不同储藏年限稻谷的品质及鲜湿米粉加工适应性分析

张玉荣，周显青*，彭 超，李建飞

（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）

稻谷是我国超过半数以上人口的主粮，是人民赖以生存的基本物质条件，也是维持社会稳定发展的物质基础，每年稻谷总产量的85%会作为主食直接被人们食用[1]。稻谷的消费特点和国家出于加强宏观调控及防震减灾的考虑决定了我国每年生产的稻谷都有一部分需要经历一定时间的储藏[2]。据报道，我国稻谷库存量大概为全年稻谷产量的40%，近年来，每年有多于2 500万 t的稻谷被储藏，平均储藏时间为16 个月左右[3]。稻谷的生产和储藏安全问题直接关系到国家的粮食安全和社会的稳定，因此，安全储粮和合理利用稻谷具有重要的现实和战略意义。而稻谷为易陈化粮食品种，在储藏期间的品质变化是不可逆转的[4]。本研究从储藏稻谷深加工与转化利用方面考虑，为稻谷库存提出思路。

米粉（又称米线、河粉）是深受我国大众喜爱的传统米制品，它是以大米为原料，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[5]。依据产品成型工艺及产品外观形状可分为切粉和榨粉[6]，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[7]。根据工厂的生产经验，用新鲜稻谷制作的米粉，其质量远不如用储藏1 年以上的稻谷制作的米粉，主要表现为黏性高、易断条、糊汤。吴卫国等[8]研究表明，随储藏时间的延长，米粉在加工过程中成型品质和散粉品质明显变好，成品米粉含水量下降，断条率降低。范运乾等[9]研究了关于大米储藏时间对直条型米粉品质和质构特性的影响，结果表明储藏时间短的大米制作的米粉条品质较差，会出现表面粗糙黏结的现象，而随储藏时间的延长米粉条表面变得光滑细腻，且咀嚼度和弹性逐渐上升。此外，国内外还研究了淀粉特性对米粉品质的影响，通常选择直链淀粉含量高的稻米作为原料制作米粉。成明华[10]对直链淀粉含量与米粉品质的关系进行了研究，发现直链淀粉含量较低的稻米不适合制作米粉，应选取直链淀粉质量分数20%以上的稻米。然而Srikaeo等[11]认为直链淀粉的作用是为米粉引入弹性，而支链淀粉作用则是为米粉引入柔软性。Yoenyongbuddhagal等[12]研究了以直链淀粉含量较高且接近的不同品种大米制作的米粉品质，发现其蒸煮特性较为一致而质构特性差异较大。高晓旭等[13]研究发现当大米蛋白质量分数在6%～7%、直链淀粉质量分数在21%～25%时，加工的鲜米粉柔软顺滑、口感较好。因此，虽然直链淀粉含量对米粉品质影响较大，但并不是唯一影响因素，大米原料其他品质特性对凝胶品质也有一定的影响。大米原料特性随着储藏时间的延长也会发生改变，势必会对米粉的品质产生影响。将不同储藏时间的稻谷加工成鲜湿米粉，判断不同品质稻谷的用途，不仅可以有效地利用稻谷资源、促进稻谷的流通、降低库存，同时也可以降低国家经济损失。因此，本实验对不同储藏时间的稻谷进行鲜湿米粉加工，分析鲜湿米粉的品质，旨在探索鲜湿米粉与原料稻谷的关系，并利用主成分分析对鲜湿米粉进行品质评价，探究鲜湿米粉的原料适应性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

稻谷样品共80 份，由籼稻主产区江西省、粳稻主产区吉林省提供：储藏时间为1～4 年籼稻共40 份，每年各10 份，由中央储备粮江西分公司提供；储藏时间为1～4 年粳稻共40 份，每年各10 份，由中央储备粮吉林分公司提供。按照GB/T 5491—1985《粮食、油料检验扦样、分样法》[14]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

JXFM110锤式旋风磨 上海嘉定粮油食品有限公司；MP2002电子天平 上海恒平科学仪器有限公司；HHS型电热恒温水浴锅 天津市华北实验仪器有限公司；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；TA.XT Plus质构仪英国Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 鲜湿米粉制作

