不同储藏年限稻谷的蒸煮特性及其米饭的食味和质构特性分析

周显青，祝方清，张玉荣*，彭 超

1.河南工业大学 粮油食品学院，河南粮食作物协同创新中心，粮食储藏安全河南省协同创新中心, 河南 郑州 450001 2.湖北大学 知行学院，湖北 武汉 430011

稻谷在储藏期间籽粒的呼吸、代谢等活动仍会进行，同时由于储藏环境的多变以及虫霉的影响，导致稻谷在储藏过程中发生物理、化学变化，这些变化通常是不可逆转的，最终影响稻谷的食味品质。不同储藏时间及储藏方式对稻谷食味品质会有影响。程建华等[1]指出，低温储藏糙米的食味品质比常温或准低温的要好。包清彬等[2]的研究表明，糙米在高温条件下储藏后膨胀体积与吸水率等蒸煮特性均有较大的改变，而在其他温度下这些指标变化不明显；同时糙米的食味品质在高温时也有较大变化。糙米常温下储藏1 a、蒸煮时的吸水率减小，膨胀率增大，米饭黏度下降，饭粒松散，出饭率增高[3]。张玉荣等[4]研究了典型储粮环境下大米的糊化特性，结果表明随着储藏时间的延长峰值黏度、最终黏度均呈增长趋势。作者对库存陈稻谷的蒸煮、食味品质及质构特性进行测定，并对数据进行描述性和主成分分析，了解库存陈稻谷的品质特性，为探讨库存稻谷的品质变化或劣变进程情况提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 原料

稻谷样品共80份，其中中央储备粮江西省提供储藏年限为1～4 a籼稻40份，每年各10份；中央储备粮吉林省提供储藏年限为1～4 a粳稻40份，每年各10份。按照GB 5491—1985《粮食、油料检验扦样、分样法》[5]进行采样，样品经过除杂后在4 ℃下冷藏存放。

1.2 仪器与设备

101C-3型电热鼓风干燥箱：上海实验仪器厂有限公司；PQX多段可编程人工气候箱：宁波东南仪器有限公司；MP2002电子天平：上海恒平科学仪器有限公司；TU-1810紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；HHS型电热恒温水浴锅：天津市华北实验仪器有限公司；PHS-3C精密酸度计：上海大普仪器有限公司；JLG-Ⅱ实验型砻谷机、JNM-Ⅱ型碾米机：中储粮成都粮食储藏科学研究所；质构仪：英国Stable Micro Systems公司。

1.3 试验方法

1.3.1 大米蒸煮品质测定

稻谷经清理、砻谷、碾米，制得大米样品。大米蒸煮特性试验参照王肇慈[6]的方法，检测大米的吸水率、膨胀体积，米汤的pH值、碘蓝值和固形物。

1.3.2 米饭食味品质的感官评价

按照GB/T 20569—2006《稻谷储存品质判定规则》[7]中附录B的方法进行米饭感官评价。

1.3.3 米饭的质构特性测定

将蒸煮焖制后的米饭冷却至室温，参照文献[8]进行质构特性测定。参数设定：采用TPA模式，测前速度1.0 mm/s，测试速度0.1 mm/s，测后速度5.0 mm/s，压缩比70%。

1.4 数据统计与分析

运用EXCEL、SPSS 20.0等软件处理数据，进行方差分析和主成分分析。

2 结果与讨论

2.1 稻谷的品质特性分析

2.1.1 蒸煮特性

对稻谷样品进行蒸煮特性分析，结果见图1和表1。

由图1可看出，籼稻和粳稻的大米吸水率、膨胀体积均随着储藏年限的延长呈上升趋势，而米汤pH值、碘蓝值、固形物均随储藏年限的延长呈下降趋势。大米吸水率是影响最佳煮饭时间的主要因素[9]，从表1可看出，籼稻储藏1 a时吸水率均值为283.67%，储藏4 a时增加到326.57%，1、2、3 a之间无显著差异性，但它们均与储藏4 a呈显著差异性；粳稻储藏1 a时吸水率均值为275.94%，储藏4 a时为320.22%，储藏1、2 a均与储藏4 a呈显著差异性。从图1可看出，各个储藏年限的粳稻吸水率分布较籼稻离散，说明粳稻样品间的差异性较大。Yadav等[10]研究表明，吸水率与大米的直链淀粉含量有关，吸水率越大表示稻米中直链淀粉含量越多。淀粉的凝胶化加强，淀粉颗粒外周组织硬化，使淀粉颗粒在蒸煮时能较好地维持多角结构，使大米的吸水率随储藏时间的延长而增大[11]。吸水率、膨胀体积等作为蒸煮品质的重要指标，已经被许多国家列为评价大米品质的要素。

