不同米色谷子蒸煮品质研究

张义茹，郭静，张韶，韩渊怀，李红英*

（1.太原师范学院生物系，山西 榆次030619；2.山西农业大学 农学院，山西太谷030801）

米色是小米外观品质的重要性状，是评价小米商品性和营养品质的参考指标，影响消费者的选购喜好［1］。小米米色包括黄色、白色、绿色、灰色等16种，其中以黄色居多［2］。研究表明，小米米色主要由类胡萝卜素家族中的叶黄素和玉米黄质构成，黄色素含量与二者均呈极显著正相关关系［3］。类胡萝卜素是维生素A的前体物质，具有抗氧化、促进生长发育、减少眼疾和提高免疫等作用，其功能多样性常被认为是应用于工业生产或食品安全判定的理想天然化合物［4］。

谷子的蒸煮品质是消费者判断小米品质最直观的鉴定方法，实验研究中则以米饭或米粥的颜色、口感、香味、米汤固形物含量、淀粉的糊化特性等指标判定。相关研究表明，小米蒸煮过程中醛类化合物种类最丰富，如正己醛、正辛醛、反，反-2，4-癸二烯醛等，多与加热过程中高级脂肪酸链断裂相关，对小米粥风味形成具有重要贡献［5，6］。米汤固形物反映了米粥的光泽和黏度，大米的蒸煮食味品质与米汤固形物含量呈显著正相关关系，米汤固形含量越高，米粥口感越好［7］。淀粉糊化特性与小米粥蒸煮品质密切相关，相关性分析发现小米的直链淀粉含量与粘聚性、回复性呈显著负相关，糊化温度与弹性和回复性呈显著正相关［8］。

米色与谷子蒸煮品质相关。研究表明，优质小米一般色泽深黄、米色均匀，蒸煮品质较好［2］；米色与小米蒸煮后米饭香味、适口性呈显著正相关［9］；黄色小米较其他米色小米直链淀粉含量低、米粥胶稠度高，易于糊化，食味品质更佳［10］。目前不同米色谷子蒸煮品质差异研究较少，因此，本研究选取具有代表性的谷子品种晋谷21（黄米）和农家种牛毛白（白米），全面分析小米米色、小米粉糊化及回生特性、米汤固形物含量、米粥挥发性风味、脂肪酸含量构成指标，以期评价名优栽培种晋谷21及农家种牛毛白的综合蒸煮品质差异，探究米色与蒸煮品质之间的关系，为不同谷子品种蒸煮食味品质特性研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料晋谷21和农家种牛毛白，由山西农业大学生物工程研究所提供。

1.2 主要试剂与仪器

丁羟甲苯异丙醇溶液、十七（烷）酸、氯仿∶甲醇溶液（2∶1）、氯化钾溶液、甲醇溶液、甲苯、硫酸甲醇溶液、氯化钠、正己烷、甲醇溶液、3-庚酮甲醇溶液、顶空进样瓶。

砻谷机-JLGJ-45（河南郑州仪器厂）、电子天平（d=0.001g）、恒 温 电 磁 炉、色 差 仪（X-Rite（American）VS450 colorimeter）、咖 啡 机（德 龙KG49，意大利）、快速黏度分析仪（RVA-TecMaster，瑞典波通瑞华有限公司）、氮吹仪（ND100-2，杭州瑞诚仪器有限公司）、振荡培养箱、气相色谱与质谱联用仪（Thermo Trace 1300，美国）。

1.3 试验方法

用砻谷机将谷子材料脱壳，挑出籽粒完整、米色均匀的小米进行后续试验。

1.3.1 米色测定

将供试小米液氮磨粉后，分别于色差仪上测定米色，每个材料3次重复，记录其测量值L*（明亮度）、a*（红绿色度）、b*（黄蓝色度），ΔE（色差值）按公式计算：

其中，L0=100，a0=0，b0=0。

1.3.2 小米糊化特性测定

利用RVA粘度仪测定小米糊化特性，参照王晶蓉试验方法［11］。

1.3.3 米汤固形物含量测定

称取5.00 g小米放入200 mL的锥形瓶中，加入75 mL蒸馏水，保鲜膜封口。将锥形瓶置于恒温电磁炉上，调至3档，蒸煮15 min后将锥形瓶中的米汤和米粒过滤分离，收集米汤并定容至50 mL的容量瓶中。将小铝盒烘干至恒重，称取质量为m1，取10 mL米汤放入小铝盒中，放入温度120℃的烘箱中烘干，再次称取小铝盒的质量记为m2。每个品种3次重复，小米米汤固形物的含量/（mg·g-1）=（m2-m1）/5×5×1000［7］。

