储藏温度对蒸谷米糊化特性的影响

周显青，宋慧玲，梁彦伟

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

蒸谷米是以稻谷为原料，经清理、浸泡、蒸煮、干燥、冷却等水热处理后，再按常规稻谷加工方法生产而得的大米，其食用方式与常规大米相似[1]。稻米是世界上近半数以上人口的主要食粮，除了供给人们的口粮和工业用粮以外，每年都有大量的稻米需要储藏[2]，以确保粮食安全供给。糊化特性是稻米储藏过程中变化最敏感的指标[3]，大米淀粉的糊化特性对于稻米的蒸煮特性和食味也有重要影响[4-5]。为了社会的稳定和发展，我国建立了成品粮应急储备系统，作为我国主食的精制大米的品质易劣变，难储藏；而蒸谷米占用仓容小，营养丰富，易储藏，调用便捷。关于蒸谷米的研究主要集中于加工工艺及工艺设计对其外观及食味品质的影响：周显青等[6]研究了柠檬酸浸泡工艺对蒸谷糙米碾米过程中其外观品质的影响；雷月等[7]选用12个不同品种的稻谷原料制备蒸谷米，并对其碾磨品质、外观品质、营养品质、食味品质和糊化特性的品质指标进行测定分析，采用主成分分析法和聚类分析法对蒸谷米的品质进行综合性评价；何易雯[8]研究了超高压浸泡和蒸煮工艺对蒸谷糙米糊化特性的影响；程科等[9]以蒸谷米水分含量、出米率、整米率、裂纹率、出饭率、膨胀率、蛋白质含量以及感官评定为评价指标，比较了5种不同的干燥工艺对蒸谷米品质的影响；Onmankhong等[10]研究了蒸谷米加工参数对其理化及质构特性的影响；Jannasch等[11]研究了籽粒厚度和浸泡时间对蒸谷米品质的影响。

关于在储藏过程中大米糊化特性指标的变化已有很多研究。张玉荣等[12]在研究储藏环境对大米糊化特性的影响时发现，大米的峰值黏度、最低黏度和最终黏度出现波动性增加趋势，储藏时间与大米峰值黏度、最终黏度和最低黏度极显著相关。不同温度储藏糙米样品的峰值黏度、最低黏度、最终黏度随储藏时间延长不断增加，崩解值随储藏时间的延长先增加后下降，不同储藏温度、储藏时间对糙米峰值黏度、最低黏度、崩解值、最终黏度影响均极显著，储藏温度对回生值影响极显著[13]；Huang等[14]在探索糯米储藏过程中糊化特性时发现，糯米粉的糊化黏度与其α-淀粉酶活性、聚合蛋白质和脂质-淀粉复合物有关，且其糊化黏度与储藏温度、储藏时间均呈正相关；Shi等[15]研究发现储藏过程中大米蛋白质的结构和功能特性会发生变化并影响其糊化特性。但关于不同储藏条件下蒸谷米糊化特性的变化鲜有报道。因此，作者以同批次籼稻谷分别加工成的蒸谷米和大米为研究对象，采用快速黏度分析法对不同储藏温度条件下蒸谷米和大米的糊化特性指标进行测定，对数据进行相关性和因素方差分析及处理，进而对比研究储藏过程中蒸谷米和大米糊化特性变化规律的异同，旨在为蒸谷米和大米的安全储藏提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2017年产的同批次籼稻谷加工而成的大米和蒸谷米，由中粮江西米业有限公司提供。

1.2 仪器与设备

RVA-TechMaster快速黏度测试仪：波通澳大利亚有限公司；JXFM110锤式旋风磨：上海嘉定粮油仪器有限公司；HWS恒温恒湿箱：宁波东南仪器有限公司；TX223 L电子天平：日本岛津公司。

1.3 试验方法

1.3.1 模拟储藏试验

蒸谷米和大米样品分别用缝制的纱布包装成袋，每袋盛装样品1 kg左右，置于3台HWS恒温恒湿箱中，温度分别设置为15、25、35 ℃，相对湿度均设置为75%，储藏期为300 d，每30 d取样1次，用快速黏度测试仪对其糊化特性指标进行测定。

