碾磨度对粳稻外观品质和食味理化特性的影响

李萍，普绍荣，李凤英，左方骏，张欣，赵飞，刘建

1(天津农学院 基础科学学院，天津, 300384)2(天津农学院, 天津市食味水稻科技创新与成果转化国际联合研究中心，天津, 300384)3(天津市金芦米业有限公司，天津, 301500)4(天津农学院 农学与资源环境学院，天津, 300384)

水稻是我国主要的粮食作物之一。收获后的稻谷加工首先是去除稻壳得到糙米。糙米由糠层(果皮、种皮、糊粉层)、胚和胚乳构成，果皮和种皮占5%～6%，胚占2%～3%，胚乳占91%～92%[1]。基于营养和健康角度，消费者对糙米的需求日益增加。但是，糙米由于有果皮、种皮等坚硬外壳的存在，蒸煮品质很差。糠层中还含有纤维，导致糙米吸水性差，煮熟后的籽粒容易破裂，严重影响外观品质。因此，需要对糙米进行碾磨得到供食用的精米，即稻米消费的主要形式。由于稻米的营养成分(如蛋白质、脂质、纤维、维生素、矿物质)和功能性成分(如γ-谷维素、生育酚、生育三烯酚)主要分布在糠层[2-4]，碾磨会造成这些成分的流失，因此，关于糙米的碾磨程度一直存在争议。碾磨度是指糙米在碾磨过程中糠层去除的程度，以碾磨掉的糠粉质量占糙米质量的百分数表示[5-6]。碾磨过程中适当去除糠层可以增加稻米的白度，提高蒸煮品质和食用品质[7-8]。但过度碾磨追求白度，碎米量增多，整精米率下降，稻米商品价值受损[9]。而且，米糠的过度去除也会导致稻米营养成分和功能性成分的严重流失，还会损失部分胚乳，并增加碾磨的能耗[10-11]。因此，对于稻米加工企业来说，开发低碎米率，保留较高营养成分和理想蒸煮及食用品质的稻米加工方法尤为重要。

水稻的食用品质(食味)是指人在食用米饭时对米饭好吃与否作出的评价。与水稻食味相关的理化特性主要有：直链淀粉含量、蛋白质含量、米饭的硬度和黏度、淀粉的糊化特性。先前的研究[12-16]多集中在碾磨度对稻米蒸煮品质和营养品质的影响，关于碾磨度对稻米的外观品质和与食味相关的理化特性的影响以及碾磨度与这些指标之间的相关性报道较少。本试验以3种粳稻稻谷为供试材料，制备不同碾磨度的精米，考察碾磨度对稻米外观品质和食味理化特性的影响，并研究碾磨度与这些指标之间的相关性，以期为稻米适度加工、减少营养损失并确保食味提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

水稻品种(系)为津原U99、津原45和晶香432，2019年在天津市宁河区廉庄镇种植，4月8日播种，5月28日插秧，株行间距15 cm×30 cm，肥水管理同当地常规大田水平。所有材料均为常规粳稻，成熟期收获，带回实验室自然干燥至水分含量达到14.5%。

L-天冬氨酸(纯度≥98%)，Sigma-Aldrich公司；无水乙醇和氢氧化钠(分析纯)，天津市化学试剂三厂。

1.2 仪器与设备

SY88-TH型垄谷机，韩国双龙公司；CBS300AS(1)型碾米机、RHS1A型米饭硬度黏度仪、STA1 A型米饭食味计，日本佐竹公司；R4GQI20型颗粒评定仪，日本佐竹公司；rapid N cube 型定氮仪，德国元素公司；AA3型连续流动分析仪，德国BRAN+LUEBBE公司。

1.3 实验方法

1.3.1 稻谷脱壳和碾米

稻谷用垄谷机去壳得到糙米，糙米用碾米机碾磨。碾米机白度设置分别为4、5、6、8、10，每次投入糙米质量为300.00 g。对应供试材料的碾磨度和试验处理如表1所示。

表1 供试材料的碾磨度及试验处理Table 1 Degree of milling of the tested materials and test treatments

