不同储藏温度下蒸谷米生化特性指标的变化研究

张玉荣，李晨杰，吴 琼，梁彦伟

河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001

大米不是一个完整的生命体，自身生命活动很弱，其营养物质暴露在外，易受外界因素的影响，营养成分及相关理化性质易发生变化，从而影响其食用及感官品质。周显青等[1]研究发现储藏温度与大米过氧化物酶活性和α-淀粉酶活性呈显著负相关，且温度越高影响越显著。Sodhi等[2]的研究表明，大米的脂肪酸含量和降落数值随储藏时间延长有逐渐升高的趋势，而多酚氧化酶活性随储藏时间延长逐渐减小，且高温高湿条件下变化速率更快[3]。高温高湿储藏条件下大米的还原糖含量、丙二醛含量呈先升后降的变化趋势[4]。金达丽等[5]在研究大米贮藏过程中理化性质及食味品质的变化时发现，大米的碱消值(级数)在实验室常规贮藏条件下随着时间的延长呈现下降的趋势，且下降幅度较明显，可在一定程度上反映大米品质的下降。高温高湿环境能加速脂质氧化，促进脂肪酸含量显著升高，从而显著影响米饭的黏弹性[6-7]。蒸谷米是以稻谷为原料，经过浸泡、蒸煮、干燥等水热处理，然后进行砻谷、碾米、抛光、色选等步骤形成的一种营养价值较高的米产品[8]。相比一般大米而言，蒸谷米具有出米率高、米粒透明有光泽、营养价值高、贮藏稳定性好的突出优点，它的加工量占世界稻米总量的1/5，其米色较深、硬度较高、黏性较低，与国内人们的食用习惯相冲突，严重制约了其在国内的生产和销售[9]。随着人们生活水平的提高，绿色健康、营养价值高的食物愈发受到人们的喜爱，蒸谷米在我国的消费前景巨大。而关于蒸谷米不同储藏条件下的品质特性的变化鲜有报道，且水热处理会改变其营养品质及生理生化特性，研究储藏过程中蒸谷米的生理和生化特性指标的变化可为揭示其储藏特性，以及为科学储藏提供理论依据。作者以籼稻谷加工成的蒸谷米为研究对象，同批次籼稻谷加工成的大米为对照，对不同温度条件下样品的丙二醛含量、还原糖含量、碱消值、过氧化物酶活性、脂肪氧化酶活性、脂肪酸值进行测定，研究并对比储藏过程中蒸谷米和大米生化特性变化，以期从生化特性的角度揭示储藏过程中蒸谷米品质的变化，为科学储藏蒸谷米成品粮提供量化指标依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

蒸谷米和大米样品由2017年产的同批次籼稻谷加工而成，中粮江西米业有限公司生产。蒸谷米和大米样品的加工精度均为一级，无异常色泽和气味，水分含量分别为14.26%和13.92%。

1.2 主要试剂

盐酸：洛阳昊华化学试剂有限公司；氢氧化钾、 硫代硫酸钠：洛阳化学试剂厂；硼酸：中国医药(集团)上海化学试剂公司；硫代巴比妥酸、冰乙酸：天津市天力化学试剂有限公司；三氯乙酸、95%乙醇、碘化钾、可溶性淀粉：天津市科密欧化学试剂有限公司；钨酸钠：北京化工厂；氢氧化钠：武汉宏信康精细化工有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.3 主要仪器与设备

TGL-18MS台式高速冷冻离心机：上海卢湘仪离心机仪器有限公司；TU-1810紫外可见光分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；JXFM110锤式旋风磨：上海嘉定粮油仪器有限公司；HWS恒温恒湿培养箱：宁波东南仪器有限公司；JSFM-Ⅱ粮食水分测试磨：成都施特威科技发展公司；BGZ-30电热鼓风干燥箱：上海博迅医疗生物仪器股份有限公司。

