低温、准低温、常温对“甬优15”质构特性和糊化特性的影响研究

毕文雅， 董 震， 张来林， 石天玉

(国家粮食和物资储备局科学研究院1,北京 100037)(吉林工商学院2,长春 130062)(河南工业大学3,郑州 450052)

低温、准低温储藏是绿色控温储粮方式，尤其适用于优质稻这种变化敏感的作物，同时为保证优质稻的后期加工及食用，探索质构特性在优质稻储藏期间的变化规律，获取优质稻延缓品质劣变的效果，为后续获得更好的经济效益提供参考。

稻谷的食用品质检测测定不能单纯依靠品尝评分值等依赖感观的方式，要应用各类仪器及理化指标进行科学评价，分析各类理化性质结果与稻谷品质的相关性，可有效补充感官测定之外稻谷重要质量指标。质构特性中的硬度和黏性都与稻谷的食用品质有相关性，测定米饭的质构特性是评价大米食用品质的基础，而物性仪则可以准确的检测米饭的质构，从而可以间接评价稻谷的食用品质。有研究利用质构仪对米饭的质构特性进行分析得到对米饭质构分析的一种简便可行的评价方法[1]。稻米的糊化特性主要是指糊化过程、冷却过程温度的变化规律，影响稻米的黏度和食味品质进而影响米饭的回生程度。储藏过程中，淀粉性质的变化对稻谷蒸煮品质的影响其重要作用[2]。有研究认为，稻谷糊化特性变化的原因可能是淀粉(特别是直链淀粉)分子间的聚合，降低了大米淀粉糊化与分散的性能，故稻米的糊化特性影响稻米的黏度和食味品质进而影响米饭的回生程度[3]。本研究利用TPA和RVA对低温、准低温、常温储藏下的“甬优15”的质构特性和糊化特性变化进行分析研究。

1 材料与仪器

1.1 材料及储藏方法

实验原粮：“甬优15”优质稻，福建南平，2015年10月产。

储藏方法：将含水量为13.1%、13.8%、14.5%的“甬优15”优质稻(优质籼稻安全水分13.5%)装到铝箔袋中，用热合机封口，放入15、20、25 ℃的恒温箱中模拟储藏270 d。

1.2 主要仪器

HWS型智能恒温恒湿箱，SY88-TH砻谷机，JNM-Ⅲ碾米机，TA-XT Plus质构分析仪，JXFM110锤式旋风磨，Super3型快速黏度分析仪。

1.3 方法

米饭质构特性测定方法：样品制备参照国家标准[4]；采用TPA测试：选用P-36R探头，测前速度5.0mm/s，测试速度0.5 mm/s，测后速度5.0 mm/s，压缩比为70%。每次测定时，在米饭样品中间层不同部位随机取3粒米，头碰头120°角的方式放置在载物台上，每个样品测定6次，其中去掉硬度最大和最小的2个测定结果，取4次测定结果，计算平均值和偏差[5]，每组实验重复3次。具体指标有硬度(Hardness)-最直接反映口感的一项指标；弹性(Springiness)-米饭在被挤压后可以回复到原始高度的比例；黏性(Adhesiveness)-米饭经过加压变形之后，表面有黏性，产生负向的力量。

米粉糊化特性测定方法：参照GB/T 24852—2010[6]。

1.4 数据分析

针对所得的数据，使用SPSS软件进行方差分析，使用Origin软件进行数据作图。

2 结果与分析

2.1 低温、准低温、常温对“甬优15”储藏过程中质构特性指标的影响

2.1.1 硬度的变化

由图1可知，在15、20 ℃下，2种含水量(13.1%、14.5%)的“甬优15”的米饭硬度均随着储藏时间的延长而上升；含水量高的优质稻的米饭硬度低，口感相对较好；随着储藏时间的延长，米饭硬度增加是因为直链淀粉与脂类形成复合物，使糊化所需要的水难以通过，从而淀粉粒强度增加而导致的[7]，同时米饭淀粉逐渐老化，与蛋白质结合紧密而导致的[8]。在25 ℃下，米饭硬度先随着储藏时间的延长而快速上升，在储藏180 d后开始下降；储藏后期米饭硬度下降是因为稻谷劣变程度加剧，不能再保持其籽粒的完整性，蒸煮后米饭膨胀、松散导致的[9]。通过对硬度Y1与储藏时间D(d)、储藏温度T(℃)、含水量M(%)建立线性回归拟合方程，得到Y1=0.804D+0.338T-0.347M+665.246 (R2=0.878)，可知硬度与储藏温度、储藏时间成正相关，与含水量负相关。