参照文献[15]中的方法。稻谷经过砻谷碾米（碾减率10%左右）后，再经锤式旋风磨磨粉，过100 目筛。将过筛后的大米粉与水按质量比1∶1.6（干基质量分数约为35%的米浆）混合搅拌均匀，静置2 min。称取80 g米浆平摊于直径24 cm的不锈钢圆盘中，静置2 min后将其置于加热沸腾的蒸锅中，气蒸5 min，使其形成厚约1.5 mm的米粉片。然后取出置于室温下冷却15 min，然后在4 ℃下老化10 h，取出、切成宽10 mm的长条米粉，如图1所示。

图1 鲜湿米粉制作流程图Fig.1 Flow chart for production of fresh rice noodles

1.3.2 鲜湿米粉的品质特性测定

1.3.2.1 米粉蒸煮特性测定

参照SN/T 0395—95《出口米粉检验规程》[16]测定米粉的蒸煮损失率和断条率。

蒸煮损失率：称取10 g的米粉放入漏网中，将其一起放入500 mL水烧杯中，保持水的微沸状态，米粉蒸煮3 min，取出后用20 mL的蒸馏水淋洗，沥干、放置5 min至无水滴低落，用玻璃棒搅匀米粉汤，量取米粉汤总质量的1/10放入已恒质量的烧杯中，将烧杯放入干燥箱烘干至恒质量，按公式（1）计算蒸煮损失率。

式中：m为恒质量时干物质的质量/g；m1为米粉的质量（10 g）；ω为米粉的水分质量分数/%。

断条率：从样品中选择长度20 cm的粉条20 根置于相应的烧杯中，加入约15 倍米粉质量的沸水，浸泡3 min，滤去汤汁，倒入瓷盘中将长度小于10 cm和大于10 cm的米粉分别称质量，按公式（2）计算断条率。

式中：m1为长度小于10 cm米粉的质量/g；m2为长度大于10 cm米粉的质量/g。

1.3.2.2 米粉的感官评价及质构特性测定

参照文献[17]中的方法，向蒸煮容器加入样品质量50 倍的蒸馏水，加热至水沸腾后，投入样品，烹煮时间均为2 min。蒸煮后以漏勺分离样品和蒸煮液，并将样品浸于20 ℃的蒸馏水中快速冷却约60 s。用于质构特性测定的样品需在室温静置20 min，使表面多余水分挥发。

感官评价：由6 名感官评价人员（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》[18]培训后方可参加评价），参照文献[19]修改制定压榨型鲜湿米粉条感官评分细则（表1）。感官评价指标包含色泽、气味、外观结构、筋道感和爽滑感5 项内容。

表1 米粉条感官评分标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of rice noodles

质构特性测定：参照文献[20-22]的方法。选用TPA模式，型号为P36R圆柱形的探头，实验参数：压缩比：50%；感应力：5 g；测前速率：1.0 mm/s；测试速率：1.0 mm/s；返回速率10.0 mm/s；停留时间：5 s。重复实验6 次，结果取平均值。

1.4 数据处理与分析

实验重复3 次，结果以平均值±标准差表示。参照文献[4,22]采用Excel、SPSS 20.0软件对数据进行方差分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 鲜湿米粉的品质特性分析结果

2.1.1 蒸煮特性测定结果

由不同储藏年限籼稻谷和粳稻谷样品的蒸煮损失率和断条率的散点分布图（图2）和平均值（表2）可知，籼稻制作的鲜湿米粉蒸煮损失率呈逐渐降低的趋势，储藏1 年与储藏2～4 年的蒸煮损失率存在显著性差异（P＜0.05），由粳稻制作的鲜湿米粉蒸煮损失率呈先下降后上升的趋势，在储藏1～4 年内无显著性差异（P＞0.05）。籼稻在储藏2～3 年时，米粉蒸煮损失率和断条率较为离散，样品间的差异大；随储藏时间的延长，由粳稻制作的鲜湿米粉蒸煮损失率和断条率离散程度逐渐增大，说明粳稻样品间的差异随储藏时间的延长也呈增大趋势。蒸煮损失率反映米粉在蒸煮过程中向水中溶解固形物的量，蒸煮损失率高易导致浑汤，影响米粉的食用品质[23]。随稻谷储存时间的延长，米粉淀粉凝胶网络中淀粉分子间形成更强的氢键[24]。Hermansson等[25]报道，直链淀粉含量较高时会使米粉蒸煮损失率及断条率降低，这可能是用籼稻制作的鲜湿米粉蒸煮损失率和断条率均低于粳稻的原因。两种稻谷制作的鲜湿米粉断条率均呈先降低后升高的趋势，籼稻储藏2 年与储藏4 年相比，鲜湿米粉的断条率有显著性差异（P＜0.05），粳稻储藏时间2 年时，断条率差异显著（P＜0.05），推测断条率降低的原因是米粉凝胶的强度加强。

