包裝材料厚度對大米貯藏品質(zhì)的影響

陳冰潔,喬勇進(jìn),張 怡,王 曉,劉晨霞

(上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品保鮮加工研究中心,上海 201403)

稻米是全球50%以上的人口特別是亞洲地區(qū)人民的主食,中國是世界上最大的稻米生產(chǎn)國和消費國,根據(jù)國家糧食局統(tǒng)計數(shù)據(jù),中國2017年稻谷產(chǎn)量約為2.08×1011kg,占全球產(chǎn)量的40%[1]。在夏季溫度高達(dá)38—41℃,相對濕度高達(dá)85%—98%的中國東南部和南部地區(qū),大米劣變加快,損失嚴(yán)重。在暴露的環(huán)境中,陳化、泛黃和霉菌生長是大米的典型惡化現(xiàn)象[2-3],影響大米的食用品質(zhì)和安全。包裝材料是延緩大米陳化的有效手段,傳統(tǒng)的塑料編織袋等包裝材料這方面功能并不突出,取而代之的高阻隔性的包裝材料受到眾多研究人員的關(guān)注。

‘滬早香軟1號’是上海國慶早稻的代表,以其突出的口感受到消費者的歡迎?！疁?212’獲得2018年首屆“全國優(yōu)質(zhì)稻品種食味品質(zhì)鑒評金獎”,目前在上海各郊區(qū)廣泛種植,并輻射到周邊浙江、安徽及江蘇等地,是上海優(yōu)質(zhì)軟米的典型代表。上海作為高溫、高濕地區(qū),優(yōu)質(zhì)大米貯藏難度較大,且上海大米種植資源有限,如何維持地產(chǎn)大米的新鮮程度顯得至關(guān)重要。本研究從貯藏品質(zhì)、糊化特性、食味品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)等指標(biāo),考察大米品質(zhì)與包裝材料厚度的關(guān)系,以期篩選合適的包裝材料厚度。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

H1850R型臺式高速離心機:湖南湘儀;BP301S型電子天平:德國賽多利斯;DHG-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:上海一恒科技;Ultrospec 3300pro型分光光度計:美國安瑪西亞。大米食味計:北京東孚久恒;快速粘度分析儀:NEWPORT SCIENTIFIC。

1.2 試驗材料

稻谷品種為‘滬早香軟1號’和‘滬軟1212’,采自上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院莊行試驗站,于4℃冷庫中存儲1年。試驗前將稻谷加工成一級大米;包裝材料:選用PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)和PE(聚乙烯)復(fù)合材料,規(guī)格為18 cm×25 cm,由喜之龍辦公旗艦店提供。采用TSY-T1水蒸氣透過率測試儀測試包裝材料的水蒸氣透過量,采用氧氣透過量測試儀檢測其O2透過量。綜合考慮水蒸氣、O2透過量,本試驗所用材料阻隔性的高低順序為5＞4＞3＞2＞1,各相關(guān)指標(biāo)見表1。

表1 包裝材料特性Table 1 Characterization of packaging materials

1.3 試驗方法

1.3.1 貯藏方法

分別稱取500 g‘滬早香軟1號’大米,裝入表1編號的5組不同厚度的包裝袋中,每組18袋,用封口機封口。置于37℃、75%RH的人工氣候箱中加速大米陳化,每隔30 d取樣測定?！疁?212’大米的貯藏同上述操作。

1.3.2 大米品質(zhì)測定方法。

含水量的測定參照GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》中105℃恒重法;脂肪酸的測定參照GB/T 5510—2011《糧油檢驗糧食、油料脂肪酸值測定》;糊化特性的測定參照GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性測定 快速粘度儀法》;食味值用大米食味計測定,蒸煮品質(zhì)的測定參照李闖等[4]的方法。每個指標(biāo)以3次測量結(jié)果的平均值表示。

