小米吸水特性及其與蒸煮時(shí)間的相關(guān)性

張義茹等

摘 要：為了探索不同品種小米吸水率、吸水速率與蒸煮時(shí)間之間的關(guān)系，對(duì)7個(gè)谷子品種采用離心瀝水法測(cè)定了1 h內(nèi)不同時(shí)間的吸水率、吸水速率，采用直接蒸煮試驗(yàn)測(cè)定了米粒蒸煮開(kāi)花時(shí)間，通過(guò)研究吸水率、吸水速率不同變化曲線、并將其與蒸煮時(shí)間進(jìn)行相關(guān)分析及聚類(lèi)分析。結(jié)果表明，7個(gè)品種小米0～2 min吸水率曲線急劇上升，2～60 min基本呈2種趨勢(shì)上升，其中5個(gè)品種吸水率變化呈緩慢上升的S型曲線，其余2個(gè)品種吸水率變化趨于直線上升。小米2～20 min內(nèi)的吸水率、吸水速率與蒸煮時(shí)間均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，30 min后吸水率與蒸煮時(shí)間仍為負(fù)相關(guān)，而吸水速率與蒸煮時(shí)間為正相關(guān)。小米吸水特點(diǎn)為前期吸水快，后期吸水慢，每個(gè)品種小米2 min吸水率均是吸水率變化陡緩轉(zhuǎn)變的拐點(diǎn)，2 min吸水速率均是吸水速率變化的高峰值，因此小米2 min的吸水率和吸水速率可作為其吸水的2個(gè)特征值；由于小米的吸水率與蒸煮時(shí)間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，通常蒸煮時(shí)間短的類(lèi)型蒸煮品質(zhì)好，因此可以把谷子2 min的吸水率或吸水速率作為快速鑒定谷子優(yōu)良蒸煮品質(zhì)的方法，也可作為谷子品質(zhì)育種中蒸煮品質(zhì)的簡(jiǎn)單篩選方法。

關(guān)鍵詞：小米；吸水率；吸水速率；蒸煮時(shí)間；蒸煮品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S332.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號(hào)：2014-0939

Abstract： In order to explore the relationship between water absorption， absorption rate and cooking time of foxtail millet， seven varieties of foxtail millet were tested in this paper by centrifuging for the determination of water absorption and absorption rate at different time points within 1 hour. The time required for cracking or “flowering” of the millets were recorded when they were cooked. By studying the curves of water absorption and absorption rate of foxtail millet， the relevant correlation analysis and cluster analysis with cooking times， we showed that： firstly， water absorption of seven varieties of foxtail millet increased rapidly between 0 min to 2 min， then increased slower. Their patterns could be divided into two types of curves， the patterns in five varieties followed an S-shaped curve， those of the others tended to be a straight line. Secondly， the water absorption， absorption rate and cooking time between 2 min to 20 min after treatment showed significant negative correlation. When treated longer than 30 min water absorption and the cooking time still showed a significant negative correlation， whereas water absorption rate and cooking time showed a positive correlation. Thirdly， the water absorption at the early stage in foxtail millet was faster than the late stage. All the varieties showed a turning point of water absorption at 2 min， when the water absorption rate peaked. Two minute water absorption and its rate appeared to be the absorption characteristics of foxtail millet. As the shorter cooking time， the better cooking quality， and there was significant negative correlation between the absorption rate and cooking time， therefore， water absorption and absorption rate for the first 2 min could be a practical method for simple and rapid evaluation of the quality of foxtail millet， especially for quality breeding.

Key words： Foxtail Millet； Water Absorption； Water Absorption Rate； Cooking Time； Cooking Quality

0 引言

近年來(lái)，隨著生活水平的提高和膳食結(jié)構(gòu)的改善，人們開(kāi)始注重營(yíng)養(yǎng)的全方位，小雜糧作為藥食同源的食品資源越來(lái)越受到人們的青睞。谷子是重要的小雜糧作物，由其制作的傳統(tǒng)食物小米粥營(yíng)養(yǎng)豐富，備受?chē)?guó)人推崇乃至世界的關(guān)注。小米粥口感風(fēng)味的好壞決定于小米品質(zhì)的優(yōu)劣，中國(guó)谷子品種繁多，不同品種制成的小米粥，其粘稠度、色、香、味各有差異，因此開(kāi)展谷子蒸煮品質(zhì)相關(guān)基礎(chǔ)研究對(duì)谷子品種改良與小米制品加工具有重要意義。吸水率和蒸煮時(shí)間是谷物品種固有的特性，不同谷物品種吸水率和蒸煮時(shí)間不同，與其食味品質(zhì)密切相關(guān)。然而，在谷子品質(zhì)育種上還沒(méi)有簡(jiǎn)易、快速可行的方法能夠大規(guī)模地對(duì)雜交后代或誘變?nèi)后w進(jìn)行蒸煮特色的篩選，因而，探索適宜的高效篩選手段對(duì)品種育種有著重要意義。

