包裝方式對(duì)大米品質(zhì)的影響

陸益鋇，朱樂(lè)天，呂春霞，楊華，張慧恩，曹少謙，戚向陽(yáng)

(浙江萬(wàn)里學(xué)院 生物與環(huán)境學(xué)院，浙江 寧波，315100)

我國(guó)是大米消耗大國(guó)，但在大米貯藏上還較為傳統(tǒng)，以常溫貯藏為主，但是這種貯藏方式會(huì)導(dǎo)致大米的品質(zhì)損害嚴(yán)重，無(wú)法保證大米的食用質(zhì)量，也無(wú)法進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的貯藏。大型的大米加工廠(chǎng)會(huì)用標(biāo)準(zhǔn)的糧倉(cāng)貯藏，但會(huì)存在量過(guò)大、保存不妥當(dāng)以及貯存質(zhì)量穩(wěn)定性不高等問(wèn)題[1]。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)大米保鮮具效果最好的當(dāng)屬低溫貯藏。不過(guò)需營(yíng)造達(dá)標(biāo)的低溫環(huán)境，并且維持在低溫標(biāo)準(zhǔn)，需要投入大量的費(fèi)用，大多數(shù)儲(chǔ)糧廠(chǎng)負(fù)擔(dān)不起，目前并不能大范圍地推廣使用。氣調(diào)貯藏囊括了多種不同技術(shù)，如真空、充CO2或N2等[2]。尤其是在小包裝技術(shù)的推動(dòng)下，大米保鮮工程里，氣調(diào)貯藏的應(yīng)用越發(fā)廣泛。

目前，國(guó)內(nèi)在進(jìn)行大米包裝時(shí)，選用材料較為固定，多是塑料編織袋，又或是復(fù)合塑料袋，少數(shù)也采用納米材料。其中，塑料編織袋是最簡(jiǎn)單的一種包裝方式，但其防潮性與阻隔性欠佳，大米霉變的概率大幅度增加。復(fù)合塑料袋是通過(guò)多層塑料復(fù)合而成的，所用材料以乙烯醇共聚物(ethylene vinyl alcohol copolymer，EVOH)、聚苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)以及聚乙烯(polyethylene，PE)為主，能很好地將大米與外界環(huán)境阻隔開(kāi)。當(dāng)前市面上銷(xiāo)售的大米包裝袋，多采用的是復(fù)合塑料袋，并通常用真空或者充氣等技術(shù)來(lái)配合使用。本實(shí)驗(yàn)的大米樣品采用新收割的珍珠米，將大米分裝后放入高溫高濕的環(huán)境中，加速大米的陳化，并選用真空PET包裝、普通PET包裝、普通共擠膜包裝3種不同包裝方式對(duì)大米進(jìn)行貯藏，每隔7 d對(duì)大米的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，探究包裝方式對(duì)大米品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

珍珠大米，PET包裝袋，共擠膜包裝袋；0.5 mol/L HCl溶液，2 g/L KI-I2溶液。

1.2 儀器與設(shè)備

JW-HS-2001恒溫恒濕箱，上海巨為儀器設(shè)備有限公司；TA-XT Plus物性分析儀，美國(guó)FTC公司；UV-3200PCS紫外分光光度計(jì)，上海美譜達(dá)儀器有限公司；AL204電子天平，梅特勒-托利多儀器上海廠(chǎng)；CR-400色差計(jì)，日本柯尼卡美能達(dá)；精密pH計(jì)，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；DZ-260臺(tái)式真空包裝機(jī)，劍圣包裝機(jī)械廠(chǎng)；J-26XP離心機(jī)，美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3. 樣品的處理

設(shè)定將5 kg大米分別采用A[真空塑料袋(真空PET)]、B[滌綸樹(shù)脂(PET)]、C(共擠膜)進(jìn)行包裝，分裝成12袋，每個(gè)不同的包裝袋裝4份,并將樣品依次放入溫度為(37±2) ℃，相對(duì)濕度在(90±2)%的恒溫恒濕箱里，該貯藏條件有利于加速大米的陳化。開(kāi)始計(jì)時(shí)，以7 d為1個(gè)周期，每7 d取出一定的樣品進(jìn)行各個(gè)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3.2 大米質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