1.3.3 色差的測定

參照Wang等[5]和姜平[6]的方法,用黑板、白板進(jìn)行色差計的校正后測定米粉顏色。每組樣品重復(fù)3次取平均值。ΔE由ΔL*,Δa*,Δb*三者的平方和開平方得到。ΔE＜1.5、1.5＜ΔE＜3.0和3.0＜ΔE＜6.0分別表示樣品與貯藏前樣品顏色無差異、稍微有差異和顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同厚度的包裝袋對大米含水量的影響

貯藏期間大米的含水量不僅與米粒的呼吸、代謝有關(guān),也與包裝材料的厚度、透濕性、透氣性等因素有關(guān)[7-8]。如圖1所示,在高溫高濕貯藏環(huán)境中,兩品種大米的水分含量都呈下降趨勢,且組1大米含水量在貯藏過程中變化較大,而組4和組5大米含水量變化較小,貯藏至150 d時,組1和組5的水分含量存在顯著性差異(P＜0.05),這主要是因為組1材料水蒸氣透過率大,大米水分波動速率較快,組5材料水蒸氣透過率小,阻隔性好,大米水分波動速率較低,這與張紅健等[9]研究結(jié)果一致。大米的含水率對米飯的食味品質(zhì)有較大影響,大米水分含量過低時,蒸煮過程中,腰部和腹部會產(chǎn)生水分差而斷裂,淀粉粒從斷裂處涌出,導(dǎo)致米飯彈性降低、口感變差。一般認(rèn)為,大米含水率在13%—16%時,感官、品質(zhì)良好,風(fēng)味、口感均處于較優(yōu)水平[10]?！疁缦丬?號’大米在整個貯藏過程中水分含量一直在13%以下,而‘滬軟1212’大米組3、4、5水分含量為13%—15%,處在較優(yōu)水平,這也與‘滬軟1212’大米食味值一直大于‘滬早香軟1號’大米相符合。

圖1 包裝材料厚度對大米含水量的影響Fig.1 The influence of the thickness of packaging materials on water content of rice

2.2 不同厚度的包裝袋對大米食味值的影響

貯藏過程中大米的食味品質(zhì)受多種因素影響,直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量較高會導(dǎo)致大米硬度增強[9,11];脂肪酸值的增加會導(dǎo)致米飯食用品質(zhì)下降;含水量的降低易使大米爆腰,在蒸煮時營養(yǎng)物質(zhì)流失導(dǎo)致米飯品質(zhì)下降[12]。

食味值是通過測定大米中直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)、脂肪酸和水分含量等指標(biāo)綜合評價大米食味的方法[12],食味值數(shù)值大小代表大米食味情況,100為滿分,數(shù)值越高越好吃。與人感官評價相比較,操作簡便、準(zhǔn)確性高[13]。

由圖2可知,隨著貯藏時間的延長,‘滬早香軟1號’和‘滬軟1212’大米食味值都呈下降趨勢,組1食味值變化最大,其次是組2和組3,最后是組4和組5。在150 d時,‘滬早香軟1號’大米組1、2、3、4、5的食味值分別為60、62、66、67、68;‘滬軟1212’大米組1、2、3、4、5的食味值分別為70、73、75、76、76。分析原因可能是在貯藏的過程中阻隔性差的包裝含水量及脂肪酸的變化較大,導(dǎo)致稻米食味品質(zhì)變差,由此說明厚度大的包裝對于保持大米食用品質(zhì)效果要優(yōu)于厚度小的包裝。

圖2 包裝材料厚度對大米食味值的影響Fig.2 The influence of the thickness of packaging materials on taste value of rice

2.3 不同厚度的包裝袋對大米脂肪酸的影響

脂肪酸值是反映大米貯藏中品質(zhì)變化的良好指標(biāo),客觀且靈敏。大米的主要營養(yǎng)物質(zhì)中,脂類變化最為劇烈[14],是大米陳化最主要的因素,大米脂類的變化影響著大米脂肪酸含量的變化[15]。由圖3可見,貯藏期間,各組的脂肪酸值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,這與Wang等[5]和曹崇江等[16]的研究一致。主要是因為貯藏時間的延長,會使脂肪水解速度加快,大米表面的微生物會將脂肪分解成高級脂肪酸,這兩者共同作用導(dǎo)致脂肪酸值增加[6,17-18];但儲藏后期,脂肪酸在氧化酶的作用下分解成醛、酮類等小分子物質(zhì),大量繁殖的微生物又會消耗大量脂肪酸,使脂肪酸值降低[7,19-20]。