1.3.2 糊化特性的测定

参照GB/T 24852—2010的方法测定。

1.4 数据处理

采用Excel对数据进行整理、计算，用SPSS 22.0统计软件对数据进行相关性分析和因素方差分析，并用Origin 2018作图。

2 结果与讨论

2.1 蒸谷米和大米储藏期间糊化特性的变化

淀粉颗粒具有非结晶区和结晶区交替的结构，直链淀粉与支链淀粉通过氢键缔合形成结晶胶束区。当受热得到足够的能量时，结晶胶束区的氢键被破坏，淀粉颗粒开始水合和吸水膨胀，结晶区消失，大部分直链淀粉溶解到溶液中，溶液黏度增加，淀粉颗粒破裂，双折射消失，形成均匀淀粉糊，这一过程称为糊化[16-17]。淀粉要完成整个糊化过程要经过可逆吸水阶段、不可逆吸水阶段和淀粉粒解体阶段。影响大米糊化的因素有总淀粉含量、直链淀粉含量[18]、水分含量、蛋白质含量、脂肪含量[2]和α-淀粉酶活性等[19]。

2.1.1 峰值黏度

峰值黏度反映了稻米粉结合水的能力，也是评价稻米食用品质的重要指标[20]。影响稻米淀粉峰值黏度的因素有直链淀粉含量、水分含量、α-淀粉酶活性、蛋白质组成与含量[15]以及淀粉与蛋白质结合程度[21]。蒸谷米和大米储藏期间峰值黏度的变化见图1。

图1 不同储藏条件下蒸谷米和大米峰值黏度的变化

由图1可知，随储藏时间的延长，蒸谷米与大米的峰值黏度变化趋势有所不同。大米的峰值黏度随储藏时间的延长，先升高后降低，变化范围2 375.0～3 455.5 mPa·s。储藏温度越低，变化幅度越小，在15 ℃和25 ℃储藏条件下，0～210 d呈小幅波动升高趋势，210～300 d呈小幅波动降低趋势。在35 ℃储藏条件下，0～60 d快速升高，大米中峰值黏度的升高可能与α-淀粉酶的活性降低有关[4]，米粉在搅拌加热过程中，α-淀粉酶的活性降低，淀粉酶促使淀粉颗粒液化的程度降低，峰值黏度有所升高；60～210 d小幅降低，210～300 d快速降低，可能是淀粉结构以及大米中蛋白质与淀粉的相互作用发生了变化，使大米中淀粉分子结合水的能力下降，这与Perdon等[22]的研究结果相似。在不同温度下储藏的蒸谷米，其峰值黏度呈现先升后降的小幅变化趋势，储藏温度越高，变化幅度越大，这与Zhou等[23]的结果不一致。蒸谷米的峰值黏度变化范围保持在124.5～726.0 mPa·s，在15 ℃和25 ℃储藏条件下，0～180 d小幅升高，第180天达到峰值，180～300 d逐渐降低而后趋于稳定，这可能与其水分含量升高，淀粉与蛋白质结合能力增强有关；在35 ℃储藏条件下，0～240 d小幅降低，240～300 d趋于稳定，水分含量越低，糊化程度越低，黏度越小[4]，所以其峰值黏度一直呈降低的趋势。

蒸谷米的峰值黏度远小于大米，可能原因：一方面，稻米经水热处理糊化后，二次加热糊化使结合水的能力变差，导致峰值黏度显著降低[24]；另一方面，蒸谷米蛋白质含量较大米高，水热处理促进了淀粉与蛋白质的结合，使其不易吸水膨胀[25]，导致峰值黏度要低于大米。

2.1.2 最低黏度

最低黏度又被称为保持黏度，可反映淀粉凝胶抗剪切的能力。蒸谷米和大米储藏期间最低黏度的变化见图2。

图2 不同储藏条件下蒸谷米和大米最低黏度的变化

由图2可知，大米的最低黏度随储藏时间的延长逐渐升高，变化范围1 556.0～2 091.5 mPa·s。大米的最低黏度在15 ℃和25 ℃储藏条件下变化趋势相同，0～90 d呈小幅波动升高趋势，90～300 d呈小幅升高趋势；在35 ℃储藏条件下，0～240 d呈小幅升高趋势，240～300 d小幅降低。在不同温度下储藏的蒸谷米，最低黏度和峰值黏度呈现相同的变化趋势，随储藏时间的延长小幅先升后降，储藏期间，其变化范围127.5～711.5 mPa·s，在15 ℃和25 ℃储藏条件下，0～180 d小幅升高，第180天达到峰值，180～300 d逐渐降低而后趋于稳定；在35 ℃储藏条件下，0～240 d小幅降低，240～300 d趋于稳定。蒸谷米的最低黏度远小于大米，可能是因为稻米经水热处理糊化后，二次加热糊化使其结合水的能力下降，且淀粉颗粒与蛋白质结合加强，不易吸水膨胀[26]，使得其抗剪切能力显著降低。不同温度储藏条件下，蒸谷米和大米的最低黏度的变化趋势不同的原因可能是水热处理改变了淀粉与蛋白质、脂肪等的含量及结构，使得蒸谷米最低黏度较低且变化趋势和大米不同[3]。