1.3.2 稻米外观品质的测定

用颗粒评定仪对稻米外观品质测定，包括米粒长、宽、厚度、稻米白度值。

按照GB/T 21719—2008《稻谷整精米率检验法》测定不同碾磨度碎米率。

1.3.3 稻米食味理化特性的测定

1.3.3.1 蛋白质含量测定

采用燃烧法测定样品蛋白质含量(GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质含量的测定》)，单位为%。具体操作如下：稻米粉碎，过70目筛，取筛下粉末。称取0.1 g粉末(精确至0.000 1 g)，用锡箔包裹后置于定氮仪的样品盘中。燃烧管温度960 ℃，还原管温度815 ℃，氮折算为蛋白质的系数为6.25。

1.3.3.2 直链淀粉含量测定

用连续流动分析仪测定直链淀粉含量，单位为%。

直链淀粉标准溶液的配制：称取直链淀粉标准品(直链淀粉含量分别为26.5%，16.2%，10.4%，1.5%) 各100 mg(称准至0.000 1 g)，放入100 mL容量瓶中，加入1 mL无水乙醇，轻摇使分散，加入9 mL浓度为1 mol/L的氢氧化钠溶液，摇匀，保鲜膜封口，沸水浴10 min，冷却至室温，去离子水定容，摇匀。

样品直链淀粉含量的测定：稻米粉碎，过70目筛，取筛下粉末。准确称量0.100 0 g米粉置于100 mL容量瓶中，加入1 mL无水乙醇，轻摇，加入9 mL浓度为1 mol/L的氢氧化钠溶液，摇匀，保鲜膜封口，沸水浴10 min，冷却至室温，去离子水定容，摇匀，待测。

1.3.3.3 米饭质地的测定

用米饭硬度黏度仪测定。具体操作：准确称取精米样品30.00 g置于铝罐中，淘米30 s，按照米水质量比1∶1.35加入自来水浸泡30 min，煮饭锅蒸煮30 min，之后继续焖10 min，室温放置2.0 h。准确称取 8.00 g米饭，制成米饼测定米饭的硬度和黏度。

1.3.4 米饭食味值的测定

用米饭食味计测定食味值。将1.3.3.3制备的米饼先测定食味值，再进行质地测定。

1.4 数据处理

所有处理重复3次，取平均值作为结果。采用Microsoft Excel 处理数据，SPSS 22.0软件对不同处理均值间的差异显著性进行Duncan多重比较及指标间的Pearson相关性分析。

2 结果与分析

2.1 碾磨度对稻米外观品质的影响

2.1.1 碾磨度对米粒外形的影响

碾磨度对米粒长、宽、厚度及长宽比的影响结果如表2所示。

米粒外形包括长、宽、厚和长宽比。根据糙米长度，稻米籽粒可以分为4类：超长粒(>7.5 mm)，长粒(6.51～7.50 mm)，中粒(5.51～6.50 mm)和短粒(<5.50 mm)。根据长宽比，稻米籽粒可以分为3类：细长粒(>3.0)，中粒(2.1～3.0)，粗粒(1.1～2.0)。由表2数据可知，供试3个品种(系)属于短粗粒型。与对照糙米相比，碾磨后米粒的长度、宽度、厚度和长宽比都显著下降(P<0.05)，说明碾磨对籽粒外形具有重要影响。随着碾磨度的增加，米粒长度减小，但对津原U99来说，碾磨度超过2%，粒长差异不显著(P>0.05)；对津原45和晶香432来说，处理1和处理2及处理3和处理4之间，米粒长度差异不显著(P>0.05)；碾磨度超过处理4，米粒长度显著下降(P<0.05)；碾磨对米粒宽度、厚度及长宽比的影响较小，这可能与供试品种(系)属于短粗粒型有关。有研究表明，在相同碾磨时间内，碾磨难易排序为：超长细粒>长细粒>中长细粒>中粒>短粗粒，我们的试验结果与PROM-U-THAL等[14]的研究结论一致。徐庆国[17]也报道了相同的试验结论。

表2 不同碾磨度米粒的外形Table 2 Shape of rice grains with different milling degrees

2.1.2 碾磨度对稻米白度值和碎米率的影响

表3显示了碾磨度对稻米白度值和碎米率的影响。

表3 碾磨度对稻米白度值和碎米率的影响Table 3 Effect of milling degree on rice whiteness value and broken rice rate