近幾年有關(guān)谷物品種的吸水率及品質(zhì)研究主要集中在稻米上，小米等其他谷物研究報(bào)道相對(duì)較少。大量研究表明，稻米的吸水率受稻米品種、浸泡時(shí)間、浸泡溫度的影響[1-2]；稻米吸水率與溫度、浸泡時(shí)間呈正比，米飯的品質(zhì)與吸水率呈拋物線關(guān)系[3]；米飯的香氣、色澤、形態(tài)與加熱吸水率呈顯著負(fù)相關(guān)[4]，米飯粘度[5]、米湯的碘藍(lán)值[6]與加熱吸水率呈顯著正相關(guān)；直鏈淀粉含量影響大米的膨脹率和吸水率，是影響大米食用品質(zhì)的最主要因素；蛋白質(zhì)含量直接影響米粒的吸水性，蛋白質(zhì)含量高，吸水速度慢，吸水量少；大米蒸煮時(shí)間長(zhǎng)，蛋白質(zhì)含量低的大米，其米飯更具香味、柔軟性和粘性[7]；米粒的形態(tài)與吸水率、膨脹率關(guān)系密切，長(zhǎng)粒型吸水率和膨脹率高，短粒型吸水率和膨脹率低[8]；米飯的最佳蒸煮時(shí)間受米水比率的影響，米飯的硬度與米粒吸水密切相關(guān)[9]。米飯初始蒸煮時(shí)吸水量的多少影響蛋白質(zhì)的水化及淀粉的分散性與粘性濃度，從而影響米飯質(zhì)地[10]。這些研究為谷物品種的篩選與食品加工奠定了理論基礎(chǔ)。谷子作為中國(guó)重要的小雜糧作物，其較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越來(lái)越受到中國(guó)乃至世界的關(guān)注，目前對(duì)谷子的研究大多集中于品質(zhì)育種，有關(guān)蒸煮性狀方面的研究?jī)H有加水量對(duì)小米方便粥加工工藝影響[11]、加水量對(duì)小米粥中揮發(fā)性風(fēng)味成分影響[12]等研究，而關(guān)于谷子的吸水特性和蒸煮開(kāi)花時(shí)間的研究未見(jiàn)報(bào)道，因此，筆者通過(guò)對(duì)幾種谷子品種在常溫狀態(tài)下的吸水特性和米粒蒸煮開(kāi)花時(shí)間等進(jìn)行研究，以期探討谷子吸水特性及其與蒸煮開(kāi)花時(shí)間的關(guān)系，為谷子品質(zhì)育種和食品加工提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

‘晉谷21號(hào)、‘晉谷28號(hào)、‘噸谷1號(hào)、‘噸谷3號(hào)、‘原平小谷、‘晉谷36號(hào)、‘豫谷1號(hào)（脫殼挑選的小米）；15 mL離心管（底部用2號(hào)縫衣針均勻扎5個(gè)小孔），脫脂棉，50 mL、500 mL燒杯，電子分析天平（d=0.1 mg），SC-3610低速離心機(jī)，封閉恒溫電磁爐。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.2.1 吸水率測(cè)定

（1）試驗(yàn)設(shè)計(jì)。谷子浸泡時(shí)間梯度為 2、4、6、8、10、20、30、40、50、60 min；7個(gè)品種同一批次處理時(shí)間，完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，室溫20℃左右。

（2）試驗(yàn)方法。離心瀝水稱(chēng)重法，離心時(shí)間與離心速度采用筆者已研究確定的300 r/min離心3 min測(cè)定方法[13]。

