不同儲藏溫度下蒸谷米生化特性指標的變化研究

張玉榮，李晨杰，吳 瓊，梁彥偉

河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001

大米不是一個完整的生命體，自身生命活動很弱，其營養(yǎng)物質(zhì)暴露在外，易受外界因素的影響，營養(yǎng)成分及相關(guān)理化性質(zhì)易發(fā)生變化，從而影響其食用及感官品質(zhì)。周顯青等[1]研究發(fā)現(xiàn)儲藏溫度與大米過氧化物酶活性和α-淀粉酶活性呈顯著負相關(guān)，且溫度越高影響越顯著。Sodhi等[2]的研究表明，大米的脂肪酸含量和降落數(shù)值隨儲藏時間延長有逐漸升高的趨勢，而多酚氧化酶活性隨儲藏時間延長逐漸減小，且高溫高濕條件下變化速率更快[3]。高溫高濕儲藏條件下大米的還原糖含量、丙二醛含量呈先升后降的變化趨勢[4]。金達麗等[5]在研究大米貯藏過程中理化性質(zhì)及食味品質(zhì)的變化時發(fā)現(xiàn)，大米的堿消值(級數(shù))在實驗室常規(guī)貯藏條件下隨著時間的延長呈現(xiàn)下降的趨勢，且下降幅度較明顯，可在一定程度上反映大米品質(zhì)的下降。高溫高濕環(huán)境能加速脂質(zhì)氧化，促進脂肪酸含量顯著升高，從而顯著影響米飯的黏彈性[6-7]。蒸谷米是以稻谷為原料，經(jīng)過浸泡、蒸煮、干燥等水熱處理，然后進行礱谷、碾米、拋光、色選等步驟形成的一種營養(yǎng)價值較高的米產(chǎn)品[8]。相比一般大米而言，蒸谷米具有出米率高、米粒透明有光澤、營養(yǎng)價值高、貯藏穩(wěn)定性好的突出優(yōu)點，它的加工量占世界稻米總量的1/5，其米色較深、硬度較高、黏性較低，與國內(nèi)人們的食用習慣相沖突，嚴重制約了其在國內(nèi)的生產(chǎn)和銷售[9]。隨著人們生活水平的提高，綠色健康、營養(yǎng)價值高的食物愈發(fā)受到人們的喜愛，蒸谷米在我國的消費前景巨大。而關(guān)于蒸谷米不同儲藏條件下的品質(zhì)特性的變化鮮有報道，且水熱處理會改變其營養(yǎng)品質(zhì)及生理生化特性，研究儲藏過程中蒸谷米的生理和生化特性指標的變化可為揭示其儲藏特性，以及為科學儲藏提供理論依據(jù)。作者以秈稻谷加工成的蒸谷米為研究對象，同批次秈稻谷加工成的大米為對照，對不同溫度條件下樣品的丙二醛含量、還原糖含量、堿消值、過氧化物酶活性、脂肪氧化酶活性、脂肪酸值進行測定，研究并對比儲藏過程中蒸谷米和大米生化特性變化，以期從生化特性的角度揭示儲藏過程中蒸谷米品質(zhì)的變化，為科學儲藏蒸谷米成品糧提供量化指標依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

蒸谷米和大米樣品由2017年產(chǎn)的同批次秈稻谷加工而成，中糧江西米業(yè)有限公司生產(chǎn)。蒸谷米和大米樣品的加工精度均為一級，無異常色澤和氣味，水分含量分別為14.26%和13.92%。

1.2 主要試劑

鹽酸：洛陽昊華化學試劑有限公司；氫氧化鉀、 硫代硫酸鈉：洛陽化學試劑廠；硼酸：中國醫(yī)藥(集團)上?；瘜W試劑公司；硫代巴比妥酸、冰乙酸：天津市天力化學試劑有限公司；三氯乙酸、95%乙醇、碘化鉀、可溶性淀粉：天津市科密歐化學試劑有限公司；鎢酸鈉：北京化工廠；氫氧化鈉：武漢宏信康精細化工有限公司。以上試劑均為分析純。

1.3 主要儀器與設(shè)備

TGL-18MS臺式高速冷凍離心機：上海盧湘儀離心機儀器有限公司；TU-1810紫外可見光分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；JXFM110錘式旋風磨：上海嘉定糧油儀器有限公司；HWS恒溫恒濕培養(yǎng)箱：寧波東南儀器有限公司；JSFM-Ⅱ糧食水分測試磨：成都施特威科技發(fā)展公司；BGZ-30電熱鼓風干燥箱：上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司。

