富硒稻谷在35 ℃条件下储藏品质、糊化特性及食用品质的变化规律

王邓琳，熊 银，王月慧,*

（1.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北 武汉 430048；2.武汉轻工大学硒科学与工程现代产业学院，湖北 武汉 430048）

硒是人体必需的微量元素之一，与人体的生理功能密切相关，是谷胱甘肽过氧化物酶的辅酶，在保护机体免受氧化损伤等方面发挥重要作用[1-2]，缺乏硒元素会导致多种疾病[3]。在大多数欧洲国家硒摄入量均低于建议的每日摄入量（50～55 μg）[4]，中国大多数土壤中的硒含量较低且分布不均，使土壤中上生长的植物含硒量也比较低[5]。因此，植物施硒肥是一种经济、高效及可行的富硒策略[6]。如今，市面上的富硒产品已逐渐为人们所接受，例如富硒蔬菜、富硒水果等。稻谷作为我国的主食之一，其消费量已经占到居民口粮消费一半以上[7]，因此，富硒稻谷是一种更广泛、更便捷和更有效的补硒途径。通常，人们采用短时间内处理稻谷以获得类似于自然陈化大米的过程被称为加速陈化。稻谷极易受到储藏环境（温度、湿度等因素）的影响而产生陈化现象，进而导致稻谷品质劣变，如脂类、蛋白质和淀粉等基本成分的变化，脂肪酸值、酶类含量或活性等理化指标的变化，稻谷的蒸煮品质、糊化特性、挥发性气体成分等变化。目前，常规稻谷的储藏品质已有大量研究[8-14]，但富硒稻谷与非富硒稻谷储藏品质的对比研究鲜有报道。

本实验以两个不同地区的富硒稻谷和对照组（非富硒稻谷）为材料，研究其在加速储藏过程中储藏品质、糊化特性、质构特性及食用品质等指标的变化，为富硒稻谷的储藏提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

‘鄂中6号’稻谷（X0、X1）由湖北省农业科学院（湖北荆州种植）提供，其中X0：对照组（未喷洒硒肥），X1：富硒组（采用高浓度叶面喷洒硒肥）；‘稻晶两优’稻谷（E0、E1）由湖北恩施硒引天下集团（楚丰农业）有限公司提供，其中E0（普通土壤种植）：对照组，E1：富硒组（采用天然富硒土壤种植）。两个品种的稻谷收获年份均为2021年10月。稻谷的基本理化性质如表1所示。

表1 4 种稻谷的总硒含量、直链淀粉和蛋白质量分数Table 1 Total selenium,amylose and protein contents in four kinds of rice

1.2 仪器与设备

JXFM110锤式旋风磨 上海嘉定粮油仪器有限公司；THW35C-C砻谷机 佐竹机械（苏州）有限公司；T6新世纪紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；JZDZ-1脂肪酸值专用振荡器 国家粮食储备成都粮食储藏科学研究所；BLH-8080全自动粮食脂肪酸值测定仪 浙江伯利恒仪器设备有限公司；TA touch质构仪 上海保圣实业发展有限公司；RLTA10B米粒食味计 佐竹机械（苏州）有限公司；RVA快速黏度仪澳大利亚Newport Scientific有限公司；DSC Q2000热重分析仪 美国TA公司。

1.3 方法

1.3.1 稻谷加速陈化储藏方法

晾晒新收获稻谷使其水分质量分数平衡至12.5%，将晾晒后的稻谷分别称取18 kg，分装密封于18 个聚乙烯袋中，并置于35 ℃、相对湿度50%的人工气候培养箱中180 d，每30 d随机取样（每个样品随机抽取3 个袋子）。

1.3.2 稻谷储藏品质测定

随机取样后，对其脱壳粉碎成糙米粉，再进行以下指标测定。

发芽率根据GB/T 5520—2011《粮油检验 籽粒发芽试验》测定；脂肪酸值根据LS/T 6105—2012 《粮油检验 谷物及制品脂肪酸值的测定 自动滴定分析仪法》测定；脂肪酶活动度根据GB/T 5523—2008《粮油检验 粮食、油料的脂肪酶活动度的测定》测定；过氧化氢酶活动度根据GB/T 5522—2008《粮油检验 粮食、油料的过氧化氢酶活动度》测定；α-淀粉酶活力根据GB/T 5521—2008 《粮油检验 谷物及其制品中α-淀粉酶活性的测定 比色法》测定；游离酚含量参考Liu Qin等[15]方法进行测定；丙二醛含量参考张玉荣等[16]方法进行测定；巯基含量参考Riener等[17]方法进行测定。

