辐7 号、鄂早18、鄂早12、金优974、两优42、两优17、中鉴100、中优早5 号、红脚早、湘矮早、金优402。

1.2 仪器与设备

THU35C型砻谷机、TMO5C型碾米机、RGQI10B型大米颗粒评定仪 佐竹机械（苏州）有限公司；3100型锤式实验粉碎机、快速黏度分析仪（rapid viscosity analyzer，RVA） 瑞典波通公司；AL204型电子精密天平梅特勒-托利多仪器上海有限公司；S.HH.W21.420S型电热恒温三用水箱 上海跃进医疗器械有限公司；AC120型电热恒温鼓风干燥箱 法国Froilabo公司；TU-1800SPC型紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；E-816型粗脂肪测定仪、K-360型凯氏定氮仪 瑞士BUCHI有限公司；HR-M50型多功能面食机 武汉华日技术有限公司；LRH-150-G型恒温培养箱广东省医疗器械厂；TA.XT Plus物性测试仪 英国Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 稻谷制米

取适量稻谷样品经清理除杂、砻谷脱壳得到糙米，称500 g（精确至±5 g）糙米于碾米机中，加工成加工精度为国家标准的三级大米，将精米样品装入密封袋备用。

1.3.2 稻谷外观品质测定

采用大米颗粒评定仪测定稻米的外观品质[17]，通过3 个传感器及画面处理判别每粒米的外观品质，将1 000 粒精米（约20 g）放入样品槽，扫描40 s，测定得到粒长、粒宽、垩白度、垩白粒率和长宽比。

1.3.3 主要化学成分含量的测定

按照GB 5497—1985《粮食、油料检验 水分测定法》[18]、GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[19]、GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》[20]、GB/T 15683—2008《大米 直链淀粉含量的测定》[21]、GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性测定 快速粘度仪法》[22]分别测定样品的水分含量、粗脂肪质量分数（以干基计）、粗蛋白质量分数（以干基计）、直链淀粉质量分数（以干基计）以及糊化特性。

1.3.4 碘蓝值测定

碘蓝值参照王肇慈[23]的方法测定。

1.3.5 米粉制作、烹煮及质构测定

米粉的制作、蒸煮及质构测定均按照文献[24]执行。大米样品经清洗、浸泡8～10 h后，加入到米粉机中挤压制粉，在温度15 ℃、相对湿度不低于80%的条件下老化6 h；用电饭锅将去离子水煮沸，将米粉条放入沸水中烹煮5 min，然后用漏勺捞出盛入白色纸碗中，用于质构测定及感官评价。

1.3.6 米粉感官评价

为避免米粉烹煮后气味散失、变硬结块等品质恶化，需向碗中倒入适量米粉汤，且所有感官评价需在20 min内完成；由6 名感官评价员（需参照GB/T 16291.1—2012《感官分析 选拔、培训与管理评价员一般导则 第1部分：优选评价员》[25]培训筛选参加）按照文献[26]对米粉进行感官评价。

1.4 数据分析

数据均采用Excel建立数据库，使用SPSS 20.0软件对各指标进行描述性分析、因子分析、逐步回归分析和快速聚类分析并进行Pearson相关性分析。

2 结果与分析

2.1 早籼稻的理化指标和糊化特性

表 1 早稻基本理化指标的描述性分析Table 1 Descriptive analysis of physicochemical indices of early indica rice

由表1可知，外观品质方面，垩白粒率和垩白度的变异系数较大，分别达到61.0%、75.9%，粒长和长宽比变异系数较小，分别为9.7%、17.2%。垩白度的分布在0.10%～64.32%，垩白粒率在1.00%～100.00%，标准差分别为14.41、34.62，说明数据分布范围广、离散较大，样品间的差异较大；稻米的垩白性状既受遗传的制约也受栽培措施的调控[27]。而粒长分布在5.20～7.25 mm之间，长宽比分布在1.94～3.54之间，依据相关标准及文献[28]，样品以中粒和细长粒为主，两项指标的离散均较小，样品间的差异小。粗脂肪质量分数分布在0.34%～1.26%，变异系数较大，为32.3%，数据分布较为离散，品种间有一定的差异。直链淀粉质量分数分布在12.60%～29.71%，变异系数为18.6%，直链淀粉是大米的重要成分，也是影响米粉的硬度、黏性、弹性和韧性等质构特性的关键因素，且受品种的影响较大。直链淀粉含量高的大米，制成的米粉成品密度大、口感较硬，而直链淀粉含量低的大米，其黏性较强，制作米粉时易导致并条，且韧性差、易断条[29]。蛋白质量分数分布在6.53%～11.26%，变异系数较小，为11.9%，数据较为集中，品种间差异小。碘蓝值表示溶解在水中直链淀粉的含量，碘蓝值越大可溶性直链淀粉含量越高。碘蓝值分布在0.16～0.73，变异系数较大，达32.5%，说明样品间可溶性直链淀粉含量的差异较大。总之，引起稻米样品间各理化指标差异主要是由品种遗传因素决定，此外还受到种植环境、气候条件、光照[30]及种植技术[31]等因素的影响。

