常溫真空包裝對保持小米儲(chǔ)藏品質(zhì)的影響

石建春，李志剛，王 愈，陳振家，高俊宇，劉雅琪，白旭婷

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，太谷030801）

0 引 言

小米又名粟米，是禾本科狗尾草屬植物谷子經(jīng)脫殼后所得的產(chǎn)物，是世界上最古老的農(nóng)作物之一，是中國傳統(tǒng)谷物的一種，起源于中國黃河流域，廣泛種植于中國北方地區(qū)，是常見小雜糧的一種[1-2]。小米營養(yǎng)豐富，富含碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪及多種維生素和鈣、磷、鐵等人體所必需的礦物元素，不僅能為人體提供能量物質(zhì)，還可以滿足人體機(jī)能的需求[3-4]。小米營養(yǎng)配比合理，易于消化吸收，是一種深受消費(fèi)者青睞的藥食同源的天然保健佳品。

然而，由于小米失去外殼的保護(hù)，導(dǎo)致其儲(chǔ)藏穩(wěn)定性非常差，在儲(chǔ)藏過程中極易受到環(huán)境溫度、濕度、氧氣、微生物等的影響，使其發(fā)生陳化、發(fā)熱霉變、蟲害等品質(zhì)劣變現(xiàn)象，大大降低其食用品質(zhì)和商品價(jià)值［5］。隨著現(xiàn)代消費(fèi)的升級(jí)，大健康時(shí)代的到來，人們對小米的需求量在逐步增加，小米在現(xiàn)代飲食中的地位越來越重要，小米的儲(chǔ)藏安全性也越來越受到重視。為此，探究有效的小米儲(chǔ)藏保鮮方法，保證小米的品質(zhì)穩(wěn)定，對于保證糧食安全，促進(jìn)小米產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。

目前常用的糧食儲(chǔ)藏方法有常溫儲(chǔ)藏[6]、低溫儲(chǔ)藏[7]、氣調(diào)儲(chǔ)藏[8-9]、化學(xué)儲(chǔ)藏[10-11]、電離輻射儲(chǔ)藏[12-14]等方法，多數(shù)研究主要集中在大米、小麥、玉米、大豆等大眾糧食上，而關(guān)于小米的儲(chǔ)藏研究還很少，實(shí)際生產(chǎn)中小米的儲(chǔ)藏方式仍然比較粗放。為此，本文以小米為原料，探究不同包裝方式下小米品質(zhì)指標(biāo)的變化規(guī)律，以求尋找出一種綠色、有效、簡單、可行的小米儲(chǔ)藏方法，為實(shí)際生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

小米：晉谷42號(hào)，產(chǎn)自山西省呂梁市嵐縣，試驗(yàn)當(dāng)年產(chǎn)新米，試驗(yàn)實(shí)施時(shí)脫去谷殼。

包裝袋：尼龍（polyamide，PA）復(fù)合聚乙烯（polyethylene，PE）袋，厚0.08 mm，深圳市康運(yùn)包裝制品有限公司。

1.2 主要試劑

鹽酸、無水乙醇、無水乙醚、氫氧化鉀、氫氧化鈉、酚酞指示劑、鄰苯二甲酸氫鉀、硼酸鹽緩沖液、吐溫20、水飽和正丁醇等均為分析純。

1.3 主要儀器與設(shè)備

質(zhì)構(gòu)儀（TMS-Pro型，美國Food Technology Corporation公司）、色差儀（CM-5型，日本KONICA MINOLTA公司）、真空包裝機(jī)（DZD-400/S型，南通騰通包裝機(jī)械有限公司）、低速自動(dòng)平衡離心機(jī)（TDZ4-WS型，長沙湘儀離心儀器有限公司）、可見分光光度計(jì)（V-1200型，上海美普達(dá)儀器有限公司）、多功能粉碎機(jī)（JY15A750型，永康市江業(yè)制造有限公司）、電子天平（JA5003N，上海精密科學(xué)儀器有限公司）、恒溫水浴鍋（HHS型，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）、數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱（GZX-9240 MBE，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）。