2.1.3 最终黏度

最终黏度表示淀粉糊冷却后形成凝胶和黏糊的能力，可反映淀粉的回生能力，一般情况下，最终黏度越大，米饭越硬，口感越不好[26]。直链淀粉含量会影响淀粉糊化的最终黏度，一般直链淀粉含量与最终黏度成正比例关系[27]。蒸谷米和大米储藏期间最终黏度的变化见图3。

图3 不同储藏条件下蒸谷米和大米最终黏度的变化

由图3可知，大米的最终黏度和最低黏度呈相同的变化趋势，随储藏时间的延长逐渐升高，变化范围2 697.5～4 069.5 mPa·s。在15 ℃和25 ℃储藏条件下变化趋势相同，温度越高变化幅度越大，0～90 d呈波动小幅升高趋势，90～300 d呈小幅升高趋势；在35 ℃储藏条件下，0～240 d呈升高趋势，240～300 d小幅降低。在不同温度下储藏的蒸谷米，最终黏度和最低黏度、峰值黏度呈相同的变化趋势，随储藏时间的延长小幅先升后降，储藏期间，其变化范围202.5～685.5 mPa·s，在15 ℃和25 ℃储藏条件下，0～180 d小幅升高，第180天达到峰值，180～300 d逐渐降低而后趋于稳定；在35 ℃储藏条件下，0～240 d小幅降低，240～300 d趋于稳定。储藏期内，蒸谷米最终黏度的变化量小于大米，表明大米形成凝胶的能力易受环境温度等条件影响，而蒸谷米能更好地保持其食味品质。

2.1.4 衰减值

衰减值又称崩解值(峰值黏度与最低黏度的差值)，可反映大米糊在高温下的耐剪切力，还可反映米饭的软硬度，衰减值越大的米饭越软[28]。蒸谷米和大米储藏期间衰减值的变化见图4。

图4 不同储藏条件下蒸谷米和大米衰减值的变化

由图4可知，大米的衰减值与峰值黏度呈现相同的变化趋势，随储藏时间的延长先升高后降低，变化范围355.0～1 654.5 mPa·s。在15 ℃和25 ℃储藏条件下，0～210 d呈波动升高趋势，210～300 d呈波动降低趋势；在35 ℃储藏条件下，0～60 d快速升高，60～210 d小幅降低，210～300 d快速降低。在不同温度下储藏的蒸谷米，随储藏时间的延长，其衰减值波动变化，基本保持不变，储藏期间，蒸谷米衰减值的变化范围1.0～6.5 mPa·s，储藏温度对其影响不大。蒸谷米的衰减值远小于大米，说明蒸谷米中的淀粉颗粒溶胀后易崩解，可能是水热处理提高了蒸谷米脂肪和蛋白质的含量，加强了蛋白质、脂质和淀粉的相互作用，导致蒸谷米二次糊化时黏度显著降低，衰减值极显著降低，因此，蒸谷米米饭硬度高于大米。

2.1.5 回生值

回生值表示淀粉糊在冷却过程中的回生程度，可反映淀粉老化程度。影响回生值的主要因素是直链淀粉含量，在淀粉糊冷却过程中直链淀粉易发生重结晶，使得淀粉凝胶强度增大而导致回生值升高[2]。回生值与米饭的食味品质呈负相关，回生值越小，米饭的味道和口感越好[27]。蒸谷米和大米储藏期间回生值的变化见图5。

