不同储藏年限稻谷的品质及蒸谷米加工 适应性分析

张玉荣，周显青*，彭 超

（河南工业大学粮油食品学院，粮食储藏与安全教育部工程研究中心，粮食储藏安全河南省协同创新中心，河南 郑州 450001）

稻谷收获后仍具有生物活性，在储藏过程中会不断进行新陈代谢，加上温湿度、酶和微生物等因素的综合影响，稻谷或大米的品质会不可避免地随储藏时间延长而发生劣变，最终影响其食用价值[1]。研究表明在储藏过程中蛋白质的含量变化往往不大[2]，而其物理化学性质会发生系列变化[3]。比如研究发现在储藏期间，不论水分和储藏温度高低，—SH含量均减少，且米蛋白—SH含量会影响米饭的流变学特性[4]；大米品质劣变是由于米谷蛋白—S—S—含量和分子质量的上升削弱了蛋白的水合能力，造成其糊化特性改变[5]。另有研究表明不愉快气味是由挥发性物质引起的，其中醛酮类物质是主要的贡献者；随着储藏时间的延长，品质劣变严重的会出现“米糠味”，甚至出现“陈臭味”[6]。蒸谷米多以稻谷为原料，经清理、浸泡、蒸煮和干燥等工艺处理后，再经常规稻谷加工而得到[7]。蒸谷米加工过程中的水热处理不仅会导致其风味发生改变，其蛋白质中含硫的氨基酸（比如胱氨酸、蛋氨酸等）在高温蒸汽作用下，会水解产生带有独特风味和香味的硫化物[8]。与普通大米相比，蒸谷米的外观品质、碾米品质、营养价值以及储藏品质均显著提高。目前蒸谷米的研究多集中在蒸谷米的加工工艺与设备上[9-15]，而对蒸谷米的蒸煮、外观、食用品质及蒸谷米用原料的选择鲜有报道。本实验以不同储藏年限的稻谷为原料，将其加工成蒸谷米，并对其蒸煮特性、外观及其所制米饭的食用品质与质构特性等指标进行测定分析，并用数理统计方法对蒸谷米的品质进行综合评价，探索原料加工蒸谷米的适应性，旨在为蒸谷米用稻谷的选择提供依据，为储备稻谷的转化利用提供新思路，对国家储备稻谷去库存具有现实意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

采用稻谷样品共80 份，由籼稻主产区江西省、粳稻主产区吉林省提供；其中中央储备粮江西分公司质检中心提供储藏年限为1～4 年的籼稻40 份，每年各10 份；中央储备粮吉林分公司质检中心提供储藏年限为1～4 年的粳稻40 份，每年各10 份。按照GB/T 5491—1985《粮食、油料检验 扦样、分样法》[16]进行采样，样品经过除杂后在4 ℃下冷藏存放。

1.2 仪器与设备

101C-3型电热鼓风干燥箱 上海实验仪器厂有限 公司；MP2002电子天平 上海恒平科学仪器有限 公司；HHS型电热恒温水浴锅 天津市华北实验仪器有限公司；SY88-TH三立式捣精机（砻谷机）、三立式捣精机（精米机） 韩国双龙机械产业株式会社；PHS-3C精密酸度计 上海大普仪器有限公司；电磁炉 山东九阳股份有限公司；TGL-18MS台式高速冷冻离心机 上海卢湘仪离心机仪器有限公司；质构仪 英国Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 蒸谷米制作

制作流程：稻谷→清理→浸泡→汽蒸→干燥→ 缓苏→砻谷→碾白→蒸谷米

具体制作步骤：参照文献[15]中的方法并进行修改。称取清理后的净稻谷原料200 g，放入盛有70 ℃ 300 mL蒸馏水的烧杯中，将烧杯置于70 ℃恒温水浴锅中，浸泡4 h（水分质量分数为34%～36%）。用孔筛滤出稻谷，于蒸锅中汽蒸30 min，再置于100 ℃电热鼓风干燥箱内干燥1 h，取出在室温通风处晾至水分质量分数13%左右。然后经过砻谷、碾米（碾减率8%左右），装入自封袋密封，于4 ℃下冷藏存放。

