不同加工精度下絲苗米品質(zhì)的比較分析

劉靜靜，張名位，魏振承，劉光，彭君建，唐小俊，張雁，趙志浩，周鵬飛，李萍，王佳佳，鐘立煌，王智明，廖娜，鄧媛元*

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖北武漢 430007）（2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510640）

稻米是重要的糧食作物，2020 年我國(guó)稻谷產(chǎn)量達(dá)到2.12×108t，位居世界第一。絲苗米是廣東特色優(yōu)質(zhì)秈稻，其米粒潔白細(xì)長(zhǎng)、外觀晶瑩剔透、米飯香氣濃郁。長(zhǎng)期以來(lái)，為了滿足消費(fèi)者對(duì)大米口感和外觀“精、白、亮”的追求，我國(guó)大米加工企業(yè)普遍存在過(guò)度加工的現(xiàn)象[1]。絲苗米相較于普通粳稻粒型更長(zhǎng)，過(guò)度加工更易造成碎米率增加，降低糧食資源利用率，不利于糧食安全保障，且生產(chǎn)能耗加大[2]。2019 年5 月1號(hào)《大米》（GB/T 1354-2018）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施，提出適度加工、綠色發(fā)展。明確碾磨加工過(guò)程對(duì)絲苗米碾磨特性、蒸煮特性、食味品質(zhì)的影響，篩選既能夠滿足消費(fèi)者口感追求又能節(jié)能減損的適宜加工精度，對(duì)于倡導(dǎo)適度加工大米健康消費(fèi)，推動(dòng)絲苗米加工產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展具有重要意義。

已有研究報(bào)道指出，隨著碾減率（Degree of Milling，DOM）的增加，大米的蒸煮品質(zhì)、感官品質(zhì)得到顯著改善[3]。當(dāng)碾減率在2%～3%時(shí)，大米的吸水率和體積膨脹率得到顯著提升，最適蒸煮時(shí)間降低[4]。蘇慧敏等[5]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碾減率達(dá)到15%時(shí)，其食味值提升至90.0 分。雖然碾磨加工能夠極大的改善糙米品質(zhì)，但是較高的加工精度會(huì)造成碎米率升高，整精米率降低以及能耗過(guò)高等問(wèn)題。當(dāng)秈稻糙米的碾減率從1.83%增加至12.66%時(shí)，碎米率從19.90%增加到33.20%，留皮度從35.80%減少至0.50%[6]。謝有發(fā)[7]研究表明，隨著碾減率的增加，所消耗的電能顯著增加，當(dāng)碾減率達(dá)到10%時(shí)，所消耗的能耗達(dá)到1850 kJ/kg。此外，不同品種間適宜加工精度會(huì)有一定的差異，如Debabandya 等[8]研究表明粒型長(zhǎng)短不同的稻米在碾磨過(guò)程中，達(dá)到同一碾減率所需要的的時(shí)間不同，且短圓型稻米相較于細(xì)長(zhǎng)型稻米所需的蒸煮時(shí)間更長(zhǎng)。駱嘯等[9]研究表明，由于品種差異，不同品種的粳稻和秈稻在同一道加工程序中到達(dá)的加工精度不同，在經(jīng)過(guò)三道碾米加工后晚秈稻和粳稻達(dá)到的碾減率分別為8.10%和9.80%。

現(xiàn)有研究多以北方粳稻為原料，關(guān)于南方優(yōu)質(zhì)秈稻絲苗米的碾磨加工品質(zhì)特性研究相對(duì)較少，因此本研究以南方優(yōu)質(zhì)絲苗米美香占2 號(hào)為原料，使用碾減率（大米在碾磨過(guò)程中的質(zhì)量損失占比）表征大米加工精度，比較不同碾減率大米的食味品質(zhì)差異，從碾磨特性、加工能耗、蒸煮品質(zhì)、感官品質(zhì)等方面系統(tǒng)分析碾磨加工對(duì)于絲苗米品質(zhì)變化的影響，篩選絲苗米適宜加工精度，為實(shí)現(xiàn)絲苗米綠色適度加工，倡導(dǎo)健康消費(fèi)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

