基于稻谷原糧品質(zhì)的米飯和米粉食用品質(zhì)快速判別

張玉榮，劉舒嫻，梅雪麗，陶華堂，王游游，張咚咚，吳 瓊,*

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧食和物資儲(chǔ)備學(xué)院，國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局糧油食品工程技術(shù)研究中心/河南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，糧食儲(chǔ)藏與安全教育部工程研究中心，河南省糧食產(chǎn)后減損工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450001；2.中央儲(chǔ)備糧駐馬店直屬庫(kù)有限公司，河南 駐馬店 463000）

為滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枨蠛蛧?guó)家戰(zhàn)略物資儲(chǔ)備的需要，我國(guó)每年需儲(chǔ)存大量的糧食[1]，其中稻谷是我國(guó)政府四大主要儲(chǔ)備糧種之一，但其耐儲(chǔ)性較差[2]，且其儲(chǔ)藏過(guò)程中的陳化會(huì)對(duì)其儲(chǔ)藏品質(zhì)、糊化特性及食用品質(zhì)造成較大影響。米飯和米粉是稻谷常見(jiàn)的加工產(chǎn)品，米飯的食用品質(zhì)隨著稻谷陳化時(shí)間的延長(zhǎng)而下降[3]，而米粉的食用品質(zhì)隨著稻谷陳化程度的增強(qiáng)先上升后下降[4]，因此不同陳化程度的稻谷對(duì)應(yīng)的最佳食用方式不同?，F(xiàn)行的稻谷陳化度判定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，GB/T 20569—2006《稻谷儲(chǔ)存品質(zhì)判定規(guī)則》[5]主要用于判斷稻谷是否宜儲(chǔ)存，DB12/T 245—2005《大米新陳度快速測(cè)定方法》[6]主要用于判斷大米的儲(chǔ)存時(shí)間，LS/T 6118—2017《糧油檢驗(yàn)稻谷新鮮度測(cè)定與判別》[7]主要用于國(guó)產(chǎn)粳稻和秈稻新鮮度的測(cè)定與判別。目前針對(duì)不同食用方式下稻谷食用品質(zhì)優(yōu)劣判定方法系統(tǒng)性研究較少。

稻谷的食用品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，包括蒸煮品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性和感官品質(zhì)等，在評(píng)價(jià)食用品質(zhì)優(yōu)劣時(shí)難以從單一指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，而主成分分析法可通過(guò)將少量的主成分與多個(gè)品質(zhì)指標(biāo)建立方程，以不同權(quán)重計(jì)算綜合評(píng)分，最終用較少的因子變量代表原有變量的大部分信息，以達(dá)到識(shí)別數(shù)據(jù)集中最顯著特征的目的[8-9]。這種分析方法已廣泛應(yīng)用于小麥、玉米、大豆等多種糧食品質(zhì)評(píng)價(jià)[10-12]，在稻谷及其制品的品質(zhì)評(píng)價(jià)中也有應(yīng)用。雷月等[13]利用主成分分析和聚類(lèi)分析建立不同品種稻谷制備蒸谷米的品質(zhì)評(píng)價(jià)體系。雷婉瑩等[14]將米粉的綜合評(píng)分通過(guò)聚類(lèi)分析法進(jìn)行分類(lèi)，得到品質(zhì)優(yōu)、一般和差的3 類(lèi)米粉。

本研究根據(jù)稻谷在儲(chǔ)藏過(guò)程中儲(chǔ)藏品質(zhì)、糊化特性和最終食用品質(zhì)的變化規(guī)律，探討稻谷制品的食用品質(zhì)與原糧特性之間的關(guān)系，結(jié)合稻谷的不同食用方式對(duì)其原糧品質(zhì)的適用性要求，對(duì)不同陳化程度稻谷適宜的食用方式進(jìn)行分析，并在相應(yīng)的食用方式下對(duì)其食用品質(zhì)的分級(jí)標(biāo)度和閾值區(qū)間進(jìn)行研究，最后結(jié)合酸堿指示劑檢測(cè)稻谷陳化度的方法，確定基于稻谷食用品質(zhì)的比色卡，旨在為稻谷原糧的合理加工利用提供依據(jù)和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

