鲜湿米粉品质劣变机理及保鲜技术研究进展

董宏浩 徐 丽 全 珂 易翠平 张兴全

(长沙理工大学化学与食品工程学院1，长沙 410114) (湖南金健米制食品有限公司2，宁乡 410600)

鲜湿米粉含水量高达60%～80%，在生产和贮藏过程中易受外界环境因素的影响，引发米粉的腐败、老化回生等品质劣变问题，具体表现为发酸，色泽变暗，表面黏着，质地变硬且易断条，同时伴随着刺激性的不良气味，部分米粉甚至会出现霉变、变黄、变黑等现象。由于鲜湿米粉易发生品质劣变问题，导致其质量不稳定，货架期短，严重阻碍了米粉行业的发展。因此本文对鲜湿米粉贮藏期间的品质变化及劣变机理进行分析，并总结了有效的米粉保鲜技术，旨在为鲜湿米粉销售及贮藏过程中的品质控制提供参考。

1 鲜湿米粉贮藏过程中的品质变化

1.1 酸度

酸度是是衡量米粉口味的重要指标之一。研究报道，鲜湿米粉的pH随贮藏时间的延长而显著性减小，且贮藏温度越高，米粉的pH变化越大[1]。袁蕾蕾[2]通过测定鲜湿米粉在不同温度下储存48 h后的酸度变化，发现鲜湿米粉的酸度总体上呈升高趋势，且随温度的升高但4 ℃下储存的样品酸度无明显变化。这可能是由于微生物利用米粉内的碳水化合物代谢产酸，降低了米粉的pH值，而4 ℃的低温环境对微生物的代谢活动起到了抑制作用[4]。

1.2 色度

正常鲜湿米粉白度高、透明度好，明亮有光泽。黄永平[4]对比了4 ℃和28 ℃下贮藏的鲜湿米粉的色度值变化，结果显示，28 ℃下贮藏的米粉其L*值和a*逐渐下降，b*先升高后略有降低；而4 ℃下贮藏的米粉L*值无显著变化，a*值呈降低趋势，b*值呈增加趋势。易翠平等[5]研究也表明常温下贮藏的米粉的亮度逐渐变暗，颜色逐渐变黄，同时贮藏温度越高米粉的色度值变化越大。产生此变化的原因在于米粉的外观受内部淀粉与蛋白质之间相互作用的影响，该相互作用较弱会导致米粉透明度降低，表面发暗[6]。同时微生物的代谢活动能产生色素等有色物质，使米粉色泽加深，出现红色、黄色、黑色等杂色。

1.3 质构

质构特性包括硬度、弹性、咀嚼性等，一般受纤维素、蛋白质、淀粉/蛋白质网络等组分的影响[7]。易翠平[5]经实验发现，4 ℃下贮藏的米粉随时间的延长逐渐变硬，弹性和黏性降低，咀嚼性增大；而在25 ℃和37 ℃下贮藏的鲜湿米粉硬度、弹性、黏性和咀嚼性均有不同程度的降低。张玮等[8]也证实低温下储存的鲜湿米粉其硬度和咀嚼性更高。这是因为常温下腐败菌大量繁殖，分解了米粉中的淀粉颗粒及蛋白质等组分，破坏了米粉稳定的内部结构，导致直链淀粉的浸出和蛋白质的溶解，使米粉的硬度降低。而低温贮藏下的米粉易发生老化，导致米粉变硬，易断条。

1.4 感官评价

食品的感官评价指标包括气味、色泽、组织形态及口感。鲜湿米粉贮藏过程中的感官分值随贮藏时间的延长而显著下降，但不同温度下鲜湿米粉的劣变现象不完全相同。有研究表明4 ℃下储存的米粉从18 h开始出现明显的碎粉，米粉变硬，弹性降低，口感较差，但色泽和气味上无明显变化；而25 ℃下的米粉较4 ℃下口感更佳，但色泽发黄，刺激性气味重，且米粉间出现粘连现象[5]。该变化可能是由于低温加速了淀粉的老化，鲜湿米粉内部的结晶网络紧缩使其失水，进而导致米粉的品质下降[2]。当环境温度高于20 ℃时，米粉的老化过程减缓，但微生物的大量繁殖使得鲜湿米粉出现酸败，发霉等问题。