1.3.4 小米粥挥发性风味物质测定

小米粥挥发性风味物质测定参考Zhang等［6］试验方法。

1.3.5 小米脂肪酸测定

小米脂肪酸测定参考Colville等［12］试验方法。

1.4 数据处理与分析

采用Excel及SPSS Statistics 17.0软件对数据进行差异分析；挥发性风味物质数据处理由Thermo Xcalibur数据处理软件完成。

2 结果与分析

2.1 米色

晋谷21与牛毛白小米形态各异，具有明显的米色特征（图1），具体表现在米色色差数值上（表1）。由表1可见，晋谷21中的L*（明亮度）、a*（红绿色度）、b*（黄蓝色度）、ΔE（色差值）值均与牛毛白呈显著差异（P＜0.05）；其中，决定小米黄色度b*值在晋谷21中显著高于牛毛白，表明晋谷21米色深黄，牛毛白米色偏白；反映米色光泽度L*值在牛毛白中较晋谷21偏高，表明牛毛白光泽度较好。

图1 晋谷21（左）与牛毛白（右）小米形态图Fig.1 The millet shape of Jingu 21 and Niumaobai

表1 晋谷21与牛毛白米色指标分析Table1 Analysis of millet color parameters of Jingu 21 and Niumaobai

2.2 小米糊化特性及米汤固形物含量

由图2可见，晋谷21与牛毛白的曲线丰度不同，表明2个谷子品种的淀粉糊化特性具有差异。结合RVA谱各特征值参数进行分析（表2），除崩解值外，晋谷21的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度、消减值、回生值均比牛毛白低，呈显著差异（P＜0.05）；而晋谷21糊化时间比牛毛白短，糊化温度略高，但差异不显著。以上各指标差异表明晋谷21淀粉糊化特性好，蒸煮品质优。

图2 晋谷21与牛毛白小米粉RVA谱图Fig.2 The RVA profile of millet powder of Jingu 21 and Niumaobai

表2 晋谷21与牛毛白小米粉各糊化特征参数Table 2 Gelatinization properties of milllet powder of Jingu 21 and Niumaobai

经测定，晋谷21在蒸煮15 min后米汤可溶性固形物含量高达145 mg·g-1，而牛毛白小米米汤可溶性固形物含量较低，为98.33 mg·g-1，且差异显著（P＜0.05），表明晋谷21小米较牛毛白更易快速蒸煮。

2.3 香味物质

2.3.1 小米粥中的挥发性物质鉴定与分析

利用GC-MS测定晋谷21和牛毛白小米粥中的挥发性风味物质，共鉴定出49种风味化合物（表3），包括醛类物质17种（20.11%），分别为正己醛、庚醛、反-2-庚烯醛、辛醛、苯乙醛、（E）-2-辛烯醛、壬醛、（E）-2-壬烯醛、癸醛、反，反-2，4-壬二烯醛、反式-2-癸烯醛、十一醛、反，反-2，4-癸二烯醛、2-十一烯醛、十二醛、肉豆蔻醛和正十五碳醛。醇类物质4种（2.64%），分别为正己醇、1-辛烯-3-醇、正辛醇和正壬醇。酮类物质3种（2.11%），分别为香叶基丙酮、5-乙基环戊烯-1-甲基酮和植酮。酚类物质3种（1.83%），分别为2，4-二叔丁。基苯酚、2，6-二叔丁基对甲酚和2-（1，1-二甲基乙基）-4-（1，1，3，3-四甲基）苯酚。烷烃类物质7种（7.8%），分别为正十一烷、正十二烷、3-甲基十三烷、正十四烷、3-甲基十五烷、正十八烷和正十九烷。酸酯类物质9种（57.98%），分别为十四烷酸、棕榈酸、亚油酸、硬脂酸、棕榈酸甲酯、亚油酸甲酯、油酸甲酯、十四酸异丙酯和己二酸二丁氧基乙酯。杂环类物质6种（7.21%），分别为对二甲苯、2-正戊基呋喃、4-乙烯基愈创木酚、萘、1-亚乙基-1H-茚和N6-茴香酰腺苷。