表 2 早稻糊化特性的描述性分析Table 2 Descriptive analysis for pasting properties of early indica rice

由表2可知，峰值黏度分布在2 314.0～4 068.0 cP，反映淀粉颗粒吸水膨胀、颗粒内多聚物逸出造成黏度增加与淀粉颗粒破碎多聚物重排导致黏度降低之间的平衡点，显示了淀粉结合水的能力[32]，变异系数较小（10.3%）；而最低黏度分布在1 651.0～2 793.0 cP，反映淀粉在高温下的耐剪切能力[33]，最终黏度分布在2 492.0～4 867.0 cP，两者变异系数均比峰值黏度高，分别达到14.4%、14.2%，说明两者的离散度较高，样品间差异明显。衰减值分布在427.0～2 023.0 cP，反映淀粉热糊的稳定性，变异系数达36.3%；回生值分布在841.0～2 398.0 cP，反映淀粉冷糊的稳定性，变异系数为18.4%；而峰值时间分布在5.50～6.80 min，糊化温度分布在78.30～83.90 ℃，两者变异系数均较小，说明样品间的差异较小。焦桂爱等[34]在对香籼稻品种RVA谱多样性的研究中同样得到衰减值、回生值变异系数较大，不同香籼稻品种淀粉的糊化特性差异明显。稻米RVA谱特征值主要受其遗传基因控制[35]，除此之外还受环境因素影响[36]。

2.2 米粉的感官品质与质构特性

表 3 米粉感官品质、质构特性的描述性分析Table 3 Descriptive analysis of sensory quality and texture characteristics of rice noodles

由表3可知，米粉感官评分分布在62.36～86.33 分，变异系数较小，为7.9%；在质构特性指标中，硬度是第一次压缩时的最大峰值，分布在780.0～7 509.0 g黏附性分布在-170.0～-1.0 g·s，咀嚼性分布在438.0～5 698.0 g，这3 个指标的数据较为离散，变异系数较大，说明品种间的差异明显；弹性分布在0.87～1.22，黏聚性分布在0.53～0.82，恢复性分布在0.25～0.48，这三者的变异系数较小，分别为6.1%、9.5%、11.9%，说明数据分布较为集中，品种间的差异较小。高晓旭等[37]对鲜米粉的品质评价中观察到相似的结果。

2.3 相关性分析

2.3.1 理化指标与米粉感官品质、质构特性的相关性

由表4可知，米粉感官评分与直链淀粉质量分数呈极显著正相关性（r＝0.542），而与粒长、垩白粒率分别呈显著负相关（r＝-0.351）和正相关（r＝0.326），与其余指标相关性不显著。在各理化指标中，垩白粒率与恢复性呈显著正相关，其余外观特性指标与之均无显著相关性；直链淀粉质量分数与弹性、黏聚性、咀嚼性呈显著正相关性。大米淀粉在糊化后形成冷凝胶过程中，淀粉分子链通过氢键交联聚合，直链淀粉质量分数越高，生成的氢键越多，而氢键的形成将促使凝胶的硬度和弹性增大[38-39]；蛋白质量分数与黏附性、黏聚性呈极显著负相关性，有研究表明大米中粗蛋白质量分数越高，米粉弹性和黏性越低。粗脂肪质量分数与弹性呈显著正相关性，碘蓝值与硬度、咀嚼性呈显著正相关性[40]。此外，粒长、长宽比、垩白度与质构特性各指标均无显著相关性。从表4中可看出，相对外观指标，化学指标与质构特性相关性更强，更能反映米粉的食用品质。

表 4 理化指标与米粉感官品质、质构特性的相关性Table 4 Correlation among physicochemical indices, sensory quality and texture characteristics of rice noodles

2.3.2 糊化特性与米粉感官品质及质构特性的相关性

表 5 糊化特性与米粉感官品质、质构特性的相关性Table 5 Correlation among pasting properties, sensory quality and texture characteristics of rice noodles

由表5可知，米粉感官评分与最低黏度、最终黏度、回生值均呈极显著正相关性，相关系数分别为0.417、0.560、0.579，与衰减值呈极显著负相关性（r＝-0.439），与峰值时间呈显著正相关性（r＝0.382），而与峰值黏度、糊化温度均无显著相关性。与理化指标相比，RVA特征参数能更客观反映出米粉的食用品质。

