超高壓處理對陳米品質的影響

林旭東，張文媛，宣曉婷，朱 麟，程勤海

（1. 寧波市農科院農產品加工研究所，浙江寧波 315040；2. 國家蔬菜加工技術研發(fā)專業(yè)中心/寧波市農產品保鮮工程重點實驗室，浙江寧波 315040；3. 海寧市土肥植保能源技術服務站，浙江嘉興 314499）

稻谷是中國乃至整個東南亞地區(qū)最主要的口糧之一[1]，稻谷的生產消費特點和國家宏觀調控與防震減災等因素決定了部分稻谷需經歷一定時間貯藏[2]。貯藏的大米會發(fā)生一系列理化和生化變化（陳化），包括色澤、成分、質地、水化、膨脹、內源性酶活性、黏度等，導致食用品質劣變[1-3]。由于結構變得緊密，陳米糊化時水分難以滲入，造成糊化時間延長且米飯黏性下降[4]；由于米粒蛋白-淀粉相互作用導致大米黏性降低[5]；減緩和改善稻米陳化品質是全球糧食研究的熱點和難點。

Shi J Y 等人[6]研究發(fā)現(xiàn)，貯藏過程中大米蛋白質的結構和功能特性會發(fā)生變化并影響其糊化特性。研究表明，大米陳化后蛋白巰基氧化成二硫鍵[7]，超高壓加工（High pressure processing） 技術，也稱高靜壓（High hydrostatic pressure，HHP） 技術，指利用高壓引起樣品中的非共價鍵（如離子鍵、疏水鍵和二硫鍵等） 的破壞或重組，達到殺菌、鈍酶和改善質構等，延長貨架期[8-10]。

以貯藏1 年的秈粳雜交稻（甬優(yōu)15） 的陳米為試材，探究不同超高壓壓力處理下陳米的色澤、質地和蒸煮品質變化，以期為改善陳米品質研究應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

“甬優(yōu)15”稻谷由寧波市象山縣糧食收儲公司提供，參照GB 1350—2009《稻谷》中方法貯藏1 年，于2020 年12 月按照GB/T 1354—2018《大米》要求碾成一級大米分裝在包裝袋中，室溫存放約1 個月，待用。

1.2 試驗設備

佳河真空（充氣） 包裝機（出廠編號：001400501），上海佳河包裝機械有限公司產品；美的多功能電磁爐（型號：C21-ST2106），廣東美的生活電器制造有限公司產品；HD-6 型智能水分活度測量儀，無錫市華科儀器儀表有限公司產品；WSC-5型傳感器，華科儀器產品；CQC2L-600 型全液相超高壓設備，北京速原中天股份有限公司產品；TA.XT Plus 型質構儀，英國Stable Micro Systems 公司產品；FA2004 型電子天平（No.SHP021017120583），上海舜宇恒平科學儀器有限公司產品；CR-5 型色差儀，日本柯尼卡美能達公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料前處理

選取顆粒飽滿、大小形狀無顯著性差異的大米，將大米淘洗完后依據(jù)不同處理條件進行浸泡和超高壓處理，最后進行蒸煮[米水比(W/W)：1∶1.3]；25 min。其中浸泡好的大米瀝干表面水分后裝入袋中，將包裝袋密封（防止水分散失） 并標注記號。

（1） 不同超高壓參數(shù)組。陳米淘洗后浸泡30 min，瀝水后抽真空包裝，放入超高壓設備的施壓容器，浸沒于傳壓介質中，溫度設置為15 ℃，對其分別施加100，200，300，400，500 MPa 的壓力處理10 min。浸泡后未經超高壓處理的大米作為對照試驗組。

（2） 預處理工藝與分組。選取新米和置于冷庫一年的陳米進行試驗。試驗組分別設計如下：①陳米+直接蒸煮；②陳米+浸泡30 min +蒸煮；③新米+直接蒸煮；④新米+浸泡30 min +蒸煮；⑤陳米+超高壓（300 MPa，10 min） +蒸煮；⑥陳米+浸泡30 min +超高壓（300 MPa，10 min） +蒸煮。