图2 米粉蒸煮特性散点分布图Fig.2 Cooking characteristics of rice noodles

表2 米粉蒸煮品质指标平均值及差异性分析结果Table 2 Mean values and statistical difference analysis of cooking loss rate and rate of broken rice noodles during cooking

2.1.2 感官评价结果

由不同储藏年限籼稻谷和粳稻谷样品的蒸煮损失率和断条率的散点分布图（图3）和平均值（表3）可知，两种稻谷制作的米粉色泽、气味均随储藏时间的延长呈降低的趋势；外观结构、筋道感、爽滑感随储藏年限的延长均呈先升高后降低的趋势，这和储藏过程中直链淀粉含量及蛋白质二硫键的增加使凝胶强度的增强有关。两种稻谷制作的米粉感官总分也是呈先增加后降低的趋势，这也表明储藏一定时间的稻谷更适合作米粉。籼型米粉的气味、色泽均在储藏3 年时较离散，其他感官指标均是在储藏4 年时较离散，说明籼稻随着储藏时间的延长，样品间的差异逐渐增大；粳型米粉的气味、外观结构均在储藏4 年时较离散，感官总分在储藏3 年时差异较大，不同样品间有较大的差异（图3）。

图3 米粉感官评分散点分布图Fig.3 Scatter plots of sensory scores of rice noodles

表3 米粉感官品质指标平均值及差异性分析结果Table 3 Mean values and statistical difference analysis of sensory quality indexes of rice noodles

2.1.3 质构特性测定结果

图4 米粉质构特性散点分布图Fig.4 Scatter plots of texture characteristics of rice noodles

表4 米粉质构特性指标平均值及差异性分析结果Table 4 Mean values and statistical difference analysis of texture characteristics of rice noodles

由不同储藏年限籼稻谷和粳稻谷样品的蒸煮损失率和断条率的散点分布图（图4）和平均值（表4）可知，两种稻谷制作的鲜湿米粉硬度均随储藏年限的延长呈上升趋势，均在储藏年限为4 年时差异显著（P＜0.05），且不同储藏时间的数据均较离散；储藏过程中直链淀粉含量增加，蛋白质中巯基被氧化成二硫键，导致蛋白质和淀粉的交联度增大，形成的凝胶硬度增大；同时直链淀粉与游离脂肪酸形成直链淀粉-脂类复合物，糊化时水分难以进入内部，也会使硬度增大[26-27]。两种鲜湿米粉的黏着性随储藏年限的延长均呈增加趋势，籼稻在储藏时间为4 年时差异显著，粳稻在储藏1～4 年内无显著性差异。籼稻制作的鲜湿米粉的弹性呈上升趋势，在储藏年限为4 年时差异显著（P＜0.05），不同储藏年限的粳稻制作的鲜湿米粉弹性无显著性差异（P＞0.05），两种稻谷均在储藏1 年时质构特性有较大的离散。弹性反映了米粉恢复形变的能力，是衡量米粉口感的重要指标之一，弹性越大，越有嚼劲；黏聚性反映了米粉内部黏结的紧密程度以及抵抗外界破坏的能力，黏聚性的大小与内部凝胶网络的形成有关[28]。籼稻制作的鲜湿米粉的黏聚性随储藏年限的延长呈降低趋势，在储藏年限为3 年时差异显著（P＜0.05）；粳稻制作的鲜湿米粉的黏聚性无显著性差异（P＞0.05）。随储藏年限的延长，两种稻谷制作的米粉咀嚼性都整体增强，可能是由于直链淀粉含量、二硫键含量的升高使网络凝胶强度增大，而有研究指出，鲜湿米粉的咀嚼性与直链淀粉含量不存在显著性关系，而与大米淀粉晶体特性有关[29-30]。两种稻谷的回复性随储藏年限的延长无明显变化。回复性反映米粉形变的恢复情况，回复性越高，米粉的加工品质越好。

2.2 鲜湿米粉品质的综合评价及原料适应性分析结果

为了消除感官评价不稳定性，将质构特性与感官评价一起通过主成分分析构建数学模型，对鲜湿米粉进行综合评价。由于各指标的量纲不同，因此，对各指标数据进行标准化处理，对处理后的数据进行主成分分析。令X1～X12分别为色泽得分、气味得分、外观结构得分、筋道感得分、爽滑感得分、总分、硬度、黏着性、弹性、黏聚性、咀嚼性和回复性，共提取了4 个特征值大于1的主成分，各主成分的特征值、贡献率及累积贡献率见表5。前4 个主成分的累积贡献率达到了75.200%，包含了大部分鲜湿米粉的品质信息。