在米粉质构特性各参数中，峰值黏度与之均无显著相关性，而最低黏度、最终黏度均分别与硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性、恢复性呈极显著或显著正相关性。最低黏度是淀粉粒膨胀至极限达到峰值黏度后在冷却过程中出现的最小黏度值，反映淀粉在高温下耐剪切的能力。

衰减值与硬度、咀嚼性呈极显著负相关性，与恢复性呈显著负相关性，衰减值是峰值黏度与最低黏度的差值，主要反映淀粉糊的热稳定性与米粉的耐剪切性能，其值越大，淀粉糊稳定性越差，米粉耐剪切性越差[41]；回生值是最终黏度与最低黏度的差值，在此研究中和最终黏度、最低黏度与质构特性的相关性相似，它可表征在冷却过程中淀粉糊表观黏度的稳定性与米粉的老化回生能力，回生值越大表示米粉越易老化回生[42]。

峰值时间与硬度、咀嚼性呈极显著正相关性，糊化温度与黏聚性呈显著负相关性。以上分析结果表明，最低黏度、最终黏度、衰减值、回生值可用来反映米粉的品质，衰减值越小、回生值越大的大米样品制作的米粉品质越好。

2.3.3 米粉感官评分与质构特性的相关性

表 6 米粉感官评分与质构特性的相关性Table 6 Correlation between sensory quality and texture characteristics of rice noodles

由表6可以看出，米粉感官评分与质构特性中的黏附性、弹性、黏聚性、恢复性呈极显著正相关，相关系数分别为0.572、0.473、0.577、0.565；与硬度、咀嚼性呈非显著性正相关。这可能是因为质构仪判定的硬度值是以探头受力大小来表示硬度数值的高低，而感官评价是以人的感官适宜程度来确定分数的高低，硬度过大或过小，评分都会偏低。感官评价是评价者对食物品质做出的最直观有效的主观评分，质构仪测试是仪器客观地对食物物性特点做出数据化的准确表述[43]，在强调仪器分析客观性的同时，不能忽略感官评价的结果，感官评价是米粉最终可否为消费者接受的评价标准。

2.4 米粉的加工适应性分析

2.4.1 因子分析

为了评价各个指标的重要性，利用SPSS软件对各项指标进行因子分析。因子分析法是主成分分析法的推广和发展，是将众多变量浓缩成少数相互独立的因子变量，因子变量能够代表原有变量的大部分信息。

表7给出了通过主成分分析法得出的各因子的特征值、方差贡献率及累积方差贡献率，前4 个公因子的方差累积和达到76.264%，并且前4 个公因子的特征值大于1，特征值在某种程度上可以看成衡量因子影响力度大小的指标[44]。因此，提取这4 个公因子来解释原有指标的大部分信息，经过因子旋转后，得到的新公因子的方差贡献率出现了变化，但最终的累积方差贡献率保持不变。

表 7 特征值及方差贡献率Table 7 Eigenvalues and variance contributions

表 8 旋转后的因子载荷阵Table 8 Rotated component matrix

表8给出了旋转后的因子载荷值，旋转方法采用最大方差法，通过因子旋转后，每个公因子上的载荷分配更加清晰。因子载荷是公共因子与变量的相关系数，对一个变量来说，载荷绝对值越大的因子与它的关系越密切，也更能代表这个量[45]。由表7、8可看出，第1个公因子代表的是最终黏度、回生值、最低黏度、峰值时间、直链淀粉质量分数、衰减值、碘蓝值7 个变量，方差贡献率为27.170%；第2个公因子代表的是长宽比、粒长、垩白粒率、垩白度4 个变量，方差贡献率为22.625%；第3公因子代表的是峰值黏度、蛋白质量分数两个变量，方差贡献率为18.231%；第4个公因子代表的是粗脂肪质量分数、糊化温度两个变量，方差贡献率为8.238%。

表9给出的是每个指标的公因子成分得分矩阵，其中包括粒长（X1）、长宽比（X2）、垩白粒率（X3）、垩白度（X4）、直链淀粉质量分数（X5）、蛋白质量分数（X6）、粗脂肪质量分数（X7）、碘蓝值（X8）、峰值黏度（X9）、最低黏度（X10）、最终黏度（X11）、衰减值（X12）、回生值（X13）、峰值时间（X14）、糊化温度（X15），由此得到因子1～4的得分公式（1）～（4）。

表 9 因子得分系数矩阵Table 9 Component score coeff i cient matrix

通过因子分析将稻米15 个品质指标简化为4 个公因子得分公式，每个公式都主要代表了稻米的一类品质信息，这对分析不同稻米样品的品质提供了有利的帮助。

表 10 感官评分、因子得分相互之间的相关性Table 10 Correlation between sensory evaluation and factor scores

