不同小米品种理化品质及感官品质分析与评价

章洁琼, 刘 辉, 邹 军, 白文华, 卢 扬, 冯泽蔚, 李 俊

(贵州省农作物技术推广总站1，贵阳 550001) (贵州省农业科学院生物技术研究所2，贵阳 550006) (黄平县农业技术推广站3，黄平 556100)

谷子(SetariaitalicaL.)为禾本科(Poaceae)狗尾草属(Setaria)植物[1]，小米(Foxtail millet)是谷子脱壳后的产物[2]。小米是一种药食同源的优质杂粮[3]，小米营养丰富、全面、均衡，富含碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素和矿物质等多种人体必需的常量和微量元素[4,5]。其质地温和，易于吸收，具有抗氧化、健脾胃、清虚热、滋阴养血、催乳补身、提高人体免疫等功效[6]。小米普遍用于小米粥、小米饭等的制作，在贵州也用于小米鲊等特色食品的制作[7]。

李星等[8]研究了包括陕西、河北、山西等地的15个小米品种的主要化学成分含量及淀粉的糊化特性，结果发现，同一产区的不同品种的小米蛋白质和淀粉含量存在差异性，脂肪和含水量不存在显著差异性，不同地区、品种的小米淀粉的糊化特性存在较大差异。张卓敏[9]对黑龙江省的6个小米品种进行营养品质、理化特性和感光品质的测定，发现小米中直链淀粉、支链淀粉、粗淀粉和含水量，以及快速黏度分析仪法(Rapid Viscosity Analyser,RVA)所有参数(除糊化温度和糊化时间外)、质构分析法(Texture Profile Analysis,TPA)所有参数与小米粥的所有感官指标评分均呈负相关，粗蛋白质、粗脂肪含量、糊化温度和糊化时间与小米粥外观呈正相关。张凡等[10]以10种小米为对象，采用模糊感官综合评价以及电子舌技术分析其食味品质，结果表明小米粥的食味品质与蛋白质量分数呈极显著负相关(P<0.01),与颗粒直径、硬度和千粒质量呈负相关。韩俊华等[11]测定了来自不同产地的“张杂谷”品种的直链淀粉含量、胶稠度和碱消值，结果表明，直链淀粉含量、胶稠度和碱消值随品种和产地不同而不同。本研究选取全国不同地区的主栽品种，在贵州省黄平县进行同田种植，对不同理化品质进行测定，对比色泽、一致性等外观品质。本研究将同一栽培条件下的10个品种的小米分别加工成小米饭、小米粥、小米鲊3种制品，对其香味、表观状态、适口性等感官品质进行评定。采用隶属函数法对不同小米品种的理化品质及感官品质进行全面综合评价，为小米优良品种品质指标综合评价以及筛选利用优良品种资源提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

汾特5号(山西省)、汾选8号(山西省)、济谷18(山东省)、济糯米2号(山东省)、冀创1号(河北省)、冀谷39(河北省)、冀谷41(河北省)、冀谷42(河北省)、晋谷21号(山西省)，三月小米(贵州省)，于2018年种植于贵州省黄平县实验基地同一地块，常规水肥管理，适时收获，于2019年1月进行理化品质测定及感官品质评定。

1.2 方法

1.2.1 理化品质测定

将谷子用石磨去壳，获得可食用的小米后，由黑龙江省农业科学院农产品质量安全研究所进行小米理化品质的测定。可溶性糖(以葡萄糖计，干基)、胶稠度、碱消值按照NY/T 83—2017《米质测定方法》执行，粗蛋白(干基)按照GB 5009.5—2016《食品国家标准 食品中蛋白质的测定》执行，粗纤维(干基)按照GB/T 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》执行，直链淀粉(占淀粉质量)按照NY/T 55—1987《水稻、玉米、谷子籽粒直链淀粉测定法》执行。

1.2.2 小米感官品质评定

样品制作和感官评定标准要求参照中国作物学会粟类作物专业委员会制定的“全国优质食用粟评分办法”。样品制作要求用相同的灶具和相同的时间进行蒸煮，具体操作方法：

小米饭制备：按照小米∶水=1∶1的比例要求用SMT-FB 18电饭锅使用“煮饭”功能制作，制成小米饭。

小米粥的制备：按照小米∶水=1∶12的比例要求放入SMT-FB 18电饭锅中，使用“煮饭”功能制作，开锅后20 min，即得小米粥。

小米鲊的制备：称取150 g小米，用水清洗3次，加水浸泡12 h，滤水后放入蒸锅中，天然气大火烧开后开始计时，小火蒸制30 min，然后加入适量五花肉和红糖，再次放入蒸锅中蒸制2 h，即得小米鲊。