美香占2 號(hào)稻谷，2020 年7 月收獲于廣東省海納農(nóng)業(yè)公司惠州生態(tài)園基地，于4℃冷庫(kù)中貯藏。實(shí)驗(yàn)前，稻谷經(jīng)礱谷脫殼制備得到糙米。糙米去除雜質(zhì)、病蟲(chóng)害顆粒后貯藏于4℃冰箱中備用，每次脫殼的糙米一周內(nèi)使用完畢。

1.2 主要儀器設(shè)備

JLGJ45 型礱谷機(jī)，浙江臺(tái)州市糧儀廠；BLH-3500精米機(jī)，浙江伯利恒儀器設(shè)備公司；JMCT12 大米外觀檢測(cè)儀，北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；Starch Master2 型RVA 快速粘度儀，Perten 公司；UV-1240型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，日本島津分析儀器公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 不同碾減率樣品的制備

準(zhǔn)確稱取100 g 糙米通過(guò)碾米機(jī)調(diào)整不同碾磨時(shí)間，得到不同碾減率（2%、4%、6%、8%、10%、12%）的樣品，密封袋包裝后保存于-18℃冰箱備用。

1.3.2 留皮度、白度的測(cè)定

參照GB/T 5502-2018 中儀器檢測(cè)法，使用大米外觀測(cè)定儀測(cè)定大米的留皮度和白度。

1.3.3 碎米率、整精米率

參照GB/T 21719-2008 進(jìn)行測(cè)定整精米率、碎米率，本文中所指的整精米率是指整精米占凈稻谷試樣質(zhì)量的百分率；碎米率為糙米碾磨過(guò)程中產(chǎn)生的碎米占總糙米的百分率。

1.3.4 單位能耗的測(cè)定

碾磨過(guò)程中的能源消耗用單位能耗表示，計(jì)算公式如下，其中碾磨過(guò)程中的總能耗由碾米機(jī)功率乘以碾磨時(shí)間所得。

1.3.5 大米吸水率和膨脹率的測(cè)定

參照魏振承[10]等人的方法并略作修改，稱取7 g大米（記為m0），轉(zhuǎn)移至100 mL 量筒內(nèi)，加入25 mL水，讀取體積V1，將其倒入已知質(zhì)量（m1）的燒杯中，用蒸餾水清洗5 遍，向燒杯中加入50℃ 120 mL 蒸餾水，將燒杯放入沸水鍋中蒸20 min，將燒杯中米湯倒入另一燒杯中至無(wú)米湯滴下，米飯冷卻至室溫后稱重，記為m2，將已稱重的米飯轉(zhuǎn)移到量筒，加入50 mL水，讀取體積V2，則

1.3.6 米湯干物質(zhì)含量和碘藍(lán)值的測(cè)定

參照魏振承[10]等人的方法并略作修改。米湯干物質(zhì)含量：將1.3.5 中的米湯稀釋定容至100 mL，8000 r/min 離心10 min，取10 mL 離心后的米湯(M1)于已稱重的鋁盒（M0）中，置于105℃烘箱中烘至恒重，記恒重后的鋁盒重量為M2。

米湯碘藍(lán)值：取1 mL米湯離心液于裝有50 mL蒸餾水的100 mL容量瓶中，加入0.5 mol/L HCl溶液5 mL和0.2 g/100 mL碘試劑1 mL，用蒸餾水定容至100 mL，在660 nm處測(cè)定其吸光度。

1.3.7 大米最適蒸煮時(shí)間的確定

參照陶虹等[11]的方法并略作修改，采用玻璃板-白芯法，將250 mL 水加入400 mL 的燒杯中，置于電磁爐上的水浴鍋中加熱至沸騰，稱取10 g 糙米倒入燒杯中開(kāi)始計(jì)時(shí)，從20 min 后每隔1 min 撈出10 粒米，使用玻璃板進(jìn)行擠壓，查看米粒是否有白芯，無(wú)白芯即為煮熟，記錄所有米粒均無(wú)白芯的時(shí)間為最適蒸煮時(shí)間。