（3）操作步驟。稱(chēng)量小米2 g左右，準(zhǔn)確記錄g數(shù)（精確到0.1 mg），裝入已稱(chēng)重編號(hào)底部打孔的15 mL離心管中，蓋上離心管蓋（不要擰緊），同時(shí)浸入裝有蒸餾水的500 mL燒杯內(nèi)，使米粒完全浸沒(méi)水中，保障有足夠的吸水空間，浸泡時(shí)間到后同時(shí)拿出瀝水1 min，并用脫脂棉吸除離心管底部水滴。離心機(jī)管底部墊3 cm×3 cm干脫脂棉，300 r/min離心3 min，稱(chēng)重并記錄。每次處理單獨(dú)進(jìn)行，依次實(shí)施。每次離心時(shí)離心管底部均更換為干脫脂棉。

1.2.2 米花開(kāi)裂時(shí)間測(cè)定 每個(gè)處理加水30 mL，蓋蓋，電磁爐5檔煮沸，然后加10粒未經(jīng)浸泡的谷米于燒杯中，電磁爐4檔恒溫，觀察記錄米粒開(kāi)裂時(shí)間。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸水率變化

不同品種小米吸水率變化差異不同，由表1和圖1可以看出，每個(gè)品種小米0～2 min吸水率曲線急劇上升，2～60 min基本呈2種趨勢(shì)上升。1 h內(nèi)小米吸水率較高的品種為‘晉谷21、‘晉谷28、‘原平小谷、‘噸谷1號(hào)、‘晉谷36號(hào)，其2～60 min吸水率變化呈緩慢上升的S型曲線；1 h內(nèi)谷子吸水率較低的品種為‘豫谷1號(hào)、‘噸谷3號(hào)，其2～60 min吸水率變化趨于直線上升。2～40 min內(nèi)，吸水率較高的為‘晉谷21、‘晉谷28、‘原平小谷3個(gè)小米品種，50 min后‘噸谷1號(hào)吸水率迅速升高并超過(guò)三者，居第一位，其中‘晉谷21與‘晉谷28吸水率變化曲線屬于同一類(lèi)型。

2.2 吸水速率變化

不同小米品種吸水速率變化各不相同，由表2和圖2可以看出，2 min時(shí)每個(gè)品種吸水速率均為最高值，4 min迅速下降，之后呈緩慢下降趨勢(shì)，但品種間吸水速率彼此有較大差異?！畷x谷21、‘晉谷28號(hào)在4～6 min吸水速率上升，6～60 min平緩下降；‘噸谷1號(hào)、‘噸谷3號(hào)、‘晉谷36、‘豫谷1號(hào)、‘原平小谷、‘噸谷1號(hào)4～60 min吸水速率呈波動(dòng)下降，其中‘噸谷1號(hào)在50 min時(shí)有較高峰值，但之后迅速下降。

2.3 吸水率、吸水速率變化聚類(lèi)分析

為了進(jìn)一步探討不同小米品種吸水變化的同質(zhì)性，對(duì)吸水率、吸水速率變化進(jìn)行了R聚類(lèi)分析，圖3、圖4可以看出，兩者聚類(lèi)結(jié)果相似，分類(lèi)結(jié)果一致，分類(lèi)結(jié)果為：（1）粗分為3類(lèi)：①‘晉谷21、‘晉谷28；②‘噸谷1號(hào)；③‘噸谷3號(hào)、‘豫谷1號(hào)、‘晉谷36、‘原平小谷。（2）細(xì)分為4類(lèi)：①‘晉谷21、‘晉谷28；②‘噸谷1號(hào)；③‘噸谷3號(hào)、‘豫谷1號(hào)、‘晉谷36；④‘原平小谷。

2.4 吸水率、吸水速率與蒸煮時(shí)間的關(guān)系

2.4.1 吸水率與蒸煮時(shí)間的關(guān)系 將吸水率與蒸煮時(shí)間進(jìn)行相關(guān)分析如表3所示，2～60 min內(nèi)不同時(shí)間的吸水率與蒸煮時(shí)間均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；總體分析，2～40 min內(nèi)不同時(shí)間的吸水率與蒸煮時(shí)間呈極顯著負(fù)相關(guān)（僅4 min的吸水率與蒸煮時(shí)間不顯著）；50～60 min不同時(shí)間的吸水率與蒸煮時(shí)間也呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但不顯著。2～40 min吸水率彼此間呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系；50～60 min吸水率與任何時(shí)間的吸水率也呈正相關(guān)關(guān)系，但不顯著（僅50 min和60 min吸水率之間達(dá)極限著正相關(guān)）。