1.4 试验方法

1.4.1 模拟储藏

将蒸谷米和大米样品置于用纱布缝制的包装袋中，每袋盛装样品1 kg左右，放置于3个恒温恒湿培养箱中，设置培养箱温度分别为15、25、35 ℃，相对湿度均为75%，储藏期300 d，每30 d取样1次，对相关指标进行测定及对比分析。

1.4.2 指标测定

丙二醛含量的测定参考周显青等[10]的方法。丙二醛浓度C=6.45(A532-A600)-0.56A450，其中，C为丙二醛浓度(μmol/L)，A450、A532、A600分别为在波长450、532、600 nm下测得的吸光度。根据丙二醛浓度即可算出单位质量样品中的丙二醛含量(μmol/g)。

还原糖含量的测定参照GB/T 5513—2019中方法。碱消值的测定参考金达丽等[5]的方法。过氧化物酶活性的测定参考周显青等[10]的方法。脂肪氧化酶活性的测定参考雷桂明[11]的方法。脂肪酸值的测定参照GB/T 20569—2006 《稻谷储存品质判定规则》附录A中方法。

1.5 数据处理

采用软件Excel 2016、SPSS 22.0对数据进行整理分析，用Origin 2017进行作图。

2 结果与讨论

2.1 储藏过程中蒸谷米丙二醛含量的变化

稻米中的脂类物质性质不稳定，极易发生水解而产生游离脂肪酸，游离脂肪酸在脂肪氧化酶的作用下产生氢过氧化物，进一步分解产生醛、酮类化合物，其中主要的醛类物质是丙二醛[12]。丙二醛含量可反映出稻米膜质过氧化的程度[3]。蒸谷米和大米储藏期间丙二醛含量随储藏时间的变化情况见图1。

图1 不同储藏条件下蒸谷米和大米中丙二醛含量的变化

由图1可知，随着储藏时间的延长， 15 ℃和25 ℃储藏条件下，蒸谷米的丙二醛含量变化趋势基本一致，0～120 d缓慢波动降低，120 d后又缓慢波动上升，储藏300 d后，蒸谷米的丙二醛含量分别升高了3.60%和2.75%；35 ℃储藏条件下，蒸谷米的丙二醛含量呈先升后降的趋势，储藏60 d时达到峰值，之后开始缓慢波动下降，300 d后，蒸谷米的丙二醛含量降低了9.99%。大米在3个储藏温度下，其丙二醛含量均呈现先波动上升再下降然后再上升的趋势，300 d后，分别升高了41.96%、52.50%和65.14%，且储藏温度越高，波动升高的速率越快。整体来看，不同储藏条件下，随储藏时间延长，蒸谷米的丙二醛含量的变化率远小于大米，且不易受储藏温度的影响。因此，蒸谷米更易稳定储藏并维持食用品质。

2.2 储藏过程中蒸谷米还原糖含量的变化

稻米中含有少量的低分子糖，如葡萄糖、麦芽糖、果糖、蔗糖等，根据化学结构的不同，可将它们分为还原糖和非还原糖。由于还原糖的分子结构中含有游离的还原基，使其具有一定的还原性，在一定的条件下易被氧化而严重影响稻米的品质及稳定性[13]。此外，稻米在储藏过程中，自身的大分子糖类的水解作用会促使还原糖含量增加[14]。因此，还原糖含量的变化可以在一定程度上反映稻米的品质变化及储藏稳定性。蒸谷米和大米储藏期间还原糖含量随储藏时间的变化情况见图2。