1.3.8 糊化特性的測(cè)定

參照GB/T 14490-2008 進(jìn)行測(cè)定。

1.3.9 感官品質(zhì)評(píng)價(jià)

參考GB/T 15682-2008《糧油檢驗(yàn)稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評(píng)價(jià)方法》進(jìn)行感官評(píng)定，選定具有糧油感官評(píng)定基礎(chǔ)的人員10 名（5 男5 女），年齡在20～40 歲之間。

1.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析

使用Excel 軟件處理數(shù)據(jù)，使用SPSS 11.7 和Origin 2017 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及作圖，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，顯著性水平為p<0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同碾減率對(duì)大米加工特性的影響

不同碾磨時(shí)間對(duì)大米碾減率的影響如圖1 所示，結(jié)果表明，隨著碾磨時(shí)間的增加，糙米的質(zhì)量在不斷減少，碾減率在逐漸增大，因此碾減率在一定程度上可以反映大米的加工精度。當(dāng)DOM 從0%增加到2%和從10%增加到12%時(shí)，所需要的時(shí)間分別為12 s 和38 s，將碾磨時(shí)間與碾磨度進(jìn)行曲線擬合，得到的回歸方程為y=-0.0004x2+0.1416x+0.3679（R2=0.9937），由此可見(jiàn)，每增加2%碾減率時(shí)，所需要的增加的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，碾磨曲線的斜率逐漸減小。陳會(huì)會(huì)[12]研究表明在碾磨過(guò)程中，碾磨曲線的斜率逐漸減小，與本文一致。這可能是由于胚乳的硬度大于糠層，在碾磨前期糠層易于，因此達(dá)到相同的碾減率需要的碾磨時(shí)間更短[13]。

圖1 碾減率與碾磨時(shí)間之間的關(guān)系 Fig.1 The relationship between degree of milling and time

由圖2 可知，碾磨過(guò)程中碎米率顯著升高，整精米率顯著下降。具體來(lái)說(shuō)，從DOM=0%到DOM=12%的過(guò)程中，碎米率從0%上升到28.97%，整精米率從62.13%下降至33.16%，整精米率的下降幅度高達(dá)46.63%。值得注意的是，在碾磨后期，增加2%的碾磨度而所需的單位時(shí)間逐漸延長(zhǎng)時(shí)，碎米率以及整精米率的變化幅度增加。在本研究中當(dāng)DOM=12%時(shí)，碎米率達(dá)到28.97%，高于安紅周[14]報(bào)道的稻花香粳稻在碾減率為12.96%時(shí)的碎米率11.25%，可能是因?yàn)槊老阏剂Ｐ洼^長(zhǎng)，在碾磨過(guò)程中受到機(jī)械外力更易斷裂[15,16]，同時(shí)碎米的產(chǎn)生與所使用的碾磨機(jī)器以及碾磨時(shí)長(zhǎng)也有很大的關(guān)系，隨著碾磨時(shí)間的延長(zhǎng)，機(jī)器發(fā)熱、造成大米表面與內(nèi)部存在一定的溫度梯度，更易斷裂[17]。

圖2 不同碾減率對(duì)大米整精米率、碎米率的影響 Fig.2 Effects of different degree of milling on head rice yield and broken kernel yield of rice