2.1.2 弹性的变化

米饭弹性是反映米饭食味的重要指标之一，米饭弹性越大，咀嚼时越有嚼劲。由图2可知，两种含水量(13.1%、14.5%)的“甬优15”的米饭弹性均随着储藏时间的延长而降低，说明米饭嚼劲下降，口感变差；在15、20 ℃下储藏，弹性的下降趋势较25 ℃下的缓慢，说明低温、准低温对弹性的下降具有延缓作用；水分为14.5%的“甬优15”弹性高于13.1%的，说明偏高水分“甬优15”优质稻可以保证更好的口感。对弹性Y2与储藏时间D(d)、储藏温度T(℃)、含水量M(%)建立线性回归拟合方程，Y2=-0.863D-0.179T+0.375M+61.239(R2=0.914)，可知弹性与含水量成正相关，与储藏时间、储藏温度呈负相关。

2.1.3 黏性的变化

在分析时，黏性值取绝对值后进行比较大小(以下描述均取绝对值后)。研究中认为，黏性的降低表示米饭松散，食味品质降低[10]。由图3可知，“甬优15”的黏性随储藏时间的延长呈现下降趋势，且储藏温度越高、含水量越低，黏性下降趋势越大，因为随着时间的延长，淀粉酶活力降低，蛋白质由溶胶变为凝胶，陈米细胞壁较为坚固，蒸煮时不易破裂，游离脂肪酸会包裹淀粉粒，使其膨化困难。对黏性Y3与储藏时间D(d)、储藏温度T(℃)、含水量M(%)的建立线性回归拟合方程：Y3=0.871D+0.258T-0.294M-445.343(R2=0.912)，可知米饭黏性与储藏时间、储藏温度成正相关，与含水量呈负相关；随着储藏时间的延长，米饭黏性越来越低，含水量高的米饭黏性大，储藏温度越高，黏性越低。

2.2 低温、准低温、常温对“甬优15”储藏过程中糊化特性指标的影响

RVA是一种快速测定淀粉糊化特型的方法，通过测定样品在机械搅拌并在一定温度条件下的黏度变化表征样品的糊化特性(图4)。

图1 两种含水量“甬优15”的硬度变化

图2 两种含水量“甬优15”的弹性变化

图3 两种含水量“甬优15”的黏性变化

图4 糊化特性曲线

2.2.1 峰值黏度黏度的变化

峰值黏度(peak viscosity)是加热使试样开始糊化至冷却前达到的最大黏度值。雷玲等[11]指出峰值黏度是在溶胀和多聚体逸出导致黏度增加与破裂和多聚物重新排列导致黏度降低之间的平衡点，显示了淀粉或混合物结合水的能力。有研究表明。在20、35 ℃下稻谷峰值黏度没有显著差异[10]。由图5可知，峰值黏度大体呈现上升的趋势，在1 500～3 500 cP之间变化，储藏前90 d上升较慢，90～135 d上升较快，135 d后开始略微下降，但比初始值高，因为酶的活性减弱，淀粉颗粒的水合作用在增强导致峰值黏度上升；峰值黏度随着含水量的升高而降低的，13.1%下的峰值黏度比其他含水量下的要高；对15、25 ℃下的含水量做方差分析，含水量对峰值黏度影响不显著(P>0.05)；而对20 ℃下的含水量进行方差分析，含水量对稻谷峰值黏度的影响极显著(P<0.01)，含水量13.1%的稻谷峰值黏度在1 976～3 254 cP变化，13.8%的峰值黏度在1 964～3 065 cP变化，14.5%的峰值黏度在1 944～3 385 cP变化，峰值黏度分别增加了1 278、1 101、1 441 cP；对13.1%和13.8%稻谷的峰值黏度进行差异性检验，得出，P=0.014，0.010.05。13.1%和14.5%初始含水量对稻谷峰值黏度的影响不显著。在20 ℃条件下储藏，含水量13.8%对“甬优15”峰值黏度的影响最小，其次是14.5%、13.1%。