2 鲜湿米粉的品质劣变机理

2.1 微生物的代谢分解作用

微生物在生长繁殖过程中能够通过自身代谢途径，利用食品基质中的蛋白质、氨基酸、脂肪酸和糖类等多种物质进行生长繁殖，进而产生不良代谢产物，引起食品腐败变质[9]。随着鲜湿米粉贮藏时间的延长，生长环境的变化和微生物间的相互作用，包括拮抗和协同行为，会改变微生物的种类和数量[10]。借助传统微生物表型鉴定和现代微生物基因型鉴定技术，我们可以确定鲜湿米粉贮藏过程中的微生物变化及优势腐败菌种类。陈志瑜[11]通过对变质湿米粉中的微生物进行表型鉴定，确定了引起鲜湿米粉变质的优势腐败细菌为芽孢杆菌属和葡萄球菌属，优势腐败霉菌主要为白曲霉和毛霉。黄永平[4]在传统表型鉴定的基础上，结合基因型鉴定方法，测定了28 ℃下鲜湿米粉贮藏过程中的菌相变化，结果表明：随着贮藏时间的延长，芽孢杆菌属、乳酸菌和肠杆菌科在米粉菌相中逐渐占据主导地位，成为鲜湿米粉变质的主要腐败菌。根据腐败菌种属的不同及代谢途径的特异性，其产生的典型挥发性成分及特征组分会对食品品质造成不同程度的影响[10]。在白米,糙米和小麦等谷物类食品的贮藏过程中, 乳酸菌通过代谢活动产生2-甲基丁醛和异戊醛，引起谷物制品的腐败[12]。蜡状芽孢杆菌则可以利用糖类及蛋白质，经代谢活动产生大量的伯醇和酯，以及硫和支链氨基酸的分解产物，最终产生等异味[13]，同时其产生的两类肠毒素会造成人体的肠胃不适[14]。

目前大量研究已经证实了引起鲜湿米粉品质劣变的优势腐败菌种类，但单一腐败菌对米粉的致腐状况及其腐败标志物还并不明确。

2.2 淀粉的老化回生

米粉的生产主要依靠淀粉的α化，由于米粉直链淀粉含量高，糊化温度高，经冷却后部分淀粉由α态转变为β态，使米粉黏度回升，易发生老化[15]。淀粉老化后吸水能力下降，水分析出散失，淀粉链重新由无定形态变为晶体，韧性减弱，强度上升。因此，贮藏期间湿米粉的老化通常表现为失去光泽、黏弹性减弱，口感变硬，易断条。目前关于米粉等淀粉类食品老化的研究有三类不同的观点，分别是老化淀粉的重结晶过程以及晶体形态变化，淀粉制品老化过程中水分分布的变化和淀粉在老化过程中分子链的重排[16]。丁文平等[17]研究发现淀粉的长期老化是由支链的重结晶造成的，米粉在储藏过程中由于支链淀粉的重结晶逐渐增大, 体系凝胶强度及硬度提升, 弹性降低。Wu等[18]研究了老化引起的淀粉分子结构和理化性质的变化，结果显示小支链淀粉分子/簇的比例增加，支链淀粉的平均分子大小和链长减少，长支链淀粉向短支链转移，表明老化后的大米淀粉在分子水平上发生降解。上述研究表明淀粉的老化会显著影响米粉的感官品质，但关于淀粉的老化机理仍存在争议。

2.3 水分分布和迁移

贮藏期间鲜湿米粉的含水量及其水分分布会发生明显变化，进而影响鲜湿米粉的感官品质。水分分布的变化及其迁移在宏观上表现为食品内部水分向表面迁移并蒸发，引起食品硬度的增加；在微观层面上，水在分子水平上重新分配，结合水分子进入B型支链淀粉晶体中，同时自由水分子发生迁移促使分子链之间相互交联形成网络结构，导致淀粉类食品的硬化[19，20]。有研究显示，老化过程中米粉的含水量重新分布，水分子的流动性发生变化，一部分水分子流动性降低，另一些水分子流动性增大。淀粉结晶将一些水分子包含到晶体结构中，导致水流动性降低，同时大分子的结构变化可能导致部分水分子排除，引起游离水的增加[21]。在鲜湿面等其他淀粉类食品的贮藏过程中，也出现了水分的重新分布及其状态的改变。Li等[22]研究发现，贮藏过程中鲜面条的水固相互作用减弱，面条的内部结构遭到破坏，水分分布变得不均匀，并向表面迁移。Zheng等[23]对无壳大麦鲜面条贮藏期间的品质变化进行了分析，结果显示微生物对面条中蛋白质和淀粉结构的破坏促进了强束缚水向弱束缚水和游离水的转化，从而影响面条的蒸煮品质和表观品质。综上所述，淀粉类食品在贮藏过程中水分易向表面迁移且状态发生改变，但其对于鲜湿米粉贮藏品质变化的影响仍有待进一步研究。

