粳糯稻谷贮藏期间糊化特性的变化

周显青，叶新悦，张玉荣，杨颖頔，韩晓翠

(河南工业大学 粮油食品学院，河南粮食作物协同创新中心，粮食贮藏安全河南省协同创新中心，河南 郑州，450001)

糯稻属于稻谷的黏性变种型，可以细分为籼糯和粳糯。我国在低海拔气温高的南方地区，以种植籼糯为主，高海拔气温低的北方地区，主要种植粳糯。随着农业产业结构的调整以及食品工业的发展，市场对优质糯米需求量日益增加[1]。稻谷在加工成各类制品之前通常会贮藏一段时间，而淀粉是决定稻谷制品食用品质的主要成分，在贮藏过程中其品质会发生变化[2-4]。如贮藏期间稻谷中淀粉的吸水性、溶解度及加工过程中米糊的黏度等都会随着贮藏时间的延长发生变化[5]，从而引起糊化特性的变化。而糊化特性是稻谷贮藏过程中变化最敏感的指标之一，其对稻米的蒸煮特性和食味也有重要影响[6-7]，并决定其最终加工用途。国内外研究普遍认可通过糊化指标值对大米的优劣品质进行区分，HUANG等[8]、张丽珂[9]在探索稻谷贮藏过程中糊化特性时发现，糊化黏度与贮藏温度和贮藏时间呈正相关；SHI等[10]研究发现贮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。袁道骥[11]发现贮藏期间水分和温度对稻谷糊化特性影响较显著，温度较低时峰值黏度增加的较慢，温度较高时峰值黏度增加较快。

目前，关于在贮藏过程中非糯稻的糊化特性变化已经有很多研究，但在不同贮藏条件下，针对不同品种、产地的粳糯稻谷的糊化特性变化研究鲜有报道。本研究以代表我国三大粳糯稻谷典型产品及主要品种龙粳57、皖垦糯2号和镇糯19号为原料，采用快速黏度仪法对不同贮藏条件下、不同贮藏时间的稻谷样品的糊化特性指标进行测定，分析其变化规律，并对数据进行相关性分析，以期为粳糯稻谷科学合理的贮藏、食品加工及其品质研究以及品种培育推广提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

3种粳型糯稻种，2019年产，纯度≥99.0%，净度≥98.0%，水分≤14.5%，具体信息如下：

龙粳57：常规粳糯稻，黑龙江省现有主栽品种(系)，出糙率82.3%，长宽比1.6，整精米率72.1%，直链淀粉含量0.58%，胶稠度110 mm。

皖垦糯2号：常规晚粳糯稻，适宜在安徽省沿江、皖南等双季稻区，出糙率83.1%，长宽比1.7，整精米率70.6%，直链淀粉含量1.8%，胶稠度120 mm。

镇糯19号：早熟晚粳稻，江苏南及周边地区，出糙率84.5%，长宽比1.8，整精米率71.4%，直链淀粉含量1.3%，胶稠度110 mm。

1.2 仪器与设备

快速黏度分析仪(rapid visco analyzer,RVA)，波通澳大利亚有限公司；XFM110锤式旋风磨，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；X223L电子天平，日本岛津公司。

1.3 实验方法

1.3.1 模拟贮藏试验

准低温贮藏：[20 ℃，75%相对湿度(relative humidity，RH)]，绿色节能。

高温贮藏：(35 ℃，75%RH)，模拟北方夏季贮藏温度。

室温贮藏：(实验室自然环境贮藏)，11～3月平均温度为2～16 ℃，4～10月平均温度为18～33 ℃，模拟农户贮藏方式。

贮藏时间：从2019年10月27日～2020年10月22日，贮存360 d。稻谷样品用透气的布袋包装，每袋盛装样品1 kg左右，每60 d取1次样，每次取1袋，供各项品质指标测定用。

1.3.2 糊化特性的测定

参照GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性测定》。

1.4 数据处理

采用Excel对数据进行整理、计算，用SPSS 20对数据进行相关性分析和因素方差分析，并用Origin 2018进行作图。

2 结果与分析

2.1 粳糯稻谷贮藏期间糊化曲线的变化

贮藏期间各时间点3种粳糯稻谷的RVA图谱见图1，随着贮藏时间的延长，3种糯稻谷的糊化曲线形状相似，20 ℃和室温下的谱带范围较窄，35 ℃下的谱带范围较宽，说明20 ℃和室温下的糊化曲线特征值没有显著差异且接近于贮藏0 d的糯稻的糊化曲线特征值，而35 ℃下的糊化曲线特征值之间差异显著。

a-龙粳57；b-皖垦糯2号；c-镇糯19号图1 贮藏期间各时间点粳糯稻谷的RVA图谱Fig.1 RVA profile of japonica glutinous rice in different storage time