1.4 試驗方法

1.4.1 模擬儲藏

將蒸谷米和大米樣品置于用紗布縫制的包裝袋中，每袋盛裝樣品1 kg左右，放置于3個恒溫恒濕培養(yǎng)箱中，設(shè)置培養(yǎng)箱溫度分別為15、25、35 ℃，相對濕度均為75%，儲藏期300 d，每30 d取樣1次，對相關(guān)指標進行測定及對比分析。

1.4.2 指標測定

丙二醛含量的測定參考周顯青等[10]的方法。丙二醛濃度C=6.45(A532-A600)-0.56A450，其中，C為丙二醛濃度(μmol/L)，A450、A532、A600分別為在波長450、532、600 nm下測得的吸光度。根據(jù)丙二醛濃度即可算出單位質(zhì)量樣品中的丙二醛含量(μmol/g)。

還原糖含量的測定參照GB/T 5513—2019中方法。堿消值的測定參考金達麗等[5]的方法。過氧化物酶活性的測定參考周顯青等[10]的方法。脂肪氧化酶活性的測定參考雷桂明[11]的方法。脂肪酸值的測定參照GB/T 20569—2006 《稻谷儲存品質(zhì)判定規(guī)則》附錄A中方法。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用軟件Excel 2016、SPSS 22.0對數(shù)據(jù)進行整理分析，用Origin 2017進行作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 儲藏過程中蒸谷米丙二醛含量的變化

稻米中的脂類物質(zhì)性質(zhì)不穩(wěn)定，極易發(fā)生水解而產(chǎn)生游離脂肪酸，游離脂肪酸在脂肪氧化酶的作用下產(chǎn)生氫過氧化物，進一步分解產(chǎn)生醛、酮類化合物，其中主要的醛類物質(zhì)是丙二醛[12]。丙二醛含量可反映出稻米膜質(zhì)過氧化的程度[3]。蒸谷米和大米儲藏期間丙二醛含量隨儲藏時間的變化情況見圖1。

圖1 不同儲藏條件下蒸谷米和大米中丙二醛含量的變化

由圖1可知，隨著儲藏時間的延長， 15 ℃和25 ℃儲藏條件下，蒸谷米的丙二醛含量變化趨勢基本一致，0～120 d緩慢波動降低，120 d后又緩慢波動上升，儲藏300 d后，蒸谷米的丙二醛含量分別升高了3.60%和2.75%；35 ℃儲藏條件下，蒸谷米的丙二醛含量呈先升后降的趨勢，儲藏60 d時達到峰值，之后開始緩慢波動下降，300 d后，蒸谷米的丙二醛含量降低了9.99%。大米在3個儲藏溫度下，其丙二醛含量均呈現(xiàn)先波動上升再下降然后再上升的趨勢，300 d后，分別升高了41.96%、52.50%和65.14%，且儲藏溫度越高，波動升高的速率越快。整體來看，不同儲藏條件下，隨儲藏時間延長，蒸谷米的丙二醛含量的變化率遠小于大米，且不易受儲藏溫度的影響。因此，蒸谷米更易穩(wěn)定儲藏并維持食用品質(zhì)。

2.2 儲藏過程中蒸谷米還原糖含量的變化

稻米中含有少量的低分子糖，如葡萄糖、麥芽糖、果糖、蔗糖等，根據(jù)化學結(jié)構(gòu)的不同，可將它們分為還原糖和非還原糖。由于還原糖的分子結(jié)構(gòu)中含有游離的還原基，使其具有一定的還原性，在一定的條件下易被氧化而嚴重影響稻米的品質(zhì)及穩(wěn)定性[13]。此外，稻米在儲藏過程中，自身的大分子糖類的水解作用會促使還原糖含量增加[14]。因此，還原糖含量的變化可以在一定程度上反映稻米的品質(zhì)變化及儲藏穩(wěn)定性。蒸谷米和大米儲藏期間還原糖含量隨儲藏時間的變化情況見圖2。