秈稻由廣西省賀州市中央儲(chǔ)備糧賀州直屬庫(kù)有限公司提供，按照GB/T 5491—1985《糧食、油料檢驗(yàn) 扦樣、分樣法》[15]進(jìn)行扦樣與混樣，樣品經(jīng)過(guò)除雜后用紗袋包裝，每袋約2 kg，在恒溫恒濕箱中35 ℃、相對(duì)濕度75%的條件下模擬高溫高濕條件儲(chǔ)藏12 個(gè)月，以加速稻谷陳化，獲得不同陳化程度的稻谷，期間每隔1 個(gè)月取樣1 次，進(jìn)行稻谷原糧生化指標(biāo)的測(cè)定。將測(cè)定生化指標(biāo)后的稻谷礱谷、碾白，制備成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的一等精度大米，置于4 ℃下保存。

甲基紅、三氯乙酸 天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；溴酚藍(lán) 上海三愛(ài)思試劑有限公司；無(wú)水乙醇、冰乙酸 天津天力化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鉀洛陽(yáng)昊華化學(xué)試劑有限公司；硫代巴比妥酸 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；碘試劑 洛陽(yáng)化學(xué)試劑廠；所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

JXFM110錘式旋風(fēng)磨 上海嘉定糧油食品有限公司；NSART100碾米機(jī)、SY88-TH礱谷機(jī) 雙龍機(jī)械產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社；HWS-300恒溫恒濕培養(yǎng)箱 寧波東南儀器有限公司；101C-3電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；HY-4調(diào)速多用振蕩器 江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；PHS-3C精密酸度計(jì) 上海虹益儀器儀表有限公司；WSC-S測(cè)色色差計(jì) 上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司；T6新世紀(jì)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；HHS電熱恒溫水浴鍋 金壇市華峰儀器有限公司；DT5-4B低速臺(tái)式離心機(jī) 北京時(shí)代北利離心機(jī)有限公司；DDS-11At電導(dǎo)率儀 上海雷磁新涇儀器有限公司；CNS-2100B直鏈淀粉測(cè)定儀 長(zhǎng)春長(zhǎng)光思博光譜技術(shù)有限公司；JWXL物性測(cè)試儀 北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 稻谷原糧生化指標(biāo)的測(cè)定

1.3.1.1 發(fā)芽率的測(cè)定

參照GB/T 5520—2011《糧油檢驗(yàn) 籽粒發(fā)芽試驗(yàn)》[16]的方法。

1.3.1.2 脂肪酸含量的測(cè)定

參照GB/T 20569—2006[5]附錄A 稻谷脂肪酸測(cè)定方法。

1.3.1.3 直鏈淀粉含量的測(cè)定

采用分光光度法進(jìn)行直鏈淀粉含量的測(cè)定，參照韓旭[17]的方法，將壟谷、碾白后的精米樣品經(jīng)旋風(fēng)磨粉碎后過(guò)80 目篩并制備測(cè)試樣品溶液，用空白調(diào)零后測(cè)定720 nm波長(zhǎng)處吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線（0.00～0.35 mg/mL）計(jì)算樣品中直鏈淀粉含量。

1.3.1.4 糊化特性的測(cè)定參照Maria等[18]的方法，將壟谷、碾白后的精米經(jīng)旋風(fēng)磨粉粹后過(guò)CQ23號(hào)篩網(wǎng)制備成試樣。量取25.0 mL水于樣品筒后，稱?。?.00±0.01）g試樣于樣品筒中快速攪拌至試樣完全分散。使用快速黏度分析儀進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)顯示的黏度變化曲線，記錄峰值黏度、最低黏度、最終黏度、衰減值和回生值。

1.3.1.5 丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的測(cè)定參考李行[19]的方法并稍作修改，稱取稻谷脫殼粉碎后的糙米粉（2.00±0.01）g，在10 mL 10 g/100 mL三氯乙酸溶液中研磨勻漿，4 000 r/min離心10 min后將上清液定容至10 mL。取上清液4 mL（空白加4 mL蒸餾水），加入4 mL 0.6 g/100 mL硫代巴比妥酸溶液，混勻。將混合物放置沸水浴15 min，冷卻后離心。然后將混合物于450、532、600 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，通過(guò)式（1）、（2）計(jì)算MDA含量。

式中：V為提取液體積/mL；m為糙米粉質(zhì)量/g。

1.3.1.6 電導(dǎo)率的測(cè)定

參考周顯青等[20]的方法并稍作修改，稻谷脫殼后取40 粒外形完整的糙米并稱質(zhì)量，用蒸餾水清洗3 次，用濾紙擦干表面水分后置于帶塞試管中，加50 mL蒸餾水于30 ℃下浸泡13 h，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。在25 ℃條件下用電導(dǎo)率儀分別測(cè)定浸泡液和空白液電導(dǎo)率，通過(guò)式（3）計(jì)算稻谷的電導(dǎo)率。

