不同加工程度大米食味變化分析

蘇慧敏，張　敏，，*，苗　菁，趙　兵，

（1.北京工商大學(xué) 北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，北京 100048；2.北京工商大學(xué) 北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心，北京 100048）

不同加工程度大米食味變化分析

蘇慧敏1，張敏1，2，*，苗菁2，趙兵1，2

（1.北京工商大學(xué) 北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，北京 100048；2.北京工商大學(xué) 北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心，北京 100048）

為研究大米加工程度對米飯食味的影響，對不同加工程度大米進(jìn)行基本理化指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)、感官品質(zhì)及風(fēng)味測定。結(jié)果表明，隨著加工程度提高，大米食味值增大，總脂肪、蛋白質(zhì)含量降低，米飯硬度減小。蒸煮可顯著增加米飯的水溶性蛋白質(zhì)含量。大米加工程度越高，米飯風(fēng)味成分含量損失越嚴(yán)重。相對于糙米，碾磨3 min、碾磨6 min、碾磨9 min的大米米飯揮發(fā)性成分總量分別減少了50.7%、73%、79%。碾磨6 min和碾磨9 min大米在理化性質(zhì)（食味值、粗蛋白、直鏈淀粉、脂肪含量）、質(zhì)構(gòu)（黏度、平衡、彈性）均無顯著差異。

大米；加工程度；理化指標(biāo)；感官品質(zhì)；風(fēng)味成分

大米的食味是人們對米飯的綜合感覺，通常采用理化分析和感官評定相結(jié)合的方法進(jìn)行鑒定。隨著科技發(fā)展，米飯的質(zhì)構(gòu)測定和風(fēng)味物質(zhì)測定在大米食味評定中，將逐漸取代主觀的感官評定［1-3］。

大米食味計(jì)是利用近紅外光分析儀開發(fā)出的可快速準(zhǔn)確測定大米部分理化指標(biāo)，并對大米食味品質(zhì)——食味值進(jìn)行客觀打分的一種先進(jìn)儀器［4-5］。米飯硬度黏度儀是近年研發(fā)出來用于測定米飯質(zhì)構(gòu)特征的儀器。一般認(rèn)為，米飯硬度小，黏度大，硬度/黏度比值小，則食用品質(zhì)較佳［6］。

有關(guān)大米加工程度與米飯食味之間的關(guān)系研究，賈奎連等［7］的結(jié)果證實(shí)，大米營養(yǎng)成分和加工程度呈反比，大米食用品質(zhì)和加工程度呈正比；李爽等［8］指出，碾米不充分會引起米飯帶有米糠味和飯粒變黃，但過度碾米則會使米飯無味以及口感差。蛋白質(zhì)對米飯食味有較大影響，丁毅等［9］研究表明，粳稻中蛋白質(zhì)含量的升高會降低淀粉水合的有效水量，從而影響淀粉糊化并最終導(dǎo)致大米蒸煮食味品質(zhì)的降低。大米加工過程中引起的蛋白質(zhì)變化導(dǎo)致的食味差異，值得進(jìn)一步研究。

目前已經(jīng)鑒定出米飯中100多種風(fēng)味成分，主要是一些醛、酮、酸、酯、醇、烴以及雜環(huán)等化合物。Park等［10］發(fā)現(xiàn)2-甲基-3-呋喃硫醇和2-乙酰-1-吡咯啉是韓國非香稻“Choochung”中風(fēng)味活性最強(qiáng)的化合物，2-甲基-3-呋喃硫醇首次被認(rèn)為是非香稻潛在的風(fēng)味活性化合物。苗菁等［11］研究發(fā)現(xiàn)，2-乙?；?1-吡咯啉、香草醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、4-乙烯基苯酚、4-乙烯基創(chuàng)木酚、己醛、辛醛、庚醛、戊醛等物質(zhì)對米飯整體風(fēng)味輪廓起到關(guān)鍵作用。由于風(fēng)味成分提取方法和稻谷品種的不同，米飯風(fēng)味物質(zhì)測定結(jié)果相差較大。有關(guān)不同加工程度大米中風(fēng)味成分的變化情況研究較少。本實(shí)驗(yàn)擬采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）聯(lián)用的方法，測定不同加工程度大米米飯中風(fēng)味成分變化規(guī)律，以期為大米加工及方便米飯產(chǎn)品的研發(fā)提供基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