3 鲜湿米粉品质劣变的影响因素

3.1 初始菌含量

微生物是引起食品腐败变质的主要原因之一。鲜湿米粉水分含量高，营养物质丰富，在加工和贮藏过程中极易受到外界微生物污染，导致成品鲜湿米粉并非无菌状态。在适宜的环境下，米粉中的微生物开始活跃，迅速生长繁殖并引起鲜湿米粉的腐败变质。李芸等[24]认为微生物含量的超标及其生理活动是导致鲜湿米粉品质劣变的主要原因。綦超等[25]研究了初始带菌量对乌冬粉中微生物的生长繁殖的影响，结果显示：初始菌含量越高，乌冬粉中微生物的生长繁殖速度越快，其货架期也越短。因此通过适当的杀菌处理降低米粉初始菌含量，可以有效延缓米粉的品质劣变。

3.2 水分含量

鲜湿米粉的含水量一般高达60%～80%，属于高水分食品。水分含量对米粉品质的影响可分为两方面。一是水分含量会影响米粉的糊化与老化，进而改变米粉的凝胶品质和贮藏品质。水分含量低于10%时，淀粉老化速率最慢；处于30%～60%之间时，淀粉易发生老化；高于70%时，其老化现象稍慢。二是水分含量与微生物的生长繁殖及代谢活动密切相关，其微小的变化即能导致微生物生长速率的较大波动。水分含量与水分活度一般呈正相关，有研究证实，降低水分活度能显著延长微生物的生长延滞期，进而影响其对数期，最终导致微生物的生长速度降低。不同水分活度对微生物的影响如下：水分活度大于0.9时细菌才能生长繁殖，大于0.87时酵母菌开始繁殖，大于0.8时霉菌开始繁殖[2]。合理控制鲜湿米粉的含水量对于延缓米粉老化、抑制微生物的生长繁殖均具有重要意义。

3.3 贮藏温度

温度会影响鲜湿米粉在贮藏期间的老化速率。淀粉类食品在2～4 ℃之间最易发生老化，4 ℃下的米粉变硬速度加快，更易形成凝胶结构[19]。而当贮藏温度高于60 ℃或低于-7 ℃时，则不易发生老化。有研究表明，低温下鲜湿米粉易发生重结晶而产生品质劣变[26]。汪霞丽的实验结果也显示0～4 ℃下储存的方便湿米粉较易老化，随着温度升高，其老化程度逐渐降低[27]。另一方面，贮藏温度的改变还会影响微生物的生长繁殖速率，进而引起食品的品质变化。柳鑫等[28]的研究结果表明在10～38 ℃条件下贮藏的鲜湿米粉，贮藏温度越高，微生物的繁殖速度越快，其品质劣变也越快。综合两方面考虑，鲜湿米粉的贮藏既要防止低温下米粉老化问题，也要避免温度过高所引起的微生物腐败。

4 鲜湿米粉的保鲜技术

鲜湿米粉的品质劣变主要受微生物污染和淀粉老化问题的影响。微生物主要来源于大米浸泡液和生产销售环境中，米粉老化速率则受含水量及环境温度控制。因此，为延长鲜湿米粉的货架期，不仅需要抑制米粉中微生物的生长繁殖，还需控制米粉的老化回生问题。由于鲜湿面条的保鲜与鲜湿米粉的保鲜要求相似，可以借鉴鲜湿面条的相关保鲜技术[29]。