表3 晋谷21与牛毛白小米粥中共有的挥发性物质组分Table 3 Volatile compounds identified in the millet porridge of Jingu 21 and Niumaobai

2.3.2 小米粥挥发性风味组分的贡献率分析

检测到的49种挥发性物质组分中，共找到25种化合物具有香味阈值［13］（表4）。由于反，反-2，4-癸二烯醛的香味阈值较低，且在所有挥发性物质中其风味活度值（OAV）较高，因此以反，反-2，4-癸二烯醛ROAV为100，其他风味组分的ROAV以此为参照计算。由表4可见，对晋谷21小米粥风味贡献性较大的挥发性化合物有13种（ROAV≥1），分别为反，反-2，4-癸二烯醛、正己醛、1-辛烯-3-醇、2-正戊基呋喃、辛醛、壬醛、（E）-2-壬烯醛、正壬醇、癸醛、反，反-2，4-壬二烯醛、2-十一烯醛、十二醛和香叶基丙酮；对其风味具有修饰作用的挥发性化合物有6种（0.1≤ROAV≤1），分别为对二甲苯、庚醛、苯乙醛、萘、十一醛和肉豆蔻醛。同时，对牛毛白小米粥风味贡献性较大的物质有11种（ROAV≥1），分别为反，反-2，4-癸二烯醛、正己醛、1-辛烯-3-醇、2-正戊基呋喃、辛醛、壬醛、（E）-2-壬烯醛、正壬醇、反，反-2，4-壬二烯醛、2-十一烯醛和十二醛；对其风味具有修饰作用的物质有5种（0.1≤ROAV≤1），分别为庚醛、 萘、十一醛、癸醛和香叶基丙酮。

表4 晋谷21与牛毛白小米粥中25种共有风味组分的相对风味活度值Table 4 The relative odor activity values of 25 common flavor components in the millet porridge of Jingu 21 and Niumaobai

续表

为了进一步探究影响小米米粥风味的特征性风味物质，筛选对米粥风味有贡献性的所有挥发性物质（ROAV≥0.1）进行主成分分析，结果见图3。由图3可见，得到的2个主成分累积贡献率为86%，可以充分反映2个谷子品种及19个物质组分的综合信息，且晋谷21与牛毛白2个谷子品种基本分开；对小米粥风味影响较大的挥发性物质为对二甲苯、庚醛、辛醛、壬醛、萘、癸醛、十一醛、反，反-2，4-癸二烯醛、香叶基丙酮、正己醛、1-辛烯-3醇、2-正戊基呋喃、（E）-2-壬烯醛、正壬醇、反，反-2，4-壬二烯醛十二醛，其中前9种物质由第一主成分决定，而后7种物质由第二主成分决定（主成分贡献率大于60%，图3，表5）。

表5 晋谷21与牛毛白小米粥中主要挥发性风味组分载荷矩阵Table 5 The PCA loading matrix of main volatile flavor components in the millet porridge of Jingu 21 and Niumaobai

图3 晋谷21与牛毛白小米粥中挥发性组分的PCA得分图Fig.3 The PCA score plot of the volatile components in the millet porridge of Jingu 21 and Niumaobai

2.4 脂肪酸组分

利用GC-MS从小米中共鉴定出7种脂肪酸，2种小米脂肪酸构成基本相同，分别为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸和山嵛酸；其中，亚油酸所占的比例最高，被认为是小米中主要的脂肪酸，其次为棕榈酸、油酸和硬脂酸；亚麻酸、花生酸和山嵛酸在小米油脂中所占的比例较小（图4）。