式中：EC1為浸泡液電導(dǎo)率/（μS/cm）；EC0為空白液電導(dǎo)率/（μS/cm）；m為糙米質(zhì)量/g。

1.3.2 陳化度的測(cè)定

參考趙代彬等[21]的方法并稍作修改，利用酸堿指示劑法檢測(cè)稻谷的陳化度，以12%乙醇溶液為溶劑，分別配制0.015、0.002 g/100 mL的甲基紅溶液、溴酚藍(lán)溶液，取2 g糙米加入上述試劑5 mL，反應(yīng)2 min后，測(cè)定反應(yīng)液的亮度值（L*）、紅度值（a*）和黃度值（b*）。

1.3.3 米飯和米粉的制作

米飯的制作按照GB/T 20569—2006[5]附錄B進(jìn)行。

米粉的制作參考張玉榮等[22]的方法，大米經(jīng)錘式旋風(fēng)磨磨粉后，過(guò)100 目篩，制得米粉原料。將米粉與水按照質(zhì)量比1∶1.6混合并攪拌均勻，靜置1 min左右去除氣泡。將直徑24 cm的不銹鋼圓盤(pán)放于水平面，向其中倒入80 g米漿，靜置1 min左右使米漿均勻鋪滿圓盤(pán)。將保鮮膜蒙鋪在盛有米漿的不銹鋼圓盤(pán)上以防止蒸制過(guò)程中水滴落入，放入沸騰的蒸鍋內(nèi)汽蒸5 min，取出冷卻至室溫。于4 ℃下老化10 h，切成寬10 mm、長(zhǎng)15 cm的米粉。

1.3.4 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

米飯質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定：選擇TPA模式，測(cè)前速率1.0 mm/s，測(cè)試速率0.5 mm/s，測(cè)后速率1.0 mm/s，觸發(fā)力5.0 g，2 次壓縮間隔5.0 s，壓縮比75%[23-24]，測(cè)定米飯的硬度、黏性、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性和回復(fù)性。

米粉質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定：將制作好的米粉條放入沸水中煮制3 min，用漏勺將其撈出后置于蒸餾水中快速冷卻，將冷卻后的米粉條撈出并于25 ℃條件下靜置20 min，待其表面水分揮發(fā)后進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定。采用TPA模式，探頭為P/36R，測(cè)前速率1.0 mm/s，測(cè)試速率1.0 mm/s，測(cè)后速率10.0 mm/s，觸發(fā)力5.0 g，2 次壓縮間隔5.0 s，壓縮比50%[25-26]，測(cè)定米粉的硬度、黏性、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性和回復(fù)性。

1.3.5 感官評(píng)價(jià)

按照GB/T 20569—2006[5]附錄B對(duì)米飯進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

由8 人組成感官評(píng)價(jià)小組，在米粉制作完成后10 min內(nèi)對(duì)米粉的色澤、氣味、外觀結(jié)構(gòu)、勁道感和爽滑感進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[27]，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 米粉感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria for sensory evaluation of rice noodles

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有指標(biāo)測(cè)定進(jìn)行3 次平行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS 27.0軟件，選用方差分析對(duì)原糧品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，選用因子分析法對(duì)米飯和米粉的感官指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，選用層次聚類(lèi)分析法對(duì)米飯和米粉的綜合評(píng)分進(jìn)行分類(lèi)；采用DPS V18.10軟件，選用逐步回歸法對(duì)米飯和米粉建立綜合評(píng)分和相應(yīng)原糧品質(zhì)之間的數(shù)學(xué)方程；采用Photoshop CS6圖像處理軟件將L*、a*和b*所對(duì)應(yīng)的顏色還原，制作比色卡。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻谷原糧生化指標(biāo)和糊化特性