图5 不同储藏条件下蒸谷米和大米回生值的变化

由图5可知，大米的回生值和最低黏度、最终黏度具有相同的变化趋势，随储藏时间的延长逐渐升高，储藏温度越高，变化幅度越大，变化范围1 125.5～1 978.0 mPa·s。在15 ℃储藏条件下，0～240 d小幅升高，240～300 d趋于稳定；在25 ℃和35 ℃储藏条件下，0～240 d呈快速升高趋势，且35 ℃储藏条件下上升更快，240～300 d趋于稳定。在不同温度下储藏的蒸谷米，其回生值和峰值黏度、最低黏度、最终黏度具有相同的变化趋势，随储藏时间的延长先升后降，储藏期间，变化范围51.5～163.5 mPa·s，在15 ℃和25 ℃储藏条件下，0～180 d小幅升高，第180天达到峰值，180～240 d逐渐降低，240～300 d趋于稳定；在35 ℃储藏条件下，0～240 d小幅降低，240～300 d趋于稳定。不同温度储藏条件下，蒸谷米回生值比大米低，更不易老化[29]，储藏期间，大米的回生值逐渐增加，表明大米的食味品质易受环境温度等条件影响，不易储藏，而蒸谷米能更好地保持食味品质，提高储藏稳定性。

2.1.6 峰值时间

峰值时间表示淀粉糊化过程中黏度上升至峰值黏度的时间，淀粉颗粒越容易吸水溶胀，其越易糊化，峰值时间越短，峰值时间在一定程度上表示稻米蒸煮时所需要的时间。蒸谷米和大米储藏期间峰值时间的变化见图6。

图6 不同储藏条件下蒸谷米和大米峰值时间的变化

由图6可知，随着储藏时间的延长，大米的峰值时间波动变化，基本处于稳定状态，变化范围342～360 s；在不同温度下储藏的蒸谷米，峰值时间随储藏时间的延长呈波动变化，变化范围536～560 s。在15、25、35 ℃储藏条件下，大米的峰值时间分别升高了0、8、10 s，而蒸谷米的峰值时间分别升高了2、4、2 s，储藏温度对大米和蒸谷米峰值时间的影响不大。蒸谷米的峰值时间高于大米，表明稻米经水热处理糊化后，二次加热吸水膨胀时，其糊化形成凝胶的难度增加。储藏期间，蒸谷米的峰值时间小幅升高，可能原因是蒸谷米在蒸煮过程中，淀粉颗粒不易吸水膨胀糊化，随储藏时间的延长，淀粉与蛋白质、脂质等紧密结合，更不易吸水，使得蒸谷米不易吸湿霉变，提高了储藏稳定性。

2.1.7 糊化温度

糊化温度是精米淀粉颗粒在水溶液中受热吸水并发生不可逆膨胀，其自然的晶体结构被破坏，双折射性消失时的临界温度。糊化温度影响蒸煮米饭时大米的体积膨胀率、吸水率和软硬度。蒸谷米和大米储藏期间糊化温度的变化见图7。

图7 不同储藏条件下蒸谷米和大米糊化温度的变化

由图7可知，大米的糊化温度随储藏时间的延长不断升高，变化范围83.13～91.80 ℃，储藏温度越高变化幅度越大。在15 ℃和25 ℃储藏条件下，0～210 d波动变化，210～240 d呈升高趋势，240～270 d小幅升高，270～300 d趋于稳定；在35 ℃储藏条件下，大米的糊化温度最高[30]，0～60 d先升后降，60～210 d小幅升高，210～240 d呈升高趋势，240～270 d小幅升高，270～300 d趋于稳定。不同温度下储藏的蒸谷米，糊化温度随储藏时间的延长波动变化，基本保持不变，变化范围94.65～95.05 ℃，这与张玉荣等[31]的研究结果不一致，可能的原因是大米储藏条件和品种不一样。蒸谷米的糊化温度比大米高，表明蒸谷米较大米更难糊化，可能的原因是：蒸谷米中的淀粉分子在蒸煮过程中发生了部分糊化，并在干燥过程中发生了一定程度的老化，使得淀粉颗粒结构更紧密，从而抑制了淀粉颗粒的溶胀[26]；蒸谷米中蛋白质、脂质等的含量高于大米，在水热处理过程中淀粉与蛋白质、脂质等营养物质紧密结合，不易吸水糊化。储藏期间，蒸谷米糊化温度的变化率远小于大米，表明大米在储藏过程中，淀粉结构更容易发生变化而使得其糊化温度升高，储藏过程中不如蒸谷米稳定。

