不同儲(chǔ)藏年限稻谷的品質(zhì)及蒸谷米加工 適應(yīng)性分析

張玉榮，周顯青*，彭 超

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，糧食儲(chǔ)藏與安全教育部工程研究中心，糧食儲(chǔ)藏安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450001）

稻谷收獲后仍具有生物活性，在儲(chǔ)藏過程中會(huì)不斷進(jìn)行新陳代謝，加上溫濕度、酶和微生物等因素的綜合影響，稻谷或大米的品質(zhì)會(huì)不可避免地隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)而發(fā)生劣變，最終影響其食用價(jià)值[1]。研究表明在儲(chǔ)藏過程中蛋白質(zhì)的含量變化往往不大[2]，而其物理化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生系列變化[3]。比如研究發(fā)現(xiàn)在儲(chǔ)藏期間，不論水分和儲(chǔ)藏溫度高低，—SH含量均減少，且米蛋白—SH含量會(huì)影響米飯的流變學(xué)特性[4]；大米品質(zhì)劣變是由于米谷蛋白—S—S—含量和分子質(zhì)量的上升削弱了蛋白的水合能力，造成其糊化特性改變[5]。另有研究表明不愉快氣味是由揮發(fā)性物質(zhì)引起的，其中醛酮類物質(zhì)是主要的貢獻(xiàn)者；隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，品質(zhì)劣變嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)“米糠味”，甚至出現(xiàn)“陳臭味”[6]。蒸谷米多以稻谷為原料，經(jīng)清理、浸泡、蒸煮和干燥等工藝處理后，再經(jīng)常規(guī)稻谷加工而得到[7]。蒸谷米加工過程中的水熱處理不僅會(huì)導(dǎo)致其風(fēng)味發(fā)生改變，其蛋白質(zhì)中含硫的氨基酸（比如胱氨酸、蛋氨酸等）在高溫蒸汽作用下，會(huì)水解產(chǎn)生帶有獨(dú)特風(fēng)味和香味的硫化物[8]。與普通大米相比，蒸谷米的外觀品質(zhì)、碾米品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及儲(chǔ)藏品質(zhì)均顯著提高。目前蒸谷米的研究多集中在蒸谷米的加工工藝與設(shè)備上[9-15]，而對(duì)蒸谷米的蒸煮、外觀、食用品質(zhì)及蒸谷米用原料的選擇鮮有報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)以不同儲(chǔ)藏年限的稻谷為原料，將其加工成蒸谷米，并對(duì)其蒸煮特性、外觀及其所制米飯的食用品質(zhì)與質(zhì)構(gòu)特性等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定分析，并用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)蒸谷米的品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，探索原料加工蒸谷米的適應(yīng)性，旨在為蒸谷米用稻谷的選擇提供依據(jù)，為儲(chǔ)備稻谷的轉(zhuǎn)化利用提供新思路，對(duì)國(guó)家儲(chǔ)備稻谷去庫(kù)存具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

采用稻谷樣品共80 份，由秈稻主產(chǎn)區(qū)江西省、粳稻主產(chǎn)區(qū)吉林省提供；其中中央儲(chǔ)備糧江西分公司質(zhì)檢中心提供儲(chǔ)藏年限為1～4 年的秈稻40 份，每年各10 份；中央儲(chǔ)備糧吉林分公司質(zhì)檢中心提供儲(chǔ)藏年限為1～4 年的粳稻40 份，每年各10 份。按照GB/T 5491—1985《糧食、油料檢驗(yàn) 扦樣、分樣法》[16]進(jìn)行采樣，樣品經(jīng)過除雜后在4 ℃下冷藏存放。

1.2 儀器與設(shè)備

101C-3型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限 公司；MP2002電子天平 上海恒平科學(xué)儀器有限 公司；HHS型電熱恒溫水浴鍋 天津市華北實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；SY88-TH三立式搗精機(jī)（礱谷機(jī)）、三立式搗精機(jī)（精米機(jī)） 韓國(guó)雙龍機(jī)械產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社；PHS-3C精密酸度計(jì) 上海大普儀器有限公司；電磁爐 山東九陽(yáng)股份有限公司；TGL-18MS臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司；質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 蒸谷米制作