1.3.3 糊化特性测定

根据GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性测定 快速粘度仪法》进行测定，取稻谷50 g，脱壳后直接粉碎得糙米粉，过100 目筛，取样品3.0 g溶解于25 mL蒸馏水中，放入快速黏度仪中测定。

在初中物理教材中，很多知识点和结论都是建立在物理实验的基础上所得来的。但是在传统的教育模式下，很多教师都仅仅重视对实验过程的描述和结论的讲解，并没有带领学生亲自动手进行实验操作，使得学生只能靠听讲的方式掌握实验的过程和内容。这样的教学方式已经不适用于新课改。因此，在现代教育的背景下，初中物理教师应该将教学的重心向实验教学转移，提高实验教学的课程比例，为学生提供更多自己动手探究物理知识的机会和空间。这样的教学方式有利于使学生通过更加直观的渠道掌握物理知识。

1.3.4 质构特性测定

称取200 g稻谷，经砻谷机脱壳后，碾磨成三级大米。测试步骤：称取10.0 g大米于铝盒中，以料液比1∶1.5加入蒸馏水，浸泡30 min；沸水蒸制40 min，保温10 min，取出铝盒冷却至室温后进行测定，平行测定5 次，结果以表示（去掉最大值和最小值）。参数设定：P36/R探头；测试模式：TPA模式；测试前速率：1.0 mm/s；测试速率：1.0 mm/s；测试后速率：5.0 mm/s；压缩比：50.0%。

1.3.5 米粒食味值测定

取150～200 g糙米，放入米粒食味计中测定，每个稻谷样品平行测定3 次。

1.4 数据统计分析

2 结果与分析

2.1 富硒稻谷储藏品质的变化

稻谷的陈化通常表现出发芽率降低、脂肪酸值升高及酶活性降低[18]或丧失活力等方面。由表2～4可知，随着储藏时间的延长，X0、X1、E0、E1的发芽率和酶活力（包括α-淀粉酶活力、脂肪酶活动度和过氧化氢酶活动度，下同）均呈下降趋势，脂肪酸值呈上升趋势。由表2可知，储藏180 d后，X0、X1、E0及E1的发芽率分别下降了24.81%、26.70%、27.00%和28.33%。在储藏初期稻谷生理活动比较旺盛，呼吸作用较强，各种酶活性增强，故初期稻谷发芽率较高。随储藏时间的延长，稻谷内部蛋白质变性，导致种子活力减弱或甚至丧失，发芽率逐渐降低[19]，酶活力不断减弱。与对照组相比，富硒组发芽率下降幅度大。相同储藏期，同一品种的富硒组稻谷发芽率与对照组具有一定差异，不同品种（X0、X1、E0及E1，下同）的稻谷发芽率也具有一定差异。

表2 富硒稻谷储藏期间发芽率的变化Table 2 Changes in germination rate in selenium-enriched rice during storage

由表3可知，储藏180 d后，X0、X1、E0、E1脂肪酸值分别上升了40.43%、53.99%、59.74%和78.47%。脂肪酶在稻谷储藏过程中不断水解脂质产生游离脂肪酸，加速陈化可促进稻谷脂类的水解，增加了稻谷中游离脂肪酸的含量[20]。不同稻谷的脂肪酶活力存在一定差异，可能导致每种稻谷脂肪酸值变化的差异。另外，空气中的自由基攻击稻谷籽粒脂质和游离脂肪酸，导致脂质氧化，破坏稻谷膜系统，使不完整的膜系统无法提供正常的生理代谢功能，进而对稻谷食用品质也有一定影响。与对照组相比，富硒组脂肪酸值上升幅度大。相同储藏期，同一品种的富硒组稻谷脂肪酸值与对照组具有显著差异（P＜0.05），不同品种稻谷的脂肪酸值也具有显著差异（P＜0.05）。

表3 富硒稻谷储藏期间脂肪酸值的变化Table 3 Changes in fatty acid value of selenium-enriched rice during storage