随机邀请28位23～60岁不同年龄和性别的品尝人员组成感官评定小组，其中，年龄≤35岁的有5人、35<年龄≤45岁的有9人、45<年龄≤55岁的有10人、年龄>55岁的有4人；男性18人、女性10人。评定人员参照表1的评定标准对不同品种小米在外观上的色泽、一致性，以及小米饭、小米粥、小米鲊制品的表观状态、适口性、香味分别进行评分。

1.3 模糊数学综合评价

参照崔立柱等[12]的方法对不同品种小米的感官品质进行模糊数学综合评价。以小米的色泽(A1)、一致性(A2)、香味(A3)、表观状态(A4)和适口性(A5)为评价指标，从而得出评价指标集A={A1、A2、A3、A4、A5}。

表1 小米感官评定标准

采用问卷调查方法(参照 GB/T 20980—2017)，调查人数共60人，身体健康，无感知方面缺陷，年纪为20～50岁，其中多数为食品相关专业学生和人员。对小米的色泽、一致性、香味、表观状态和适口性等因素按照其重要程度的比重进行分析评价，得出小米感官品质指标的权重集(表2)。

表2 小米感官品质指标权重

设定特定的分值区域，并与评价集相对应，将最终结果量化为具体评分。由感官评定小组评价得出小米感官品质的4个评价等级：优(V1)、良(V2)、中(V3)、差(V4)，从而得出的评语集V={V1、V2、V3、V4}。根据清晰质量等级边界模糊化法将分值区域清晰化，得到相对应的分值，见表3。

表3 评语集与分值区域对应

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 17.0对数据进行处理和统计学分析，P<0.05认为有统计学显著性差异，感官评分数据采用Duncan法进行多重比较分析。

1.5 综合评价方法

采用隶属函数法来综合评价不同品种的小米品质。运用公式求出小米品质各指标参数的隶属函数值。然后将各项指标的隶属函数值累加，求其平均值。隶属函数的平均值越大，表示品质综合品质评价越好。若该指标与小米综合品质呈正相关，则计算公式为[13]：

R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin),i=1,2,3,…,n。

若该指标与小米综合品质呈负相关，则计算公式为[13]：

R(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin),i=1,2,3,…,n。

式中：R(Xi)为第i个指标的隶属函数值；Xi为第i个指标的测定值；Xmax和Xmin为所有品种中第i个指标的最大值和最小值。

2 结果与分析

2.1 不同小米品种理化品质指标分析

不同小米品种的理化品质分别测定了可溶性糖、粗纤维、粗蛋白等3个营养品质指标以及直链淀粉、胶稠度、碱消值等3个食味品质指标，结果见表4。可溶性糖、粗纤维、粗蛋白、直链淀粉、胶稠度、碱消值的变异系数分别为30.76%、14.29%、4.96%、103.40%、9.59%、13.51%。说明供试的10个品种直链淀粉含量的变异程度最大，粗蛋白含量的变异程度最小。

表4 不同品种小米理化品质指标对比

2.1.1 不同小米品种的营养品质分析

不同小米品种的营养品质指标由表4可知。可溶性糖主要包括蔗糖、葡萄糖和果糖，小米的可溶性糖含量是评价其品质重要的指标之一[14]。10个小米品种的可溶性糖质量分数为0.9%～2.0%，含量最高的为河北的品种冀创1号，最低的为山西的品种汾特5号。

粗纤维即膳食纤维，小米膳食纤维具有降血脂的功效[15]，与其他谷物相比，小米的膳食纤维含量较高，74%以上为不溶性膳食纤维[16]，小米中的不溶性纤维可有效吸附葡萄糖，延缓葡萄糖的释放和扩散，并起到降血糖的作用[17]，降低患糖尿病的风险[18]。10个小米品种的粗纤维质量分数为0.5%～0.9%，含量最高的为山西的品种汾选8号，最低的为山东品种济糯米2号和河北品种冀谷42号。

蛋白质含量是影响谷物蒸煮食味品质的重要因素，蛋白含量越高，蒸煮品质越差[19]。在胚乳细胞中，蛋白体与淀粉粒紧密镶嵌，因而蛋白体的存在会抑制蒸煮过程中淀粉颗粒的糊化过程，淀粉糊化不完全从而影响其蒸煮品质；除蛋白质含量外，蛋白质的组成、分子质量、特性(如水合性质)等也影响谷物的蒸煮性质[20，21]。10个品种的粗蛋白质质量分数为11.29%～12.80%，平均值达到12.09%，与张凡等[19]报道结果基本一致(蛋白质9.41%～12.72%)，山西品种汾特5号的蛋白质含量最高，河北品种冀谷42号的蛋白质含量最低。参照DB1300 B2213—90《优质食用粟品质及其检测方法》中理化指标等级分类要求，汾特5号、汾选8号、晋谷21号等3个品种达一级米标准(蛋白质质量分数大于12.5%)，济谷18、冀谷39、冀谷41等3个品种达二级米标准(蛋白质质量分数大于11.8%)。