图1 大米蒸煮特性Fig.1 Cooking characteristics of rice

表1 大米蒸煮特性分析Table 1 Analysis of cooking characteristics of rice

注：表中数据为均值±标准差；同一列的相同字母表示P在0.05水平上差异不显著，不同字母表示差异显著，表2、表3同。

从表1可看出，两类稻谷储藏1 a时膨胀体积最小，均值分别为328.32%、355.66%，到储藏4 a时膨胀体积最大，均值分别为411.82%、393.31%，粳稻储藏年限间的差异不显著，籼稻储藏1、3、4 a之间呈显著性差异。由图1可知，储藏3 a时的粳稻样品较籼稻样品离散，说明样品间的差异性较大。膨胀体积随着年限的延长而增大，可能是由于稻谷在储藏过程中籽粒内部分子变大，米饭的体积膨胀率增大。米汤pH值与米饭的滋味有关，由表1可看出，米汤pH值随储藏年限的延长呈下降趋势，这与吴伟等[12]的研究结果一致。籼稻在储藏1、3、4 a之间pH值存在显著性差异，粳稻在2、3 a之间无显著性差异，其他年限间均存在显著性差异。储藏过程中的脂类水解成脂肪酸可能导致米汤pH值下降。碘蓝值表示溶解在米汤中可溶性直链淀粉的浓度，由表1可看出，储藏1 a的籼稻、粳稻米汤碘蓝值最高，均值分别为0.335、0.318，储藏4 a的籼稻和粳稻碘蓝值最低，均值分别为0.300和0.298，两类稻谷储藏1 a与3、4 a碘蓝值之间均存在显著性差异。因此随着储藏时间的延长，米汤中可溶性直链淀粉含量逐渐降低，这与Tran等[13]的研究结果一致。米汤固形物可以反映米饭的光泽和黏度，由表1可知，固形物随着储藏年限的延长而降低，储藏1 a的籼稻和粳稻固形物最大，均值分别为46.03、45.11 mg/g，储藏4 a时最低，均值分别为35.92、32.31 mg/g。由图1可知，储藏3 a时两种稻谷的离散程度最大，说明样品之间的差异较大。米汤固形物随着储藏年限的变化可能是由于稻谷在储藏过程中不溶性直链淀粉的增加，导致淀粉分子微晶束的加强[14]，从而导致米汤溶出物含量降低。储藏过程中，由于温度、湿度、虫霉等的影响，对稻谷产生不可避免的伤害，导致稻谷内部发生一系列物理、化学变化，对稻谷内组成成分产生影响，最终影响稻米的食味品质。

2.1.2 米饭食味品质的感官评价

米饭感官评价是稻谷储存品质的判定指标和依据，对储藏不同年限的稻谷进行感官评价，结果如图2和表2所示。

由图2可看出，随着储藏年限的延长，籼稻和粳稻米饭的感官评分均逐渐降低，从表2可看出，两类稻谷在储藏1 a时变幅分别为79～87、71～82分，均值分别为81.6、77.2分；储藏4 a时变幅为62～76、62～70分，均值分别为67.0、65.7分；籼稻在储藏2 a时达到显著性水平，且储藏2 a与4 a之间呈显著性差异；粳稻在储藏4 a时感官评分达到显著水平。籼稻的变异系数随着储藏年限的延长逐渐升高，说明籼稻在储藏过程中，样品间的差异逐渐增大；粳稻在储藏2 a时数据较为离散，变异系数较其他年限大，说明样品间的差异大。根据稻谷储存品质判定规则，在储藏4 a时，籼稻谷有60%的样品达到轻度不宜存的程度，而粳稻谷有90%的样品达到轻度不宜存的程度。

图2 米饭感官品质Fig.2 Sensory quality of cooked rice

表2 米饭感官品质分析 Table 2 Analysis of sensory quality of cooked rice

注：Av±SD表示感官评分均值±标准差。

2.1.3 米饭的质构特性

米饭的质构特性与蒸煮、食味品质密切相关。质构特性的差异意味着稻米的组成成分以及结构的差异，这些将会影响大米的食味品质[10]，对稻谷在市场上的流通产生不利的影响。米饭的质构特性检测分析结果如图3和表3所示。