2.1.1 稻谷生化指標(biāo)變化

由表2可知，稻谷發(fā)芽率在0～6 個(gè)月呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)，第9個(gè)月降為0，可能是因?yàn)榈竟茸蚜Ｅ卟吭诟邷馗邼駜?chǔ)藏環(huán)境下受到破壞，致使其發(fā)芽率逐漸下降。直鏈淀粉含量隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，儲(chǔ)藏前期由于支鏈淀粉的α-1,6糖苷鍵斷開(kāi)，使其轉(zhuǎn)化為直鏈淀粉，儲(chǔ)藏后期由于脂肪酸含量增多，直鏈淀粉與脂肪酸結(jié)合，導(dǎo)致直鏈淀粉含量下降[28]。MDA含量和電導(dǎo)率在整個(gè)儲(chǔ)藏期間內(nèi)呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)12 個(gè)月儲(chǔ)藏，其最終值分別為初始值的1.25、2.21 倍。在0～9 個(gè)月內(nèi)，儲(chǔ)藏溫度較高，膜脂過(guò)氧化，進(jìn)一步分解為MDA，使其含量增加；而稻谷生理活性不斷下降，細(xì)胞膜通透性不斷增加，使電導(dǎo)率不斷上升[29]。9 個(gè)月后，稻谷的發(fā)芽率為0，細(xì)胞死亡，氧化游離脂肪酸能力減弱，導(dǎo)致MDA含量減少；同時(shí)細(xì)胞膜屏障喪失，導(dǎo)致電導(dǎo)率下降[30]。脂肪酸含量在整個(gè)儲(chǔ)藏過(guò)程中逐步上升，最終達(dá)到50.41 mg/100 g，為初始值的2.98 倍，這與Wang Qiyang等[31]的研究結(jié)果一致，主要原因是脂肪在脂肪酶的作用下水解為脂肪酸[32]。

表2 貯藏期間稻谷生化指標(biāo)變化Table 2 Changes in biochemical indexes of rice during storage

2.1.2 稻谷糊化特性變化

由表3可知，隨稻谷儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，大米粉糊化特性指標(biāo)均有顯著變化，這與周顯青等[33]的研究結(jié)果一致。峰值黏度先升高后降低，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，淀粉酶活性降低導(dǎo)致峰值黏度先升高，而支鏈淀粉的部分支鏈生長(zhǎng)抑制了淀粉的膨脹，可能是峰值黏度下降的原因[34]。最低黏度整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，最終達(dá)到2 288.5 cP，最低黏度的增加表明經(jīng)過(guò)12 個(gè)月的加速陳化，稻谷淀粉顆粒并未達(dá)到溶脹破裂的程度[35]。最終黏度隨稻谷儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，可能是由于糊化降溫期間直鏈淀粉聚集并形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[36]，導(dǎo)致黏度增加至最終黏度。衰減值呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，在第2個(gè)月達(dá)到峰值后開(kāi)始下降，下降的原因可能與淀粉結(jié)構(gòu)逐漸加強(qiáng)且淀粉表面的電荷特性阻礙了糊化作用有關(guān)?；厣嫡w呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，直鏈淀粉的聚合度和支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)都會(huì)影響回生值的大小[37]。

表3 貯藏期間稻谷糊化特性變化Table 3 Changes in gelatinization characteristics of rice during storage

通過(guò)稻谷原糧品質(zhì)指標(biāo)的變異系數(shù)可知，生化指標(biāo)和糊化特性指標(biāo)對(duì)稻谷品質(zhì)的影響順序?yàn)椋喊l(fā)芽率＞衰減值＞電導(dǎo)率＞脂肪酸含量＞MDA含量＞回生值＞峰值黏度＞直鏈淀粉含量＞最終黏度＞最低黏度。

2.1.3 稻谷原糧指標(biāo)相關(guān)性分析

由表4可知：MDA含量、電導(dǎo)率、脂肪酸含量、最低黏度、最終黏度及回生值與儲(chǔ)藏時(shí)間均極顯著正相關(guān)；發(fā)芽率、峰值黏度及衰減值與儲(chǔ)藏時(shí)間均極顯著負(fù)相關(guān)。其中脂肪酸含量與儲(chǔ)藏時(shí)間之間的相關(guān)性最高（P＜0.01、r＝0.998），即稻谷越陳，脂肪酸含量越高。同時(shí)，各指標(biāo)之間有正相關(guān)也有負(fù)相關(guān)，且多數(shù)相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大于0.5，表明各指標(biāo)間均存在不同程度的相關(guān)性，需要對(duì)各品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)和簡(jiǎn)化，以達(dá)到提高品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

表4 稻谷原糧指標(biāo)相關(guān)性Table 4 Correlation between biochemical indexes and gelatinization characteristics of rice