白度是衡量稻米碾磨程度的重要指标(有色米除外)。糠层和外胚乳中含有的脂溶性营养物质和矿物质导致糙米呈现黄色[18]。碾磨去除糠层，使得稻米白度增加。由表3可知，与对照糙米相比，随着碾磨程度的增加，供试3个品种(系)稻米的白度值显著增加(P<0.05)，说明碾磨对稻米白度具有显著影响。但是，碾磨度为2%时(处理1)，津原U99、津原45和晶香432的稻米白度值分别增加50.5%、44.5%和70.1%，此后再增大碾磨度，稻米白度值增幅变缓。有研究表明，东南亚消费者对稻米白度的可接受值为39～47[19]，碾磨度为9%～10%(处理3)可以满足消费者对白度的需求。

碎米含量的高低是稻米分级定价的重要依据，与稻米加工企业的经济效益密切相关。由表3数据可知，同一碾磨度下，津原U99碎米率最多，其次是晶香432，津原45碎米率最少。这可能是因为津原U99糙米的长宽比在3个品种(系)中最大，碾磨中更容易产生碎米。随着碾磨度的增加，供试品种(系)碎米率增大，当碾磨度超过9%～10%时(处理3)，3个品种(系)碎米率增幅加大，经济损失增多。此外，从数据还可以看出，碾磨对碎米率的影响存在品种间差异。对津原U99和晶香432来说，碾磨度增大，碎米率显著增加(P<0.05)，但对津原45来说，碾磨度在9%以内，碎米率差异不显著(P>0.05)。

2.2 碾磨度对稻米食味理化特性的影响

2.2.1 碾磨度对稻米蛋白质含量和直链淀粉含量的影响

表4给出了碾磨度对稻米蛋白质含量和直链淀粉含量的影响结果。

稻米营养成分的主体是淀粉，其次是蛋白质。直链淀粉含量和蛋白质含量是影响稻米蒸煮品质和食味的两个重要理化特性[20-21]。由表4数据可知，随着碾磨度的增加，稻米蛋白质含量显著下降(P<0.05)。蛋白质主要存在于稻糠的糊粉层中，碾磨度增加，糊粉层被去除的程度增加，导致蛋白质含量下降，即碾磨加工会损失大米的蛋白质。对津原U99和津原45来说，碾磨度超过9%(处理3)，蛋白质减小幅度变缓，从糙米到碾磨度15%，稻米蛋白质含量分别下降15.9%和14.6%；对晶香432来说，碾磨度超过13%(处理4)，蛋白质减小幅度变缓，从糙米到碾磨度15%，蛋白质含量下降20.4%。随着碾磨度的变化，各个品种(系)蛋白质含量的变化有所不同，反映了它们稻米中蛋白质分布上的差异[22]。

淀粉主要贮藏于稻米的胚乳细胞中，糊粉层中积累较少。淀粉的浓度从米粒外侧向内侧中心部逐渐增加。由表4数据可见，对供试3个水稻品种(系)来说，随着碾磨度的提高，米粒外侧的糠层去除程度增加，损失了蛋白质、脂质和矿物质等大米成分，留下了胚乳，使得稻米直链淀粉含量相对增加。对津原U99来说，处理2和处理3的稻米直链淀粉含量差异不显著(P>0.05)；对于津原45来说，碾磨度超过9%(处理3)，直链淀粉含量差异不显著(P>0.05)；对晶香432来说，碾磨度超过13%(处理4)，直链淀粉含量差异不显著(P>0.05)。随着碾磨度的变化，各品种(系)直链淀粉含量的变化有所不同，反映了它们稻米中直链淀粉分布上的差异，这和KUMORO等[19]和喻仲颖等[23]的研究结果一致。

表4 碾磨度对稻米蛋白质含量和直链淀粉含量的影响Table 4 Effect of milling degree on the protein content and amylose content of rice