2.2 粳糯稻谷贮藏期间糊化特性的变化

2.2.1 峰值黏度

峰值黏度的大小影响着稻谷的食用品质。由图2可知，随贮藏时间的延长，粳糯稻谷的峰值黏度整体呈上升趋势，且贮藏温度越高增幅越大，这与韩旭[12]的研究一致。贮藏0 d时，3种糯稻的峰值黏度分别为2 650.5、2 747、2 518 mPa·s。在20、35 ℃、室温下，贮藏360 d时，龙粳57的峰值黏度分别增加了472.5、1 616、573 mPa·s；皖垦糯2号的峰值黏度分别增加了419.5、1 659、627 mPa·s；镇糯19号的峰值黏度分别增加了428.5、1 778.5、432 mPa·s，说明在35 ℃下，稻谷的峰值黏度变幅最大，室温下次之，20 ℃下波动幅度最小，由此可以推断准低温条件下有利于延缓粳糯稻谷的品质变化。在20 ℃下，皖垦糯2号的峰值黏度>龙粳57的峰值黏度>镇糯19号的峰值黏度，说明皖垦糯2号的淀粉或淀粉混合物与水结合能力的最强。峰值黏度在贮藏期间出现的波动性下降，这可能是因为稻谷在贮藏期间支链淀粉的长链部分生长，抑制了淀粉的膨胀，从而导致峰值黏度的降低[13]。而峰值黏度的升高可能与大米中α-淀粉酶的活性降低有关[14]，峰值黏度降低，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。

2.2.2 最低黏度

最低黏度主要反映稻谷的耐加热和剪切力的强弱[15]。由图3可知，糯稻的最低黏度均呈增大趋势，360 d时，在35 ℃下，3种糯稻的最低黏度分别增加了1 041、994、1 118.5 mPa·s，在20 ℃下，最低黏度呈小幅增长趋势，分别增加了180.5、105、258.5 mPa·s，室温下，分别增加了223、268.5、249 mPa·s，说明粳糯稻谷的最低黏度受贮藏温度的影响，温度越高，粳糯稻谷的最低黏度上升趋势越大[16]。3种贮藏条件下，皖垦糯2号的最低黏度值均高于其余2个品种，说明皖垦糯2号的耐加热和剪切力最强。35 ℃下，3种稻谷的最低黏度值之间的差异相对较小。故高温可以快速增大粳糯稻谷的最低黏度，进而反映在粳糯稻谷凝胶硬度的增大，更快地改善粳糯稻谷的加工品质，而在准低温下，这种变化最缓慢，室温下次之。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-实验室自然环境贮藏图2 粳糯稻谷的峰值黏度随贮藏时间的变化Fig.2 The change of peak viscosity of japonica-glutinous rice with storage time

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-实验室自然环境贮藏图3 粳糯稻谷的最低黏度随贮藏时间的变化Fig.3 The change of trough viscosity of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.3 崩解值

崩解值反映米糊在高温下大米糊的耐剪切力，崩解值越低，则样品的抗剪切能力越好，热糊稳定性越好[17]。由图4可知，随着时间的延长，崩解值整体呈上升趋势，温度越高变化越显著。3种糯稻的初始崩解值分别为1 615.5、1 421、1 436.5 mPa·s。在20、35 ℃、室温下，贮藏360 d后，龙粳57的崩解值分别增加了295、575、350 mPa·s；皖垦糯2号的崩解值分别增加了314.5、665、358.5 mPa·s；镇糯19号的崩解值分别增加了170、660、183 mPa·s。稻谷的崩解值在贮藏期间均有波动下降的趋势，但都高于初始值，这可能是由于随贮藏时间的延长，糊化初始时，淀粉颗粒表面的脂肪和蛋白对水合作用有抑制作用，随着糊化、凝胶的进行，亲水作用逐渐增强，抗剪切力增大，崩解值降低[18]。其中，龙粳57的崩解值最大，表明龙粳57在3个品种中的热糊稳定性最差。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-实验室自然环境贮藏图4 粳糯稻谷的崩解值随贮藏时间的变化Fig.4 The change of breakdown of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.4 最终黏度

