不同儲(chǔ)藏條件下蒸谷米蒸煮特性的變化研究

周顯青，張少昌，梁彥偉

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心，糧食儲(chǔ)藏安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450001

蒸谷米也稱半熟米，是以稻谷為原料，經(jīng)清理、浸泡、蒸煮、干燥等水熱處理，再脫殼、碾米制成的大米，在國(guó)際市場(chǎng)以綠色食品著稱，消費(fèi)量逐年增加[1-2]。大米和蒸谷米最主要的用途是制作米飯，隨著生活水平的提高和健康飲食意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)米飯品質(zhì)的要求也越來越高。米飯最基本的品質(zhì)特性是蒸煮特性，其中吸水率是估計(jì)最佳煮飯條件的主要因素，體積膨脹率能反映大米的出飯率，而米湯pH值、固形物含量、碘藍(lán)值可反映米飯的口感和食味品質(zhì)[3-4]。關(guān)于儲(chǔ)藏過程中稻米蒸煮特性的變化已經(jīng)有很多報(bào)道，張玉榮等[5]在研究?jī)煞N粳型糙米儲(chǔ)藏過程中的蒸煮特性時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，兩種稻米的吸水率、體積膨脹率逐漸升高，而米湯碘藍(lán)值、固形物含量和pH值呈下降趨勢(shì)，表明其食用品質(zhì)逐漸降低。Zhou等[6]在研究?jī)?chǔ)藏溫度對(duì)稻米蒸煮特性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，37 ℃條件下大米的蒸煮特性變化率顯著大于4 ℃的。宋偉等[7]報(bào)道，不同儲(chǔ)藏溫度下糙米的硬度、彈性、黏度、黏著性等指標(biāo)與其蒸煮指標(biāo)之間存在顯著的相關(guān)性。此外，周顯青等[8]依托蒸谷米浸泡工藝來降低稻谷中鎘含量，發(fā)現(xiàn)檸檬酸浸泡會(huì)顯著降低蒸谷米米飯吸水率、體積膨脹率、碘藍(lán)值和pH值。水熱處理顯著改變了蒸谷米的胚乳結(jié)構(gòu)和表面特性，使其表面更加光滑，結(jié)構(gòu)更加致密，蒸煮特性與大米有差別，進(jìn)而影響其食味品質(zhì)[9-10]。

關(guān)于蒸谷米在不同儲(chǔ)藏條件下的蒸煮特性變化鮮有研究，故作者以同批次秈稻谷加工成的蒸谷米和大米為研究對(duì)象，對(duì)不同儲(chǔ)藏條件下樣品的蒸煮特性指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，探索蒸谷米品質(zhì)特性變化與儲(chǔ)藏溫度、儲(chǔ)藏時(shí)間的相關(guān)性和差異性，為蒸谷米成品糧的流通提供量化指標(biāo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

樣品取自中糧江西米業(yè)有限公司2017年產(chǎn)的同批次秈稻谷加工而成的大米和蒸谷米。

1.2 主要試劑

碘、碘化鉀：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；鹽酸：洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司，以上試劑均為分析純。

1.3 儀器與設(shè)備

TGL-18MS臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)：上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司；TU-1810紫外可見光分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；PHS-3C精密酸度計(jì)：上海大普通用儀器有限責(zé)任公司；JXFM110錘式旋風(fēng)磨：上海嘉定糧油儀器有限公司；HWS恒溫恒濕箱：寧波東南儀器有限公司；BGZ-30電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司。

1.4 方法

1.4.1 模擬儲(chǔ)藏

蒸谷米和大米樣品裝入用紗布縫制的小袋中，每袋盛裝樣品1 kg左右，置于3個(gè)恒溫恒濕培養(yǎng)箱中，溫度分別設(shè)置為15、25、35 ℃，相對(duì)濕度均設(shè)置為75%，儲(chǔ)藏期300 d，每30 d取樣1次，對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