根據(jù)郭興鳳等[3]的方法，并略作修改。稱(chēng)取300 g大米樣品用蒸餾水淘洗3次后，置于電飯鍋中，加入210 mL的蒸餾水，開(kāi)始蒸煮，電飯鍋蒸煮完成后再保溫10 min。每次測(cè)定時(shí)，去掉最上面以及最下面的那層米飯，在位于中間層的塊狀米飯里隨機(jī)取出3塊后置于稱(chēng)量紙之上，再放于質(zhì)構(gòu)儀載物臺(tái)上。所有的樣品重復(fù)測(cè)定6次，舍去最大與最小值，用留下的4次結(jié)果均值表示測(cè)定結(jié)果。質(zhì)構(gòu)儀測(cè)量時(shí)按以下參數(shù)進(jìn)行設(shè)定：P/36探頭；壓縮比：75%；strain模式。此外，觸發(fā)點(diǎn)設(shè)置為10 g，測(cè)試循環(huán)數(shù)設(shè)置為1，測(cè)試前、中、后三者的速度分別為1、0.5與1 mm/s，每次測(cè)試所具的間隔時(shí)間設(shè)置為5 s；在此測(cè)試中，需要測(cè)試的指標(biāo)分別是：硬度、彈性、黏著度、凝聚性。

1.3.3 大米色差的測(cè)定

色差測(cè)定以L(fǎng)EELAYUTHSOONTOM等[4]的方法為依據(jù)，并略作修改，按3個(gè)色彩空間進(jìn)行測(cè)定與表述，分別是L*、a*以及b*。借助儀器，能準(zhǔn)確測(cè)定3個(gè)空間值。此法所用的3個(gè)空間，表示的意義不同：(1)L*代表的是亮度參數(shù)(此空間內(nèi)，黑色用0表示，白色用100表示)；(2)a*代表的是紅色趨勢(shì)參數(shù)(此空間內(nèi)，紅色增加用+a*方向進(jìn)行表示，綠色增加則用-a*方向表示)；(3)b*代表的是黃色趨勢(shì)參數(shù)(在此空間里，黃色增加用+b*方向表示，藍(lán)色增加則用-b*方向進(jìn)行表示)，所有樣品的測(cè)定值皆為6次平行結(jié)果的均值。大米的白度計(jì)算如公式(1)所示：

W=100-[(100-L*)2+(a*)2+(b*)2]1/2

(1)

1.3.4 大米的蒸煮特性測(cè)定

根據(jù)馬濤等[5-7]的實(shí)驗(yàn)方法并稍作改變，測(cè)定大米的吸水率、米湯對(duì)應(yīng)的pH值和碘藍(lán)值。

1.3.4.1 大米的吸水率測(cè)定

取10 g樣品，記為W0，淘洗5次后，再用蒸餾水沖洗1次，放入電飯鍋中，加入過(guò)量的蒸餾水后，進(jìn)行煮沸，煮沸開(kāi)始計(jì)時(shí)20 min。蒸煮之后取出大米置于紗布上，并將之懸于燒杯上部，待其中的米湯盡數(shù)滴下后，將大米平攤于紗布上，冷卻至室溫后進(jìn)行稱(chēng)重,記為W1，吸水率計(jì)算如公式(2)所示：

(2)

1.3.4.2 米湯pH值的測(cè)定

燒杯里的米湯冷卻后，對(duì)其進(jìn)行pH值的檢測(cè)。

1.3.4.3 米湯碘藍(lán)值的測(cè)定

將燒杯內(nèi)的米湯取出，對(duì)其進(jìn)行稀釋(100 mL)，然后離心，離心完成后，取上清液1 mL移至100 mL容量瓶?jī)?nèi)，加50 mL蒸餾水，5 mL HCl(0.5 mol/L)、1 mL KI-I2(2 g/L)溶液，最后定容。并配制蒸餾水的空白對(duì)照溶液，步驟與待測(cè)樣品的制備完全相同。置于660 nm波長(zhǎng)下進(jìn)行吸光度的測(cè)定，經(jīng)換算后可得樣品的碘藍(lán)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種包裝方式對(duì)大米質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響