4.1 鲜湿米粉中腐败微生物的控制

4.1.1 物理杀菌

常见的物理杀菌方法有高温、微波、辐照等，其优势在于杀菌效果好，安全性高，但容易影响米粉的品质。陈志瑜[11]通过对比不同热力杀菌处理对鲜湿米粉贮藏期间保鲜效果的影响发现，90 ℃下水浴加热30 min保鲜效果最佳，但对米粉的质构品质也影响最大。黄永平[30]研究发现微波杀菌工艺能显著降低鲜湿米粉在贮藏期间的菌落总数，并有效改善鲜湿米粉的贮藏品质。Shi等[31]利用电子束辐照(EBI)处理接种过李斯特菌、天然微生物群的冷鲜面条发现，EBI处理能有效提高鲜面条的食用安全性和货架期，且不影响鲜面条的品质。

4.1.2 化学抑菌

化学抑菌主要通过添加化学保鲜剂或利用化学方式对米粉进行处理，从而抑制食品中微生物的生长繁殖。由于该方法无需设备，经济便捷，因此目前广泛应用于鲜湿米粉的保鲜中。刘壮等[32]研究了丙酸钙、脱氢乙酸钠、双乙酸钠等化学保鲜剂对鲜湿米粉条的抑菌效果,结果发现添加0.2 g/kg的双乙酸钠后显著降低了米粉贮藏期间的霉菌总数，其保鲜效果最优。罗文波[33]将双乙酸钠、脱氢醋酸钠和溶菌酶复配制得的保鲜剂用于鲜湿米粉保鲜，其效果优于单一保鲜剂。张玮等[34]采用酸浸处理延长方便米粉的保质期，最终确定乳酸体积分数1%、时间3 min为最佳酸浸条件，经此工艺处理的米粉菌落总数显著降低，且感官品质无明显变化。

4.1.3 生物抑菌

生物抑菌是指利用天然生物保鲜剂以抑制微生物的生长繁殖，包括植物源保鲜剂、动物源保鲜剂、微生物酶制剂、微生物菌制剂及其代谢产物等。由于生物保鲜剂具有安全、无毒的特点，近年来已成为食品保鲜的热点话题。吴超[35]发现ε-聚赖氨酸能有效降低贮藏期间湿米粉中的菌落总数。Klinmalai[36]将壳聚糖溶液添加到米粉中，发现其能提升米粉在5 d内的贮藏品质且不会影响米粉的凝胶质地。Wang[37]研究了姜黄素(CUR)对小米鲜面条的贮藏保鲜效果，结果表明，CUR可使25 ℃下贮藏的小米鲜面条菌落总数减少，货架期由20 h延长到30 h，同时小米鲜面条在贮藏期的感官接受度显著提高。

4.1.4 包装抑菌

包装是隔绝外界污染，延长食品保质期的重要手段之一。真空包装、气调包装、抗菌包装等技术已广泛应用于食品的长期保鲜中。Olawuyi等[38]通过在鲜切黄瓜上涂抹不同浓度的壳聚糖溶液，并包装在基于空气，氮气和氩气的气调保鲜袋中，显著延长鲜切黄瓜的保质期。欧阳梦云等[39]利用70%CO2+30%N2的气调包装组合将生湿面的货架期由2 d延长到3 d。Deng等[40]研制出纤维素纳米纤维-壳聚糖薄膜并作为食品接触包装材料应用于具有高湿性和高粘着力的食品表面，有效降低了食品水分损失和降低食品层间黏着力。

目前市场上的鲜湿米粉一般采用低真空包装与热杀菌处理相结合，以达到长期贮藏的目的，但该方法会对鲜湿米粉造成挤压，引起米粉的粘连、变形。关于气调包装及抗菌包装材料在鲜湿米粉中的应用还有待进一步研究。

4.2 鲜湿米粉的老化调控技术

鲜湿米粉的含水量一般为60%～80%，处于淀粉基食品易老化的水分区间内(30%～70%)，因此在贮藏过程尤其是低温环境下极易发生老化回生，导致米粉逐渐变硬，断条率上升，复水性变差。抑制淀粉老化的手段包括物理法和添加抗老化助剂。由于物理法对食品本身的品质影响较大，因此不适用于鲜湿米粉的抗老化。抗老化助剂包括酶制剂、乳化剂、食品胶、变性淀粉等，是目前用于鲜湿米粉抗老化的最有效的手段。