1.4.2 蒸煮特性的測(cè)定

參照王肇慈[11]的方法測(cè)定樣品的吸水率、體積膨脹率、米湯pH值、米湯固形物含量及碘藍(lán)值。

稱取樣品7.0 g(精確至0.1 g，m1)，首先測(cè)定樣品的體積(V1)，將樣品置于潔凈金屬籠(直徑4 cm，質(zhì)量m2)中，將金屬籠放入250 mL高腳燒杯中，加入100 mL蒸餾水(50 ℃)，沸水浴20 min(煮沸時(shí)開始計(jì)時(shí))，之后取出金屬籠瀝干5 min，稱量金屬籠和樣品的質(zhì)量(m3)，并測(cè)定蒸煮后米的體積(V2)，計(jì)算吸水率和體積膨脹率。待高腳燒杯中的米湯冷卻至室溫后，用pH計(jì)測(cè)定米湯的pH值；而后將米湯稀釋至100 mL，搖勻后取20 mL于離心管中，4 000 r/min離心10 min，用移液管精確移取上清液1 mL于50 mL蒸餾水中，加入5 mL的HCl(0.5 mol/L)溶液及1 mL的碘試劑(2 g/L)后定容至100 mL，用紫外分光光度計(jì)測(cè)定溶液在620 nm處的吸光度(碘藍(lán)值)，同時(shí)做空白；用移液管精確移取10 mL米湯離心上清液于已知質(zhì)量(m4)的潔凈干燥鋁盒中，105 ℃干燥至恒質(zhì)量后冷卻至室溫，稱質(zhì)量(m5)，計(jì)算米湯固形物含量。試驗(yàn)做2次平行，結(jié)果用平均值表示。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用Origin 2017作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸水率的變化

吸水率表示大米在蒸煮糊化過程中的吸水能力，是評(píng)估最佳煮飯條件的重要指標(biāo)，影響稻米吸水率的因素有大米的新陳度、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量和水分含量等[12]。蒸谷米和大米儲(chǔ)藏期間吸水率隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化見圖1。

圖1 不同儲(chǔ)藏條件下蒸谷米和大米吸水率的變化Fig.1 Variation of water absorption rate of parboiled rice and milled rice under different storage conditions

由圖1可知，儲(chǔ)藏過程中3個(gè)不同儲(chǔ)藏溫度下的蒸谷米，其吸水率先升高后降低，儲(chǔ)藏溫度越低，變化幅度越小，儲(chǔ)藏期間蒸谷米吸水率變化范圍保持在227.14%～306.92%，0～60 d，吸水率略微上升，60 d達(dá)到峰值，60～150 d迅速降低，150～240 d緩慢升高，240～300 d逐漸降低；大米吸水率則隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高，變化范圍保持在310.64%～426.21%，且儲(chǔ)藏溫度越高，變化幅度越大；儲(chǔ)藏期內(nèi)，15、25、35 ℃條件下，蒸谷米的吸水率分別降低了15.31%、17.41%、18.88%，而大米的吸水率分別升高了29.11%、36.49%、37.20%。

儲(chǔ)藏期間蒸谷米的吸水率變化趨勢(shì)與大米不同的原因：一方面可能是蒸谷米在加工過程中，經(jīng)蒸煮和干燥等工藝處理后基本完全糊化，再次蒸煮時(shí)，主要是受熱吸水膨脹的過程，需要的水分較少；另一方面蒸谷米在水熱處理糊化后發(fā)生老化，淀粉分子重新締結(jié)，使籽粒結(jié)構(gòu)致密，所以吸水率要低于大米[13]。儲(chǔ)藏前期，蒸谷米快速失水，使得吸水率略有提高，儲(chǔ)藏過程中，蒸谷米籽粒中會(huì)形成穩(wěn)定的直鏈淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)，吸水膨脹能力減弱，使得吸水率逐漸降低[14]。大米吸水率逐漸升高，原因是隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，大米逐漸陳化，大米淀粉的結(jié)晶膠束區(qū)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，需要更多水分子進(jìn)入發(fā)生糊化，提高了大米的吸水率[15]。

2.2 體積膨脹率的變化

稻米的體積膨脹率表示稻米在蒸煮過程中體積膨脹的能力，可反映稻米的出飯率，稻米的體積膨脹率越高，其出飯率越高[16]。研究發(fā)現(xiàn)，大米體積膨脹率與直鏈淀粉含量有關(guān)，直鏈淀粉含量越高，膨脹率越高，阮少蘭等[17]研究得出隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，直鏈淀粉含量增加，因而膨脹率在后期會(huì)隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)而升高。蒸谷米和大米儲(chǔ)藏期間體積膨脹率隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化見圖2。

圖2 不同儲(chǔ)藏條件下蒸谷米和大米體積膨脹率的變化Fig.2 Variation of volume expansion ratio of parboiled rice and milled rice under different storage conditions