2.2 米飯品質(zhì)與稻谷原糧品質(zhì)的相關(guān)性分析

2.2.1 主成分分析

為避免感官評(píng)價(jià)主觀性帶來(lái)的影響，采用SPSS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的因子分析法對(duì)米飯的質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)定。

令X1為氣味、X2為滋味、X3為色澤、X4為外觀結(jié)構(gòu)、X5為品嘗評(píng)分、X6為硬度、X7為黏性、X8為彈性、X9為內(nèi)聚性、X10為咀嚼性、X11為回復(fù)性，通過(guò)因子分析得到方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，根據(jù)特征值大于1的原則進(jìn)行提取[38-39]。由表5可知，特征值大于1的主成分共2 個(gè)，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為85.837%，說(shuō)明所提取的這2 個(gè)主成分已反映米飯品質(zhì)的絕大部分信息，各主成分具體的特征向量如表6所示。

表5 米飯品質(zhì)的主成分特征值及方差貢獻(xiàn)率Table 5 Principal component characteristic values and variance contribution rates for cooked rice quality

表6 米飯品質(zhì)的主成分特征向量Table 6 Principal component eigenvectors for cooked rice quality

主成分與各變量對(duì)應(yīng)的關(guān)系式如下：F1＝0.339X1+0.327X2+0.327X3+0.319X4+0.342X5-0.327X6+0.337X7+0.290X8+0.231X9-0.255X10-0.172X11；F2＝-0.001X1-0.039X2-0.021X3+0.082X4-0.012X5-0.053X6+0.017X7+0.418X8+0.391X9+0.492X10+0.647X11。根據(jù)方差貢獻(xiàn)率獲得米飯品質(zhì)的綜合評(píng)分與2 個(gè)主成分的關(guān)系式為：Y＝0.885F1+0.115F2。

由上述公式計(jì)算以不同儲(chǔ)藏時(shí)間稻谷制作的米飯主成分得分和綜合評(píng)分。由表7可知，米飯綜合評(píng)分隨稻谷儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)而下降，說(shuō)明米飯的綜合品質(zhì)隨稻谷陳化度的增強(qiáng)而降低。

表7 米飯的主成分得分和綜合評(píng)分Table 7 Principal component scores and comprehensive scores of cooked rice

2.2.2 聚類(lèi)分析

由圖1可知，根據(jù)歐氏平方距離為10可以將米飯品質(zhì)分為3 類(lèi)。第1類(lèi)綜合評(píng)分為2.361～4.150，包括儲(chǔ)藏時(shí)間為0～2 個(gè)月的稻谷加工制得的米飯，此類(lèi)稻谷制得的米飯綜合評(píng)分最高；第2類(lèi)綜合評(píng)分為-1.039～1.814，包括儲(chǔ)藏時(shí)間為3～8 個(gè)月稻谷加工制得的米飯，此類(lèi)稻谷加工的米飯綜合評(píng)分中等；第3類(lèi)綜合評(píng)分為-3.671～-2.516，包括儲(chǔ)藏時(shí)間為9～12 個(gè)月的稻谷加工制得的米飯，此類(lèi)稻谷加工的米飯綜合評(píng)分較低。

基于聚類(lèi)分析結(jié)果，將儲(chǔ)藏12 個(gè)月不同陳化程度的稻谷制得的米飯品質(zhì)分為優(yōu)、中和差3 個(gè)等級(jí)，即Y≥2.361，米飯品質(zhì)等級(jí)為優(yōu)；-1.039≤Y＜2.361，米飯品質(zhì)等級(jí)為中；Y＜-1.039，米飯品質(zhì)等級(jí)為差。

2.2.3 米飯品質(zhì)與稻谷原料特性的數(shù)學(xué)關(guān)系模型

稻谷原料的品質(zhì)特性對(duì)其加工制得的米飯品質(zhì)有直接影響，但原料的品質(zhì)指標(biāo)較多，可選擇對(duì)米飯綜合評(píng)分影響顯著的指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，從而判斷米飯的品質(zhì)。以米飯的綜合評(píng)分為因變量（Y），以稻谷原料生化指標(biāo)直鏈淀粉含量（X1）、發(fā)芽率（X2）、脂肪酸含量（X3）、MDA含量（X4）、電導(dǎo)率（X5）和糊化特性指標(biāo)峰值黏度（X6）、最低黏度（X7）、衰減值（X8）、最終黏度（X9）、回生值（X10）為自變量，通過(guò)多重線性逐步回歸，建立米飯品質(zhì)與稻谷原糧特性的數(shù)學(xué)模型，結(jié)果如表8所示。