1.4 處理方法

供試小米分裝于0.08 mm厚尼龍復(fù)合聚乙烯袋中，每袋400 g,隨機(jī)分成3組，其中一組真空包裝（絕對真空度為0.01 MPa）儲(chǔ)藏，一組常規(guī)密閉儲(chǔ)藏，一組常規(guī)儲(chǔ)藏作為對照組（CK），每組設(shè)置3個(gè)重復(fù)，3組小米均置于常溫（（20±2） ℃）環(huán)境中儲(chǔ)藏，每30 d各取一袋小米測定相關(guān)指標(biāo)，共測定5次。

1.5 測定指標(biāo)及方法

粗脂肪含量的測定：按照GB5009.6-2016中的酸水解法進(jìn)行測定。

游離脂肪酸的測定：參照霍雨霞[15]的方法測定。

脂肪氧合酶（lipoxygenase，LOX）活性的測定:參照孫海峰等[16]的方法測定。以1 min內(nèi)3 mL反應(yīng)體系在234 nm的吸光度增加0.001作為一個(gè)酶活力單位（U）。

水分的測定：按照GB5009.3-2016中的直接干燥法測定。

黃色素的測定：參照楊延兵等[17]的方法，略作修改，樣品充分濕潤后，離心管震搖40 min，在445 nm測定吸光度，結(jié)果以小米黃色素的吸光度值表示。

色差采用色差儀進(jìn)行測定。生小米色差測定時(shí)將供試小米裝滿并壓實(shí)于平皿中，然后將平皿置于色差儀探頭上進(jìn)行測量，每個(gè)處理重復(fù)3次，求平均值。根據(jù)CIELAB表色系統(tǒng)，L表示亮度，a和b為彩度指數(shù)，a正值表示偏紅，負(fù)值表示偏綠；b正值表示偏黃，負(fù)值表示偏藍(lán)。

熟化小米色差測定時(shí)先稱取供試小米15 g置于平皿中，加30 g蒸餾水，蓋蓋室溫下浸泡30 min，然后將平皿置于已經(jīng)煮沸的蒸鍋中，平皿不可與鍋壁接觸，蒸30 min，停止加熱，燜20 min，然后將平皿從蒸鍋中取出置于試驗(yàn)臺(tái)上室溫下冷卻30 min，再將平皿置于色差儀探頭上進(jìn)行測量，每個(gè)處理重復(fù)3次，求平均值。

小米質(zhì)構(gòu)采用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測定。測定前先將小米熟化，熟化方法同上。將熟化后的小米置于質(zhì)構(gòu)儀載物臺(tái)上測定小米的質(zhì)構(gòu)特性。

質(zhì)構(gòu)儀檢測模式為質(zhì)地多面分析（texture profile analysis，TPA），探頭選取直徑為25 mm圓柱形探頭，測試溫度為室溫，TPA參數(shù)設(shè)置為起始力0.4 N，測試速度60 mm/min，擠壓距離6 mm，間隔時(shí)間5 s，測后速度200 mm/min，數(shù)據(jù)采集速率為200次/s。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS Statistics17軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同包裝方式下小米粗脂肪含量的變化

小米中脂肪的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%左右，其中不飽和脂肪酸占脂肪總量85%，屬于優(yōu)質(zhì)脂肪，對防止動(dòng)脈粥樣硬化和軟化血管等具有較好的功效[3,18]。從圖1可以看出，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，不同包裝方式下小米粗脂肪含量均呈下降趨勢，對照組下降最快，常規(guī)密閉處理組和真空包裝處理組下降均比較平緩，但常規(guī)密閉處理組要稍快于真空包裝處理組。

圖1 不同包裝方式下小米粗脂肪含量的變化Fig.1 Changes of crude fat content in millet under different packaging methods