空育131號稻谷 黑龍江產(chǎn)地采購；C8～C21系列正構(gòu)烷烴 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；2-甲基-3-庚酮（色譜純） 北京化學(xué)試劑公司；氦氣 北京氦普分氣體工業(yè)有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

THU35C實(shí)驗(yàn)型礱谷機(jī)、TM05C實(shí)驗(yàn)型碾米機(jī)、RHS1A米飯硬度黏度儀、JSWL200大米食味計(jì) 日本株式會社佐竹制作所；U-3900紫外分光光度計(jì) 日本Hitachi科技公司；890A-7000B GC-MS聯(lián)用儀、手動(dòng)SPME裝置、30/50 μm二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/ CAR/PDMS）灰色萃取頭及手柄 美國Agilent公司；DB-Wax毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 美國J&W公司。

1.3方法

1.3.1不同加工程度大米制備

將產(chǎn)地采購稻谷進(jìn)行礱谷、碾磨，碾磨時(shí)間分別為3、6、9 min。將糙米、碾磨3 min、碾磨6 min、碾磨9 min大米分別編號為樣品1、樣品2、樣品3、樣品4。

1.3.2米飯的制備

參照苗菁等［11］的方法，稱取50 g大米樣品置于帶蓋密閉鋁盒中，用適量自來水淘洗，加入75 mL自來水，浸泡30 min，上籠蒸煮30 min，保溫燜制15 min。

1.3.3基本理化指標(biāo)及質(zhì)構(gòu)測定方法

大米總脂肪含量，參照GB/T 14772—2008《糧油檢驗(yàn)：稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評價(jià)方法》方法進(jìn)行測定；大米食味值、粗蛋白含量、直鏈淀粉含量，使用大米食味計(jì)測定；水溶性蛋白質(zhì)含量，采用考馬斯亮藍(lán)法測定［12］，以干質(zhì)量計(jì)；米飯質(zhì)構(gòu)，使用米飯硬度黏度儀測定。水溶性蛋白質(zhì)含量-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。

圖1　水溶性蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1　Standard curve for water-soluble protein content

1.3.4米飯感官評價(jià)方法

按照1.3.2節(jié)小量樣制備米飯，參照GB/T 15682—2008《糧油檢驗(yàn)：稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評價(jià)方法》對米飯觀察并品嘗。

1.3.5米飯風(fēng)味成分測定

揮發(fā)性物質(zhì)提取，萃取前把SPME萃取纖維頭在GC-MS進(jìn)樣口老化，老化溫度為250 ℃，時(shí)間為10 min。快速稱取5 g蒸煮好的新鮮米飯，加入1 μL含量為0.816 μL/mL的2-甲基-3-庚酮置于40 mL頂空瓶中，用聚四氟乙烯隔墊密封。60 ℃條件下水浴平衡20 min，插入萃取纖維，頂空取樣40 min，然后在GC-MS進(jìn)樣口解吸5 min，進(jìn)行GC-MS聯(lián)機(jī)分析。

GC條件：DB-WAX毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；升溫程序?yàn)椋撼鯗?0 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升溫到200 ℃，再以10 ℃/min升到230 ℃，保持3 min。載氣為氦氣，流速為1.2 mL/min。不分流進(jìn)樣。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z 55～500。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理，所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

風(fēng)味成分定性分析，以NIST 11譜庫檢索及保留指數(shù)（retention index，RI）為主，結(jié)合人工譜圖解析進(jìn)行確定?；衔颮I按下式計(jì)算。

式中：ta為樣品a的保留時(shí)間/min；tn為正構(gòu)烷烴Cn的保留時(shí)間/min（樣品a的保留時(shí)間落在正構(gòu)烷烴Cn和Cn+1之間）；tn+1為正構(gòu)烷烴Cn+1的保留時(shí)間/min。