2.1.1 硬度的變化

通過(guò)對(duì)圖1的分析可以看出，其硬度變化與貯藏時(shí)間成正相關(guān)，即時(shí)間越長(zhǎng)，硬度變化越大。其中真空包裝的大米樣品從0.95 N變?yōu)?.03 N，PET包裝的大米樣品從0.95 N變?yōu)?.40 N，共擠包裝的大米樣品從0.95 N變化到4.35 N。其中真空PET包裝大米的硬度變化最小，對(duì)大米陳化情況有一定的緩解。普通PET包裝和共擠包裝的大米硬度變化差別較小，普通PET包裝的效果略比共擠包裝好。研究表明，米飯硬度受大米脂肪酸含量的影響顯著，脂肪酶會(huì)對(duì)大米里所含的脂肪進(jìn)行催化分解，使其變?yōu)楦视鸵约坝坞x脂肪酸，而后者將會(huì)被直鏈淀粉所包裹，因此在大米進(jìn)行蒸煮的時(shí)候，水分子難以滲入，淀粉顆粒便會(huì)擁有更高的強(qiáng)度，米飯口感就會(huì)更硬[8]。大米通過(guò)貯藏老化加劇，游離脂肪酸將與直鏈淀粉形成復(fù)合物，會(huì)阻礙淀粉的糊化。另外有研究人員發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)二硫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與大米的硬度有所關(guān)聯(lián)。在貯藏期間，大米中淀粉發(fā)生老化且隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而加劇，老化后的淀粉與蛋白質(zhì)的結(jié)合緊密從而令米線(xiàn)硬度增大[9]。VANNA等[10]提出,淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物會(huì)致使糊化溫度升高。因此隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng), 蒸煮之后的米飯硬度也越來(lái)越大。在張亞榮等[11]的研究中，大米在貯藏后期，籽粒的完整性是難以保證的，大米經(jīng)蒸煮之后，會(huì)發(fā)生膨脹，吸水率也有所提高，米飯會(huì)因此散開(kāi)導(dǎo)致其硬度下降。

2.1.2 彈性的變化

（2）針對(duì)目前硫磺裝置在開(kāi)停工過(guò)程或緊急情況下的SO2超標(biāo)問(wèn)題，為保證煙氣SO2穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，減少?gòu)U水、廢堿渣和冒白煙等現(xiàn)象的產(chǎn)生，建議結(jié)合雙塔吸收工藝優(yōu)點(diǎn)與后堿洗工藝的特點(diǎn)，能夠有效降低和解決這些問(wèn)題。

米飯彈性的定義是：對(duì)米飯進(jìn)行徹底的擠壓后，其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)所具有的形變恢復(fù)能力。彈性是對(duì)于米飯的1個(gè)重要指標(biāo)，彈性越大，米飯?jiān)接薪绖?，且彈性一般與大米的品種有關(guān)。由圖2可知，經(jīng)蒸煮之后，大米的彈性與貯藏時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，即時(shí)間越長(zhǎng)，彈性越小。但是米飯彈性變化的范圍相對(duì)較小，小于3 mm，其中真空PET包裝的大米樣品甚至小于2 mm，從 5.13 mm降低到3.24 mm，其余2種包裝之間的差別較小，分別從5.13 mm降低到2.65、2.54 mm。在第14天到第21天期間，彈性下降程度比較明顯，而在第14天之前變化比較平緩。有研究推測(cè)，大米之所以會(huì)出現(xiàn)彈性下降，是因?yàn)槠涓共颗c背部的吸水存在很大差異，這樣就會(huì)使米粒表面發(fā)生龜裂的現(xiàn)象，使得淀粉從裂紋中大規(guī)模涌出，米飯也就逐漸喪失彈性[12-13]。