由图2可知，储藏时间的延长， 15、25、35 ℃储藏条件下，蒸谷米的还原糖变化趋势基本相同，都呈先略有升高后降低的趋势，60 d时达到最高，270 d后趋于稳定，储藏300 d后，蒸谷米的还原糖含量分别降低了10.64%、14.34%和13.89%；大米在3个储藏温度下，还原糖含量均呈现先升高后降低的趋势，在120 d时达到峰值，240 d后变化趋于稳定，储藏300 d后，分别升高了32.22%、64.49%和74.52%，且储藏温度越高，其还原糖含量变化速率越快。整体来看，在储藏期内，不同储藏条件下，蒸谷米的还原糖含量略微降低，且不易受储藏温度的影响，与大米相比，其还原糖含量变化率更小，这表明蒸谷米的还原糖含量不易受内外条件影响，更易长期储藏。

图2 不同储藏条件下蒸谷米和大米中还原糖含量的变化

2.3 储藏过程中蒸谷米碱消值的变化

碱消值(alkali spreading value，ASV)是指米粒在一定碱溶液中膨胀或崩解的程度[5]，可反映稻米的糊化温度，参照中国农业部的米质测定标准，稻米的碱消值可分为7级，其中1—3级对应高糊化温度(>74 ℃)，4—5级对应中糊化温度(70～74 ℃)，6—7级对应低糊化温度(<70 ℃)[15]。稻米的碱消值和淀粉对碱的抵抗性有关，也与稻米籽粒的碱度和致密性有关，食味品质好的稻米对碱抵抗力更小，一般情况下，碱消值越大的稻米，食味品质越好。蒸谷米和大米储藏期间碱消值随储藏时间的变化情况见图3。

图3 不同储藏条件下蒸谷米和大米中碱消值的变化

由图3可知，15、25、35 ℃储藏条件下，蒸谷米的碱消值随储藏时间的延长而逐渐下降，但降低趋势较为平缓，储藏300 d后，碱消值分别降低了8.54%、10.98%和9.76%，随温度的升高，蒸谷米的碱消值变化不大；而大米在3个储藏温度下，碱消值均不断降低，且储藏温度越高，降低速率越快，储藏300 d后，分别降低了37.31%、50.75%和56.72%。整体来看，在储藏期内，不同储藏条件下，蒸谷米的碱消值略微降低，且基本不受储藏温度的影响，与大米相比，蒸谷米的碱消值变化率更小，表明长期储藏时，蒸谷米的食味品质更稳定。

2.4 储藏过程中蒸谷米过氧化物酶活性的变化

图4 不同储藏条件下蒸谷米和大米POD活性的变化

由图4可以看出，初始状态下，蒸谷米和大米的POD活性分别为0.6 U/g和89.6 U/g，蒸谷米的初始POD活性远远低于大米，基本已经失活。不同储藏温度下，随着储藏时间的延长，蒸谷米POD活性基本不变；不同储藏温度下，大米的POD活性随储藏时间的延长而迅速降低，0～120 d内，降低了90%，且温度越高，降低速率越快。整体来看，水热处理使得蒸谷米的POD失活，抑制了蒸谷米在储藏过程中的相关理化反应，有助于提高其储藏稳定性。

2.5 储藏过程中蒸谷米脂肪氧化酶活性的变化

脂肪氧化酶是催化不饱和脂肪酸及酯形成氢过氧化物的酶，氢过氧化物经反应形成的次级产物会影响食品的食味、色泽、营养和质构等[17-18]。此外，脂肪氧化酶能启动稻米膜脂过氧化反应，是导致稻米品质劣变的关键酶[19]。蒸谷米和大米储藏期间脂肪氧化酶活性随储藏时间的变化情况见图5。

图5 不同储藏条件下蒸谷米和大米脂肪氧化酶活性的变化

由图5可以看出，初始状态下，蒸谷米和大米的脂肪氧化酶活性分别为3 U/mL和83 U/mL，蒸谷米的初始脂肪氧化酶活性远远低于大米，几乎已经处于失活状态。不同储藏温度下，随着储藏时间的延长，蒸谷米脂肪氧化酶活性略微降低，120 d后基本失活而趋于稳定；不同储藏温度下，大米的脂肪氧化酶活性随储藏时间的延长明显降低，0～120 d内，脂肪氧化酶活性降低了80%，且温度越高，降低速率越快。整体来看，水热处理使得蒸谷米的脂肪氧化酶失活，抑制了脂质在储藏过程中的相关理化反应，有助于提高蒸谷米的储藏稳定性。