4.2.1 酶制剂

淀粉酶、脂肪酶等酶制剂对于淀粉的老化均能起到抑制作用。谢定等[41]对比了不同添加剂用于保鲜方便米粉中的抗老化效果，发现采用0.1%质量分数的酶制剂，在55～60 ℃下处理30 min后的方便米粉可保存11个月不发生老化。汪霞丽[42]利用麦芽糖淀粉酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶对方便湿米粉进行处理，结果显示经麦芽糖淀粉酶处理的米粉抗老化效果最好。

4.2.2 乳化剂

乳化剂可通过与直链淀粉形成直链淀粉-乳化剂-脂质复合物，破坏直链淀粉-脂质复合物的形成，阻碍直链淀粉结晶，进而抑制淀粉老化[43]。目前已有研究证实单甘酯、蔗糖酯等乳化剂对发酵湿米粉的老化具有明显的抑制作用[44]。赵萌等[45]将单硬脂酸甘油酯、硬脂酰乳酸钙钠和蔗糖脂肪酸酯分别以0.1%的添加量加入小米粉中制成小米馒头，发现添加乳化剂的小米馒头糊化度下降，老化速率降低，这表明3种乳化剂均具有良好的抗老化作用。

4.2.3 食品胶

食品亲水胶体主要通过影响直链淀粉-直链淀粉和支链淀粉-支链淀粉之间的相互作用，阻碍淀粉分子间氢键的结合，进而抑制淀粉老化。Tang等[46]研究表明，黄原胶能通过氢键与直链淀粉作用，同时其充分水合后形成的黏稠凝胶可以抑制水分的流失，进而延缓淀粉的老化。白菊红等[47]研究了不同亲水胶体对苦荞冻糕的抗老化影响，发现海藻酸钠、卡拉胶、瓜尔豆胶和黄原胶均能延缓苦荞冻糕的老化，并得出0.24%卡拉胶、0.17%海藻酸钠、0.13%黄原胶的最优抗老化剂组合，可将-4 ℃下贮藏的苦荞冻糕货架期延长至14 d。

4.2.4 变性淀粉

变性淀粉指天然淀粉经物理、化学或酶等方式改性后的产物，包括淀粉衍生物、淀粉分解产物及交联淀粉。变性淀粉中常含有醋酸根、羟丙基等改性亲水基团，这些基团具有很好的持水性，能够控制食品贮藏期间水分的渗出与流动，同时通过干扰淀粉羟基间氢键的缔合延缓淀粉的老化[48]。黄丽等[49]研究了羟丙基二淀粉磷酸酯(HPDSP)对鲜湿方便米粉品质的影响，结果显示HPDSP能显著降低米粉老化特征峰强度与相对结晶度，降低回生焓，这表明HPDSP具有抗米粉老化的作用。

4.2.5 其他添加剂

研究表明，某些蛋白质、磷酸盐及多糖类物质也同样具有一定的抗老化作用。胡秀婷[50]研究发现大豆分离蛋白可赋予米粉蜂窝状多孔结构,抑制米粉贮藏期间的水分迁移，从而延缓湿米粉中淀粉的老化。周剑敏[51]探究了普鲁兰多糖对籼米粉凝胶及老化特性的影响，实验表明普鲁兰多糖的添加降低了淀粉的重结晶度，可以抑制淀粉老化。王建宇等[52]发现大豆低聚糖及其成分能有效延缓大米凝胶的老化，可用于解决大米类食品的老化问题。

5 结论与展望

微生物的生长繁殖和淀粉的老化回生是导致鲜湿米粉贮藏过程品质劣变的两大主要原因。微生物代谢产物的大量积累引起米粉酸败、发霉、出现异味，淀粉的老化问题则导致米粉变硬、断条率上升。目前，有关淀粉老化机制的研究已取得较大进展，但对鲜湿米粉中腐败微生物的致腐能力及其作用机理还有待进一步研究。为提高鲜湿米粉的贮藏品质，未来应深入研究贮藏期间米粉的微生物腐败机理和米粉分子结构的微观变化，建立有目的性的新型鲜湿米粉保鲜体系。通过多种保鲜手段联合作用，降低米粉中优势腐败菌及自身组分变化的负面影响，进而延长鲜湿米粉的货架期。