制作流程：稻谷→清理→浸泡→汽蒸→干燥→ 緩蘇→礱谷→碾白→蒸谷米

具體制作步驟：參照文獻(xiàn)[15]中的方法并進(jìn)行修改。稱取清理后的凈稻谷原料200 g，放入盛有70 ℃ 300 mL蒸餾水的燒杯中，將燒杯置于70 ℃恒溫水浴鍋中，浸泡4 h（水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34%～36%）。用孔篩濾出稻谷，于蒸鍋中汽蒸30 min，再置于100 ℃電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥1 h，取出在室溫通風(fēng)處晾至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)13%左右。然后經(jīng)過礱谷、碾米（碾減率8%左右），裝入自封袋密封，于4 ℃下冷藏存放。

1.3.2 蒸谷米的蒸煮特性測(cè)定

參照張玉榮[17]測(cè)定大米蒸煮特性的方法，對(duì)蒸谷米的吸水率、體積膨脹率和米湯的pH值、碘藍(lán)值、固形物含量進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 蒸谷米外觀及其米飯的感官評(píng)價(jià)

食管癌是目前臨床中十分常見的一種癌癥疾病,主要是指患者食管鱗狀上皮或者腺上皮出現(xiàn)異常增生反應(yīng)進(jìn)而引發(fā)的惡性病變情況[1]。伴隨我國(guó)人口老齡化現(xiàn)象的日益嚴(yán)重,患有食管癌的老年患者數(shù)量也出現(xiàn)明顯增多[2]。在老年食管癌患者的治療中,食管切除手術(shù)等是主要治療方式,但是由于老年食管癌患者自身體質(zhì)較差且合并有不同類型的基礎(chǔ)疾病等,所以部分患者對(duì)于手術(shù)出現(xiàn)不耐受等情況,術(shù)后也可能出現(xiàn)不良反應(yīng),預(yù)后相對(duì)較差[3]。我院針對(duì)老年食管癌患者的治療選擇應(yīng)用管狀胃方案,現(xiàn)根據(jù)研究情況作如下分析:

參考大米蒸煮方法對(duì)蒸谷米進(jìn)行蒸煮，參考文獻(xiàn)[17]對(duì)蒸谷米的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)[18-19]對(duì)米飯的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合蒸谷米自身特點(diǎn)分別對(duì)蒸谷米和蒸谷米米飯進(jìn)行評(píng)價(jià)。蒸谷米的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括色澤和外觀結(jié)構(gòu)，蒸谷米米飯的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括色澤、外觀結(jié)構(gòu)、氣味、適口性、滋味。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。感官評(píng)分由6 名感官評(píng)價(jià)人員組成，評(píng)價(jià)人員需參照GB/T 16291.1—2012《感官分析 選拔、培訓(xùn)與管理評(píng)價(jià)員一般導(dǎo)則 第1部分：優(yōu)選評(píng)價(jià)員》[20]培訓(xùn)后方可參加評(píng)價(jià)。

表 1 蒸谷米及其米飯的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria for sensory evaluation of parboiled rice

1.3.4 蒸谷米米飯的質(zhì)構(gòu)測(cè)定

將蒸煮燜制后的米飯冷卻至室溫，采用周顯青等[21]的方法對(duì)蒸谷米米飯進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定。參數(shù)設(shè)置：TPA模式、測(cè)前速率1.0 mm/s、測(cè)試速率0.1 mm/s、測(cè)后速率5.0 mm/s、壓縮比70%。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，并運(yùn)用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和制圖，再用SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、主成分分析及聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蒸谷米的品質(zhì)特性分析結(jié)果