1.3.2 主要理化指標測定

（1） TPA 的測定。測定方法：TPA（Texture Profile Analysis） 模式下對米飯進行測定。將6 粒大小形狀相似，完整飽滿的米粒置于測試臺中央，米粒平放，上表面不能有凸起，下表面不能懸空。平行測定6 次，結果取平均值。（測定參數(shù)：測前速度1.00 mm/s，測試速度0.50 mm/s，測后速度1.00 mm/s，壓縮比90.0%，兩次壓縮間隔時間5.00 s，探頭型號SMS P50。）

（2） 色差的測定。采用CR-400 色差儀測定。L*值表示亮度，值越大則越白亮；a*值表示紅綠度，其中正值表示偏紅，負值表示偏綠；b*值表示黃藍度，其中正值表示偏黃，負值表示偏藍。米飯白度（W） 按照下式計算：W=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2，平行測定3 次，結果取平均值。

1.3.3 蒸煮品質測定

（1） 吸水率測定。吸水率測定：稱取8 g 待測米樣放入直徑4 cm、高10 cm 的銅絲網籃中，將網籃放入沸水中煮沸至米粒沒有硬芯，完全糊化。取出后將完全糊化后的樣品倒在16 目的檢驗篩上平鋪，離散并且自然晾干30 min，隨后測定米飯的質量和體積，計算其吸水率。

式中：m1——大米的質量，g；

m2——為米飯的質量，g。

（2） 膨脹率測定。膨脹度測定：稱取8 g 待測米樣放入直徑4 cm、高10 cm 的銅絲網籃中，將網籃放入沸水中煮沸至米粒沒有硬芯，完全糊化。取出后將完全糊化后的樣品倒在16 目的檢驗篩上平鋪，離散并且自然晾干30 min，隨后測定米飯的質量和體積，計算其體積膨脹率。

式中：V1——大米的體積，mL；

V2——米飯的體積，mL。

（3） 透光率測定。透光率測定：準確稱取米飯0.6 g 置于10 mL 離心管中，加蒸餾水定容至5 mL。40 ℃水浴并震蕩60 min 后再加蒸餾水定容至10 mL，搖勻后離心（3 000 r/min，15 min），取上清液于波長620 nm 處讀取吸光度，以蒸餾水為空白對照，以吸光度大小表示透光率。

1.3.4 感官評價

根據(jù)不同前處理將大米制成不同的米飯分裝于餐盤上，趁熱品嘗。評價小組由5 名專家組成，對蒸煮米飯進行感官評價，結果取平均值。

大米感官評價指標見表1。

表1 大米感官評價指標

1.3.5 數(shù)據(jù)處理與分析

所有試驗結果都是3 次檢測結果的平均值，平均值及標準差采用SPSS 分析軟件（IBM 公司，美國） 進行單因素方差分析所得，采用Oringe 8.5 軟件進行圖形的繪制，用Tukey 檢驗法進行顯著性比較，所有顯著性分析均在p＜0.05 水平。

2 結果與分析

2.1 不同預處理工藝對大米各項指標的影響

2.1.1 不同預處理工藝對大米質構的影響不同預處理工藝對大米質構的影響見表2。

表2 不同預處理工藝對大米質構的影響

食用品質主要指的是食品質地與特征。質地作為表征食品流變性的重要指標之一，對食品的加工處理有著重要的影響，同時也決定著消費者對產品的認可度。表2 反映了不同超高壓壓力處理對米飯咀嚼性、黏性、凝聚性、硬度、彈性、回復性的影響。由表2 可知，以沒有超高壓處理的作為對照組，除了彈性以外，其余所有指標基本高于經過超高壓處理的大米。由此可見，超高壓處理會讓大米的質地變得更加松軟可口。除了硬度和黏性，各項指標基本隨著超高壓壓力的升高而降低。其中，黏性下降幅度最大，而引起這一反應的主要原因是淀粉分子發(fā)生了降解反應，而且黏度下降的程度與不同超高壓壓力下淀粉分子聚合度的變化有很大程度的關聯(lián)。這表明超高壓處理能使淀粉顆粒表面的淀粉分子長鏈發(fā)生斷裂，分子聚合度下降，從而使大米中的淀粉顆粒受到破損而使各項指標下降[11-13]。綜合各項指標來看，300 MPa 超高壓處理為最優(yōu)處理方式。