方差分析表明，儲(chǔ)藏30 d后對照組粗脂肪含量與常規(guī)密閉處理組和真空包裝處理組存在顯著（P＜0.05）差異，兩處理組之間沒有顯著（P＞0.05）差異。可見，真空包裝儲(chǔ)藏和常規(guī)密閉儲(chǔ)藏均可以有效抑制小米粗脂肪含量的降低。

2.2 不同包裝方式下小米游離脂肪酸含量的變化

糧食在儲(chǔ)藏過程中脂質(zhì)會(huì)發(fā)生水解氧化產(chǎn)生游離脂肪酸，脂肪酸值可以反映糧食脂質(zhì)水解氧化的程度，是糧食儲(chǔ)藏過程中品質(zhì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。從圖2可以看出，不同包裝方式下小米的脂肪酸值隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長均呈上升趨勢，對照組上升最快，常規(guī)密閉處理組次之，真空包裝處理組最慢。

圖2 不同包裝方式下小米游離脂肪酸的變化Fig.2 Changes of free fatty acids in millet under different packaging methods

對照組在儲(chǔ)藏30 d時(shí)的脂肪酸值已明顯高于2個(gè)處理組，儲(chǔ)藏至120 d時(shí)，對照組脂肪酸值比初始值增加了67.39%，而常規(guī)密閉處理組和真空包裝處理組分別增加了33.42%和16.03%。

方差分析表明，整個(gè)儲(chǔ)藏過程中對照組與處理組之間存在顯著（P＜0.05）差異，兩處理組之間沒有顯著（P＞0.05）差異?？梢姡婵瞻b和常規(guī)密閉儲(chǔ)藏均可以有效抑制小米脂質(zhì)的氧化分解，減緩脂肪酸值的升高，較好的保持小米的品質(zhì)。

2.3 不同包裝方式下小米脂肪氧合酶（LOX）活性的變化

脂肪氧合酶（LOX）是一種含非血紅素鐵的蛋白質(zhì)，在生物體內(nèi)專一催化含有順、順-1、4-戊二烯結(jié)構(gòu)的多元不飽和脂肪酸的加氧反應(yīng)，生成具有共軛雙鍵的多元不飽和酸的氫過氧化物[19]，對于糧食陳化起著關(guān)鍵的作用。由圖3可以看出，對照組脂肪氧合酶的活性在貯藏前90 d快速上升，90 d達(dá)到峰值后開始下降，而兩處理組則呈逐步上升趨勢，常規(guī)密閉處理組上升相對快于真空包裝處理組，但兩組均低于對照組。

圖3 不同包裝方式下小米脂肪氧合酶活性的變化Fig.3 Changes of lipoxygenase(LOX)activity in millet under different packaging methods

方差分析表明，對照組與常規(guī)密閉處理組在儲(chǔ)藏60～90 d存在顯著（P＜0.05）差異，儲(chǔ)藏結(jié)束時(shí)二者沒有顯著（P＞0.05）差異。整個(gè)儲(chǔ)藏過程中兩處理組之間也沒有顯著（P＞0.05）差異，但對照組與真空包裝處理差異顯著（P＜0.05）。可見，真空包裝儲(chǔ)藏可以有效抑制小米脂肪氧合酶的活性，從而延緩小米的陳化。

2.4 不同包裝方式下小米含水率的變化

含水率是影響小米儲(chǔ)藏品質(zhì)和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的重要因素之一[20]。水分過高生命活動(dòng)旺盛，易發(fā)生霉變、蟲變和其他生化反應(yīng)，造成糧食變質(zhì)；水分過低會(huì)導(dǎo)致米粒過度干燥，甚至出現(xiàn)米粒爆裂等現(xiàn)象，降低食用品質(zhì)[21-22]。由圖4可知，隨著貯藏時(shí)間的延長，不同包裝方式下小米的含水率均呈下降趨勢，兩處理組小米的含水量下降較為平緩，對照組下降較快，儲(chǔ)藏第60天時(shí)已明顯低于處理組，儲(chǔ)藏120 d時(shí)較初始含水量下降了33.36%，而常規(guī)密閉處理組和真空包裝處理組分別下降了16.46%和13.85%。