由图5可知，在贮藏期间，粳糯稻谷的最终黏度呈波动上升趋势，在35 ℃条件下上升趋势明显，20 ℃ 和室温下，最终黏度波动幅度平缓，且20 ℃下波动幅度更小。最终黏度增大可能是因为在贮藏过程中，淀粉颗粒中的直链淀粉溢出，从而在糊化降温期间，聚集并胶凝成网络结构[19]。贮藏360 d时，在20、35 ℃、室温下，龙粳57的最终黏度分别上升了261.5、1 348、302 mPa·s；皖垦糯2号的最终黏度分别上升了160、1 248.5、346.5 mPa·s；镇糯19号的最终黏度分别上升了300.5、1 373、278.5 mPa·s。3种条件下，皖垦糯2号的最终黏度均最大，说明皖垦糯2号在熟化并冷却后的糊较硬，稻米硬度较大。20 ℃下贮藏的粳糯稻谷最终黏度的变幅显著低于35 ℃，且低于室温下的最终黏度变幅。表明粳糯稻谷形成凝胶的能力易受环境温度等条件影响，且准低温对稻谷的凝胶强度影响最小，进而能更好地维持其食味品质。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-实验室自然环境贮藏图5 粳糯稻谷的最终黏度随贮藏时间的变化Fig.5 The change of final viscosity of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.5 回生值

回生值反映淀粉糊在低温下的老化程度和冷糊的稳定性，一定程度的回生有着积极的作用。由图6可知，随着贮藏时间的延长，粳糯稻谷回生值呈波动上升趋势，且温度越高变化越显著。贮藏0 d时，龙粳57、皖垦糯2号、镇糯19号的回生值分别为229、281、237 mPa·s。3种稻谷贮藏360 d时，在20 ℃下，回生值分别达到310、336、279 mPa·s；室温下，回生值分别达到308、337.5、266.5 mPa·s；而在35 ℃下，回生值分别达到536、535.5、491.5 mPa·s，分别增加了57%、48%、52%，说明贮藏温度对稻谷回生值影响很大，而且在准低温条件下粳糯稻谷的贮藏效果较为稳定，室温下次之，高温下最差。不同品种间其回生值也有差异：皖垦糯2号>龙粳57>镇糯19号，说明皖垦糯2号形成的凝胶强度最大，镇糯19号最小。直链淀粉的聚合度和支链淀粉中长链的含量会影响回生值的大小[20]，回生值越大，表明凝胶性越强，因此可以推断粳糯稻谷在35 ℃下贮藏，稻米的凝胶强度会随着粳稻贮藏时间的延长显著增大，可能是支链淀粉的结构发生变化所导致。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-实验室自然环境贮藏图6 粳糯稻谷的回生值随贮藏时间的变化Fig.6 The change of setback of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.6 峰值时间

峰值时间在一定程度上表示稻米蒸煮时所需要的时间，淀粉颗粒越易糊化，峰值时间越短。由图7可知，随着贮藏时间的延长，粳糯稻谷的峰值时间整体有略微的上升趋势，基本处于稳定状态，其变化范围在3.3～4.0 min；在20 ℃下，龙粳57、皖垦糯2号、镇糯19号峰值时间分别升高了0、0.12、0.05 min；在35 ℃下，峰值时间分别升高了0.2、0.25、0.25 min，在室温下，峰值时间分别升高了0.2、0.25、0.25 min，说明贮藏温度对粳糯稻谷的峰值时间影响不是很明显。贮藏期间，2种贮藏条件下均呈现皖垦糯2号的峰值时间>镇糯19号的峰值时间>龙粳57的峰值时间，说明龙粳57最容易吸水膨胀，最易糊化，镇糯19号次之，皖垦糯2号最不易糊化。整个贮藏期，粳糯稻谷的峰值时间均未发生显著变化(P>0.05)，进一步说明贮藏温度和时间对粳糯稻谷的峰值时间影响不大。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-实验室自然环境贮藏图7 粳糯稻谷的峰值时间随贮藏时间的变化Fig.7 The change of peak time of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.7 糊化温度

糊化温度反映了稻谷淀粉颗粒糊化的难易程度。一般来讲直链淀粉结晶度高，支链淀粉的外链长会使得糊化温度升高[21]。由图8可知，随着贮藏时间的延长，粳糯稻谷的糊化温度变化不明显，其变化范围在65.8～71.1 ℃。贮藏0 d时，龙粳57、皖垦糯2号、镇糯19号的糊化温度分别为61.1、69.8、69.2 ℃。贮藏360 d时，在20、35 ℃、室温下，龙粳57的糊化温度分别增加了5.6、6.0、6.0 ℃，皖垦糯2号的糊化温度分别增加了5.6、6.0、6.0 ℃；而镇糯19号的糊化温度均下降了0.2 ℃，说明镇糯19号的糊化温度呈略微的下降趋势，这与谢岚等[22]的研究结果不一致，可能是由于贮藏条件的不同和稻谷品种间的差异引起的。贮藏期间，皖垦糯2号的糊化温度>镇糯19号的糊化温度>龙粳57的糊化温度，糊化温度越高，贮藏品质越好，但如果上升幅度过大又会降低贮藏性[23]。糊化温度的升高可能是因为稻谷在贮藏过程中支链淀粉的外链增长，但也有研究指出稻米的糊化温度与蛋白质的含量以及结构存在一定的相关性[21]。针对稻谷的糊化温度降低的现象，这与展兆敏[24]研究一致，可能的原因是不同品种间的稻谷糊化过程较为复杂，具体原因还需要进一步考证。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-实验室自然环境贮藏图8 粳糯稻谷的糊化温度随贮藏时间的变化Fig.8 The change of gelatinization temperature of japonica-glutinous rice with storage time