2.4.2 吸水速率與蒸煮時(shí)間關(guān)系 將吸水速率與蒸煮時(shí)間進(jìn)行相關(guān)分析如表4所示，總體分析，2～20 min不同時(shí)間吸水速率與蒸煮時(shí)間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（僅 4 min例外），30～60 min內(nèi)與蒸煮時(shí)間成正相關(guān)關(guān)系，但不顯著（僅40 min極顯著）。2 min吸水速率與4～ 30 min的吸水速率呈正相關(guān)關(guān)系，與40～60 min的吸水速率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；除極少數(shù)外，40～60 min吸水速率與其之前的任何時(shí)間的吸水速率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，多數(shù)不顯著。

3 結(jié)論與討論

不同品種小米的吸水率變化不同。參試的7個(gè)品種小米0～2 min吸水率曲線急劇上升，2～60 min基本呈2種趨勢(shì)上升，其中5個(gè)品種吸水率變化呈S型曲線緩慢上升，其余2個(gè)品種吸水率變化趨于直線上升。從‘晉谷21號(hào)品種吸水率分析可知，‘晉谷21號(hào)飽和吸水率約34%[13]，2 min吸水率可達(dá)到飽和吸水率的31%，10 min可達(dá)到飽和吸水率55%以上，40 min可達(dá)到飽和吸水率的92%，即10～40 min吸取了飽和吸水率的37%，說(shuō)明谷子前期（10 min內(nèi)）吸水快，后期吸水慢，這符合谷物品種籽粒的吸水規(guī)律，水分進(jìn)入籽粒后，先進(jìn)入胚芽，之后內(nèi)子葉，最后胚乳，胚乳主要由淀粉組成，結(jié)構(gòu)致密，因此后期吸水緩慢[14]。有研究表明大米中蛋白質(zhì)含量的多少影響米飯蒸煮時(shí)的吸水，大米蒸煮時(shí)吸水水量的多少與蛋白質(zhì)的水解作用及淀粉的糊化程度相關(guān)，從而影響米飯的質(zhì)地[10]。由研究結(jié)果可知，谷子2～20 min內(nèi)的吸水率、吸水速率與蒸煮時(shí)間均呈極顯著負(fù)相關(guān)，30 min后吸水率與蒸煮時(shí)間仍為負(fù)相關(guān)，30 min后吸水速率與蒸煮時(shí)間變?yōu)檎嚓P(guān)。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明谷子2～20 min內(nèi)任何時(shí)間的吸水率或吸水速率越大，蒸煮時(shí)間越短。

小米2 min吸水率是吸水率變化陡緩轉(zhuǎn)變的拐點(diǎn)，2 min吸水速率是吸水速率變化的高峰值，因此可以認(rèn)為小米2 min的吸水率和吸水速率是小米吸水的特征值，由于其與蒸煮時(shí)間呈極顯著負(fù)相關(guān)，而蒸煮時(shí)間短的類(lèi)型蒸煮品質(zhì)好[15]，因此可以用谷子2 min的吸水率或吸水速率作為快速鑒定優(yōu)良蒸煮品質(zhì)小米的方法，也可作為谷子品質(zhì)育種中優(yōu)良蒸煮品質(zhì)簡(jiǎn)單鑒選的方法。谷子品質(zhì)包括營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、碾米品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)等，衡量品質(zhì)性狀最重要的是蒸煮食味品質(zhì)。測(cè)定小米蒸煮食味品質(zhì)有2種，一種是直接蒸煮試驗(yàn)和感官品嘗，另一種是化學(xué)成分測(cè)定分析法（間接測(cè)定法）[4]，前者帶有主觀性，標(biāo)準(zhǔn)不一，且用米量大，對(duì)育種后代鑒定不實(shí)用；后者所用的儀器設(shè)備昂貴，不適合大量品種的品質(zhì)鑒別。通過(guò)測(cè)定不同品種谷子2 min的吸水率或吸水速率，其方法簡(jiǎn)單快捷，用米量小，成本低，對(duì)初步鑒定谷子蒸煮品質(zhì)及品質(zhì)育種具有重要意義和使用價(jià)值。