由圖2可知，儲藏時間的延長， 15、25、35 ℃儲藏條件下，蒸谷米的還原糖變化趨勢基本相同，都呈先略有升高后降低的趨勢，60 d時達到最高，270 d后趨于穩(wěn)定，儲藏300 d后，蒸谷米的還原糖含量分別降低了10.64%、14.34%和13.89%；大米在3個儲藏溫度下，還原糖含量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在120 d時達到峰值，240 d后變化趨于穩(wěn)定，儲藏300 d后，分別升高了32.22%、64.49%和74.52%，且儲藏溫度越高，其還原糖含量變化速率越快。整體來看，在儲藏期內(nèi)，不同儲藏條件下，蒸谷米的還原糖含量略微降低，且不易受儲藏溫度的影響，與大米相比，其還原糖含量變化率更小，這表明蒸谷米的還原糖含量不易受內(nèi)外條件影響，更易長期儲藏。

圖2 不同儲藏條件下蒸谷米和大米中還原糖含量的變化

2.3 儲藏過程中蒸谷米堿消值的變化

堿消值(alkali spreading value，ASV)是指米粒在一定堿溶液中膨脹或崩解的程度[5]，可反映稻米的糊化溫度，參照中國農(nóng)業(yè)部的米質(zhì)測定標準，稻米的堿消值可分為7級，其中1—3級對應(yīng)高糊化溫度(>74 ℃)，4—5級對應(yīng)中糊化溫度(70～74 ℃)，6—7級對應(yīng)低糊化溫度(<70 ℃)[15]。稻米的堿消值和淀粉對堿的抵抗性有關(guān)，也與稻米籽粒的堿度和致密性有關(guān)，食味品質(zhì)好的稻米對堿抵抗力更小，一般情況下，堿消值越大的稻米，食味品質(zhì)越好。蒸谷米和大米儲藏期間堿消值隨儲藏時間的變化情況見圖3。

圖3 不同儲藏條件下蒸谷米和大米中堿消值的變化

由圖3可知，15、25、35 ℃儲藏條件下，蒸谷米的堿消值隨儲藏時間的延長而逐漸下降，但降低趨勢較為平緩，儲藏300 d后，堿消值分別降低了8.54%、10.98%和9.76%，隨溫度的升高，蒸谷米的堿消值變化不大；而大米在3個儲藏溫度下，堿消值均不斷降低，且儲藏溫度越高，降低速率越快，儲藏300 d后，分別降低了37.31%、50.75%和56.72%。整體來看，在儲藏期內(nèi)，不同儲藏條件下，蒸谷米的堿消值略微降低，且基本不受儲藏溫度的影響，與大米相比，蒸谷米的堿消值變化率更小，表明長期儲藏時，蒸谷米的食味品質(zhì)更穩(wěn)定。

2.4 儲藏過程中蒸谷米過氧化物酶活性的變化

圖4 不同儲藏條件下蒸谷米和大米POD活性的變化

由圖4可以看出，初始狀態(tài)下，蒸谷米和大米的POD活性分別為0.6 U/g和89.6 U/g，蒸谷米的初始POD活性遠遠低于大米，基本已經(jīng)失活。不同儲藏溫度下，隨著儲藏時間的延長，蒸谷米POD活性基本不變；不同儲藏溫度下，大米的POD活性隨儲藏時間的延長而迅速降低，0～120 d內(nèi)，降低了90%，且溫度越高，降低速率越快。整體來看，水熱處理使得蒸谷米的POD失活，抑制了蒸谷米在儲藏過程中的相關(guān)理化反應(yīng)，有助于提高其儲藏穩(wěn)定性。

2.5 儲藏過程中蒸谷米脂肪氧化酶活性的變化

脂肪氧化酶是催化不飽和脂肪酸及酯形成氫過氧化物的酶，氫過氧化物經(jīng)反應(yīng)形成的次級產(chǎn)物會影響食品的食味、色澤、營養(yǎng)和質(zhì)構(gòu)等[17-18]。此外，脂肪氧化酶能啟動稻米膜脂過氧化反應(yīng)，是導(dǎo)致稻米品質(zhì)劣變的關(guān)鍵酶[19]。蒸谷米和大米儲藏期間脂肪氧化酶活性隨儲藏時間的變化情況見圖5。

圖5 不同儲藏條件下蒸谷米和大米脂肪氧化酶活性的變化

由圖5可以看出，初始狀態(tài)下，蒸谷米和大米的脂肪氧化酶活性分別為3 U/mL和83 U/mL，蒸谷米的初始脂肪氧化酶活性遠遠低于大米，幾乎已經(jīng)處于失活狀態(tài)。不同儲藏溫度下，隨著儲藏時間的延長，蒸谷米脂肪氧化酶活性略微降低，120 d后基本失活而趨于穩(wěn)定；不同儲藏溫度下，大米的脂肪氧化酶活性隨儲藏時間的延長明顯降低，0～120 d內(nèi)，脂肪氧化酶活性降低了80%，且溫度越高，降低速率越快。整體來看，水熱處理使得蒸谷米的脂肪氧化酶失活，抑制了脂質(zhì)在儲藏過程中的相關(guān)理化反應(yīng)，有助于提高蒸谷米的儲藏穩(wěn)定性。