由圖2可知，儲(chǔ)藏過程中蒸谷米體積膨脹率與吸水率呈現(xiàn)相同的趨勢(shì)，蒸谷米體積膨脹率變化范圍保持在269.00%～362.21%，0～60 d，體積膨脹率略微上升，60 d達(dá)到峰值，60～150 d逐漸降低，150～240 d逐漸升高，240～300 d逐漸降低；大米體積膨脹率則隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高，變化范圍保持在373.95%～572.00%，0～210 d逐漸增加，210 d達(dá)到峰值，210 d后進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)；儲(chǔ)藏期內(nèi)，15、25、35 ℃條件下，蒸谷米的體積膨脹率分別降低了12.51%、10.17%、16.10%，而大米的體積膨脹率分別升高了40.11%、45.40%、46.82%。

對(duì)比來看，蒸谷米體積膨脹率逐漸降低，原因可能是儲(chǔ)藏過程中蒸谷米保水性不如大米，使得蒸谷米籽粒結(jié)構(gòu)更致密，吸水膨脹能力減弱，體積膨脹率降低；而大米的體積膨脹率逐漸升高，原因是隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，大米中的直鏈淀粉的含量逐漸升高，直鏈淀粉含量與米飯的體積膨脹率呈正相關(guān)[18-19]，所以大米的體積膨脹率逐漸升高。

2.3 米湯pH值的變化

稻米的米湯pH值可反映稻米蒸煮后米湯的酸度值，稻米中的酸性物質(zhì)主要有脂肪酸、氨基酸、醋酸、乳酸和酪酸等[20]，酸度會(huì)影響米飯的口感。米湯pH值隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化見圖3。

圖3 不同儲(chǔ)藏條件下蒸谷米和大米米湯pH值的變化Fig.3 Variation of pH value of rice soup of parboiled rice and milled rice under different storage conditions

由圖3可知，隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蒸谷米和大米的米湯pH值均呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，蒸谷米的pH值變化范圍6.25～5.44，0～120 d，米湯pH值略微降低，120～240 d迅速降低，240 d以后趨于穩(wěn)定；大米的pH值變化范圍6.74～5.87；蒸谷米的米湯pH值小于大米的，儲(chǔ)藏期內(nèi)，15、25、35 ℃條件下，蒸谷米的米湯pH值分別降低了7.98%、8.64%、9.47%，而大米分別降低了8.02%、9.68%、11.20%，高溫會(huì)促進(jìn)兩種大米的米湯pH值下降。

蒸谷米的米湯pH值小于大米，原因可能是浸泡和蒸煮等工藝促進(jìn)了稻米米糠及胚乳中脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、磷脂和碳水化合物的分解，使得胚乳中的酸性物質(zhì)增加，pH值降低[21]。不同儲(chǔ)藏條件下，兩者的米湯pH值都隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。原因可能是：一方面，脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、磷脂和碳水化合物分解產(chǎn)生酸性物質(zhì)，另一方面，稻米上附著的微生物產(chǎn)生酸性代謝產(chǎn)物[22]。儲(chǔ)藏期內(nèi)蒸谷米的米湯pH值的變化率較大米小，原因可能是水熱處理殺死了蒸谷米中的酶和附著的微生物，降低了自身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解及微生物的新陳代謝，使得蒸谷米的米湯pH值變化率較大米低，能更好地保持食味品質(zhì)。

2.4 固形物含量的變化

米湯固形物表示稻米蒸煮過程中溶解在湯中的物質(zhì)，米湯固形物對(duì)米飯的光澤、口感和味道有影響，一般情況下，米飯的食味品質(zhì)與米湯固形物含量呈正相關(guān)[23]。蒸谷米和大米儲(chǔ)藏期間米湯固形物含量隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化見圖4。

圖4 不同儲(chǔ)藏條件下蒸谷米和大米米湯固形物的變化Fig.4 Variation of solids in parboiled rice soup and milled rice soup under different storage conditions

由圖4可知，3種溫度儲(chǔ)藏的蒸谷米的米湯固形物含量隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈直線下降趨勢(shì)，210 d后變化趨于穩(wěn)定，而大米則先升高然后快速下降至240 d后趨于穩(wěn)定；15 ℃條件下蒸谷米和大米的米湯固形物含量下降幅度較小，蒸谷米從24.50 mg/g降至18.19 mg/g，而大米從43.01 mg/g降至36.54 mg/g；35 ℃條件下蒸谷米和大米的米湯固形物含量下降幅度較大，蒸谷米從 24.50 mg/g降至17.26 mg/g，大米從 43.01 mg/g降至34.53 mg/g；不同儲(chǔ)藏條件下蒸谷米的米湯固形物含量變化范圍24.50～16.90 mg/g，大米的米湯固形物變化范圍45.64～34.14 mg/g；在15、25、35 ℃儲(chǔ)藏條件下，蒸谷米的米湯固形物含量分別降低了25.76%、26.78%、29.55%，而大米分別降低了15.04%、21.02%、19.71%。