表5 各主成分的特征值、贡献率和累积贡献率Table 5 Eigenvalue, variance contribution rate and cumulative variance contribution rate of each principal component

表6 各主成分特征向量Table 6 Eigenvector of each principal component

根据主成分特征向量（表6），可构建各主成分与鲜湿米粉品质的线性关系，关系式如下。

以4 个主成分Y1、Y2、Y3、Y4与其方差贡献率构建出鲜湿米粉品质的综合评价Z，Z是主成分Y1、Y2、Y3、Y4的线性组合：Z＝0.299 58Y1＋0.218 93Y2＋0.130 49Y3＋0.103 01Y4。

以此公式计算鲜湿米粉的综合评分Z，用来评价鲜湿米粉品质。再对综合评分Z进行快速聚类分析，聚类结果及稻谷在各储藏年限样品数的统计结果见表7。

表7 聚类分析结果及各储藏时间稻谷样品数Table 7 Results of cluster analysis and number of rice samples with different storage periods in each group

第一类综合分值在0.25～1.05，聚类中心为0.52，是综合分值最高的一类，鲜湿米粉品质最好，共包含22 份样品，其中籼稻占19 份，粳稻占3 份，籼稻中储藏1 年的样品占2 份，储藏2 年的为5 份，储藏3 年的为7 份，占储藏3 年籼稻总样品数的70%，储藏4 年的为5 份；粳稻中，均为储藏2、3 年的样品。第二类综合分值在-0.25～0.20，聚类中心为0.05，是品质次好的一类，共包含40 份样品，其中籼稻19 份，粳稻21 份；籼稻中储藏1 年的样品占7 份，储藏2 年的为5 份，储藏3 年的为3 份，储藏4 年的为4 份样品；粳稻中储藏1 年的样品占5 份，储藏2、3 年的样品均为7 份，储藏4 年的为2 份。第三类综合分值在-1.02～-0.31，聚类中心为-0.52，是品质最差的一类。籼型米粉的品质基本在好和次好一类，而粳型米粉的品质基本在次好和差一类，说明籼稻加工鲜湿米粉的适应性好于粳稻。从第一类的样品数可以看出，储藏2、3、4 年的籼稻样品比例均较高，储藏3 年的籼稻样品有70%属于第一类，说明储藏3 年的籼稻样品较适应加工鲜湿米粉，一定的储藏年限有利于改善鲜湿米粉的品质。

从籼型米粉的蒸煮品质中可以看出，随储藏年限的延长，蒸煮损失率逐渐降低，说明米粉淀粉凝胶网络中淀粉分子间形成更强的氢键，有利于减少米粉在蒸煮过程中向水中溶出的固形物的量，从而使米粉更加爽滑和筋道；从感官评价中可看出，两种米粉的爽滑感和筋道感均是呈现先增加后降低的趋势，可能是糊化温度的升高使米粉未能充分糊化，导致米粉不能较好地形成良好的淀粉网络结构，使感官评分降低。两种米粉的感官品质不随时间呈线性变化，虽然硬度、咀嚼性均随储藏时间的延长呈增加趋势，但硬度过大或过小，感官品质均会下降。

3 结 论

随原料储藏年限的延长，籼型米粉的蒸煮损失率呈逐渐降低的趋势，粳型米粉呈先下降后上升的趋势，断条率均是呈先下降后升高的趋势。两种米粉感官品质中的色泽、气味得分均呈降低趋势，外观结构、筋道感、爽滑感得分和总分均是呈先升高后降低的趋势，籼型米粉的感官品质好于粳型米粉。两种米粉的硬度、咀嚼性均呈上升趋势，且均在储藏年限为4 年时硬度差异显著（P＜0.05），黏着性也呈上升趋势，其他质构指标无明显变化规律。

利用主成分分析法，对鲜湿米粉品质进行综合评价，构建鲜湿米粉品质的数学评价模型。通过对综合评价值聚类分析得出品质分类情况，并统计各储藏年限的样品数，得出籼稻加工鲜湿米粉适应性好于粳稻，且储藏3 年时的籼稻加工鲜湿米粉的品质较好。