綜合聚類(lèi)分析與2 min吸水速率分析，‘晉谷21、‘晉谷28歸為1類(lèi)，二者2 min吸水速率和吸水率在參試的7個(gè)品種中排名第一、第二，且數(shù)據(jù)接近，因此這2個(gè)品種的小米蒸煮加工品質(zhì)最好，實(shí)際上‘晉谷21是目前大家公認(rèn)的品質(zhì)最好的品種，進(jìn)一步說(shuō)明2 min吸水速率或吸水率作為粗略鑒別和篩選小米優(yōu)良蒸煮品質(zhì)是有效的；‘原平小谷2 min吸水速率和吸水率排名第三，單獨(dú)分為1類(lèi)，是蒸煮品質(zhì)較好的品種；‘噸谷1號(hào)2 min吸水速率和吸水率居中，排名第四，單獨(dú)分為1類(lèi)，蒸煮品質(zhì)中等；‘噸谷3號(hào)、‘豫谷1號(hào)、‘晉谷36歸為1類(lèi)，2 min吸水速率和吸水率較小、數(shù)據(jù)接近，蒸煮品質(zhì)一般。

溫度的高低影響米粒的吸水率，有試驗(yàn)證明如果浸泡時(shí)間相同，水溫越高，吸水率越高[3]，因此，應(yīng)用2 min吸水速率或吸水率粗略評(píng)估蒸煮品質(zhì)時(shí)，應(yīng)控制水溫盡量一致，與CK品種同時(shí)處理，使試驗(yàn)誤差減少到最小，這樣才可保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本實(shí)驗(yàn)以7個(gè)小米品種為對(duì)象開(kāi)展研究，其結(jié)果代表性是否具有普遍性，還需進(jìn)一步大量試驗(yàn)驗(yàn)證。此外如能進(jìn)一步探討谷子種子吸水率或吸水速率的特征值并研發(fā)對(duì)應(yīng)的快速測(cè)定方法，這樣既不需要碾米，又不浪費(fèi)種子，測(cè)定過(guò)的種子還可以種植，這將對(duì)谷子品質(zhì)育種中后代品質(zhì)的快速鑒定和初選會(huì)更加實(shí)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱永義，周顯青，趙秀萍.米粒吸水特性及其影響因素的研究[J].糧食與飼料工業(yè)，1998（3）：13-14.

[2] 阮少蘭，毛廣卿.大米蒸煮品質(zhì)的研究[J].糧食與飼料工業(yè)，2004（10）：25-26.

[3] 唐偉強(qiáng)，聶世濤，廖良銀，等.浸泡參數(shù)與米飯品質(zhì)關(guān)系的研究[J].食品工業(yè)科技，2010，31（2）：158-159，162.

[4] 熊善柏，趙思明，李建林，等.米飯理化指標(biāo)與感官品質(zhì)的相關(guān)性研究[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，21（1）：83-87.

[5] 戰(zhàn)旭梅，鄭鐵松，陶錦鴻.質(zhì)構(gòu)儀在大米品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究[J].食品科學(xué)，2007，28（9）：62-65.

[6] 謝恩明，趙孝東，邱獻(xiàn)錕，等.東北粳稻蒸煮特性研究[J].國(guó)際遺傳學(xué)雜志，2009，32（5）：65-66.

[7] 閆清平，朱永義.大米淀粉、蛋白質(zhì)與其食用品質(zhì)關(guān)系[J].糧食與油脂，2001（5）：29-31.

[8] 趙孝東，劉憲虎，李美善，等.稻米蒸煮特性與品質(zhì)性狀的相關(guān)分析[J].延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（2）：125-128.

[9] Bienvenido O. Juliano and Consuelo M. Perez. Major factors affecting cooked milled rice hardness and cooking time[J].Journal of Texture Studies，2007，14（3）：235-243.

[10] Martin M， Fitzgerald M A. Proteins in rice grains influence cooking properties[J].Journal of Cereal Science，2002，36（3）：285-294.

[11] 李占林，鄭洪元，衛(wèi)天業(yè)，等.小米方便粥加工工藝研究[J].糧油加工與食品機(jī)械，2004（11）：62-64.

[12] 劉敬科，劉松雁，趙巍，等.加水量對(duì)小米粥揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2011，32（9）：5-8.

[13] 張義茹，段黎杰，陸潔，等.谷子米粒吸水率離心瀝水測(cè)定方法研究[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，34（4）：315-319.

[14] 蓋鈞鎰.作物育種學(xué)各論[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003：200-201.

[15] 王潤(rùn)奇.谷子蒸煮食味品質(zhì)的研究[M].天則出版社，1990：18-24.