風(fēng)味成分定量分析，設(shè)定內(nèi)標(biāo)物質(zhì)2-甲基-3-庚酮的峰面積為1，其他物質(zhì)按照峰面積百分比定量。

2　結(jié)果與分析

2.1大米基本理化指標(biāo)

表1　不同加工程度大米理化指標(biāo)Table1　Physicochemical indicators of different milling degree rice

由表1可知，大米在加工過程中，出米率顯著降低，食味值逐漸增大。這表明對糙米進(jìn)行一定程度加工可滿足人們對米飯適口性的要求。碾磨6 min和碾磨9 min的大米，食味值則無顯著性差異；過度加工造成生產(chǎn)成本提高，環(huán)境污染，利用價(jià)值降低。加工嚴(yán)重?fù)p失大米的蛋白質(zhì)含量，從糙米到碾磨9 min大米，粗蛋白含量損失率達(dá)32%。大米中的蛋白質(zhì)含量與食味值之間存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與芮闖等［13］研究結(jié)果相一致。直鏈淀粉一般存在于大米胚乳當(dāng)中，加工過程中逐漸脫去皮層、糊粉層和部分胚，損失大量蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)，使得直鏈淀粉含量相對提高。這和王萌等［14］的研究結(jié)果存在一定差異，可能由加工方式和表示形式不同造成。脂肪含量逐漸降低，和張?zhí)m等［15］的研究結(jié)果一致。

圖2　不同加工程度蒸煮前后大米、米飯水溶性蛋白含量Fig.2　Water-soluble protein contents in different milling degree rice

由圖2可知，4 個(gè)樣品經(jīng)蒸煮后水溶性蛋白的含量分別提高了42.1%、68.7%、70.4%、68.1%，原因可能是蛋白質(zhì)在熱作用下降解成多肽、寡肽或氨基酸等可溶性成分。此外，大米蛋白由谷蛋白、清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白組成，其中清蛋白是水溶性蛋白。隨著加工程度的提高，大米中蛋白的含量減少，使其清蛋白及可溶性蛋白含量降低［16］，這也是引起不同加工程度大米可溶性蛋白質(zhì)含量產(chǎn)生差異的主要原因。

劉珊等［17］研究結(jié)果也表明，高溫導(dǎo)致米飯中蛋白質(zhì)水溶性增強(qiáng)。糙米水溶性蛋白質(zhì)提高幅度小于其他3 種大米，可能是糙米中蛋白質(zhì)、纖維、脂肪含量高，分子交聯(lián)更為密切，相同蒸煮時(shí)間和溫度條件下大米結(jié)構(gòu)變化較小。

2.2米飯質(zhì)構(gòu)的變化

表2　不同加工程度米飯質(zhì)構(gòu)水平Table2　Texture properties of different milling degree rice

由表2可知，隨著加工程度的提高，米飯硬度顯著減小。Seki等［18］指出，如果大米吸水不充足，米粒中的淀粉粒就得不到充分糊化和膨脹，最終導(dǎo)致米飯偏硬。Martin等［19］在稻米中分別添加蛋白酶和二硫蘇糖醇來酶解蛋白質(zhì)和切斷蛋白質(zhì)之間的二硫鍵，結(jié)果表明破壞蛋白質(zhì)和切斷二硫鍵后，米飯的快速黏度儀的黏度曲線都整體下降，認(rèn)為蛋白質(zhì)的水合作用和通過二硫鍵而形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在蒸煮過程中影響米飯的質(zhì)地。糙米中蛋白質(zhì)含量最高，籽粒結(jié)構(gòu)緊密，大量蛋白體填塞在淀粉體間的空隙，導(dǎo)致糙米吸水速度慢，吸水量減少，而且蛋白質(zhì)之間的二硫鍵會阻止糊化過程中淀粉顆粒的膨脹。周顯青等［20］的結(jié)果也顯示，米飯硬度與大米脂肪含量、蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)。因此，隨著大米加工程度的提高，米飯硬度減小的可能原因是，蛋白質(zhì)、脂肪含量逐漸減少，大米淀粉顆粒在糊化過程中所受到的阻力減小，糊化更為完全。