圖4 不同包裝方式下小米含水率的變化Fig.4 Changes of water content of millet under different packaging methods

方差分析表明，儲(chǔ)藏30 d后對照組與處理組之間存在顯著（P＜0.05）差異，兩處理組之間差異不顯著（P＞0.05）?？梢姡谛∶變?chǔ)藏的安全水分12%之內(nèi)，真空包裝處理和常規(guī)密閉處理均可以較好的抑制小米水分的散失，保持小米的水分，使其保持較好的食味品質(zhì)。

2.5 不同包裝方式下小米黃色素的變化

黃色素是小米的重要營養(yǎng)成分之一，也是評(píng)價(jià)小米品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。小米黃色素屬于天然類胡蘿卜素，其在445 nm波長時(shí)的吸光度值最大，其值大小可以反映小米中黃色素含量的多少[18]。由圖5可以看出，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，不同儲(chǔ)藏條件下小米黃色素吸光度值均呈先小幅上升后逐漸下降的變化趨勢，30 d后對照組下降最快，常規(guī)密閉處理組次之，真空包裝處理組下降較為平緩。儲(chǔ)藏第120天時(shí)，真空包裝處理組、常規(guī)密閉處理組和對照組小米的黃色素吸光度值較初始時(shí)分別下降了12.88%、44.57%、60.49%，表明小米在真空包裝儲(chǔ)藏條件下黃色素的損耗較小，常規(guī)密閉儲(chǔ)藏次之，對照組損耗最大。

圖5 不同包裝方式下小米黃色素的變化Fig.5 Changes of millet yellow pigment under different packaging methods

方差分析表明，對照組在整個(gè)儲(chǔ)藏過程中與常規(guī)密閉處理組之間沒有顯著差異（P＞0.05），但與真空包裝處理組存在顯著（P＜0.05）差異。可見，真空包裝儲(chǔ)藏可以有效減緩小米黃色素?fù)p失，保持較好的色澤品質(zhì)，常規(guī)密閉儲(chǔ)藏較常規(guī)儲(chǔ)藏效果要好，但不如真空包裝儲(chǔ)藏的效果好。

2.6 不同包裝方式下小米L值和b值的變化

L表示亮度，L值越大說明樣品越亮，越小越暗。由圖6a、b可以看出，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，不同包裝方式下小米的亮度均呈先上升后下降的變化趨勢。在整個(gè)儲(chǔ)藏過程中，對照組小米熟化前后的L值一直低于處理組，常規(guī)密閉處理組的L值稍高于對照組，真空包裝處理組的L值最大。

方差分析表明，整個(gè)儲(chǔ)藏過程中對照組L值與常規(guī)密閉處理組之間沒有顯著（P＞0.05）差異，但與真空包裝處理組存在顯著（P＜0.05）差異?？梢?，真空包裝儲(chǔ)藏可以較好的保持小米的亮度。

小米米色是小米品質(zhì)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。由圖6c、d可知，不同包裝方式下的小米熟化前后的b值均為正值，且隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長均呈先上升后下降的變化趨勢。b值為正值說明小米米色發(fā)黃，b值先上升后下降說明小米在儲(chǔ)藏過程中的米色先有個(gè)黃色加深的過程，隨后黃色逐漸變淺。其中對照組在整個(gè)儲(chǔ)藏過程的b值一直低于兩個(gè)處理組，儲(chǔ)藏至30 d時(shí)達(dá)到峰值并開始下降，常規(guī)密閉處理組的b值略高于對照組，真空包裝處理組b值最大。

圖6 不同包裝方式下小米L值和b值的變化Fig.6 Changes of L value and b value of millet under different packaging methods

方差分析表明，整個(gè)儲(chǔ)藏過程中對照組與常規(guī)密閉處理組之間沒有顯著（P＞0.05）差異，但與真空包裝處理組存在顯著（P＜0.05）差異?？梢姡婵瞻b儲(chǔ)藏有效的保持了小米的黃色，較好延緩小米色澤的變化。