2.1.1 蒸煮品質(zhì)特性

圖 1 蒸谷米蒸煮特性Fig. 1 Cooking characteristics of parboiled rice

蒸煮特性是大米最重要的品質(zhì)之一，吸水率可以反映蒸飯時(shí)間，米湯pH值與米飯食味有關(guān)，米湯固形物含量與米飯的光澤和黏度有關(guān)。由圖1和表2可知，隨著 儲(chǔ)藏年限延長(zhǎng)，秈稻、粳稻加工成的蒸谷米吸水率、體積膨脹率呈上升趨勢(shì)，與儲(chǔ)藏1 年的稻谷相比，儲(chǔ)藏4 年的秈稻和粳稻加工成的蒸谷米吸水率分別增加49.1%和35.9%，體積膨脹率分別增加70.6%和66.6%。秈型蒸谷米吸水率、體積膨脹率均是在儲(chǔ)藏3、4 年組達(dá)到顯著水平，而不同年限儲(chǔ)藏組米湯的pH值、碘藍(lán)值、固形物含量均無顯著差異性。粳型蒸谷米的吸水率、體積膨脹率在儲(chǔ)藏4 年組與儲(chǔ)藏1、2 年組分別達(dá)到顯著水平，且米湯的pH值、碘藍(lán)值、固形物含量在儲(chǔ)藏年限內(nèi)均無顯著差異性。從圖1中數(shù)據(jù)可以看出，秈型蒸谷米的蒸煮品質(zhì)均在儲(chǔ)藏3、4 年組離散性較大，說明儲(chǔ)藏3、4 年的秈稻加工的蒸谷米品質(zhì)有較大差異，這可能是儲(chǔ)藏時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致稻谷籽粒特性有很大的不同[22]。

表 2 蒸谷米蒸煮特性分析Table 2 Analysis of cooking characteristics of parboiled rice

圖 2 蒸谷米感官品質(zhì)評(píng)分Fig. 2 Sensory quality of parboiled rice

從圖2可看出，秈型蒸谷米的米粒色澤在儲(chǔ)藏1、2 年組數(shù)據(jù)較為離散，儲(chǔ)藏3、4 年組數(shù)據(jù)較為集中；米粒外觀結(jié)構(gòu)在儲(chǔ)藏1、2 年組數(shù)據(jù)較為集中，在3、4 年組數(shù)據(jù)較為離散；這說明秈稻在儲(chǔ)藏前期，由于稻谷樣品籽粒的差異，導(dǎo)致在加工蒸谷米時(shí)，米粒顏色出現(xiàn)較大的差別，而結(jié)構(gòu)不受籽粒差異的影響[21]；在儲(chǔ)藏后期，米粒結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的差別，是因?yàn)榈練ひ酌撀?，?duì)籽粒的保護(hù)作用減小，在加工蒸谷米的過程中，籽粒易吸水漲破，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞[22]。對(duì)于粳稻而言，米粒 色澤在儲(chǔ)藏1、2 年組數(shù)據(jù)較為集中，儲(chǔ)藏3、4 年組數(shù)據(jù)較為離散；米粒外觀結(jié)構(gòu)在儲(chǔ)藏1～3 年組數(shù)據(jù)較為集中，在儲(chǔ)藏4 年時(shí)數(shù)據(jù)較為離散；由于儲(chǔ)藏3 年后，儲(chǔ)藏年限延長(zhǎng)導(dǎo)致的蒸谷米品質(zhì)變化，更多的是取決于稻谷原料本身品質(zhì)的差異，比如，粳稻在加工蒸谷米的過程中，由于籽粒較厚，在浸泡過程中吸水困難，因此在 加工過程中，有可能出現(xiàn)米粒未完全糊化，導(dǎo)致外觀結(jié)構(gòu)較差[23]。制作成蒸谷米米飯后，發(fā)現(xiàn)米飯的色澤與米粒色澤有較大的關(guān)系，蒸谷米的米粒黃色較淺，蒸出的米飯色澤較好，而米粒黃色較深的蒸谷米制作的米飯色澤較差，其他感官品質(zhì)由于原料儲(chǔ)藏年限的差異及稻谷樣品的不同也出現(xiàn)了不同程度的差異。