2.2 相关性分析

对大米和蒸谷米的糊化特性指标与储藏时间、储藏温度以及各指标间进行相关性分析，结果见表1和表2。

由表1和表2可知：不同储藏条件下的大米，储藏时间与最低黏度、最终黏度、回生值和糊化温度呈极显著正相关，相关系数在0.481及以上，与衰减值呈极显著负相关，相关系数为-0.471，与峰值时间呈显著负相关；蒸谷米的储藏时间与糊化温度呈极显著正相关，相关系数为0.503，与峰值时间呈显著正相关，与衰减值呈显著负相关。大米的储藏温度与最低黏度、最终黏度、回生值、糊化温度呈极显著正相关，相关系数都在0.597及以上，与衰减值呈显著负相关，与其他糊化特性指标无显著相关性；而蒸谷米储藏温度与峰值黏度、最低黏度、最终黏度、衰减值、回生值呈极显著负相关，相关系数绝对值都在0.485及以上，与峰值时间呈显著正相关。大米的峰值黏度与衰减值呈极显著正相关，与峰值时间、糊化温度呈极显著负相关，相关系数分别为0.818、-0.596、-0.498；大米的最低黏度与最终黏度、回生值、糊化温度呈极显著正相关，最终黏度与回生值、糊化温度呈极显著正相关，最低黏度与最终黏度均与衰减值呈极显著负相关；大米的衰减值与回生值、糊化温度呈极显著负相关；大米的回生值与糊化温度呈极显著正相关，相关系数达到0.922；大米的其他糊化特性指标之间无显著相关性。而蒸谷米的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、衰减值与最低黏度、最终黏度、衰减值、回生值均呈极显著正相关，相关系数在0.861及以上；蒸谷米的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、衰减值、回生值与峰值时间呈极显著负相关，相关系数绝对值均在0.567及以上。由此可知，大米的最低黏度、最终黏度、回生值和糊化温度受储藏时间和储藏温度的双重影响，衰减值与储藏时间相关性较强，峰值时间与储藏时间具有相关性；而蒸谷米的衰减值和峰值时间受储藏时间和储藏温度的双重影响，糊化温度与储藏时间相关性较强，峰值黏度、最低黏度、最终黏度、衰减值和回生值与储藏温度相关性较强。

表1 大米糊化特性指标与储藏条件及指标间的相关性

表2 蒸谷米糊化特性指标与储藏条件及指标间的相关性

2.3 多因素方差分析

为探索储藏时间和储藏温度对蒸谷米和大米糊化特性指标影响，进行多因素方差分析，结果见表3。

由表3可知，储藏温度与储藏时间的交互作用除对蒸谷米峰值时间有显著影响、对糊化温度无显著影响外，储藏时间、储藏温度及储藏温度与储藏时间的交互作用均对大米和蒸谷米的糊化特性指标有极显著影响。

表3 蒸谷米和大米糊化特性指标与储藏条件的多因素方差分析

3 结论

与大米相比，随储藏时间的延长，蒸谷米的峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度和回生值都较低，而峰值时间和糊化温度都较高，表明蒸谷米黏性较大米差。储藏时间除与大米的峰值黏度无显著相关、与峰值时间有显著相关外，与其他糊化特性指标均极显著相关，且相关系数绝对值均在0.471及以上，其中，储藏时间与糊化温度的相关系数达到0.659；而储藏时间与蒸谷米的衰减值、峰值时间显著相关，与糊化温度具有极显著相关性，相关系数绝对值均在0.386及以上，与糊化温度的相关系数达到0.503。储藏温度除对大米的糊化温度有显著影响外，对大米和蒸谷米的其他糊化特性指标均有极显著影响。储藏时间与储藏温度的交互作用对大米的糊化特性指标均有极显著影响(P<0.01)；但对蒸谷米糊化温度无显著影响(P>0.05)、对峰值时间有显著影响(P<0.05)。蒸谷米的糊化特性指标与储藏时间之间的相关性较弱，而峰值黏度、衰减值与储藏温度以及糊化特性指标之间的相关性较强，蒸谷米糊化温度和峰值时间的变化趋势较大米更平稳，表明不同温度储藏条件下，蒸谷米较大米能更好地保持淀粉糊黏度，其糊化特性具有良好的储藏稳定性。综合各糊化指标的变化情况及数据分析发现，在储藏期间，相较于大米，蒸谷米更稳定，不易受外界环境的影响，能更好地保持其食味品质。