圖3 包裝材料厚度對大米脂肪酸值的影響Fig.3 The influence of the thickness of packaging materials on fatty acid value of rice

在前90 d的貯藏時間內(nèi),無論是‘滬早香軟1號’大米還是‘滬軟1212’大米,組1、2脂肪酸值都上升較快,組4、5脂肪酸值上升較緩慢,且組1、2在90 d時脂肪酸值達(dá)到最大,而組4、5在120 d才達(dá)到最大值,說明阻隔性好的厚度大的包裝材料可延遲脂肪的酸敗。貯藏150 d時,‘滬早香軟1號’每100 g組1大米的脂肪酸值為38.12 mgKOH,是初始值的1.88倍,組5是32.44 mgKOH,是初始值的1.60倍,組1和組5存在顯著差距(P＜0.05),‘滬軟1212’每100 g組1、組5大米的脂肪酸值分別為42.75 mgKOH、35.75 mgKOH,也存在顯著差異(P＜0.05),說明阻隔性好的包裝材料可減緩大米中脂類的水解,延緩大米陳化。

2.4 不同厚度的包裝袋對大米色差的影響

色差是衡量大米品質(zhì)的重要指標(biāo)。大米脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的羰基化合物可與蛋白質(zhì)反應(yīng)導(dǎo)致大米的褐變[6,21];同時微生物的作用也會使大米色澤變差;另外,水分含量、氧氣和二氧化碳含量等也影響大米顏色[6,22]。

ΔE值越大,說明其色澤變化越大。由圖4可見,ΔE值均隨貯藏時間的延長而逐漸增大,‘滬早香軟1號’大米貯藏90 d時,ΔE值大于3.0,說明貯藏90 d后大米顏色與最初未貯藏時的原始大米顏色有差別,而‘滬軟1212’大米貯藏150 d時,ΔE值大于3.0,說明‘滬早香軟1號’大米顏色變化速率大于‘滬軟1212’大米。無論是‘滬早香軟1號’大米還是‘滬軟1212’大米,ΔE值最大的都是組1,而最小的是組5,且隨著時間的延長,色差的差異性越來越大。這是因為不同厚度的包裝材料中氧氣濃度、水分含量因素的不同,使微生物作用及酶促反應(yīng)程度不同,導(dǎo)致大米發(fā)生不同程度的黃化[6]。

圖4 包裝材料厚度對大米色差的影響Fig.4 The influence of the thickness of packaging materials on chromatic aberration of rice

2.5 不同厚度的包裝袋對大米糊化特性的影響

糊化特性可以間接反映淀粉性質(zhì)。糊化特性(RVA)譜最主要的兩個特征值(衰減值和回生值)分別用于衡量米飯熱糊的穩(wěn)定性和米粉冷糊的穩(wěn)定性,有研究表明[6],衰減值越大、回生值越小的大米,蒸煮和食用品質(zhì)越好。

由圖5可以看出,隨著貯藏時間的延長,大米的衰減值呈先增大后減小的趨勢,主要是因為淀粉與脂類形成緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),淀粉粒表面的親水作用增強,使得貯藏初期衰減值增大,而隨著貯藏時間增加,體系抗剪切能力下降,淀粉粒易破裂,衰減值因而下降[6,23]。由圖6可知,回生值隨著貯藏時間的增加呈現(xiàn)增大的趨勢,表明大米糊化冷卻后再老化的速率上升,這與金達(dá)麗等的研究結(jié)果一致[24]。試驗結(jié)果表明,包裝材料越厚,大米的衰減值越大而回生值越小,越有助于維持大米較好的蒸煮和食用品質(zhì)。

圖5 包裝材料厚度對大米衰減值的影響Fig.5 The influence of the thickness of packaging materials on attenuation value of rice