白度與留皮度均可在一定程度上反應(yīng)大米的加工精度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，白度從DOM=0%的23.10 上升到DOM=12%的36.10，留皮度從DOM=0%的98.80%下降到DOM=12%的1.10%，留皮度損失高達(dá)97.70%。從圖4 不同碾減率大米外觀掃描圖可知，大米外觀顏色逐漸由黃變白，這與圖3 中白度與留皮度的變化相一致，且從圖片中可知糙米胚芽保留程度逐漸減小。值得注意的是，在碾磨初期留皮度的損失率變化最大，如當(dāng)DOM 從0%增加到2%時(shí)損失率高達(dá)46.56%，變化幅度最大。而在碾磨后期，DOM 達(dá)到6%以后，留皮度變化幅度逐漸減弱。此外，當(dāng)DOM=6%和DOM=8%時(shí)，留皮度分別為5.80%與3.40%，屬于GB/T 1354-2018《大米》中推薦的適碾加工精度。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[18]，在整個(gè)糙米中，糠層所占的比例為8%～10%左右，其中果皮所占的比例為1%～2%，糊粉層和種皮所占的比例為4%～6%，胚所占的比例為2%～3%。碾磨前期的米糠層較易去除，對(duì)留皮度影響較大，因此留皮度在前期碾磨過(guò)程中變化幅度較大，隨著碾磨加工的進(jìn)行，留皮程度越來(lái)越少，變化幅度也較小。

圖3 不同碾減率對(duì)大米留皮度、白度的影響 Fig.3 Effects of different degree of milling on bran degree and whiteness of rice

圖4 不同碾減率大米的外觀掃描圖 Fig.4 Scanning image of rice with different degree of milling

由圖5 可知，隨著碾減率的增加，能耗顯著性增加，且能耗增加幅度逐漸增加。DOM 從0%增加到2%需要增加的能耗為87.50 kJ/kg 而從10%增加到12%需要增加的能耗為290.00 kJ/kg，這與前文表述的DOM=10%～12%所需的碾磨時(shí)間最長(zhǎng)相吻合。由此可見(jiàn)，加工精度越高的大米，所需要的能耗越多。在碾米過(guò)程中，每增加2%的碾減率所需要的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，這就導(dǎo)致碾磨所需要增加的能耗逐漸變大。從糙米結(jié)構(gòu)組成而言，在糠層的不同位置分布著不同物質(zhì)，使得其中的果皮、種皮、糊粉層的硬度不一致且層與層之間結(jié)合不緊密，而不同胚乳層之間主要由淀粉組成，硬度相似且結(jié)構(gòu)緊密[19]。因此，在碾磨前期米糠層較易碾去，能耗較低，而后期碾磨難度增加，能耗也增加。

圖5 不同碾減率對(duì)大米單位能耗的影響 Fig.5 Effects of different degree of milling on unit energy consumption of rice

2.2 不同碾減率對(duì)大米蒸煮品質(zhì)的影響

由表1 可知，吸水率、膨脹率、米湯干物質(zhì)含量、碘藍(lán)值均隨著碾磨度的增加而增大，當(dāng)DOM=0%時(shí)吸水率、膨脹體積分別為221.90%、359.32%，當(dāng)DOM增加至2%時(shí)，吸水率、膨脹體積均顯著提高，分別增加了86.27%、96.50%。大米的最適蒸煮時(shí)間隨著碾磨度的增大而減小，從DOM=0%的32.67 min 縮短至DOM=12%的18.33 min，下降比例高達(dá)43.89%，但DOM=10%以后已無(wú)顯著性變化。值得注意的是當(dāng)DOM=2%時(shí)最適蒸煮時(shí)間為26.67 min，相較于糙米下降幅度達(dá)到18.37%，下降比例最大。

表1 不同碾減率對(duì)于大米蒸煮品質(zhì)的影響 Table 1 The cooking qualities of rice at different degree of milling

不同碾減率對(duì)于大米糊化特性的影響如表2 所示，相較于糙米而言，其余碾減率的大米樣品的峰值粘度、最低粘度以及最終粘度均顯著增加，崩解值、回生值呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。具體來(lái)說(shuō)，峰值粘度、最低粘度、最終粘度從DOM=0%增加到DOM=12%的過(guò)程中，分別從2333.51 增加至3624.06，從1190.09 增加至1911.51，從2027.52 增加至2796.07，增長(zhǎng)幅度分別達(dá)到55.31%、60.62%、37.91%。由此可知，隨著碾減率的增加，同一蒸煮溫度下大米糊化粘度不斷增加。