2.2.2 碾磨度对米饭质地的影响

碾磨度对米饭质地的影响结果见表5。

表5 碾磨度对米饭质地的影响Table 5 Effect of milling degree on rice texture

糙米中蛋白质含量高，籽粒结构紧密，吸水速度慢，且吸水量少，淀粉粒得不到充分膨胀和糊化，导致糙米饭硬度大，不适宜食用。由表5数据可知，米饭的硬度随着碾磨度的增大呈下降趋势。对津原U99来说，碾磨度为2%时，米饭硬度下降49.6%，此后再增加碾磨度，米饭硬度下降不显著(P>0.05)；对津原45和晶香432来说，碾磨度为2%，米饭硬度分别下降了49.8%和46.5%，此后硬度下降缓慢，这与林俊帆等[24]报道的结果一致。随着碾磨度的增加，稻米脂质损失增大，从而降低了直链淀粉-脂质复合物的形成，大米淀粉颗粒在糊化过程中所受到的阻力减小，糊化更为完全，这可能是导致米饭硬度降低的原因[7]。此外，米饭的硬度与蛋白质含量有关[1]。蛋白质含量降低，米饭硬度也随之下降。米饭硬度的下降与蛋白质含量的下降结果一致。从表5数据还可以看出，随着碾磨程度的增加，米饭的黏度增加，这与BRENDA等[8]的研究结果一致。但是，对津原U99、津原45和晶香432来说，碾磨度分别大于6%(处理2)、9%(处理3)和13%(处理4)，米饭黏度间的差异显著(P<0.05)。CUI等[25]的研究表明，米饭的硬度/黏度与食味密切相关，硬度/黏度小，食味好。从表中数据可见，碾磨度对供试水稻品种(系)米饭的硬度/黏度具有重要影响，随着碾磨度的增加，米饭硬度/黏度下降，食味提高。

2.3 碾磨度对米饭食味值的影响

表6显示了不同碾磨度米饭的食味值。

表6 碾磨度对米饭食味值的影响Table 6 Effect of milling degree on the palatability value of rice

由表6数据可知，糙米饭食味值很低，不适宜食用。随着碾磨度的增加，米饭食味值提高。对供试3个水稻品种(系)来说，碾磨度超过9%～10%(处理3)，米饭食味值间的差异不显著(P>0.05)，说明再增加碾磨度，食味值的增幅明显变缓，这与季宏波等[26]报道的结果一致。过度碾磨会增加稻米营养物质和功能性成分的流失并增加碾磨能耗，而稻米食味值的变化不大，因此不能为了追求外观品质而过度加工。

2.4 碾磨度与稻米外观品质、食味理化特性及米饭食味值的相关性分析

碾磨度与稻米外观品质、食味理化特性和米饭食味值的相关性分析结果见表7。

表7 碾磨度与稻米外观品质、理化特性及米饭食味值的相关性Table 7 Correlations between milling degree and appearance quality, physicochemical properties and palatability value of rice

由分析结果可知，碾磨度与稻米米粒长度、蛋白质含量、米饭硬度和硬度/黏度呈极显著负相关(P<0.01)，相关系数分别为r=-0.616、r=-0.795、r=-0.899和r=-0.769，说明随着碾磨度的增加，稻米米粒长度减小、蛋白质含量下降、米饭硬度及硬度/黏度降低。碾磨度与稻米白度值、碎米率、直链淀粉含量、米饭黏度和食味值呈极显著正相关(P<0.01)，相关系数分别为r=0.973、r=0.539、r=0.769、r=0.728和r=0.774，说明随着碾磨度的增加，稻米白度值提高、碎米率增大、直链淀粉含量增加、米饭黏度及食味值增大。碾磨度与米粒宽度、厚度和长宽比相关性不显著。

3 结论

适度碾磨对稻米加工企业和消费者健康具有重要意义。碾磨对粳稻外观品质和食味理化特性具有重要影响。随着碾磨度的增加，米粒长度减小，碾磨度超过13%，长度显著下降(P<0.05)，碾磨对短粗籽粒的宽度、厚度及长宽比影响较小。蛋白质含量和米饭硬度随着碾磨度的增加而下降，直链淀粉含量和米饭黏度及食味值随着碾磨度的增加而提高。碾磨度与米粒长度、蛋白质含量、米饭硬度和硬度/黏度呈极显著负相关(P<0.01)，与稻米白度值、碎米率、直链淀粉含量、米饭黏度和食味值呈极显著正相关(P<0.01)。碾磨度对食味理化特性的影响存在品种间差异。综上所述，对津原U99和津原45来说，最适宜的碾磨度为9%，对晶香432来说，最适宜的碾磨度为13%。不能过分追求稻米的白度而过度加工。在确保稻米食味的前提下，尽量降低碾磨程度，减少稻米的营养物质和功能性成分的损失，做到稻米既好吃又营养，同时提高稻米的商品价值。