表10是感官评分、因子得分相互之间的相关性，感官评分与因子1得分呈极显著正相关性（r＝0.539），与因子4 得分呈显著负相关性（r＝-0.332）；与因子 2、3得分相关性不显著，说明感官评分与因子1、4 得分相关性较好；公因子1、4 能够较好反映米粉的感官品质。4 个因子得分之间的相关性均为0，说明4 个公因子代表的稻米品质信息不重叠。因此，可采用公因子1、4 代表的指标作为影响早籼稻加工米粉的关键性指标。

2.4.2 逐步回归分析

利用逐步回归分析方法，对影响米粉品质的稻米品质指标进行筛选[12]。以米粉感官评分为因变量，公因子1、4代表的稻谷品质指标为自变量，建立逐步回归方程，结果见式（5）。

由得到的逐步回归方程，筛选出对米粉品质影响较大的稻谷品质指标为直链淀粉质量分数、回生值。

表5中数据表明，回生值与米粉感官评分呈极显著正相关性（r＝0.579），在稻谷品质指标与米粉感官评分的相关系数中排名第一，代表了米粉的老化回生特性。直链淀粉是稻米的基本成分，直链淀粉影响米粉口感，主要是由于直链淀粉在米粉冷却的初期因氢键的作用，形成了具有一定强度的淀粉凝胶网络结构[46]。因此，选取回生值、直链淀粉质量分数作为早籼稻加工压榨型鲜湿米粉的敏感指标。

2.4.3 聚类分析

采用聚类分析法，将米粉的感官评分数据进行分类，采集分类后的各个类别中敏感指标的区间范围，即为敏感指标的阈值区间。经聚类分析分类后共得到三大类。第1类感官评分在80.04～86.33 分之间，样本量为总样本的40%；第2类感官评分为73.75～79.38 分，样本占有率为32.5%；第3类感官评分为62.36～70.85 分，样本占有率27.5%。基本分类确定后，根据因子分析和逐步回归分析法，得到压榨型鲜湿米粉用早籼稻其适用性评价敏感指标为回生值、直链淀粉质量分数，利用SPSS 20.0软件描述统计各类不同感官评分米粉用稻谷的直链淀粉质量分数和回生值。可以得到各类米粉用稻谷敏感指标的统计结果，结果见表11。

表 11 米粉用稻谷敏感指标统计Table 11 Analysis of variance of sensitive indexes of rice fl our for three clusters of rice noodles based on sensory scores

由聚类分析结果可知，第1类的感官评分最高。将第1类列为品质优良米粉，将米粉用稻谷敏感指标的平均值作为加工优质米粉的理想取值，以“平均值±标准差”作为米粉用稻谷敏感品质指标的参考取值范围[47]，可得到米粉所用稻谷敏感性指标阈值区间：直链淀粉质量分数22.24%～26.86%，回生值1 526.5～2 036.7 cP。筛选出的适宜压榨型鲜湿米粉加工用品种有金优974、科长优1 号、两优9168、荣优9 号、湘矮早、湘优24、湘早29、浙辐7 号、株两优35 早籼稻。

3 结 论

在早籼稻15 项品质指标中，变异系数最大的是垩白度，为75.9%，最小的是糊化温度，为1.70%，绝大多数品质指标的变异系数大于10%，说明早籼稻谷样品处于不同的品质水平，用于研究稻谷品质及其加工适应性具有较好的代表性。

相关性分析表明：理化指标中，相对外观指标，化学指标更能反映米粉的食用品质。直链淀粉质量分数与米粉感官评分呈极显著正相关性，在理化指标与感官评分的相关性分析中，相关系数最高（r＝0.542），由此可见直链淀粉是影响米粉品质的关键性因素。糊化特性指标中，最低黏度、最终黏度、回生值均与米粉感官评分呈极显著正相关性，而衰减值与米粉感官评分呈极显著负相关，说明米粉的感官品质与淀粉糊化存在密切的相关性。米粉感官评分与质构特性中的黏附性、弹性、黏聚性、恢复性呈极显著正相关性，感官评价与质构特性间具有良好的相关性，部分质构特性指标能够反映米粉的感官品质。

通过因子分析和逐步回归分析法，得到压榨型鲜湿米粉用早籼稻的适用性评价敏感指标为直链淀粉质量分数、回生值。聚类分析确定了米粉品质优良的稻谷各项敏感指标阈值区间：直链淀粉质量分数22.24%～26.86%，回生值1 526.5～2 036.7 cP。筛选出金优974、科长优1号、两优9168、荣优9号、湘矮早、湘优24、湘早29、浙辐7号、株两优35共9 个适宜加工压榨型鲜湿米粉早籼稻品种。