2.1.2 不同小米品种的食味品质分析

2.1.2.1 直链淀粉含量结果分析

直链淀粉含量较低的小米，其蒸煮特性表现为黏性大、柔软、有光泽；直链淀粉质量分数高(大于25%)的小米，蒸煮特性表现为干燥、蓬松、色泽暗，适口性差且有回生现象；直链淀粉质量分数中等偏低(14%～17%)的小米，一般既保持蓬松又柔软可口，且有光泽。由表5可知，10个品种的直链淀粉质量分数为0%～19.88%，平均质量分数为7.93%，济谷18、冀创1号、三月小米等3个品种的直链淀粉质量分数最低，检测值为0，河北品种冀谷42的直链淀粉质量分数最高，达到19.88%。按照Nakayama等[22]对直链淀粉含量不同划分的谷子类型要求：直链淀粉质量分数在17.0%～31.9%为非糯谷子，直链淀粉质量分数为7.8%～16.0%为低直链淀粉谷子，直链淀粉质量分数为0～3.5%为糯质谷子。10个品种中，有2个品种(冀谷42、晋谷21号)为非糯类型；有3个品种(汾选8号、冀谷39号、冀谷41号)为低直链类型；有5个品种(汾特5号、济谷18、济糯米2号、冀创1号、三月小米)为糯质类型。参照DB1300 B2213—90《优质食用粟品质及其检测方法》中理化指标等级分类要求，10个品种中，糯质类型的5个小米品种汾特5号、济谷18、济糯米2号、冀创1号、三月小米均达一级米标准(糯米直链淀粉不大于2%)，低直链类型的小米品种冀谷41号达一级米标准(粳米直链淀粉为14%～17%)，非糯类型的小米品种冀谷42、晋谷21号达二级米标准(粳米直链淀粉为17%～20%)。

2.1.2.2 胶稠度含量结果分析

胶稠度以小米胶长计量，反映米胶的软硬。其中胶长越长，米饭越软，蒸煮性越好，胶长越短，米饭较硬，蒸煮性较差[23]。米胶长度小于80 mm为硬胶稠度，80～120 mm 为中胶稠度，大于120 mm为软胶稠度[24]。10个品种小米的胶稠度为100～135 mm，平均胶稠度为122 mm，山西的品种汾特5号和山东的品种济谷18号的胶稠度最高，达到135 mm。10个品种均没有硬胶稠度的，表现为中等胶稠度的品种有4个，表现为软胶稠度的品种有6个。参照DB1300 B2213—90《优质食用粟品质及其检测方法》中理化指标等级分类要求，10个品种中，5个糯质类型小米品种的胶稠度均小于180 mm，没有达糯米一、二级米标准，汾选8号、冀谷42号的胶稠度大于115 mm，达粳米二级米标准。

2.1.2.3 碱消值含量结果分析

糊化温度是影响小米蒸煮特性的重要因素，糊化温度越低，小米越易软化，蒸煮性越好。淀粉糊化温度必须达到一定程度，而不同淀粉的糊化温度是不一样的，糊化温度随原料种类、淀粉粒大小等的不同而异。碱消值与糊化温度刚好相反，高的碱消值对应低的糊化温度，反之亦然。所以可以通过测定碱消值的方法间接测定糊化温度[25]。10个小米品种的碱消值为3.1～4.3级，平均值为3.7级，河北品种冀创1号的碱消值最高，山西品种汾特5号的碱消值最低。按照王丹丹等[26]根据碱消值大小将糊化温度划分为3个不同等级：碱消值为 1～3时，为高糊化温度( 75 ℃以上) ； 碱消值为 4～5时，为中糊化温度(70～74 ℃) ；碱消值为 6～7 时，为低糊化温度(69 ℃以下) 。本实验的10个小米品种中，汾特5号、汾选8号、三月小米等3个品种属于高糊化温度，剩余的7个品种均为中糊化温度，没有低糊化温度的小米品种。参照DB1300 B2213—90《优质食用粟品质及其检测方法》中理化指标等级分类要求，10个品种中，5个糯质类型小米品种的碱消值均大于3.0级，达糯米一级米标准，4个品种达粳米一级米标准(碱消值不小于3.5级)，汾选8号达粳米二级米标准(碱消值不小于2.5级)。