表8 米飯綜合品質(zhì)對(duì)原糧品質(zhì)的逐步回歸分析預(yù)測(cè)模型Table 8 Prediction models built by stepwise regression analysis for comprehensive quality of cooked rice as a function of rice grain quality attributes

在逐步回歸的過(guò)程中，對(duì)米飯的綜合品質(zhì)與X3、X4、X6建立線性回歸方程，3 個(gè)模型的R值顯示均已達(dá)到極顯著水平。與Y線性關(guān)系最強(qiáng)的是X3，其一元線性模型的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.989，說(shuō)明米飯的綜合評(píng)分與X3為強(qiáng)線性相關(guān)，這與夏凡等[40]研究結(jié)果一致。模型引入X4后，建立Y與X3、X4的二元線性回歸模型，相關(guān)系數(shù)為0.994，進(jìn)一步引入X6后，相關(guān)系數(shù)提升至0.996，因此線性回歸方程引入的自變量越多，模型越理想化，但考慮到變量的增加會(huì)使每個(gè)自變量的區(qū)間誤差積累，從而影響總體誤差，降低方程的穩(wěn)定性[41]，因此選用模型1為最優(yōu)回歸模型，其方程如式（4）所示：

2.2.4 米飯品質(zhì)優(yōu)劣所對(duì)應(yīng)稻谷脂肪酸含量閾值區(qū)間的確定

由2.2.3節(jié)結(jié)果可知，米飯的綜合評(píng)分與稻谷的脂肪酸含量具有顯著相關(guān)性，由2.2.2節(jié)米飯的綜合品質(zhì)優(yōu)劣劃分，結(jié)合米飯綜合評(píng)分與脂肪酸含量的最優(yōu)回歸模型，可得脂肪酸含量所對(duì)應(yīng)米飯品質(zhì)的閾值區(qū)間，即X3≤23 mg/100 g，米飯品質(zhì)等級(jí)為優(yōu)；23 mg/100 g＜X3≤37 mg/100 g，米飯品質(zhì)等級(jí)為中；X3＞37 mg/100 g，米飯品質(zhì)等級(jí)為差。

2.3 米粉品質(zhì)與稻谷原糧品質(zhì)的相關(guān)性分析

2.3.1 主成分分析

令X1為色澤、X2為氣味、X3為外觀、X4為筋道、X5為爽滑、X6為品嘗評(píng)分、X7為硬度、X8為黏性、X9為彈性、X10為內(nèi)聚性、X11為咀嚼性、X12為回復(fù)性，通過(guò)因子分析得到方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，根據(jù)特征值大于1的原則進(jìn)行提取。由表9可知，特征值大于1的主成分共3 個(gè)，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為87.280%，說(shuō)明所提取的這3 個(gè)主成分已反映米粉品質(zhì)的絕大部分信息，各主成分具體的特征向量如表10所示。

表9 米粉品質(zhì)的主成分特征值及方差貢獻(xiàn)率Table 9 Principal component characteristic values and variance contribution rates for rice noodle quality

主成分與各個(gè)變量對(duì)應(yīng)的關(guān)系式如下：F1＝0.363X1+0.365X2+0.325X3+0.259X4+0.345X5+0.368X6+0.281X7-0.288X8+0.075X9-0.249X10+0.272X11-0.072X12；F2＝0.116X1+0.146X2+0.284X3+0.328X4-0.108X5+0.167X6-0.378X7+0.320X8+0.534X9+0.066X10-0.394X11+0.216X12；F3＝-0.138X1-0.002X2+0.021X3+0.259X4+0.014X5+0.029X6+0.200X7-0.019X8-0.264X9+0.227X10+0.140X11+0.855X12。根據(jù)方差貢獻(xiàn)率獲得米粉品質(zhì)的綜合評(píng)分，計(jì)算公式為：Y＝0.647F1+0.254F2+0.099F3。

由上述公式，計(jì)算以不同儲(chǔ)藏時(shí)間稻谷制作的米粉主成分得分和綜合評(píng)分。由表11可知，米粉綜合評(píng)分隨稻谷儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，說(shuō)明米粉的綜合品質(zhì)隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)得到改善而后又發(fā)生劣變。

表11 米粉的主成分得分和綜合評(píng)分Table 11 Principal component scores and comprehensive scores of rice noodles

