不同米色谷子蒸煮品質(zhì)研究

張義茹，郭靜，張韶，韓淵懷，李紅英*

（1.太原師范學院生物系，山西 榆次030619；2.山西農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，山西太谷030801）

米色是小米外觀品質(zhì)的重要性狀，是評價小米商品性和營養(yǎng)品質(zhì)的參考指標，影響消費者的選購喜好［1］。小米米色包括黃色、白色、綠色、灰色等16種，其中以黃色居多［2］。研究表明，小米米色主要由類胡蘿卜素家族中的葉黃素和玉米黃質(zhì)構成，黃色素含量與二者均呈極顯著正相關關系［3］。類胡蘿卜素是維生素A的前體物質(zhì)，具有抗氧化、促進生長發(fā)育、減少眼疾和提高免疫等作用，其功能多樣性常被認為是應用于工業(yè)生產(chǎn)或食品安全判定的理想天然化合物［4］。

谷子的蒸煮品質(zhì)是消費者判斷小米品質(zhì)最直觀的鑒定方法，實驗研究中則以米飯或米粥的顏色、口感、香味、米湯固形物含量、淀粉的糊化特性等指標判定。相關研究表明，小米蒸煮過程中醛類化合物種類最豐富，如正己醛、正辛醛、反，反-2，4-癸二烯醛等，多與加熱過程中高級脂肪酸鏈斷裂相關，對小米粥風味形成具有重要貢獻［5，6］。米湯固形物反映了米粥的光澤和黏度，大米的蒸煮食味品質(zhì)與米湯固形物含量呈顯著正相關關系，米湯固形含量越高，米粥口感越好［7］。淀粉糊化特性與小米粥蒸煮品質(zhì)密切相關，相關性分析發(fā)現(xiàn)小米的直鏈淀粉含量與粘聚性、回復性呈顯著負相關，糊化溫度與彈性和回復性呈顯著正相關［8］。

米色與谷子蒸煮品質(zhì)相關。研究表明，優(yōu)質(zhì)小米一般色澤深黃、米色均勻，蒸煮品質(zhì)較好［2］；米色與小米蒸煮后米飯香味、適口性呈顯著正相關［9］；黃色小米較其他米色小米直鏈淀粉含量低、米粥膠稠度高，易于糊化，食味品質(zhì)更佳［10］。目前不同米色谷子蒸煮品質(zhì)差異研究較少，因此，本研究選取具有代表性的谷子品種晉谷21（黃米）和農(nóng)家種牛毛白（白米），全面分析小米米色、小米粉糊化及回生特性、米湯固形物含量、米粥揮發(fā)性風味、脂肪酸含量構成指標，以期評價名優(yōu)栽培種晉谷21及農(nóng)家種牛毛白的綜合蒸煮品質(zhì)差異，探究米色與蒸煮品質(zhì)之間的關系，為不同谷子品種蒸煮食味品質(zhì)特性研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料晉谷21和農(nóng)家種牛毛白，由山西農(nóng)業(yè)大學生物工程研究所提供。

1.2 主要試劑與儀器

丁羥甲苯異丙醇溶液、十七（烷）酸、氯仿∶甲醇溶液（2∶1）、氯化鉀溶液、甲醇溶液、甲苯、硫酸甲醇溶液、氯化鈉、正己烷、甲醇溶液、3-庚酮甲醇溶液、頂空進樣瓶。

礱谷機-JLGJ-45（河南鄭州儀器廠）、電子天平（d=0.001g）、恒 溫 電 磁 爐、色 差 儀（X-Rite（American）VS450 colorimeter）、咖 啡 機（德 龍KG49，意大利）、快速黏度分析儀（RVA-TecMaster，瑞典波通瑞華有限公司）、氮吹儀（ND100-2，杭州瑞誠儀器有限公司）、振蕩培養(yǎng)箱、氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用儀（Thermo Trace 1300，美國）。