2.6 儲藏過程中蒸谷米脂肪酸值的變化

雖然脂質(zhì)在稻米中含量很少，但其化學性質(zhì)不穩(wěn)定，易發(fā)生氧化、水解而陳化，并釋放出具有臭味的低級脂肪酸，還產(chǎn)生出醛、酮類化合物，危害人體健康[10]。所以評判脂類氧化程度的一個重要指標就是脂肪酸值，它也是稻谷儲存品質(zhì)判定規(guī)則中評價稻米品質(zhì)的重要指標[20]。稻米是糙米經(jīng)過拋光加工而成，所以稻米的脂肪酸值要低于稻谷。蒸谷米和大米儲藏期間脂肪酸值隨儲藏時間的變化情況見圖6。

由圖6可知，15 ℃和25 ℃儲藏條件下，蒸谷米的脂肪酸值變化趨勢基本一致，在0～90 d內(nèi)較為穩(wěn)定，之后緩慢升高，150 d后升高速度減緩并逐漸趨于穩(wěn)定，儲藏300 d后，其脂肪酸值分別升高了145.81%和182.79%；35 ℃儲藏條件下，蒸谷米的脂肪酸值在0～120 d內(nèi)平緩升高，120～180 d緩慢升高，180 d后升高速度減緩并逐漸趨于穩(wěn)定，儲藏300 d后，其脂肪酸值升高了247.47%；大米在3個儲藏溫度下，脂肪酸值均呈不斷上升趨勢，儲藏300 d后，分別升高了259.82%、370.82%和421.29%。整體來看，不同儲藏條件下，隨儲藏時間的延長，蒸谷米和大米的脂肪酸值都是隨著儲藏時間的延長而升高，且儲藏溫度越高，變化速率越快，但蒸谷米的脂肪酸值變化率較大米小，表明在儲藏過程中，蒸谷米更穩(wěn)定，更適合長期儲藏。

注：兩條橫線從上到下依次表示秈稻谷輕度不宜存和宜存時脂肪酸值最大量(GB/T 20569—2006)。

2.7 多因素方差分析

為研究儲藏時間和儲藏溫度對蒸谷米和大米的生化特性指標影響的顯著性，對其進行多因素方差分析，結(jié)果見表1。

由表1可知，儲藏時間和儲藏溫度對大米的生化特性指標都有極顯著影響，儲藏時間和儲藏溫度的交互作用對大米的還原糖含量無顯著影響，對其他化學特性指標有極顯著性影響；儲藏時間對蒸谷米的丙二醛含量、過氧化物酶活性和脂肪氧化酶活性無顯著影響，儲藏溫度以及儲藏時間和儲藏溫度交互作用除對蒸谷米的脂肪酸值有極顯著影響外，對其余各指標均無顯著影響。由此可見，蒸谷米不易受外界環(huán)境的影響，能更好地保持儲藏品質(zhì)，具有良好的儲藏穩(wěn)定性。

表1 蒸谷米和大米生化特性指標與儲藏條件的多因素方差P值分析

3 結(jié)論

儲藏期內(nèi)，15 ℃和25 ℃條件下，蒸谷米的丙二醛含量升高，35 ℃條件下，其丙二醛含量下降；3種儲藏條件下，蒸谷米的還原糖和堿消值均下降，過氧化物酶活性基本不變，脂肪氧化酶活性略微降低，脂肪酸值升高；隨著儲藏時間的延長，3種不同溫度下儲藏的蒸谷米，其生化特性指標整體變化不大，而大米在3種溫度下，其生化特性指標均呈現(xiàn)了較大的變化。 由方差分析可知，大米的生化特性指標極易受儲藏條件的影響；儲藏時間對蒸谷米的丙二醛含量、過氧化物酶活性和脂肪氧化酶活性無顯著影響，儲藏溫度以及儲藏時間和儲藏溫度交互作用除對蒸谷米的脂肪酸值有極顯著影響外，對其余各指標均無顯著影響。與大米相比，蒸谷米不易受外界環(huán)境的影響，能更好地保持儲藏品質(zhì)，具有良好的儲藏穩(wěn)定性，在需長期儲藏時，可選擇蒸谷米。