圖6 包裝材料厚度對大米回生值的影響Fig.6 The influence of the thickness of packaging materials on retrograde value of rice

2.6 不同厚度的包裝袋對大米蒸煮品質(zhì)的影響

2.6.1 不同厚度的包裝袋對大米吸水率的影響

從圖7可以看出,大米吸水率在貯藏期內(nèi)均呈現(xiàn)逐漸上升趨勢,這是由于大米在陳化過程中蛋白質(zhì)、果膠和纖維素等組分吸水能力增強[25],同時淀粉維管束結(jié)構(gòu)增強,使其難以糊化。貯藏期間,兩種大米組的1樣品的吸水率明顯高于組4、5(P＜0.05),到150 d時,‘滬早香軟1號’組1吸水率為295.5%,組5為240.5%;‘滬軟1212’組1吸水率為295.3%,組5為267.2%;說明組1大米樣品的陳化現(xiàn)象較嚴(yán)重,組5陳化程度相對較輕,反映出阻隔性高的包裝材料能夠減緩大米煮后吸水率的上升。

圖7 包裝材料厚度對大米吸水率的影響Fig.7 The influence of the thickness of packaging materials on water absorption rate of rice

2.6.2 不同厚度的包裝袋對大米pH的影響

由圖8可以看出,兩種大米米湯pH均呈貯藏前期變化迅速、后期變化緩慢的趨勢,初期米湯偏堿性,后期酸性增強,其中組5米湯pH下降最慢,‘滬早香軟1號’由7.12下降至6.42,‘滬軟1212’由7.23下降至6.35;組1的大米米湯pH下降最快,‘滬早香軟1號’由7.12降至6.20,‘滬軟1212’由7.23降至6.15,這主要是由于阻隔性差的包裝大米脂肪酸值增加迅速,氧化成酮、醛等酸性物質(zhì)較快,此外,蛋白質(zhì)易分解成氨基酸,導(dǎo)致酸性物質(zhì)增加[25]。米湯酸度影響大米食味品質(zhì),米湯pH越接近中性,大米的品質(zhì)越好[7],由此說明,阻隔性好的厚度大的包裝材料貯藏大米,穩(wěn)定性更好,品質(zhì)變化更慢。

圖8 包裝材料厚度對大米pH的影響Fig.8 The influence of the thickness of packaging materials on p H of rice

2.6.3 不同厚度的包裝袋對大米米湯干物質(zhì)的影響

由圖9可得出,隨著貯藏時間的延長,大米米湯中干物質(zhì)逐漸降低,其中組4、5下降速率較慢,組1下降最快,主要是因為阻隔性差的包裝,呼吸強度低,營養(yǎng)物質(zhì)消耗較少,也可能是細(xì)胞壁的溶解性降低,淀粉等可溶出物的溶出難度升高,導(dǎo)致米湯干物質(zhì)含量減少[25-26]。

圖9 包裝材料厚度對大米米湯干物質(zhì)的影響Fig.9 The influence of the thickness of packaging materials on expansion rate of rice

3 結(jié)論與討論

本研究的結(jié)果表明,不同厚度包裝材料包裝的大米含水量、蒸煮品質(zhì)和食味值均下降,脂肪酸值先升高后降低,與初始狀態(tài)相比,大米顏色變化較大,大米回生值隨貯藏時間延長逐漸增大,衰減值呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,大米熱糊化穩(wěn)定性變差,容易老化。但無論是‘滬早香軟1號’還是‘滬軟1212’,兩種大米各項指標(biāo)變化程度均隨著包裝材料厚度增加而減少,說明在恒溫恒濕的貯藏條件下,厚度大的包裝材料能更好地延長大米保質(zhì)期。從各項指標(biāo)的比較來看,特別是食味值和脂肪酸值,0.130 0 mm與0.123 8 mm厚度包裝,對大米作用效果差異并不顯著(P＞0.05),考慮包裝材料的成本,選擇0.123 8 mm作為大米包裝材料的厚度。