糙米碾磨加工后，米飯黏度上升，平衡值增大，彈性減小。平衡值代表米飯黏度和硬度的比值，數(shù)值越大表示米飯?jiān)杰?。不同加工程度的大米，米飯的黏度、平衡值和彈性之間差異不顯著。

2.3米飯的感官評價(jià)分析

由表3可知，糙米米飯的整體評價(jià)較差。2號樣品偏硬、適口性略差；4號樣品的完整性和口感欠缺；3號樣品的總體感覺最佳。

表3　不同加工程度米飯感官評價(jià)結(jié)果Table3　Sensory evaluation results for different milling degree rice

2.4米飯風(fēng)味成分的變化

圖3　SPME法不同加工程度米飯揮發(fā)性物質(zhì)總離子流圖Fig.3　Total ion current chromatogram of volatile compounds extracted from rice with different milling degrees by SPME

如圖3所示，經(jīng)NIST 11譜庫檢索及RI分析獲得4 組樣品中風(fēng)味成分的種類和相對含量，如表4所示。糙米樣品中共鑒定出43 種風(fēng)味成分，包括醛類13 種、醇類6 種、酸類1 種、酮類4 種、酯類3 種、酚類3 種、烴類6 種、其他7 種。碾磨3、6、9 min大米米飯中鑒定出39、32、31 種風(fēng)味成分。

表4　不同加工程度米飯揮發(fā)性風(fēng)味成分的GC-MS鑒定結(jié)果Table4　Analytical results for GC-MS identification of volatile compounds in different milling degree rice

糙米中醛類和其他類物質(zhì)相對含量達(dá)到74.5%，醇類和酮類相對含量為11.2%，烴類和酚類相對含量為9.6%，酯類和酸類相對含量較低。這和彭智輔等［21］采用SPME法研究釀酒大米香氣成分結(jié)果相類似。隨著加工程度不斷提高，風(fēng)味成分的相對含量逐漸減少。相對于糙米來說，碾磨3、6、9 min大米米飯中風(fēng)味物質(zhì)總量分別減少50.7%、73%、79%，碾磨9 min米飯中醛類、醇類、酮類、酚類、酸類、酯類、烴類、其他類成分相對含量分別減少了80.6%、62.5%、82.8%、86.8%、100%、92.4%、66.9%、80.9%。

醛類物質(zhì)是最重要的風(fēng)味貢獻(xiàn)者，它主要是某些氨基酸和脂肪酸氧化產(chǎn)物，具有脂肪香味，但含量過高時(shí)會產(chǎn)生腐敗味。苗菁等［11］采用SPME結(jié)合GC-MS獲得了8 種具有較高氣味活性值的米飯風(fēng)味化合物，其中醛類物質(zhì)包括己醛、壬醛、辛醛、庚醛、香草醛。己醛來自ω-6不飽和脂肪酸［22］，具有青香、木香、草香；辛醛、壬醛和己醛主要來自不飽和脂肪酸氧化［23］，壬醛具玫瑰、柑橘等香氣，有較強(qiáng)油脂氣味。苯甲醛可能是苯丙氨酸降解產(chǎn)物［24］，具有堅(jiān)果味、苦味。大米加工過程中脂肪含量降低，醛類物質(zhì)含量隨之減少，反-2-庚烯醛和反-2-壬烯醛甚至消失。糙米中醛類物質(zhì)相對含量過高，不愉快的腐敗味、脂肪味應(yīng)該與此有關(guān)。

烴類閾值較高，雖然相對含量高種類多，但貢獻(xiàn)較小。醇類物質(zhì)的1-辛烯-3-醇相對含量高，閾值低，有典型的蘑菇風(fēng)味。Iglesias等［25］認(rèn)為1-辛烯-3-醇是15-脂氧合酶催化和12-脂氧合酶催化花生四烯酸的過程中形成的。酮類物質(zhì)的閾值一般較大，對米飯香味的貢獻(xiàn)相對較小。酯類一般沒有芳香氣味，對米飯香氣起到加強(qiáng)作用。乙酸己酯和2-丙烯酸辛酯在大米加工過程中逐漸消失。