2.1.2 不同預處理工藝對大米色差的影響

不同預處理工藝對大米色差的影響見表3。

超高壓處理對米飯的色澤有很大的影響，而色澤作為大米的重要品質指標之一，其白度越大，越容易被人們所接受。L值反映米飯的亮度，a*值從單色角度反映方便米飯偏紅或綠的趨勢，b*值則反映偏藍或黃的趨勢，W則是通過公式計算綜合了上述3 個色澤指標的變化，反映米飯的白度[14]。由表3 可知在不同超高壓壓力下大米色澤的變化。a*為負數(shù)，說明米飯呈現(xiàn)偏綠趨勢，b*為正數(shù)，說明米飯呈現(xiàn)偏黃趨勢。隨著超高壓壓力的不斷增大，a*呈現(xiàn)上升趨勢，b*則呈現(xiàn)下降趨勢。而L*和W則呈現(xiàn)相同的波動趨勢，相比于對照組，除了300 MPa 組皆有所降低。綜合來看，300 MPa 超高壓壓力下米飯呈現(xiàn)出最好的色澤。

表3 不同預處理工藝對大米色差的影響

2.1.3 不同預處理工藝對大米蒸煮品質的影響

不同預處理工藝對大米蒸煮品質的影響見圖1。

圖1 不同預處理工藝對大米蒸煮品質的影響

由圖1（a~b） 可知，隨著超高壓壓力的升高，大米吸水率無顯著性差異，在300 MPa 超高壓壓力時達到最高值。而膨脹率則是隨著超高壓壓力的升高逐漸升高，呈正比。這是由于淀粉顆粒內支鏈淀粉的長鏈結構沒被打斷，支鏈淀粉長鏈形成的雙螺旋體結晶結構無破損，結晶體內的直鏈淀粉也無流出現(xiàn)象，這些都有利于維持對被吸收水分的保持性，有利于維持糊化過程中形成的膠稠化的淀粉顆粒結構，從而使淀粉顆粒表現(xiàn)出較好的吸水性能和膨脹性能[15]。

透射光通量與入射光通量的比叫做透光率，米飯制成提取液后進行測量，越清澈透明則透光率越高，反之則越低[16]。由圖1（c） 可知，隨著超高壓壓力的升高，大米透光率無顯著性差異，在100 MPa超高壓壓力時為最小值，在300 MPa 超高壓壓力時達到最高值。

由吸水率、膨脹率、透光率綜合分析得出，在進行300 MPa 超高壓處理后的大米呈現(xiàn)出最好的蒸煮品質。

2.1.4 不同預處理工藝對大米口感的影響

不同預處理工藝對大米口感的影響見表4。

表4 不同預處理工藝對大米口感的影響

感官評價是評判米飯重要的理化指標之一，主要從色澤、香味、形態(tài)、適口性、滋味5 個方面對米飯進行全方位的評價。由表4 可知，大米的色澤、香味、形態(tài)、適口性、滋味隨著超高壓壓力的升高呈現(xiàn)相同波動趨勢，在300 MPa 時達到頂峰隨后下降。綜合來看，300 MPa 超高壓壓力下米飯的口感最好。