2.3.2 聚類(lèi)分析

由圖2可知，根據(jù)歐氏平方距離為15可以將米粉品質(zhì)分為3 類(lèi)。第1類(lèi)綜合評(píng)分為0.244～2.635，包括儲(chǔ)藏時(shí)間為4、5、6、7、8、9、10 個(gè)月的稻谷加工制得的米粉，此類(lèi)稻谷加工的米粉綜合評(píng)分最高；第2類(lèi)綜合評(píng)分為-1.589～-0.893，包括儲(chǔ)藏時(shí)間為2、3、11、12 個(gè)月的稻谷加工制得的米粉，此類(lèi)稻谷加工的米粉綜合評(píng)分適中；第3類(lèi)綜合評(píng)分為-2.586～-2.515，包括儲(chǔ)藏時(shí)間為0、1 個(gè)月的稻谷加工制得的米粉，此類(lèi)稻谷加工的米粉綜合評(píng)分較低。

圖2 米粉綜合評(píng)分聚類(lèi)分析樹(shù)狀圖Fig.2 Cluster analysis dendrogram for comprehensive scores of rice noodles

基于聚類(lèi)分析結(jié)果，將儲(chǔ)藏12 個(gè)月不同陳化程度的稻谷制得的米粉品質(zhì)分為優(yōu)、中和差3 個(gè)等級(jí)，即Y≥0.244，米粉品質(zhì)等級(jí)為優(yōu)；-1.589≤Y＜0.244，米粉品質(zhì)等級(jí)為中；Y＜-1.589，米粉品質(zhì)等級(jí)為差。

2.3.3 米粉品質(zhì)與稻谷原糧特性的數(shù)學(xué)關(guān)系模型

以米粉的綜合評(píng)分為因變量（Y），以稻谷原糧生化指標(biāo)直鏈淀粉含量（X1）、發(fā)芽率（X2）、脂肪酸含量（X3）、MDA含量（X4）、電導(dǎo)率（X5）、峰值黏度（X6）、最低黏度（X7）、衰減值（X8）、最終黏度（X9）、回生值（X10）為自變量，通過(guò)多重線性逐步回歸建立數(shù)學(xué)模型，結(jié)果如表12所示。

表12 米粉綜合品質(zhì)對(duì)原料品質(zhì)的逐步回歸分析預(yù)測(cè)模型Table 12 Prediction models built by stepwise regression analysis for comprehensive quality of rice noodles as a function of rice grain quality attributes

對(duì)米粉的綜合品質(zhì)與X1、X3、X7建立線性回歸方程，3 個(gè)模型均已達(dá)到極顯著水平。Y與X1建立的模型相關(guān)系數(shù)為0.972，引入X3后，相關(guān)系數(shù)為0.978，再加入X7后，相關(guān)系數(shù)達(dá)到最高，為0.989?？紤]到將米飯、米粉的品質(zhì)評(píng)價(jià)方法相統(tǒng)一，選用模型2為最優(yōu)模型，其方程式如式（5）所示：

2.3.4 稻谷的直鏈淀粉含量與脂肪酸含量的數(shù)學(xué)關(guān)系模型

由2.3.3節(jié)可知，米粉的綜合評(píng)分與稻谷的直鏈淀粉含量具有強(qiáng)線性關(guān)系。這也與Srikaeo等[42]研究結(jié)果一致，其認(rèn)為米粉的彈性與直鏈淀粉有顯著的相關(guān)性。通過(guò)建立稻谷的直鏈淀粉含量與脂肪酸含量的關(guān)系可將稻谷的食用品質(zhì)評(píng)價(jià)相統(tǒng)一。因此，以直鏈淀粉含量（X1）為因變量，脂肪酸含量（X3）為自變量，采用SPSS軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的曲線估計(jì)建立回歸方程，結(jié)果如表13所示。

由X1與X3之間建立的曲線模型可知，二次曲線模型的R2最大，因此選用二次模型為最優(yōu)擬合模型。由常數(shù)項(xiàng)以及b1和b2可得X1與X3之間的關(guān)系式，如式（6）所示：