表2 不同碾減率對(duì)于大米糊化特性的影響 Table 2 The pasting properties of rice at different degree of milling

在本研究表明大米的蒸煮特性以及糊化特性都是早碾磨初始階段變化速率較快，后期則趨于平緩這與林俊凡[20]的研究結(jié)果相一致。這可能是由于糙米外皮層主要分布著脂肪、膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素等物質(zhì)[21]，這些成分包裹在胚乳層周圍，阻礙淀粉吸收水分從而抑制淀粉膨脹，使得大米的吸水率、膨脹率以及糊化粘度均較低[22]，隨著加工精度的提升，米糠層的這些成分不斷的被除去，且直鏈淀粉所占比例在不斷升高，使得淀粉充分吸水膨脹以及峰值粘度顯著增加[23,24]。

2.3 不同碾減率對(duì)大米感官品質(zhì)的影響

由表3 可知，米飯的整體感官品質(zhì)隨著碾磨度的增大呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，且米飯的外觀及適口性均有一定的改善效果，但氣味評(píng)分呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì)。具體來(lái)說(shuō)，感官評(píng)價(jià)總分從DOM=0%的63.25 增加至DOM=12%的76.50，增加幅度達(dá)到20.95%，值得注意的是DOM=8%時(shí)總分為75.63，相較于DOM=12%的感官評(píng)分沒(méi)有顯著性差異。隨著蒸煮特性與淀粉糊化特性的顯著改善，最適蒸煮時(shí)間不斷減小且感官品質(zhì)不斷改善。糙米在蒸煮的過(guò)程中吸水到達(dá)一定程度時(shí)使得皮層漲破，造成糙米外觀評(píng)分較低，且糠層口感粗糙，從而使得糙米的感官評(píng)分較低。當(dāng)DOM=2%時(shí)，大米留皮度為52.83%，糠層破裂使得水分更易進(jìn)入，感官品質(zhì)顯著提升。當(dāng)DOM=8%時(shí)，大部分米糠層被碾去，外層胚乳逐漸呈現(xiàn)出來(lái)，此時(shí)的感官評(píng)價(jià)總分與DOM=12%無(wú)顯著性差異即8%的加工精度就能較好的改善米飯的感官品質(zhì)，繼續(xù)增加碾減率對(duì)米飯感官品質(zhì)影響較小，這與Billiris[25]的研究結(jié)果較為一致。

表3 不同碾減率對(duì)于大米感官品質(zhì)的影響 Table 3 The sensory qualities of rice at different degree of milling

3 結(jié)論

本文研究了不同碾減率對(duì)絲苗米美香占2 號(hào)的加工特性、蒸煮特性、感官評(píng)分的影響。研究結(jié)果表明，隨著碾減率的增加，大米的整精米率、留皮度顯著下降，能耗顯著增加，蒸煮特性、感官評(píng)分均有不同程度的改善。當(dāng)碾減率從DOM=0%增加到DOM=12%的過(guò)程中，整精米率、留皮度下降的幅度分別為46.63%、97.70%，最適蒸煮時(shí)間從32.67 min 縮短至18.33 min，蒸煮過(guò)程中吸水率和體積膨脹率增加的幅度分別為200.91%、310.96%，感官評(píng)分增加13.25 分，當(dāng)DOM=8%與DOM=12%時(shí)的感官總分之間沒(méi)有顯著性差異。由此可以看出，過(guò)度加工不僅不會(huì)進(jìn)一步提高大米的感官品質(zhì)，反而會(huì)增大碎米率降低糧食資源利用率，以及能耗升高造成生產(chǎn)成本提高。本文作者將在后續(xù)研究中繼續(xù)探索不同加工精度下大米中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化規(guī)律，以期為南方大米企業(yè)適度加工絲苗米時(shí)提供相關(guān)理論依據(jù)，實(shí)現(xiàn)稻谷資源減損加工、充分利用。