2.2 不同預處理工藝對大米蒸煮品質的影響

2.2.1 不同預處理工藝對大米口感的影響

不同預處理工藝對大米口感的影響見表5。

表5 不同預處理工藝對大米口感的影響

由表5 可知，經過浸泡的大米制成米飯后色澤，香味、形態(tài)、適口性、滋味均優(yōu)于沒有浸泡的大米。其中經過300 MPa 超高壓處理的大米制成米飯后各項數(shù)據(jù)均高于沒有經過超高壓處理的大米。其中，新米的各項數(shù)據(jù)略高于陳米。這可能是因為大米經過長時間的貯存后，由于溫度、水分等因素的影響，大米中的淀粉、脂肪和蛋白質等會發(fā)生各種變化，使大米失去原有的色、香、味，營養(yǎng)成分和食用品質下降，甚至產生有毒有害物質（如黃曲霉素等）[17]。

2.2.2 不同預處理工藝對大米質構的影響

不同預處理工藝對大米質構的影響見表6。

由表6 可知，浸泡工藝對米飯質構的影響，浸泡工藝有助于水分充分滲入大米。陳米在浸泡30 min后，咀嚼性、黏性、凝聚性、硬度、彈性、回復性等各項數(shù)值均優(yōu)于沒有浸泡的大米。超高壓處理后的陳米各項數(shù)據(jù)基本優(yōu)于沒有超高壓處理過的陳米。這是因為超高壓處理可延緩直鏈淀粉的重結晶過程，抑制陳糧米飯的回生[18]。因此，超高壓處理過后，陳糧米飯的口感會更有嚼勁，硬度下降，彈性較佳。其中陳米經過浸泡，10 min，300 MPa 超高壓處理，蒸煮后各項數(shù)據(jù)綜合最優(yōu)。

表6 不同預處理工藝對大米質構的影響

2.2.3 不同預處理工藝對大米色差的影響

不同預處理工藝對大米色差的影響見表7。

由表7 可知，a*為負數(shù)，說明米飯呈現(xiàn)偏綠趨勢，b*為正數(shù)，說明米飯呈現(xiàn)偏黃趨勢。經過浸泡工藝的大米的a*和b*無明顯規(guī)律，L*和W呈現(xiàn)相同波動趨勢無明顯規(guī)律。其中新米的L*和W值均小于陳米，認為這可能是陳米冷藏后顏色變淺使物體對光線反射增強的結果[19]。陳米經過浸泡30 min，300 MPa 超高壓處理后蒸煮，通過各項數(shù)據(jù)綜合分析可知最為均衡。

表7 不同預處理工藝對大米色差的影響

2.2.4 不同預處理工藝對大米蒸煮品質的影響

不同工藝對大米蒸煮品質的影響見圖2。

由圖2（a~b） 可知，經過不同工藝處理的大米的吸水率和膨脹率無顯著性差異。陳米經過浸泡30 min，300 MPa 超高壓處理，蒸煮后的吸水率和膨脹率最高，這也印證了之前的數(shù)據(jù)結果。

圖2 不同工藝對大米蒸煮品質的影響

由圖2（c） 可知，陳米在沒有經過浸泡和超高壓工藝直接蒸煮時透光率為最低。這可能是因為大米在冷藏期間，慢速凍結過程中生成大量冰晶，對米飯結構的破壞作用占了主導，直鏈淀粉更易溶出，導致碘藍值升高，透光率降低[20]。

3 結論

探究了浸泡工藝結合超高壓處理對甬優(yōu)15 的陳米品質及其蒸煮特性。結果表明，隨著處理壓力的升高，陳米的理化指標和蒸煮品質逐漸優(yōu)化，在300 MPa 處理最佳，隨后下降。由各項理化指標，以及吸水率、膨脹率、透光率綜合得出在進行300 MPa 超高壓處理后的大米呈現(xiàn)出最好的品質。協(xié)同浸泡加工工藝，將浸泡與超高壓結合得出浸泡30 min 可以有效改善其硬度、黏性和蒸煮品質。綜上，陳米在經過浸泡30 min，300 MPa、10 min 超高壓處理后陳米的蒸煮的品質與新米無顯著差異。