1.3 試驗方法

用礱谷機將谷子材料脫殼，挑出籽粒完整、米色均勻的小米進行后續(xù)試驗。

1.3.1 米色測定

將供試小米液氮磨粉后，分別于色差儀上測定米色，每個材料3次重復，記錄其測量值L*（明亮度）、a*（紅綠色度）、b*（黃藍色度），ΔE（色差值）按公式計算：

其中，L0=100，a0=0，b0=0。

1.3.2 小米糊化特性測定

利用RVA粘度儀測定小米糊化特性，參照王晶蓉試驗方法［11］。

1.3.3 米湯固形物含量測定

稱取5.00 g小米放入200 mL的錐形瓶中，加入75 mL蒸餾水，保鮮膜封口。將錐形瓶置于恒溫電磁爐上，調(diào)至3檔，蒸煮15 min后將錐形瓶中的米湯和米粒過濾分離，收集米湯并定容至50 mL的容量瓶中。將小鋁盒烘干至恒重，稱取質(zhì)量為m1，取10 mL米湯放入小鋁盒中，放入溫度120℃的烘箱中烘干，再次稱取小鋁盒的質(zhì)量記為m2。每個品種3次重復，小米米湯固形物的含量/（mg·g-1）=（m2-m1）/5×5×1000［7］。

1.3.4 小米粥揮發(fā)性風味物質(zhì)測定

小米粥揮發(fā)性風味物質(zhì)測定參考Zhang等［6］試驗方法。

1.3.5 小米脂肪酸測定

小米脂肪酸測定參考Colville等［12］試驗方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel及SPSS Statistics 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行差異分析；揮發(fā)性風味物質(zhì)數(shù)據(jù)處理由Thermo Xcalibur數(shù)據(jù)處理軟件完成。

2 結果與分析

2.1 米色

晉谷21與牛毛白小米形態(tài)各異，具有明顯的米色特征（圖1），具體表現(xiàn)在米色色差數(shù)值上（表1）。由表1可見，晉谷21中的L*（明亮度）、a*（紅綠色度）、b*（黃藍色度）、ΔE（色差值）值均與牛毛白呈顯著差異（P＜0.05）；其中，決定小米黃色度b*值在晉谷21中顯著高于牛毛白，表明晉谷21米色深黃，牛毛白米色偏白；反映米色光澤度L*值在牛毛白中較晉谷21偏高，表明牛毛白光澤度較好。

圖1 晉谷21（左）與牛毛白（右）小米形態(tài)圖Fig.1 The millet shape of Jingu 21 and Niumaobai

表1 晉谷21與牛毛白米色指標分析Table1 Analysis of millet color parameters of Jingu 21 and Niumaobai

2.2 小米糊化特性及米湯固形物含量

由圖2可見，晉谷21與牛毛白的曲線豐度不同，表明2個谷子品種的淀粉糊化特性具有差異。結合RVA譜各特征值參數(shù)進行分析（表2），除崩解值外，晉谷21的峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、消減值、回生值均比牛毛白低，呈顯著差異（P＜0.05）；而晉谷21糊化時間比牛毛白短，糊化溫度略高，但差異不顯著。以上各指標差異表明晉谷21淀粉糊化特性好，蒸煮品質(zhì)優(yōu)。

圖2 晉谷21與牛毛白小米粉RVA譜圖Fig.2 The RVA profile of millet powder of Jingu 21 and Niumaobai

表2 晉谷21與牛毛白小米粉各糊化特征參數(shù)Table 2 Gelatinization properties of milllet powder of Jingu 21 and Niumaobai

經(jīng)測定，晉谷21在蒸煮15 min后米湯可溶性固形物含量高達145 mg·g-1，而牛毛白小米米湯可溶性固形物含量較低，為98.33 mg·g-1，且差異顯著（P＜0.05），表明晉谷21小米較牛毛白更易快速蒸煮。

2.3 香味物質(zhì)

2.3.1 小米粥中的揮發(fā)性物質(zhì)鑒定與分析

利用GC-MS測定晉谷21和牛毛白小米粥中的揮發(fā)性風味物質(zhì)，共鑒定出49種風味化合物（表3），包括醛類物質(zhì)17種（20.11%），分別為正己醛、庚醛、反-2-庚烯醛、辛醛、苯乙醛、（E）-2-辛烯醛、壬醛、（E）-2-壬烯醛、癸醛、反，反-2，4-壬二烯醛、反式-2-癸烯醛、十一醛、反，反-2，4-癸二烯醛、2-十一烯醛、十二醛、肉豆蔻醛和正十五碳醛。醇類物質(zhì)4種（2.64%），分別為正己醇、1-辛烯-3-醇、正辛醇和正壬醇。酮類物質(zhì)3種（2.11%），分別為香葉基丙酮、5-乙基環(huán)戊烯-1-甲基酮和植酮。酚類物質(zhì)3種（1.83%），分別為2，4-二叔丁。基苯酚、2，6-二叔丁基對甲酚和2-（1，1-二甲基乙基）-4-（1，1，3，3-四甲基）苯酚。烷烴類物質(zhì)7種（7.8%），分別為正十一烷、正十二烷、3-甲基十三烷、正十四烷、3-甲基十五烷、正十八烷和正十九烷。酸酯類物質(zhì)9種（57.98%），分別為十四烷酸、棕櫚酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸甲酯、亞油酸甲酯、油酸甲酯、十四酸異丙酯和己二酸二丁氧基乙酯。雜環(huán)類物質(zhì)6種（7.21%），分別為對二甲苯、2-正戊基呋喃、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、萘、1-亞乙基-1H-茚和N6-茴香酰腺苷。