图4 不同谷子品种脂肪酸组分构成Fig.4 The composition of fatty acid in different foxtail millet varieties

在晋谷21与牛毛白小米脂肪酸构成中，晋谷21中的棕榈酸、油酸、亚麻酸较牛毛白高，牛毛白中含有较高硬脂酸、亚油酸，2个品种脂肪酸含量差异不显著。

3 讨论

不同米色谷子蒸煮食味品质具有差异。分析晋谷21与牛毛白的淀粉糊化特性，影响淀粉水合能力的峰值黏度［14］，谷物熟化冷却后凝胶能力的最终粘度［15］，淀粉老化特性的回升值［16］等指标在晋谷21中均低于牛毛白，反映了晋谷21蒸煮食味品质比牛毛白好。同时，晋谷21的糊化时间比牛毛白略低，糊化温度较牛毛白略高，表明其热稳定性较好，较难糊化［11］。有关研究也表明，黄色小米与黑色、绿色、白色小米相比，黄米更易糊化，蒸煮品质更好［10］，黑小米的淀粉糊化特性较差，热黏度稳定性低，抗老化能力弱［17］；在不同米色小米食味品质分析中，黄米较白米口感评价更好［18］，本研究结果也表明黄米与白米的糊化特性差异显著。米汤固形物含量是反映谷物蒸煮品质好坏的指标之一，研究表明，大米的食味品质与米汤固形物含量呈显著正相关关系，米汤固形含量越高，米粥的口感越好［7］；本研究结果中晋谷21小米米汤固形物含量显著高于牛毛白，表明晋谷21的蒸煮食味品质较牛毛白好。

米粥的蒸煮风味是判断谷子蒸煮品质差异的主要因素之一，小米的蒸煮风味受其品种、加工方式的影响，研究表明，不同品种小米中的挥发性物质种类和含量各有差异，但醛类物质为小米粥中的主体挥发性物质，且多与脂肪酸代谢相关联，脂氧合酶发挥着重要作用［5，19］。本人前期分析深黄、浅黄、白色、绿色小米时发现，黄米中的醛类物质较其他米色更为丰富［6］。本试验中，首次结合香味阈值分析，从小米中鉴定出15种影响米粥风味的特征香味物质，其中有9种化合物均属于醛类物质，晋谷21（黄米）较牛毛白（白米）有更多的香味物质贡献。一些具有香味的物质未查找到其香气阈值，可能限制了对小米粥香味成分的深入分析。

由于米粥风味物质受脂肪酸代谢的影响［5］，本研究进一步分析了不同米色小米脂肪酸结构组成，共鉴定出7种脂肪酸，但主要脂肪酸在晋谷21与牛毛白中无显著差异；而相关研究在分析米色差异较大的11个谷子材料时发现油脂代谢影响小米粥的感官品质，不同谷子品种间油脂差异可能是引起米色差异的原因之一［20］。两者结果不同，这可能是GC-MS检测前小米粉的样品提取、处理方法等不同导致。

晋谷21为名优谷子品种，其无论米色、米粥蒸煮风味等均受到消费者一致好评，连续多年选评为全国优质米［21］，各项品质指标分析表明晋谷21的蒸煮品质较好。牛毛白为山西当地的农家品种，米色为乳白色，其遗传背景尚不清楚，与晋谷21比较发现该品种蒸煮品质欠佳，今后需要大量谷子米色材料进行试验验证。

4 结论

本研究分析了2种米色谷子的蒸煮品质特性。通过比较米色、糊化特性、米汤固形物含量、米粥风味及脂肪酸组分，主要结论为，晋谷21与牛毛白小米米色差异较大；晋谷21的蒸煮糊化特性好，米汤固形物含量较高；晋谷21比牛毛白小米粥有更多的挥发性香味物质富集；2种米色谷子脂肪酸组成相似，无显著差异。综上，晋谷21的蒸煮品质较牛毛白好，2种米色谷子品质差异较大。该研究可为今后谷子品质育种及蒸煮食味品质改良等提供理论依据与借鉴。