2.6 储藏过程中蒸谷米脂肪酸值的变化

虽然脂质在稻米中含量很少，但其化学性质不稳定，易发生氧化、水解而陈化，并释放出具有臭味的低级脂肪酸，还产生出醛、酮类化合物，危害人体健康[10]。所以评判脂类氧化程度的一个重要指标就是脂肪酸值，它也是稻谷储存品质判定规则中评价稻米品质的重要指标[20]。稻米是糙米经过抛光加工而成，所以稻米的脂肪酸值要低于稻谷。蒸谷米和大米储藏期间脂肪酸值随储藏时间的变化情况见图6。

由图6可知，15 ℃和25 ℃储藏条件下，蒸谷米的脂肪酸值变化趋势基本一致，在0～90 d内较为稳定，之后缓慢升高，150 d后升高速度减缓并逐渐趋于稳定，储藏300 d后，其脂肪酸值分别升高了145.81%和182.79%；35 ℃储藏条件下，蒸谷米的脂肪酸值在0～120 d内平缓升高，120～180 d缓慢升高，180 d后升高速度减缓并逐渐趋于稳定，储藏300 d后，其脂肪酸值升高了247.47%；大米在3个储藏温度下，脂肪酸值均呈不断上升趋势，储藏300 d后，分别升高了259.82%、370.82%和421.29%。整体来看，不同储藏条件下，随储藏时间的延长，蒸谷米和大米的脂肪酸值都是随着储藏时间的延长而升高，且储藏温度越高，变化速率越快，但蒸谷米的脂肪酸值变化率较大米小，表明在储藏过程中，蒸谷米更稳定，更适合长期储藏。

注：两条横线从上到下依次表示籼稻谷轻度不宜存和宜存时脂肪酸值最大量(GB/T 20569—2006)。

2.7 多因素方差分析

为研究储藏时间和储藏温度对蒸谷米和大米的生化特性指标影响的显著性，对其进行多因素方差分析，结果见表1。

由表1可知，储藏时间和储藏温度对大米的生化特性指标都有极显著影响，储藏时间和储藏温度的交互作用对大米的还原糖含量无显著影响，对其他化学特性指标有极显著性影响；储藏时间对蒸谷米的丙二醛含量、过氧化物酶活性和脂肪氧化酶活性无显著影响，储藏温度以及储藏时间和储藏温度交互作用除对蒸谷米的脂肪酸值有极显著影响外，对其余各指标均无显著影响。由此可见，蒸谷米不易受外界环境的影响，能更好地保持储藏品质，具有良好的储藏稳定性。

表1 蒸谷米和大米生化特性指标与储藏条件的多因素方差P值分析

3 结论

储藏期内，15 ℃和25 ℃条件下，蒸谷米的丙二醛含量升高，35 ℃条件下，其丙二醛含量下降；3种储藏条件下，蒸谷米的还原糖和碱消值均下降，过氧化物酶活性基本不变，脂肪氧化酶活性略微降低，脂肪酸值升高；随着储藏时间的延长，3种不同温度下储藏的蒸谷米，其生化特性指标整体变化不大，而大米在3种温度下，其生化特性指标均呈现了较大的变化。 由方差分析可知，大米的生化特性指标极易受储藏条件的影响；储藏时间对蒸谷米的丙二醛含量、过氧化物酶活性和脂肪氧化酶活性无显著影响，储藏温度以及储藏时间和储藏温度交互作用除对蒸谷米的脂肪酸值有极显著影响外，对其余各指标均无显著影响。与大米相比，蒸谷米不易受外界环境的影响，能更好地保持储藏品质，具有良好的储藏稳定性，在需长期储藏时，可选择蒸谷米。