1.3.2 蒸谷米的蒸煮特性测定

参照张玉荣[17]测定大米蒸煮特性的方法，对蒸谷米的吸水率、体积膨胀率和米汤的pH值、碘蓝值、固形物含量进行测定。

1.3.3 蒸谷米外观及其米饭的感官评价

食管癌是目前临床中十分常见的一种癌症疾病,主要是指患者食管鳞状上皮或者腺上皮出现异常增生反应进而引发的恶性病变情况[1]。伴随我国人口老龄化现象的日益严重,患有食管癌的老年患者数量也出现明显增多[2]。在老年食管癌患者的治疗中,食管切除手术等是主要治疗方式,但是由于老年食管癌患者自身体质较差且合并有不同类型的基础疾病等,所以部分患者对于手术出现不耐受等情况,术后也可能出现不良反应,预后相对较差[3]。我院针对老年食管癌患者的治疗选择应用管状胃方案,现根据研究情况作如下分析:

参考大米蒸煮方法对蒸谷米进行蒸煮，参考文献[17]对蒸谷米的感官评价标准、文献[18-19]对米饭的感官评价标准，结合蒸谷米自身特点分别对蒸谷米和蒸谷米米饭进行评价。蒸谷米的评价指标包括色泽和外观结构，蒸谷米米饭的评价指标包括色泽、外观结构、气味、适口性、滋味。具体评分标准见表1。感官评分由6 名感官评价人员组成，评价人员需参照GB/T 16291.1—2012《感官分析 选拔、培训与管理评价员一般导则 第1部分：优选评价员》[20]培训后方可参加评价。

表 1 蒸谷米及其米饭的感官评价标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of parboiled rice

1.3.4 蒸谷米米饭的质构测定

将蒸煮焖制后的米饭冷却至室温，采用周显青等[21]的方法对蒸谷米米饭进行质构测定。参数设置：TPA模式、测前速率1.0 mm/s、测试速率0.1 mm/s、测后速率5.0 mm/s、压缩比70%。

1.4 数据处理与分析

实验重复3 次，并运用Excel软件对数据进行整理和制图，再用SPSS 20.0软件对数据进行方差分析、主成分分析及聚类分析。

2 结果与分析

2.1 蒸谷米的品质特性分析结果

2.1.1 蒸煮品质特性

图 1 蒸谷米蒸煮特性Fig. 1 Cooking characteristics of parboiled rice

蒸煮特性是大米最重要的品质之一，吸水率可以反映蒸饭时间，米汤pH值与米饭食味有关，米汤固形物含量与米饭的光泽和黏度有关。由图1和表2可知，随着 储藏年限延长，籼稻、粳稻加工成的蒸谷米吸水率、体积膨胀率呈上升趋势，与储藏1 年的稻谷相比，储藏4 年的籼稻和粳稻加工成的蒸谷米吸水率分别增加49.1%和35.9%，体积膨胀率分别增加70.6%和66.6%。籼型蒸谷米吸水率、体积膨胀率均是在储藏3、4 年组达到显著水平，而不同年限储藏组米汤的pH值、碘蓝值、固形物含量均无显著差异性。粳型蒸谷米的吸水率、体积膨胀率在储藏4 年组与储藏1、2 年组分别达到显著水平，且米汤的pH值、碘蓝值、固形物含量在储藏年限内均无显著差异性。从图1中数据可以看出，籼型蒸谷米的蒸煮品质均在储藏3、4 年组离散性较大，说明储藏3、4 年的籼稻加工的蒸谷米品质有较大差异，这可能是储藏时间较长导致稻谷籽粒特性有很大的不同[22]。