蒸谷米的米湯固形物含量小于大米，在一定程度上可反映蒸谷米的食味品質(zhì)較大米差[23]，原因可能是蒸谷米加工過程中浸泡和蒸煮等工藝使部分可溶性物質(zhì)溶出，導(dǎo)致其固形物含量降低。儲(chǔ)藏過程中兩者米湯固形物含量降低，原因可能是隨儲(chǔ)藏時(shí)間的增加，稻米淀粉的結(jié)晶膠束區(qū)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，淀粉糊化度降低[24-25]。蒸谷米的米湯固形物含量在儲(chǔ)藏過程中變化小、更穩(wěn)定，能更好地保持食味品質(zhì)。

2.5 米湯碘藍(lán)值的變化

碘藍(lán)值反映的是稻米蒸煮過程中溶解在米湯中可溶性直鏈淀粉的含量，碘藍(lán)值越大，米湯中的可溶性直鏈淀粉越多，米湯較黏稠，米飯的食味品質(zhì)越差[26-27]。蒸谷米和大米儲(chǔ)藏期間米湯碘藍(lán)值隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化見圖5。

圖5 不同儲(chǔ)藏條件下蒸谷米和大米米湯碘藍(lán)值的變化Fig.5 Variation of iodine blue value of parboiled rice soup and milled rice soup under different storage conditions

由圖5可知，隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蒸谷米和大米的米湯碘藍(lán)值大致呈下降趨勢(shì)，且儲(chǔ)藏溫度越高，下降幅度越大；15、25 ℃條件下儲(chǔ)藏的蒸谷米米湯碘藍(lán)值隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)變化幅度較小，變化范圍保持在0.133～0.069；35 ℃條件下米湯碘藍(lán)值下降幅度較大，在210 d時(shí)降至0.040；15、25 ℃條件下儲(chǔ)藏的大米米湯碘藍(lán)值變化范圍保持在0.457～0.105；35 ℃條件下，240 d降至0.161；蒸谷米和大米的米湯碘藍(lán)值變化范圍分別為0.13～0.04和0.46～0.16；儲(chǔ)藏期內(nèi)，15、25、35 ℃條件下，蒸谷米的米湯碘藍(lán)值分別降低了30.08%、48.12%、63.16%，而大米的米湯碘藍(lán)值分別降低47.05%、55.14%、64.11%。

初始狀態(tài)下，蒸谷米和大米的米湯碘藍(lán)值分別為0.13和0.46，蒸谷米的米湯碘藍(lán)值小于大米，表明蒸谷米中可溶性直鏈淀粉的含量低于大米，原因可能是浸泡和蒸煮等工藝使得蒸谷米中部分可溶性直鏈淀粉溶出，此外，蒸谷米中蛋白質(zhì)含量較大米高，對(duì)淀粉的包裹力更大，使得溶出的可溶性直鏈淀粉更少，導(dǎo)致其含量較大米低[28]。儲(chǔ)藏過程中，兩者的米湯碘藍(lán)值逐漸降低，原因可能是稻米細(xì)胞壁的溶解性隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，蛋白質(zhì)對(duì)淀粉的包裹力度增強(qiáng)，可溶性淀粉難以溶出，碘藍(lán)值逐漸降低[29]。儲(chǔ)藏期內(nèi)，蒸谷米的米湯碘藍(lán)值變化率較大米小，可溶性直鏈淀粉含量更穩(wěn)定，能更好地保持稻米的食味品質(zhì)。

2.6 相關(guān)性分析及多因素方差分析

對(duì)蒸谷米和大米的蒸煮特性指標(biāo)與儲(chǔ)藏時(shí)間、儲(chǔ)藏溫度及各指標(biāo)間進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表1和表2。為研究?jī)?chǔ)藏時(shí)間、儲(chǔ)藏溫度對(duì)蒸谷米和大米蒸煮特性指標(biāo)的影響，進(jìn)行多因素方差分析，結(jié)果見表3。