由图3和表3可看出，籼稻和粳稻米饭的硬度均随着储藏年限的延长呈增大趋势，且年限之间的差异性不显著。主要是由于储藏过程中稻米淀粉与蛋白质的结合更加紧密，使米饭硬度增加。Tulyathan等[15]认为，硬度的增加是由于大米脂中游离脂肪酸包藏在淀粉的螺旋结构中，直链淀粉与脂类形成复合物使糊化所需要的水难以通过，因而糊化温度升高，淀粉粒的强度增加，米饭变得较硬。黏着性是在咀嚼过程中，由于米饭和牙齿间的摩擦，使其产生局部固态连接的现象。从图3和表3可以看出，籼米饭的黏着性呈先降后升的趋势，且储藏2 a后有一定的差异，这可能与稻谷样品间的差异有关；粳米饭黏着性呈下降趋势，2 a即达到显著性水平，储藏4 a分别与储藏1、2 a之间呈现显著性差异。Perdon等[16]通过测定大米蒸煮后米饭的质构特性发现：米饭在低温储藏比高温储藏硬度增加更多，黏性大小较多地取决于品种的差异。弹性是米饭食味品质中的重要指标，米饭弹性越大，越有嚼劲。籼稻和粳稻米饭的弹性均呈波动趋势，籼稻年限间弹性无显著差异，粳稻在储藏3 a达到显著水平。随着储藏年限的延长，黏聚性也呈波动趋势，且籼稻储藏年限间无显著差异，粳稻在2 a时达到显著水平。回复性在储藏年限间也无明显变化趋势，籼稻与粳稻在储藏年限间均无显著性差异。由此可见，弹性、黏聚性、回复性受品种的影响较大，受储藏时间的影响较小。咀嚼性是指将固体样品咀嚼成吞咽时的稳定状态所需要的能量。籼稻和粳稻的咀嚼性均随年限的延长呈上升趋势，且两类稻谷在储藏年限内均无显著性差异。咀嚼性增加是米饭食味品质提高的标志，但米饭的食味品质是各项指标综合的结果，应综合考虑。由图3可看出，储藏前期粳稻的硬度、黏着性、黏聚性均高于同一年限的籼稻，到储藏后期两种稻谷的硬度、黏着性差别不大；籼稻的硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性、回复性均在储藏3、4 a时出现离散较大的现象，而粳稻的硬度、黏着性均在储藏1、2 a时出现离散较大的现象，其他指标在各个年限均较离散。由此说明米饭的质构特性不仅受储藏年限的影响，同时也受样品间差异的影响。米饭质构代表了米饭的适口性；不同产地、品种的稻米蒸煮后质构特性不同；同一类型、品种的大米，由于储藏时间、条件的不同质构特性也会发生变化；即使化学特性相近的大米，蒸煮后质构特性也是有差异的[17-18]。因此，质构特性难于完全评价米饭的综合食味，宜结合感官评分对米饭做出综合评价。

图3 米饭质构特性Fig.3 Texture characteristics of cooked rice

表3 米饭质构特性分析Table 3 Analysis of texture characteristics of cooked rice

2.2 主成分分析

为了更直观地表述稻谷的品质，对稻谷的蒸煮、食味品质及质构特性进行主成分分析。由于各指标有不同的量纲，对数据进行标准化处理，按照特征值大于1的原则进行主成分分析，结果见图4和图5。

图4 籼稻品质指标主成分分析Fig.4 Principal component analysis of quality index of indica rice

图5 粳稻品质指标主成分分析Fig.5 Principal component analysis of quality index of japonica rice

对稻谷的品质进行主成分分析，均得到3个主成分，籼稻和粳稻的累积方差贡献率分别达到73.4%、67.8%，籼稻的第一主成分(PC1)包含了质构特性中所有指标，贡献率为42.0%；第二主成分(PC2)包含了吸水率、膨胀体积、pH值、碘蓝值、感官评分，贡献率为22.1%，第三主成分(PC3)包含了固形物，贡献率为9.3%。粳稻的第一主成分包含了硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性、回复性，贡献率为37.0%；第二主成分包含了吸水率、膨胀体积、碘蓝值，贡献率为19.3%；第三主成分包含了pH值、固形物、感官评分、黏着性，贡献率为11.5%。从图4 A可看出，籼稻吸水率、膨胀体积越大，感官评分、碘蓝值、pH值越小，对PC2贡献率越高，PC2得分越高；从图4B可看出，尽管不同储藏年限的籼稻PC2得分有所交叉，但随着储藏年限的延长，PC2得分逐渐升高，说明随着储藏年限的延长，吸水率、膨胀体积逐渐增大，感官评分、碘蓝值、pH值逐渐减小。由于粳稻的第三主成分指标较多，因此对PC3进行分析，从图5 A可看出，粳稻的感官评分、固形物、pH值、黏着性与PC3贡献率呈正相关，即感官评分、固形物、pH值、黏着性越高，PC3贡献率越高，PC3得分越高。从图5B可看出，虽然各年限的PC3得分有所交叉，但随着储藏年限的延长，PC3得分呈降低趋势，即随着储藏年限的延长，粳稻的感官评分、固形物、pH值、黏着性降低。

3 结论

随着储藏年限的延长，两类稻谷的吸水率和膨胀体积升高，籼稻膨胀体积上升趋势明显，粳稻膨胀体积上升趋势平缓；米汤的pH值、碘蓝值、固形物均下降，下降趋势基本一致。两种稻谷的米饭食味品质变差，其中感官评分均呈降低趋势，在储藏4 a时，籼稻谷有60%的样品达到轻度不宜存的程度，而粳稻谷有90%的样品达到了轻度不宜存的程度。两种稻谷制备米饭的质构特性中硬度、咀嚼性逐渐增大，籼稻黏着性呈上升趋势，粳稻黏着性下降，其他变化不明显。对稻谷品质指标主成分分析可以看出，籼稻中的吸水率、膨胀体积、感官评分、碘蓝值、pH值在储藏过程中变化较为明显，粳稻中的感官评分、固形物、pH值、黏着性在储藏过程中变化较为明显。