表3 晉谷21與牛毛白小米粥中共有的揮發(fā)性物質(zhì)組分Table 3 Volatile compounds identified in the millet porridge of Jingu 21 and Niumaobai

2.3.2 小米粥揮發(fā)性風味組分的貢獻率分析

檢測到的49種揮發(fā)性物質(zhì)組分中，共找到25種化合物具有香味閾值［13］（表4）。由于反，反-2，4-癸二烯醛的香味閾值較低，且在所有揮發(fā)性物質(zhì)中其風味活度值（OAV）較高，因此以反，反-2，4-癸二烯醛ROAV為100，其他風味組分的ROAV以此為參照計算。由表4可見，對晉谷21小米粥風味貢獻性較大的揮發(fā)性化合物有13種（ROAV≥1），分別為反，反-2，4-癸二烯醛、正己醛、1-辛烯-3-醇、2-正戊基呋喃、辛醛、壬醛、（E）-2-壬烯醛、正壬醇、癸醛、反，反-2，4-壬二烯醛、2-十一烯醛、十二醛和香葉基丙酮；對其風味具有修飾作用的揮發(fā)性化合物有6種（0.1≤ROAV≤1），分別為對二甲苯、庚醛、苯乙醛、萘、十一醛和肉豆蔻醛。同時，對牛毛白小米粥風味貢獻性較大的物質(zhì)有11種（ROAV≥1），分別為反，反-2，4-癸二烯醛、正己醛、1-辛烯-3-醇、2-正戊基呋喃、辛醛、壬醛、（E）-2-壬烯醛、正壬醇、反，反-2，4-壬二烯醛、2-十一烯醛和十二醛；對其風味具有修飾作用的物質(zhì)有5種（0.1≤ROAV≤1），分別為庚醛、 萘、十一醛、癸醛和香葉基丙酮。

表4 晉谷21與牛毛白小米粥中25種共有風味組分的相對風味活度值Table 4 The relative odor activity values of 25 common flavor components in the millet porridge of Jingu 21 and Niumaobai

續(xù)表

為了進一步探究影響小米米粥風味的特征性風味物質(zhì)，篩選對米粥風味有貢獻性的所有揮發(fā)性物質(zhì)（ROAV≥0.1）進行主成分分析，結果見圖3。由圖3可見，得到的2個主成分累積貢獻率為86%，可以充分反映2個谷子品種及19個物質(zhì)組分的綜合信息，且晉谷21與牛毛白2個谷子品種基本分開；對小米粥風味影響較大的揮發(fā)性物質(zhì)為對二甲苯、庚醛、辛醛、壬醛、萘、癸醛、十一醛、反，反-2，4-癸二烯醛、香葉基丙酮、正己醛、1-辛烯-3醇、2-正戊基呋喃、（E）-2-壬烯醛、正壬醇、反，反-2，4-壬二烯醛十二醛，其中前9種物質(zhì)由第一主成分決定，而后7種物質(zhì)由第二主成分決定（主成分貢獻率大于60%，圖3，表5）。

表5 晉谷21與牛毛白小米粥中主要揮發(fā)性風味組分載荷矩陣Table 5 The PCA loading matrix of main volatile flavor components in the millet porridge of Jingu 21 and Niumaobai

圖3 晉谷21與牛毛白小米粥中揮發(fā)性組分的PCA得分圖Fig.3 The PCA score plot of the volatile components in the millet porridge of Jingu 21 and Niumaobai

2.4 脂肪酸組分

利用GC-MS從小米中共鑒定出7種脂肪酸，2種小米脂肪酸構成基本相同，分別為棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸和山崳酸；其中，亞油酸所占的比例最高，被認為是小米中主要的脂肪酸，其次為棕櫚酸、油酸和硬脂酸；亞麻酸、花生酸和山崳酸在小米油脂中所占的比例較?。▓D4）。

圖4 不同谷子品種脂肪酸組分構成Fig.4 The composition of fatty acid in different foxtail millet varieties