表1 蒸谷米蒸煮特性與儲(chǔ)藏條件的相關(guān)性Table 1 The correlation between cooking properties of parboiled rice and storage conditions

表2 大米蒸煮特性與儲(chǔ)藏條件的相關(guān)性Table 2 The correlation between cooking properties of milled rice and storage conditions

表3 蒸谷米和大米蒸煮特性指標(biāo)與儲(chǔ)藏條件的多因素方差分析Table 3 Multivariate variance analysis of cooking properties of parboiled rice and milled rice and storage conditions

由表1和表2可知，儲(chǔ)藏時(shí)間與米湯pH值、固形物含量、碘藍(lán)值呈極顯著負(fù)相關(guān)，蒸谷米的相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大于0.745，大米的相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大于0.928；蒸谷米儲(chǔ)藏時(shí)間與吸水率和體積膨脹率呈極顯著負(fù)相關(guān)，而大米儲(chǔ)藏時(shí)間與吸水率和體積膨脹率呈極顯著正相關(guān)。蒸谷米儲(chǔ)藏溫度與米湯碘藍(lán)值呈極顯著負(fù)相關(guān)，大米中相關(guān)性不顯著。蒸谷米和大米的吸水率與體積膨脹率呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.833、0.924；蒸谷米吸水率、體積膨脹率與米湯pH值、固形物含量、碘藍(lán)值呈極顯著正相關(guān)，大米吸水率、體積膨脹率與米湯pH值、固形物含量、碘藍(lán)值呈極顯著負(fù)相關(guān)。蒸谷米和大米的米湯pH值與固形物含量、碘藍(lán)值呈極顯著正相關(guān)，蒸谷米的相關(guān)系數(shù)分別為0.767、0.628，大米的相關(guān)系數(shù)分別為0.943、0.929。米湯固形物含量與碘藍(lán)值呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.825、0.937。

由表3可知，儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)蒸谷米和大米的各項(xiàng)蒸煮特性指標(biāo)均有極顯著影響(P<0.01)。儲(chǔ)藏溫度對(duì)蒸谷米的米湯碘藍(lán)值和吸水率有極顯著影響(P<0.01)；對(duì)體積膨脹率有顯著影響(P<0.05)；對(duì)蒸谷米的米湯pH值、固形物含量無顯著影響；對(duì)大米的米湯pH值、固形物含量和碘藍(lán)值有極顯著影響(P<0.01)。儲(chǔ)藏時(shí)間與儲(chǔ)藏溫度的交互作用對(duì)蒸谷米的米湯pH值和吸水率有極顯著影響(P<0.01)，對(duì)大米米湯pH值和碘藍(lán)值有極顯著影響(P<0.01)。

3 結(jié)論

隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蒸谷米和大米的米湯pH值、固形物含量、碘藍(lán)值逐漸降低；蒸谷米的吸水率、體積膨脹率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而大米的吸水率和體積膨脹率逐漸升高。表明蒸谷米和大米在儲(chǔ)藏期間蒸煮品質(zhì)逐漸降低，但蒸谷米品質(zhì)變化較慢，能更好地保持其原有品質(zhì)。

儲(chǔ)藏時(shí)間與蒸煮特性指標(biāo)的變化有極顯著相關(guān)性，蒸谷米的相關(guān)系數(shù)大于0.736，其中儲(chǔ)藏時(shí)間與吸水率的相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.909，而大米的相關(guān)系數(shù)大于0.923，儲(chǔ)藏時(shí)間與吸水率的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.959；儲(chǔ)藏溫度對(duì)蒸谷米的米湯碘藍(lán)值和吸水率有極顯著影響(P<0.01)，對(duì)體積膨脹率有顯著影響(P<0.05)；對(duì)大米的米湯pH值、固形物含量和碘藍(lán)值有極顯著影響(P<0.01)。儲(chǔ)藏時(shí)間與儲(chǔ)藏溫度的交互作用對(duì)蒸谷米的米湯pH值和吸水率有極顯著影響(P<0.01)，對(duì)大米米湯pH值和碘藍(lán)值有極顯著影響(P<0.01)。

通過相關(guān)性分析，綜合各蒸煮指標(biāo)的變化情況，可以看出蒸谷米相對(duì)于大米在儲(chǔ)藏期間更穩(wěn)定，能更好地保持其原有品質(zhì)，有利于改善大米儲(chǔ)藏過程中的品質(zhì)變化并降低儲(chǔ)存損失。