2.1.3 黏著度的變化

大米的黏著度是指大米在蒸煮之后，在咀嚼的過(guò)程中，米會(huì)與牙齒發(fā)生摩擦，由于接觸面會(huì)有一定的分子力作用，因此會(huì)出現(xiàn)局部固態(tài)連接的情況[14]。簡(jiǎn)而言之，在咀嚼過(guò)程中，米粒會(huì)在口腔內(nèi)出現(xiàn)粘連的情況。研究指出,是多種原因的綜合效應(yīng)才導(dǎo)致黏著度降低。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),淀粉酶的活力變低, 蛋白質(zhì)從溶膠變?yōu)槟z。貯藏時(shí)間較久的大米細(xì)胞壁相對(duì)更堅(jiān)固, 蒸煮時(shí)不易發(fā)生破裂等情況,而游離脂肪酸會(huì)包裹淀粉粒, 導(dǎo)致其膨化困難等。黏著度越低表示米飯?jiān)剿缮? 食味品質(zhì)越低[15]。由圖3可知，整體而言，大米的黏著度與貯藏時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)，即時(shí)間越長(zhǎng)，黏著度就越低。在貯藏的前期，真空包裝的大米樣品的黏著度比其他2種包裝的大米樣品下降程度更小，但第28天時(shí)，3種包裝的黏著度基本一致。在貯藏的前7 d，下降最為迅速，從開(kāi)始的0.91 mJ分別降到0.59、0.46、0.48 mJ。在第21天到第28天，真空包裝的大米樣品的黏著度變化幅度很小，普通PET包裝和共擠包裝的大米樣品的黏著度變化十分緩慢，幾乎趨于一致。在整個(gè)貯藏期間普通PET包裝和共擠膜包裝的變化差異也不明顯。大米在發(fā)生陳化的時(shí)候，其所含的淀粉、蛋白質(zhì)以及脂類(lèi)物質(zhì)都會(huì)發(fā)生作用，對(duì)其黏著度造成影響。部分學(xué)者研究表明，相較于蛋白質(zhì)發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化而言，淀粉的變化要小很多，因此若大米含有高巰基，經(jīng)蒸煮之后，米飯會(huì)更加軟糯[16]。

2.1.4 凝聚性的變化

大米的凝聚性即對(duì)大米進(jìn)行蒸煮處理后，咀嚼過(guò)程中，米粒會(huì)通過(guò)抵抗而受到損傷并且緊密地連接在一起，以保持米粒完整的性質(zhì)[12]。由圖4可知，3組大米樣品在蒸煮之后，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，大米的凝聚性逐漸下降，但是變化均不明顯，3種包裝效果差異較小。第21天，3組大米樣品的凝聚性幾乎重合。從貯藏開(kāi)始到第28天變化范圍均不超過(guò)0.2，其中真空PET包裝從0.35到0.22，PET包裝從0.35到0.18，共擠包裝從0.35到0.20。

2.2 三種包裝方式對(duì)大米色差的影響

2.3 三種包裝方式對(duì)大米蒸煮特性的影響

2.3.1 對(duì)大米吸水率的影響

大米吸水率，即對(duì)大米進(jìn)行浸泡蒸煮后，就蒸煮后與蒸煮前的質(zhì)量相比所得的參數(shù)值。遲明梅[20]和張玉榮等[21]在研究后發(fā)現(xiàn)，吸水率有助于確定煮飯的最佳條件。在貯藏的時(shí)候，大米的陳化是不可避免的，而這一過(guò)程會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞壁中的水分流失，因此細(xì)胞便會(huì)擁有更高的吸水性。由圖6可知，大米吸水率與貯藏時(shí)間是呈正相關(guān)的，即時(shí)間越長(zhǎng)，吸水率越高。其中普通PET包裝和普通共擠膜包裝的大米吸水率高于真空PET包裝的大米，說(shuō)明真空包裝降低了大米的吸水率，從而相對(duì)緩解大米的陳化過(guò)程。真空條件下，包裝袋內(nèi)的大米緊密地?cái)D在一起，降低了外界的溫度、濕度在米粒之間傳遞的速度，并且暴露于高溫高濕環(huán)境條件下的表面積相對(duì)其他2種包裝也較小[22]，且吸水率與大米的直鏈淀粉含量有所關(guān)聯(lián)。吸水率越大，表示稻米中所含的直鏈淀粉含量越多，而直鏈淀粉含量多的物質(zhì)更易老化，其淀粉的凝膠化加強(qiáng)，顆粒的外圍組織硬化，在蒸煮時(shí)能相對(duì)較好地保持多角結(jié)構(gòu)，使吸水率隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增大[23]。