在晉谷21與牛毛白小米脂肪酸構成中，晉谷21中的棕櫚酸、油酸、亞麻酸較牛毛白高，牛毛白中含有較高硬脂酸、亞油酸，2個品種脂肪酸含量差異不顯著。

3 討論

不同米色谷子蒸煮食味品質(zhì)具有差異。分析晉谷21與牛毛白的淀粉糊化特性，影響淀粉水合能力的峰值黏度［14］，谷物熟化冷卻后凝膠能力的最終粘度［15］，淀粉老化特性的回升值［16］等指標在晉谷21中均低于牛毛白，反映了晉谷21蒸煮食味品質(zhì)比牛毛白好。同時，晉谷21的糊化時間比牛毛白略低，糊化溫度較牛毛白略高，表明其熱穩(wěn)定性較好，較難糊化［11］。有關研究也表明，黃色小米與黑色、綠色、白色小米相比，黃米更易糊化，蒸煮品質(zhì)更好［10］，黑小米的淀粉糊化特性較差，熱黏度穩(wěn)定性低，抗老化能力弱［17］；在不同米色小米食味品質(zhì)分析中，黃米較白米口感評價更好［18］，本研究結果也表明黃米與白米的糊化特性差異顯著。米湯固形物含量是反映谷物蒸煮品質(zhì)好壞的指標之一，研究表明，大米的食味品質(zhì)與米湯固形物含量呈顯著正相關關系，米湯固形含量越高，米粥的口感越好［7］；本研究結果中晉谷21小米米湯固形物含量顯著高于牛毛白，表明晉谷21的蒸煮食味品質(zhì)較牛毛白好。

米粥的蒸煮風味是判斷谷子蒸煮品質(zhì)差異的主要因素之一，小米的蒸煮風味受其品種、加工方式的影響，研究表明，不同品種小米中的揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量各有差異，但醛類物質(zhì)為小米粥中的主體揮發(fā)性物質(zhì)，且多與脂肪酸代謝相關聯(lián)，脂氧合酶發(fā)揮著重要作用［5，19］。本人前期分析深黃、淺黃、白色、綠色小米時發(fā)現(xiàn)，黃米中的醛類物質(zhì)較其他米色更為豐富［6］。本試驗中，首次結合香味閾值分析，從小米中鑒定出15種影響米粥風味的特征香味物質(zhì)，其中有9種化合物均屬于醛類物質(zhì)，晉谷21（黃米）較牛毛白（白米）有更多的香味物質(zhì)貢獻。一些具有香味的物質(zhì)未查找到其香氣閾值，可能限制了對小米粥香味成分的深入分析。

由于米粥風味物質(zhì)受脂肪酸代謝的影響［5］，本研究進一步分析了不同米色小米脂肪酸結構組成，共鑒定出7種脂肪酸，但主要脂肪酸在晉谷21與牛毛白中無顯著差異；而相關研究在分析米色差異較大的11個谷子材料時發(fā)現(xiàn)油脂代謝影響小米粥的感官品質(zhì)，不同谷子品種間油脂差異可能是引起米色差異的原因之一［20］。兩者結果不同，這可能是GC-MS檢測前小米粉的樣品提取、處理方法等不同導致。

晉谷21為名優(yōu)谷子品種，其無論米色、米粥蒸煮風味等均受到消費者一致好評，連續(xù)多年選評為全國優(yōu)質(zhì)米［21］，各項品質(zhì)指標分析表明晉谷21的蒸煮品質(zhì)較好。牛毛白為山西當?shù)氐霓r(nóng)家品種，米色為乳白色，其遺傳背景尚不清楚，與晉谷21比較發(fā)現(xiàn)該品種蒸煮品質(zhì)欠佳，今后需要大量谷子米色材料進行試驗驗證。

4 結論

本研究分析了2種米色谷子的蒸煮品質(zhì)特性。通過比較米色、糊化特性、米湯固形物含量、米粥風味及脂肪酸組分，主要結論為，晉谷21與牛毛白小米米色差異較大；晉谷21的蒸煮糊化特性好，米湯固形物含量較高；晉谷21比牛毛白小米粥有更多的揮發(fā)性香味物質(zhì)富集；2種米色谷子脂肪酸組成相似，無顯著差異。綜上，晉谷21的蒸煮品質(zhì)較牛毛白好，2種米色谷子品質(zhì)差異較大。該研究可為今后谷子品質(zhì)育種及蒸煮食味品質(zhì)改良等提供理論依據(jù)與借鑒。