表 2 蒸谷米蒸煮特性分析Table 2 Analysis of cooking characteristics of parboiled rice

图 2 蒸谷米感官品质评分Fig. 2 Sensory quality of parboiled rice

从图2可看出，籼型蒸谷米的米粒色泽在储藏1、2 年组数据较为离散，储藏3、4 年组数据较为集中；米粒外观结构在储藏1、2 年组数据较为集中，在3、4 年组数据较为离散；这说明籼稻在储藏前期，由于稻谷样品籽粒的差异，导致在加工蒸谷米时，米粒颜色出现较大的差别，而结构不受籽粒差异的影响[21]；在储藏后期，米粒结构出现较大的差别，是因为稻壳易脱落，对籽粒的保护作用减小，在加工蒸谷米的过程中，籽粒易吸水涨破，导致结构破坏[22]。对于粳稻而言，米粒 色泽在储藏1、2 年组数据较为集中，储藏3、4 年组数据较为离散；米粒外观结构在储藏1～3 年组数据较为集中，在储藏4 年时数据较为离散；由于储藏3 年后，储藏年限延长导致的蒸谷米品质变化，更多的是取决于稻谷原料本身品质的差异，比如，粳稻在加工蒸谷米的过程中，由于籽粒较厚，在浸泡过程中吸水困难，因此在 加工过程中，有可能出现米粒未完全糊化，导致外观结构较差[23]。制作成蒸谷米米饭后，发现米饭的色泽与米粒色泽有较大的关系，蒸谷米的米粒黄色较浅，蒸出的米饭色泽较好，而米粒黄色较深的蒸谷米制作的米饭色泽较差，其他感官品质由于原料储藏年限的差异及稻谷样品的不同也出现了不同程度的差异。

表 3 蒸谷米感官品质评分分析Table 3 Analysis of sensory quality of parboiled rice

由表3可知，随着储藏年限延长，籼型蒸谷米的米粒色泽、米饭感官评价总分显著降低，具体表现为米粒色泽逐渐加深，这可能是由于稻谷随着储藏时间的延长，颜色变暗，导致蒸谷米的颜色加深[24]；米粒外观结构、米饭气味得分变化不显著；储藏3 年后制得的米饭外观结构、适口性和滋味得分显著下降。粳型蒸谷米米饭的滋味得分、感官评价总分在储藏1～4 年组均有显著性差异，米粒色泽、米粒外观结构、米饭色泽、米饭气味得分在储藏3 年后才与前一年有显著性差异，适口性得分储藏4 年后与前一年相比有显著性差异，米饭外观结构得分在储藏1～4 年组均无显著性差异。可以看出，粳型蒸谷米的感官品质总体上低于籼米蒸谷米，这可能是由于不同品种类型的稻谷在相同水热处理条件下，其吸水率和淀粉糊化程度不同，从而影响蒸谷米的品质[25]；相较于粳稻籽粒短厚，籼稻由于粒型细长，在浸泡和汽蒸时水与热能够很快地进入胚乳中心部位[26]。在籼稻中，储藏1～2 年后加工得到的蒸谷米品质更好。

2.1.3 蒸谷米米饭的质构特性

图 3 蒸谷米米饭质构特性Fig. 3 Texture characteristics of cooked parboiled rice

表 4 蒸谷米米饭质构特性分析Table 4 Analysis of texture characteristics of cooked parboiled rice

由图3和表4可知，随储藏年限延长，籼型蒸谷米米饭的质构特性无显著变化，其中硬度、黏聚性呈上升趋势，其他质构指标无明显变化趋势。随储藏年限延长，粳型蒸谷米的硬度随年限的增加呈上升趋势，且3、4 年储藏组之间具有显著性差异；黏着性呈降低趋势，在储藏3 年时显著降低；弹性、黏聚性、回复性无明显变化规律，且各年限间均无显著性差异；咀嚼性呈上升趋势，在储藏年限为4 年时显著增加。籼型蒸谷米的米饭硬度高于粳型蒸谷米，这可能是由于籼稻稻谷经过蒸煮，淀粉颗粒排列更紧密，淀粉颗粒与蛋白质结合得更牢固，导致硬度更高；此外，稻米类型、品种、直链淀粉含量与其蒸煮时间及蒸煮后的水分含量都可能会对蒸谷米米饭的硬度产生影响[27-28]。