2.2.2 最低黏度的变化

最低黏度(minimum viscosity)是实验达到峰值黏度后，在冷却期间的最小黏度值。在RVA测试的保持期，样品受到恒定高温(95 ℃)和机械剪切力的作用，淀粉颗粒进一步崩解，淀粉分子进入溶液并重新排列。由图6可知，“甬优15”最低黏度在储藏期间是缓慢上升的。对温度做方差分析得到其对最低黏度影响不显著(P>0.05)，而含水量影响显著(P<0.05)，即含水量越高，最低黏度越高。含水量为13.1%的“甬优15”，在15 、20 、25 ℃下最低黏度由初始985 cP上升到1 471、1 700、1 675 cP；含水量为13.8%的“甬优15”，在15、20、25 ℃下最低黏度由初始955 cP上升到1 633、1 700、1 726 cP；含水量为14.5%的“甬优15”，在15、20、25 ℃下最低黏度由初始990 cP上升到1 796、1 788、1 892 cP。在135 d后，3个含水量下的最低黏度大小为：14.5%>13.8%>13.1%，说明含水量高的优质稻抗剪切力强。

2.2.3 最终黏度的变化

最终黏度(final viscosity)表明了试样在熟化并冷却后形成黏糊或凝胶的能力。随着混合物逐渐冷却，在淀粉分子之间，尤其是直链淀粉分子之间可能会发生重聚合，可形成凝胶。由图7可知，最终黏度随着储藏时间的延长呈现上升趋势的。最终黏度Y4与储藏时间T(d)和含水量M(%)的回归方程为：

Y4=0.768T+0.212M+1699.042(R2=0.629，P<0.01)，表明最终黏度与储藏时间和含水量呈极显著的二元线性关系，其随着储藏时间的延长和含水量的增加而上升。

图5 不同含水量下的峰值黏度的变化

图6 不同含水量下的最低黏度的变化

图7 不同含水量下的最终黏度的变化

2.2.4 糊化温度的变化

糊化温度(pasting temperature)是熟化试样所需要的最低温度。通常在低于50 ℃时淀粉颗粒不溶于水，但在水中被加热超过某临界温度时，即达到糊化温度，淀粉颗粒会吸收大量的水溶胀至其原体积的许多倍并受到剪切力的作用，彼此挤压表面出现黏度增加的现象。淀粉颗粒的形状和颗粒内部淀粉分子间结合的紧密程度决定了淀粉糊化的难易，即糊化温度的高低[12]。由图8可知，糊化温度随着储藏时间的延长呈现波动上升的趋势；在储藏前180 d，“甬优15”的糊化温度变化不显著，但随着继续储藏，上升趋势显著，与孙婷琳等[13]的研究结果相似；储藏前6个月，水分对糊化温度的影响不显著，储藏后期在15、20 ℃下，含水量13.1%、13.8%的糊化温度近似且都低于14.5%下的，在270 d时，含水量13.8%的糊化温度还略低于13.1%的，而在25 ℃下，含水量13.8%和14.5%下的糊化温度近似且都高于13.1%的，15、20 ℃可以保证13.8%的优质稻品质优良。对储藏时间和含水量做方差分析，得P时间<0.01，P含水量<0.05，说明储藏时间和含水量对糊化温度有显著性差异。糊化温度Y5与储藏时间T(d)和含水量M(%)的回归方程为：Y5=0.814T+0.164M+77.972(R2=0.687，P<0.01)，表明糊化温度与储藏时间、含水量呈极显著的二元线性关系，其随着储藏时间的延长和含水量的增加而上升。

图8 不同含水量下的糊化温度的变化

3 结论

本研究以福建南平所产的“甬优15”优质稻为研究对象，通过270 d的储藏期，对其质构特性和糊化特性进行研究，结果表明：含水量高的“甬优15”的硬度低、弹性高、黏性高，口感相对较好；随着储藏期的延长，硬度上升、弹性降低、黏性降低、咀嚼性上升；在15、20 ℃下，“甬优15”的硬度随着储藏期的延长而上升；在25 ℃下“甬优15”的硬度先随着储藏期的延长而快速上升，在储藏180 d后开始下降；低温、准低温对弹性下降、黏性下降具有延缓作用；米饭硬度、黏性、咀嚼性与储藏温度、储藏期成正相关，与含水量负相关，米饭弹性与含水量成正相关，与储藏期、储藏温度呈负相关。随着储藏时间的延长，米粉的糊化特性中峰值黏度在储藏期135 d时呈现最优结果，最终黏度、糊化温度与储藏时间、含水量呈极显著正相关，最低黏度与储藏时间呈正相关，与含水量呈负相关。