表5 不同小米品种感官品质评分结果

表6 不同品种小米的模糊数学感官评价指标统计

目前，谷子的蒸煮食味品质评价没有特定国家标准[27]，参照DB1300 B2213—90《优质食用粟品质及其检测方法》中理化指标等级分类要求，本参试品种中，没有符合一二级米标准全部指标的品种，这与品种自身特性和种植环境相关[28,29]。

2.2 不同小米品种感官品质评定结果

不同品种感官评定结果见表5。外观品质的色泽表现最好的是三月小米，三月小米与晋谷21号、冀谷42号间无显著性差异，但与剩余的7个品种有显著性差异。一致性上表现最好的也是三月小米，三月小米与除晋谷21号、冀谷42号之外的其他7个品种有显著性差异。说明不同品种在同样地理条件下种植品相与品种自身特性有关。

综合小米饭、小米粥、小米鲊的香气、表观状态、适口性评价分值，三月小米的香味得分最高，且与其他9个品种存在显著性差异。表观状态、适口性均是三月小米表现最好，且与其他9个品种存在显著性差异，其他9个品种间在表观状态、适口性上均无显著性差异。从感官评定总分结果来看，三月小米得分最高，济谷18号得分最低，三月小米的感官得分显著高于其他9个品种(P<0.05)。根据表2中得到的小米感官品质指标权重表，将表5中得到10个品种小米感官评价结果进行模糊数学综合评价分析，得到不同品种小米的模糊数学感官评价指标统计结果，见表6。

进一步将表6中收集分析后的数据带入模糊矩阵模型中：

采用矩阵乘法，按照公式计算综合感官评分。已知小米品种感官品质评价的5个权重集为X= {0.24，0.10，0.23，0.14，0.29}，按照模糊原理Y=X×T，得到不同品种小米的评价结果。模糊综合评价得分W=K×Y，评价集K={90，70，40，10}，计算得出不同品种小米感官评价的模糊综合评分，结果见表7。

表7 不同品种小米的模糊数学感官评价结果

2.3 理化品质、感官品质的相关性分析

对6个理化品质指标、5个感官品质指标进行了相关性分析，结果见表8。理化品质指标间的相关性分析结果显示，粗纤维与粗蛋白间呈显著正相关，相关系数为0.667；直链淀粉与胶稠度呈极显著负相关，相关系数为-0.775。感官品质指标间的相关性分析结果显示，色泽与一致性呈极显著正相关，与表观状态呈显著正相关，相关系数分别为0.979、0.682；一致性与香味、表观状态、适口性均呈显著正相关，相关系数分别为0.678、0.759、0.633；香味与表观状态、适口性呈极显著正相关，相关系数分别为0.984、0.907；表观状态与适口性呈极显著正相关，相关系数为0.884。理化品质和感官品质指标间相关性结果显示，可溶性糖与色泽和一致性呈显著负相关，相关系数分别为-0.666、-0.706。理化品质指标的相关性分析结果显示，粗纤维与粗蛋白间呈显著正相关，直链淀粉与胶稠度呈极显著负相关，这与吕建珍等[30]的研究结果一致。

2.4 不同小米品种品质指标综合评价

不同品种小米各项指标的隶属函数值见表9。不同小米品种多项指标综合评价分析结果来看，表现最好的分别为山东品种济谷18号、河北品种冀创1号和山西品种汾选8号，综合品质得分最低的是河北品种冀谷42号。以各项指标的隶属函数平均值占所有指标隶属函数平均值总和的百分比来评估各项指标在综合品质评价中的可靠性，胶稠度、直链淀粉、粗蛋白、碱消值、可溶性糖、粗纤维、感官评定在小米综合品质评价中的贡献占比分别为18.81%、18.24%、16.03%、15.93%、12.14%、12.14%、6.71%，说明胶稠度和直链淀粉在小米综合品质评价中可靠性较高，感官评定可靠性较差。

表8 小米理化品质、感官品质间的相关性分析

表9 不同品种小米各项品质指标的隶属函数值

3 结论

按蛋白质指标分级，汾特5号、汾选8号、晋谷21号等3个品种达一级米标准；按直链淀粉分级，冀谷42、晋谷21号为非糯类型，汾选8号、冀谷39号、冀谷41号为低直链类型，汾特5号、济谷18、济糯米2号、冀创1号、三月小米为糯质类型，有6个小米品种达一级米标准，2个品种达二级米标准。按胶稠度分级， 2个品种达二级米标准。按碱消值分级，9个品种达一级米标准，汾选8号达二级米标准。综合分析不同品种小米的理化品质及感官品质，综合品质表现最好的前三名为山东品种济谷18号、河北品种冀创1号和山西品种汾选8号，综合品质表现最差的是河北品种冀谷42号。