2.3.5 米粉品質(zhì)優(yōu)劣所對(duì)應(yīng)稻谷脂肪酸含量閾值區(qū)間的確定

由式（5）、（6）可得，米粉綜合評(píng)分與脂肪酸含量的回歸方程式如式（7）所示：

由2.3.2節(jié)對(duì)米飯的綜合品質(zhì)優(yōu)劣劃分，結(jié)合米粉綜合評(píng)分與脂肪酸含量的最優(yōu)回歸模型，可得脂肪酸含量所對(duì)應(yīng)米粉品質(zhì)的閾值區(qū)間，由2.2 節(jié)可知脂肪酸含量較低的稻谷更適合做米飯，因此脂肪酸含量＜31 mg/100 g的稻谷不考慮作為米粉。即31 mg/100 g≤X3≤37 mg/100 g，米粉品質(zhì)等級(jí)為優(yōu)；37 mg/100 g＜X3≤45 mg/100 g，米粉品質(zhì)等級(jí)為中；X3＞45 mg/100 g，米粉品質(zhì)等級(jí)為差。

2.4 稻谷脂肪酸含量與顏色特征值的數(shù)學(xué)關(guān)系模型

由2.2節(jié)和2.3節(jié)可知，米飯品質(zhì)與米粉品質(zhì)的優(yōu)劣均與脂肪酸含量相關(guān)，而酸堿指示劑法檢測(cè)稻谷陳化度的溶液顏色明顯，因此建立稻谷脂肪酸含量（X）與酸堿指示劑法中溶液的顏色特征值L*、a*和b*之間的關(guān)系，如表14所示。

表14 L*、a*和b*與脂肪酸含量（X）之間的回歸方程Table 14 Regression equations between L*,a* and b* and fatty acid content (X)

2.5 稻谷食用品質(zhì)比色卡的制作

由表15和圖3可知，當(dāng)?shù)竟茸鳛槊罪埵秤脮r(shí)，脂肪酸含量≤23 mg/100 g，檢測(cè)溶液為綠色時(shí)，米飯的品質(zhì)為優(yōu)；23 mg/100 g＜脂肪酸含量≤37 mg/100 g，檢測(cè)溶液的綠色變淺，米飯的品質(zhì)為中；脂肪酸含量＞37 mg/100 g，檢測(cè)溶液的顏色為黃色時(shí)，米飯的品質(zhì)為差。當(dāng)?shù)竟茸鳛槊追凼秤脮r(shí)，31 mg/100 g≤脂肪酸含量≤37 mg/100 g，檢測(cè)溶液呈現(xiàn)黃綠色，米粉的品質(zhì)為優(yōu)；脂肪酸含量≤45 mg/100 g時(shí)，檢測(cè)溶液呈現(xiàn)桔黃色，米粉品質(zhì)為中；脂肪酸含量＞45 mg/100 g時(shí)，檢測(cè)溶液開(kāi)始發(fā)紅，米粉品質(zhì)為差。

圖3 稻谷食用品質(zhì)顏色對(duì)照?qǐng)DFig.3 Color comparison among different grades of rice eating quality

表15 稻谷食用品質(zhì)的顏色劃分Table 15 Color-based grading of rice eating quality

綜合米飯和米粉的品質(zhì)變化及顏色對(duì)照?qǐng)D可知，當(dāng)?shù)竟戎舅岷枯^小時(shí)，稻谷適宜做米飯；當(dāng)?shù)竟戎舅岷繛?3～37 mg/100 g時(shí)，稻谷既可做米飯，也可做米粉，若達(dá)到優(yōu)質(zhì)優(yōu)用的效果，則脂肪酸含量在31～37 mg/100 g時(shí)更適宜做米粉；當(dāng)脂肪酸含量較大時(shí)，即大于37 mg/100 g，則不適合做米飯，制作米粉更加合適。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)稻谷加速陳化儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn)，將測(cè)得稻谷的原糧指標(biāo)及其加工成大米和米粉的食用品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，并通過(guò)主成分分析法、聚類(lèi)分析法和逐步回歸法將米飯和米粉的食用品質(zhì)綜合評(píng)分與對(duì)應(yīng)的稻谷脂肪酸含量進(jìn)行擬合，劃定出優(yōu)、中、差3 個(gè)水平的米粉和米飯對(duì)應(yīng)的稻谷原糧的脂肪酸含量閾值范圍，最后結(jié)合酸堿指示劑檢測(cè)稻谷陳化度的方法制作出稻谷食用品質(zhì)比色卡，用于快速判別米飯和米粉的食用品質(zhì)，研究結(jié)果為稻谷原糧的合理加工利用提供了依據(jù)和指導(dǎo)。