表 3 蒸谷米感官品質(zhì)評(píng)分分析Table 3 Analysis of sensory quality of parboiled rice

由表3可知，隨著儲(chǔ)藏年限延長(zhǎng)，秈型蒸谷米的米粒色澤、米飯感官評(píng)價(jià)總分顯著降低，具體表現(xiàn)為米粒色澤逐漸加深，這可能是由于稻谷隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，顏色變暗，導(dǎo)致蒸谷米的顏色加深[24]；米粒外觀結(jié)構(gòu)、米飯氣味得分變化不顯著；儲(chǔ)藏3 年后制得的米飯外觀結(jié)構(gòu)、適口性和滋味得分顯著下降。粳型蒸谷米米飯的滋味得分、感官評(píng)價(jià)總分在儲(chǔ)藏1～4 年組均有顯著性差異，米粒色澤、米粒外觀結(jié)構(gòu)、米飯色澤、米飯氣味得分在儲(chǔ)藏3 年后才與前一年有顯著性差異，適口性得分儲(chǔ)藏4 年后與前一年相比有顯著性差異，米飯外觀結(jié)構(gòu)得分在儲(chǔ)藏1～4 年組均無顯著性差異?？梢钥闯觯驼艄让椎母泄倨焚|(zhì)總體上低于秈米蒸谷米，這可能是由于不同品種類型的稻谷在相同水熱處理?xiàng)l件下，其吸水率和淀粉糊化程度不同，從而影響蒸谷米的品質(zhì)[25]；相較于粳稻籽粒短厚，秈稻由于粒型細(xì)長(zhǎng)，在浸泡和汽蒸時(shí)水與熱能夠很快地進(jìn)入胚乳中心部位[26]。在秈稻中，儲(chǔ)藏1～2 年后加工得到的蒸谷米品質(zhì)更好。

2.1.3 蒸谷米米飯的質(zhì)構(gòu)特性

圖 3 蒸谷米米飯質(zhì)構(gòu)特性Fig. 3 Texture characteristics of cooked parboiled rice

表 4 蒸谷米米飯質(zhì)構(gòu)特性分析Table 4 Analysis of texture characteristics of cooked parboiled rice

由圖3和表4可知，隨儲(chǔ)藏年限延長(zhǎng)，秈型蒸谷米米飯的質(zhì)構(gòu)特性無顯著變化，其中硬度、黏聚性呈上升趨勢(shì)，其他質(zhì)構(gòu)指標(biāo)無明顯變化趨勢(shì)。隨儲(chǔ)藏年限延長(zhǎng)，粳型蒸谷米的硬度隨年限的增加呈上升趨勢(shì)，且3、4 年儲(chǔ)藏組之間具有顯著性差異；黏著性呈降低趨勢(shì)，在儲(chǔ)藏3 年時(shí)顯著降低；彈性、黏聚性、回復(fù)性無明顯變化規(guī)律，且各年限間均無顯著性差異；咀嚼性呈上升趨勢(shì)，在儲(chǔ)藏年限為4 年時(shí)顯著增加。秈型蒸谷米的米飯硬度高于粳型蒸谷米，這可能是由于秈稻稻谷經(jīng)過蒸煮，淀粉顆粒排列更緊密，淀粉顆粒與蛋白質(zhì)結(jié)合得更牢固，導(dǎo)致硬度更高；此外，稻米類型、品種、直鏈淀粉含量與其蒸煮時(shí)間及蒸煮后的水分含量都可能會(huì)對(duì)蒸谷米米飯的硬度產(chǎn)生影響[27-28]。

2.2 蒸谷米品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)及原料適應(yīng)性分析結(jié)果

感官評(píng)價(jià)是人們對(duì)食品的主觀評(píng)價(jià)，受品評(píng)人的生活習(xí)慣影響較大[29]。因此將感官評(píng)價(jià)、質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行結(jié)合，利用主成分分析法構(gòu)建數(shù)學(xué)模型對(duì)蒸谷米品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并分析蒸谷米的原料適應(yīng)性[30]。由于蒸谷米各品質(zhì)指標(biāo)具有不同的量綱，有可能會(huì)對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生影響，因此將各品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，即將各指標(biāo)的數(shù)據(jù)減去平均值后除以標(biāo)準(zhǔn)差。將處理后的結(jié)果進(jìn)行主成分分析。令X1代表米粒色澤，X2代表米粒外觀結(jié)構(gòu)，X3代表米飯色澤，X4代表米飯外觀結(jié)構(gòu)，X5代表米飯氣味，X6代表米飯適口性，X7代表米飯滋味，X8代表米飯感官評(píng)價(jià)總分，X9代表米飯硬度，X10代表米飯黏著性，X11代表米飯彈性，X12代表米飯黏聚性，X13代表米飯咀嚼性，X14代表米飯回復(fù)性。以特征值大于1的標(biāo)準(zhǔn)，共提取了3 個(gè)主成分（表5），累積貢獻(xiàn)率達(dá)到72.98%，保留了原始變量的大部分信息，因此提取的這3 個(gè)主成分可以很好地解釋原有變量所包含的信息。特征值在某種程度上可以看成衡量主成分影響力的指標(biāo)。各主成分的特征向量見表6。