2.2 蒸谷米品质的综合评价及原料适应性分析结果

感官评价是人们对食品的主观评价，受品评人的生活习惯影响较大[29]。因此将感官评价、质构特性进行结合，利用主成分分析法构建数学模型对蒸谷米品质进行综合评价，并分析蒸谷米的原料适应性[30]。由于蒸谷米各品质指标具有不同的量纲，有可能会对分析结果产生影响，因此将各品质指标进行数据标准化处理，即将各指标的数据减去平均值后除以标准差。将处理后的结果进行主成分分析。令X1代表米粒色泽，X2代表米粒外观结构，X3代表米饭色泽，X4代表米饭外观结构，X5代表米饭气味，X6代表米饭适口性，X7代表米饭滋味，X8代表米饭感官评价总分，X9代表米饭硬度，X10代表米饭黏着性，X11代表米饭弹性，X12代表米饭黏聚性，X13代表米饭咀嚼性，X14代表米饭回复性。以特征值大于1的标准，共提取了3 个主成分（表5），累积贡献率达到72.98%，保留了原始变量的大部分信息，因此提取的这3 个主成分可以很好地解释原有变量所包含的信息。特征值在某种程度上可以看成衡量主成分影响力的指标。各主成分的特征向量见表6。

表 5 各主成分的特征值、贡献率和累积贡献率 Table 5 Eigenvalue of each principal component and their respective contribution rate and cumulative contribution rate to total variance

根据表6中各主成分的特征向量，构建主成分得分（Y1、Y2、Y3）与蒸谷米品质指标间的关系，关系式分别如式（1）～（3）所示。

以3 个主成分Y1、Y2、Y3与其贡献率构建出蒸谷米品质的综合得分Z，Z是主成分Y1、Y2、Y3的线性组合，即Z＝0.36789Y1+0.25579Y2+0.10609Y3。

表 6 各主成分特征向量Table 6 Eigenvector of each principal component

利用该模型对蒸谷米品质进行综合评价，得出各样品的综合分值Z，并对综合分值进行快速聚类分析，聚类结果与各储藏年限的样品数量的统计结果见表7。

表 7 聚类分析结果与各储藏年限稻谷样品数量Table 7 Clustering analysis results and number of rice samples at each storage time

由表7可知，根据蒸谷米综合评分可分成3 类，第一类综合分值在0.38～1.13，聚类中心为0.65，是蒸谷米品质最好的一类，共包含18 份样品，其中籼稻18 份、粳稻0 份；籼稻中储藏1～4 年的样品分别有8、7、1、2 份；第二类综合分值在-0.21～0.30，聚类中心为0.05，是蒸谷米品质次好一类，共包含36 份样品，其中籼稻17 份、粳稻19 份；第三类综合分值在-0.91～-0.24，聚类中心为-0.51，共包含26 份样品，其中籼稻5 份、粳稻21 份；由此可见，籼稻加工的蒸谷米品质大多处在第一类和第二类，而粳稻加工的蒸谷米品质处在第二类和第三类，这说明籼稻加工蒸谷适应性好于粳稻；储藏1、2 年的籼稻分别有80%和70%的样品加工蒸谷米品质处在第一类，而储藏3、4 年的籼稻仅分别有10%和20%的样品加工蒸谷米的品质处在第一类，说明储藏1、2 年的籼稻加工蒸谷米品质较好。

3 结 论

随稻谷储藏年限的延长，蒸谷米的吸水率和体积膨胀率均呈上升趋势；米汤pH值、碘蓝值和固形物含量均无显著变化；蒸谷米的感官评价总分均降低，其中米粒色泽加深，外观结构变差，蒸谷米米饭的适口性、滋味得分均呈降低趋势，其中籼型蒸谷米的感官品质较粳型蒸谷米好，不同年限籼米加工成的蒸谷米的色泽和感官评价总分差异显著，而不同年限粳米加工成的蒸谷米所制米饭滋味和感官评价总分显著差异；对于质构特性指标，除硬度和咀嚼性呈上升趋势，以及粳型蒸谷米的黏着性呈下降趋势外，而其余指标无显著变化。

在感官评价基础上，引入质构特性指标，对蒸谷米的品质进行综合评价；并利用主成分分析构建了蒸谷米品质评价的数学评价模型。再通过对综合评分值聚类分析得出品质分类，并统计各储藏年限的样品数量，得出籼稻加工蒸谷米适应性优于粳稻，且储藏1、2 年的籼稻加工蒸谷米品质较好。