2.7 不同包裝方式下小米彈性和黏附性的變化

彈性表征樣品經(jīng)過壓縮后恢復(fù)形變的能力，是反映小米質(zhì)地品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。由圖7a可以看出，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，不同包裝方式下小米的彈性均呈先上升后下降的變化趨勢。對照組在儲(chǔ)藏30 d時(shí)達(dá)到最大值，之后開始下降，且在整個(gè)儲(chǔ)藏過程中對照組的彈性一直低于處理組；常規(guī)密閉處理組和真空包裝處理組儲(chǔ)藏至60 d時(shí)達(dá)到峰值，60 d后開始下降，常規(guī)密閉處理組的彈性在儲(chǔ)藏前90 d接近于真空包裝處理組，但在儲(chǔ)藏后期卻下降較快，到儲(chǔ)藏第120天時(shí)接近對照組。

方差分析表明，儲(chǔ)藏30 d后對照組與真空包裝處理組存在顯著差異（P＜0.05），與常規(guī)密閉處理組（除了儲(chǔ)藏60 d外）沒有顯著（P＞0.05）差異，常規(guī)密閉處理組與真空包裝處理組到儲(chǔ)藏第120天時(shí)差異顯著（P＜0.05）?？梢?，真空包裝處理組可以較好地保持小米的彈性，保持小米的質(zhì)地品質(zhì)。

黏附性是指探頭脫離樣品表面所做的功，表征咀嚼米飯時(shí)克服接觸表面吸引力所需要的能量。由圖7b可以看出，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，不同包裝方式下小米的黏附性均呈先上升后下降的變化趨勢，儲(chǔ)藏至第60天時(shí)均達(dá)到最大值，之后開始下降，對照組下降最快，常規(guī)密閉處理組次之，真空包裝處理組下降最慢。

圖7 不同包裝方式下小米彈性和黏附性的變化Fig.7 Changes of millet springiness and adhesiveness under different packaging methods

方差分析表明，儲(chǔ)藏60 d后對照組與真空包裝處理組之間存在顯著（P＜0.05）差異，對照組與常規(guī)密閉處理組在儲(chǔ)藏60 d到90 d存在顯著（P＜0.05）差異，但到儲(chǔ)藏結(jié)束時(shí)差異不顯著（P＞0.05），儲(chǔ)藏60 d后兩處理組之間存在顯著（P＜0.05）差異?？梢?，真空包裝儲(chǔ)藏可較好保持小米的黏附性，使小米具有較好的食味品質(zhì)。