2.3.2 對(duì)米湯pH值的影響

米湯的pH值，主要反映的是大米的酸度，pH值越趨近于7，其食品品質(zhì)越好，大米新鮮度越好。由圖7可知，隨著大米貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，米湯的pH值大幅下降，逐漸遠(yuǎn)離中性值，說(shuō)明大米貯藏時(shí)間越久，大米陳化導(dǎo)致游離脂肪酸增加越多，米湯的pH值也就越低[24]，其酸度越高，食用品質(zhì)越差。3種包裝其中真空包裝略好于PET和共擠包裝。在貯藏期的第21天到第28天，米湯的pH值下降較快。共擠包裝的大米的米湯pH值甚至從6.90降到了5.95。根據(jù)學(xué)者研究脂肪酸增高的原因之一，可能是因?yàn)椴煌陌b方式使大米處于不同水分含量及不同氣體的環(huán)境中，從而使得大米表面的微生物數(shù)量有差異，而微生物分解脂肪所產(chǎn)得的高級(jí)脂肪酸除了被自身利用之外，還容易于籽粒中積累。大米中的脂肪含量雖然較少，但卻容易受空氣的影響，易氧化變質(zhì)、水解等。水解后的脂肪產(chǎn)生低級(jí)脂肪酸，大米的酸度上升[25]。

2.3.3 對(duì)米湯碘藍(lán)值的影響

米湯的碘藍(lán)值主要通過(guò)米湯內(nèi)所含的直鏈淀粉表示，碘藍(lán)值與可溶于水中的直鏈淀粉的量成正相關(guān)。由圖8可知，貯藏時(shí)間與米湯碘藍(lán)值呈負(fù)相關(guān)，即大米存放的時(shí)間越長(zhǎng)，其碘藍(lán)值就會(huì)越低，且下降幅度越大。其中，采用真空PET包裝的大米在28 d內(nèi)碘藍(lán)值從最初的0.68大幅下滑至0.48，采用普通PET包裝下降至0.44，普通共擠膜包裝的大米的米湯碘藍(lán)值從0.68下降到0.42。由此可知，真空PET包裝延緩大米樣品米湯碘藍(lán)值下降的效果比其他2種好。根據(jù)現(xiàn)有研究，由于米飯發(fā)生老化，其淀粉分子相互作用形成結(jié)晶，與碘結(jié)合能力減弱[26]。且大米在貯藏過(guò)程中脂質(zhì)水解生成的游離脂肪酸與直鏈淀粉結(jié)合形成復(fù)合物、直鏈淀粉分子之間相互聚合及蛋白質(zhì)-淀粉作用力變強(qiáng)，大米經(jīng)過(guò)貯藏后的蛋白質(zhì)包裹淀粉的力度得到增強(qiáng), 使淀粉難于溶出, 米湯中可溶性直鏈淀粉含量下降,不溶性直鏈淀粉含量增加故米湯碘藍(lán)值明顯下降[27]。

3 小結(jié)

研究發(fā)現(xiàn)，大米的貯藏時(shí)間對(duì)蒸煮后的米飯品質(zhì)有一定的影響，其硬度以及吸水率都會(huì)因大米存放時(shí)間延長(zhǎng)而增大，白度也會(huì)增大。但是大米蒸煮后米飯的彈性、黏著度、凝聚性、米湯的pH值、米湯的碘藍(lán)值均隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。3種不同的包裝方式也呈現(xiàn)不同的保鮮效果，其中真空PET包裝相比PET包裝和共擠包裝能更好地延緩大米的陳化。采用真空PET包裝的大米，相較于其余樣品，其吸水率更低，與此同時(shí)，其米湯所對(duì)應(yīng)的pH值以及碘藍(lán)值都要明顯高于其他2個(gè)樣品。真空PET包裝將包裝袋內(nèi)空氣全部排出，所含的氧濃度更低，對(duì)大米本身的呼吸作用以及霉菌繁殖均能起到很好的抑制作用，從而達(dá)到延長(zhǎng)大米保質(zhì)期的目的[28]。普通PET包裝和普通共擠膜包裝兩者對(duì)大米陳化等問(wèn)題的延緩效果相差不大。