表 5 各主成分的特征值、貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率 Table 5 Eigenvalue of each principal component and their respective contribution rate and cumulative contribution rate to total variance

根據(jù)表6中各主成分的特征向量，構(gòu)建主成分得分（Y1、Y2、Y3）與蒸谷米品質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系，關(guān)系式分別如式（1）～（3）所示。

以3 個(gè)主成分Y1、Y2、Y3與其貢獻(xiàn)率構(gòu)建出蒸谷米品質(zhì)的綜合得分Z，Z是主成分Y1、Y2、Y3的線性組合，即Z＝0.36789Y1+0.25579Y2+0.10609Y3。

表 6 各主成分特征向量Table 6 Eigenvector of each principal component

利用該模型對(duì)蒸谷米品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出各樣品的綜合分值Z，并對(duì)綜合分值進(jìn)行快速聚類分析，聚類結(jié)果與各儲(chǔ)藏年限的樣品數(shù)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表7。

表 7 聚類分析結(jié)果與各儲(chǔ)藏年限稻谷樣品數(shù)量Table 7 Clustering analysis results and number of rice samples at each storage time

由表7可知，根據(jù)蒸谷米綜合評(píng)分可分成3 類，第一類綜合分值在0.38～1.13，聚類中心為0.65，是蒸谷米品質(zhì)最好的一類，共包含18 份樣品，其中秈稻18 份、粳稻0 份；秈稻中儲(chǔ)藏1～4 年的樣品分別有8、7、1、2 份；第二類綜合分值在-0.21～0.30，聚類中心為0.05，是蒸谷米品質(zhì)次好一類，共包含36 份樣品，其中秈稻17 份、粳稻19 份；第三類綜合分值在-0.91～-0.24，聚類中心為-0.51，共包含26 份樣品，其中秈稻5 份、粳稻21 份；由此可見，秈稻加工的蒸谷米品質(zhì)大多處在第一類和第二類，而粳稻加工的蒸谷米品質(zhì)處在第二類和第三類，這說明秈稻加工蒸谷適應(yīng)性好于粳稻；儲(chǔ)藏1、2 年的秈稻分別有80%和70%的樣品加工蒸谷米品質(zhì)處在第一類，而儲(chǔ)藏3、4 年的秈稻僅分別有10%和20%的樣品加工蒸谷米的品質(zhì)處在第一類，說明儲(chǔ)藏1、2 年的秈稻加工蒸谷米品質(zhì)較好。

3 結(jié) 論

隨稻谷儲(chǔ)藏年限的延長(zhǎng)，蒸谷米的吸水率和體積膨脹率均呈上升趨勢(shì)；米湯pH值、碘藍(lán)值和固形物含量均無顯著變化；蒸谷米的感官評(píng)價(jià)總分均降低，其中米粒色澤加深，外觀結(jié)構(gòu)變差，蒸谷米米飯的適口性、滋味得分均呈降低趨勢(shì)，其中秈型蒸谷米的感官品質(zhì)較粳型蒸谷米好，不同年限秈米加工成的蒸谷米的色澤和感官評(píng)價(jià)總分差異顯著，而不同年限粳米加工成的蒸谷米所制米飯滋味和感官評(píng)價(jià)總分顯著差異；對(duì)于質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)，除硬度和咀嚼性呈上升趨勢(shì)，以及粳型蒸谷米的黏著性呈下降趨勢(shì)外，而其余指標(biāo)無顯著變化。

在感官評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，引入質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)，對(duì)蒸谷米的品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；并利用主成分分析構(gòu)建了蒸谷米品質(zhì)評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型。再通過對(duì)綜合評(píng)分值聚類分析得出品質(zhì)分類，并統(tǒng)計(jì)各儲(chǔ)藏年限的樣品數(shù)量，得出秈稻加工蒸谷米適應(yīng)性優(yōu)于粳稻，且儲(chǔ)藏1、2 年的秈稻加工蒸谷米品質(zhì)較好。