3 討 論

谷子采收后本身有保護(hù)外殼，且原始含水率低，因此，具有良好的儲(chǔ)藏特性。然而，經(jīng)脫殼后，小米失去了保護(hù)層，環(huán)境條件的改變會(huì)引起其生理生化及品質(zhì)的變化。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，包裝方式對小米黃色素、脂肪、脂肪氧合酶、含水率、色澤及質(zhì)地品質(zhì)的影響較大。真空包裝儲(chǔ)藏有效的延緩了小米黃色素的損耗，抑制了脂肪氧合酶（LOX）的活性和脂質(zhì)的氧化分解，較好的保持了含水率，延緩了小米的陳化，使小米保持較好的色澤和質(zhì)地品質(zhì)。常規(guī)密閉包裝儲(chǔ)藏效果次之。常規(guī)包裝儲(chǔ)藏條件下小米的品質(zhì)最差。造成此現(xiàn)象的原因可能與不同包裝方式下儲(chǔ)藏環(huán)境中的氧氣含量有關(guān)。常規(guī)包裝儲(chǔ)藏，小米與空氣充分接觸，儲(chǔ)藏環(huán)境中氧氣充足，脂肪氧合酶活性較強(qiáng)，加速脂質(zhì)的氧化酸敗，使小米中的游離脂肪酸含量增多；小米與空氣充分接觸，小米中的黃色素不斷被氧化分解，同時(shí)由于類胡蘿卜素是一種脂溶性的多烯色素[23]，小米的脂類不斷被氧化，從而失去保護(hù)色素的能力，因此黃色素?fù)p耗最快，最終導(dǎo)致小米的黃色變淺最嚴(yán)重；另外可能由于游離脂肪酸的產(chǎn)生，包裹了小米內(nèi)部的淀粉粒，造成淀粉膨脹困難[24]，最終導(dǎo)致小米的黏附性降低，使小米的食味品質(zhì)降低，然而小米的質(zhì)構(gòu)特性與小米的組分、組織結(jié)構(gòu)、熟化過程中組分的變化等因素有關(guān)，為此，不同包裝方式下小米的質(zhì)地品質(zhì)不同的具體原因有待進(jìn)一步研究。常規(guī)密閉儲(chǔ)藏條件下環(huán)境中氧氣含量相對固定，且隨著小米自身呼吸和氧化消耗，氧氣含量越來越少，可在一定程度上抑制小米脂質(zhì)的氧化，減緩黃色素的損耗，延緩小米的陳化，保持較好的品質(zhì)。真空包裝是通過降低包裝袋內(nèi)空氣含量，特別是氧氣含量，從而達(dá)到保持品質(zhì)，延長貨架期的目的[25]。本試驗(yàn)中，真空包裝方式下，由于抽真空的作用把儲(chǔ)藏環(huán)境中的絕大部分氧氣抽走排到外界，相對常規(guī)儲(chǔ)藏和常規(guī)密閉儲(chǔ)藏，儲(chǔ)藏環(huán)境的氧氣含量大大降低，從而有效隔絕了小米與氧氣的接觸，因此較好的抑制了脂肪氧合酶（LOX）的活性，延緩了脂質(zhì)的氧化分解，降低了游離脂肪酸的產(chǎn)生，使小米保持了較高的黃色素含量，保持較高的亮度值和黃度值，食味品質(zhì)最佳。此結(jié)果與陶菲等[26]應(yīng)用真空包裝研究包裝方式對山核桃脂肪氧化影響的結(jié)果相近?？梢姡捎谜婵瞻b，盡可能隔絕氧氣有利于延緩含油脂類食物的品質(zhì)劣變。

4 結(jié) 論

1）隔絕空氣，降低儲(chǔ)藏環(huán)境中的氧氣含量可以有效延緩小米的陳化，保持小米的食味品質(zhì)。常溫（（20±2） ℃）條件下，小米采用0.08 mm厚尼龍（Polyamide，PA）復(fù)合聚乙烯（Polyethylene，PE）袋真空包裝儲(chǔ)藏120 d效果較佳；采用0.08 mm厚尼龍復(fù)合聚乙烯袋常規(guī)密閉包裝具有一定的儲(chǔ)藏效果，但不及真空包裝；常規(guī)包裝儲(chǔ)藏效果最差。

2）相對于常規(guī)包裝，真空包裝儲(chǔ)藏有效的降低了脂肪氧合酶的活性（P＜0.05），延緩了小米脂質(zhì)的氧化分解（P＜0.05），抑制了小米游離脂肪酸含量的升高（P＜0.05），較好地保持了小米的水分（P＜0.05），延緩了小米黃色素的損耗（P＜0.05），較好地保持了小米的色澤（P＜0.05）和質(zhì)地品質(zhì)（P＜0.05），延緩了小米的陳化，小米的儲(chǔ)藏品質(zhì)最佳。

3）小米真空包裝常溫儲(chǔ)藏，有效隔絕了小米與空氣的接觸，降低了小米儲(chǔ)藏環(huán)境中的氧氣含量，可以保持較好的儲(chǔ)藏品質(zhì)。本研究結(jié)果對于指導(dǎo)小米儲(chǔ)藏、提升小米的品質(zhì)具有一定的實(shí)際意義，為真空包裝儲(chǔ)藏技術(shù)在糧食生產(chǎn)上的推廣和應(yīng)用提供了理論依據(jù)。