2.3 相关性分析

综上，在20 ℃和室温下，粳糯稻谷的糊化特性差异较小。因此对20、35 ℃下贮藏的粳糯稻的糊化特性与贮藏条件进行相关性分析。由表1可知，3种粳糯稻谷的贮藏时间均与其峰值黏度和崩解值呈极显著正相关，与最低黏度、最终黏度、回生值呈显著正相关；皖垦糯2号和镇糯19号的贮藏时间与峰值时间呈显著正相关，而龙粳57的贮藏时间与糊化温度呈负相关。3种粳糯稻谷的贮藏温度均与最低黏度和最终黏度呈极显著正相关，除此之外，龙粳57的贮藏温度与回生值呈极显著正相关，与峰值黏度和崩解值呈显著正相关；皖垦糯2号的贮藏温度与峰值黏度、崩解值、回生值呈显著正相关；镇糯19号的贮藏温度与峰值黏度、崩解值、回生值呈显著正相关。龙粳57的峰值时间与糊化温度呈极显著正相关，与最低黏度和最终黏度呈显著正相关，除此之外，其余各指标间均呈极显著正相关。皖垦糯2号和镇糯19号除糊化温度外，其余各指标间均呈极显著正相关。总体来看，粳糯稻谷的贮藏时间和温度会显著影响其糊化特性，且贮藏时间越久，贮藏温度越高，其糊化特性的各项指标越大，但不同品种之间的相关性也会有一定的差异性。贮藏时间与粳糯稻谷糊化特性的相关性按显著程度(r值大小)排序是：崩解值>峰值黏度>最低黏度>最终黏度>回生值>峰值时间>糊化温度。

表1 糊化特性指标与贮藏条件及指标间的相关性Table 1 Relationship between pasting properties and storage conditions and correlation between indicators

2.4 因素方差分析

为探索贮藏时间和贮藏温度对粳糯稻谷糊化特性的影响，对20、35 ℃下贮藏的粳糯稻谷糊化特性指标与贮藏条件进行多因素方差分析，结果见表2。粳糯稻谷糊化特性指标与贮藏条件的多因素方差分析P值如表2所示，贮藏温度、贮藏时间及贮藏温度与贮藏时间的交互作用均对峰值时间、糊化温度无显著影响(P>0.05)，且贮藏温度与贮藏时间的交互作用对崩解值也无显著影响(P>0.05)，除此之外，贮藏温度、贮藏时间及两者的交互作用均对粳糯稻谷的糊化特性指标有极显著影响(P<0.01)。

表2 因素方差分析P值汇总Table 2 The multivariate analysis of variance P value

3 结论

3种粳糯稻谷在贮藏期间的糊化曲线形状相似，但糊化曲线特征值有一定的变化。随着贮藏时间的延长，3种粳糯稻谷的峰值黏度、最低黏度、崩解值、最终黏度、回生值均呈显著上升趋势，温度越高变化趋势越明显，而峰值时间和糊化温度波动变化，受温度影响较小。相关性分析表明，粳糯稻谷的贮藏时间均与其峰值黏度和崩解值呈极显著正相关，与最低黏度、最终黏度、回生值呈显著正相关；贮藏温度与3种糯稻的峰值黏度、最低黏度、崩解值、最终黏度、回生值呈显著或极显著正相关，贮藏时间和温度的变化会显著影响粳糯稻谷的糊化特性，且贮藏时间越久，贮藏温度越高，其糊化特性的各项指标越大。贮藏时间与粳糯稻谷糊化特性的相关性按显著程度(r值大小)排序是：崩解值>峰值黏度>最低黏度>最终黏度>回生值>峰值时间>糊化温度。方差分析表明，贮藏温度、贮藏时间及贮藏温度与贮藏时间的交互作用均对峰值时间、糊化温度无显著影响(P>0.05)，且贮藏温度与贮藏时间的交互作用对崩解值也无显著影响(P>0.05)，除此之外，贮藏温度、贮藏时间及两者的交互作用均对粳糯稻谷的糊化特性指标有极显著影响(P<0.01)。综上，准低温较室温更有利于延缓粳糯稻谷的品质变化，高温与时间的协同可以加速粳糯稻谷的陈化，更快地改善粳糯稻谷的加工品质。