相對于糙米，碾磨9 min大米飯中4-乙烯基苯酚相對含量降低達(dá)92.2%。Maraval等［26］提出，大米中阿魏酸和對香豆酸能夠通過脫羧反應(yīng)分別產(chǎn)生2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚和4-乙烯基苯酚，后兩者有不愉快的米糠氣味［27］。銀玉容等［28］的綜述中也提到，米糠中存在大量的4-乙烯基苯酚，具有腐爛稻草臭味。故糙米飯中米糠味可能是由4-乙烯基苯酚造成。

2-戊基呋喃和2，3-二氫苯并呋喃有甜香和堅(jiān)果香氣味［29］。2-戊基呋喃是亞油酸的氧化產(chǎn)物，閾值較低，在較低濃度條件下可聞到豆香及蔬菜香的氣味，但高濃度就會產(chǎn)生令人不悅的豆腥異味［30］。它也是苗菁等［11］發(fā)現(xiàn)的米飯關(guān)鍵風(fēng)味化合物之一。大米加工過程中，2-戊基呋喃大量損失。糙米中2-戊基呋喃相對含量所占總含量的百分比達(dá)到10.1%，且該物質(zhì)閾值低，氣味活性值大，故豆腥異味可能由此造成。

3　結(jié) 論

大米加工過程中，隨著加工程度增加，米飯的食味值增大，直鏈淀粉含量提高，總脂肪含量逐漸降低，粗蛋白含量、水溶性蛋白質(zhì)含量明顯減少。蒸煮可顯著提高米飯的水溶性蛋白質(zhì)含量。大米加工程度越高，米飯硬度越小，風(fēng)味成分相對含量損失越嚴(yán)重。

米飯風(fēng)味物質(zhì)含量和食味值間并不存在正比關(guān)系，過高的風(fēng)味物質(zhì)含量反而會降低大米的食用品質(zhì)。碾磨6 min、碾磨9 min大米在理化指標(biāo)（食味值、粗蛋白、直鏈淀粉、脂肪含量）、質(zhì)構(gòu)（黏度、平衡、彈性）方面不存在顯著性差異。在保證大米適口的前提下，盡量降低大米的加工程度，可實(shí)現(xiàn)資源利用最大化。

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Changes in Rice Taste with Milling Degree

SU Huimin1， ZHANG Min1，2，*， MIAO Jing2， ZHAO Bing1，2
（1. Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health， Beijing Technology and Business University，Beijing 100048， China； 2. Beijing Engineering and Technology Research Center of Food Additives，Beijing Technology and Business University， Beijing 100048， China）

To study the effect of rice milling degree on rice taste， the basic physicochemical properties， texture， sensory quality and flavor of rice milled to different degrees were tested. The results showed that rice taste value increased while total fat and protein contents and hardness decreased as the degree of milling increased. The cooking procedure could significantly increase the water-soluble protein content of rice. The higher the degree of milling of rice was， the more rice flavor components were lost. Compared to unpolished rice， the total amounts of volatile components of 3， 6， and 9 min milled rice were reduced by 50.7%， 73%， and 79%， respectively. No significant differences in physicochemical properties，texture and flavor levels were seen between 6 min and 9 min milling of rice.

rice； milling degree； physicochemical properties； sensory quality； flavor

10.7506/spkx1002-6630-201618010

TS21

A

1002-6630（2016）18-0058-06

蘇慧敏， 張敏， 苗菁， 等. 不同加工程度大米食味變化分析［J］. 食品科學(xué)， 2016， 37（18）: 58-63. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618010. http://www.spkx.net.cn

SU Huimin， ZHANG Min， MIAO Jing， et al. Changes in rice taste with milling degree［J］. Food Science， 2016， 37（18）: 58-63.（in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618010. http://www.spkx.net.cn

2016-03-10

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31371830）

蘇慧敏（1992—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榧Z食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：892853839@qq.com

張敏（1972—），女，教授，博士，研究方向?yàn)榧Z食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：xzm7777@sina.com