稻谷的各种生化反应主要是在酶的参与下进行，其活性降低或丧失会导致稻谷陈化。由表4可知，当储藏180 d后，X0、X1、E0、E1脂肪酶活动度下降了31.44%、50.80%、70.76%和58.57%；α-淀粉酶活力分别下降了74.76%、80.33%、82.11%和79.35%；过氧化氢酶活动度分别下降了79.52%、81.23%、66.52%和61.03%。相同储藏期，同一品种的富硒组稻谷α-淀粉酶活力、脂肪酶活动度和过氧化氢酶活动度与对照组相比整体上差异显著（P＜0.05），不同品种的富硒稻谷α-淀粉酶活力、脂肪酶活动度和过氧化氢酶活动度具有显著差异（P＜0.05）。

表4 富硒稻谷储藏期间α-淀粉酶活力、脂肪酶活动度和过氧化氢酶活动度的变化Table 4 Changes in α-amylase activity,lipase activity and catalase activity in selenium-enriched rice during storage

综上，在相同储藏期，富硒组的发芽率和酶活力均低于对照组，储藏末期富硒组脂肪酸值上升幅度大于对照组。因此，富硒稻谷在储藏品质上无明显优势。

2.2 富硒稻谷储藏期间游离酚含量的变化

酚类化合物（以游离形式、酯化形式和不溶性的结合形式存在）具有天然抗氧化剂的作用，其含量与抗氧化能力呈正相关[21]。由表5可知，相同储藏时间，同一品种的富硒组稻谷游离酚与对照组显著差异（P＜0.05），富硒组游离酚含量高。这可能是由于硒的存在激活了苯丙氨酸的代谢途径，产生酚类物质[22]，硒含量越高，游离酚含量越高。不同品种的稻谷游离酚之间具有显著差异（P＜0.05）。随储藏时间的延长，4 种稻谷的游离酚含量均呈显著下降趋势。当储藏180 d后，X0、X1、E0及E1的游离酚分别下降了49.54%、48.20%、49.04%和45.80%，与对照组比，富硒组的游离酚含量随储藏时间下降幅度小。这可能是由于硒作为一种诱导物质，以硒代半胱氨酸的形式参与到谷胱甘肽过氧化物酶的结构中，从而提高酶的活性[23]，使富硒稻谷的抗氧化能力增强，减少储藏过程中酚类物质的损失。Bystrická等[24]研究发现添加适量的硒肥提高了洋葱的总酚含量和抗氧化活性，D’Amato等[25]研究发现在橄榄树的开花期喷洒适量施肥，提炼的橄榄油内部抗氧化酚类化合物的含量更高。

表5 富硒稻谷储藏期间游离酚含量的变化Table 5 Changes in free total phenol content in selenium-enriched rice during storage

2.3 富硒稻谷储藏期间丙二醛含量的变化

醛类是不饱和脂肪酸氧化的重要产物之一，通常以丙二醛的生成量反映不饱和脂肪酸的氧化程度。由表6可知，随储藏时间的延长，X0、X1、E0及E1的丙二醛含量呈先上升后下降的趋势。在储藏初期，丙二醛含量上升，表明稻谷的膜脂过氧化程度增加[26]，使稻谷品质下降。随着储藏时间的延长，稻谷内部细胞开始死亡，酶类物质活性下降，不饱和游离脂肪酸氧化明显减少，导致丙二醛含量开始下降[27]。储藏180 d后，X0、X1、E0及E1的丙二醛含量分别上升了38.46%、72.22%、27.28%、20.00%。在相同的储藏期，同一品种富硒组稻谷的丙二醛含量整体显著低于对照组（P＜0.05），说明富硒组稻谷的不饱和脂肪酸氧化程度低。不同品种的稻谷丙二醛含量整体上也存在显著差异（P＜0.05）。Wu Zhichao等[28]研究表明添加适量硒肥可降低白菜的丙二醛浓度，这与本实验研究结果一致。

表6 富硒稻谷储藏期间丙二醛含量的变化Table 6 Changes in MDA content in selenium-enriched rice during storage

2.4 富硒稻谷储藏期间游离巯基含量的变化

巯基含量与稻谷的食味品质密切相关。稻谷在储藏过程中，巯基会被逐渐氧化成二硫键，导致蛋白质结构发生变化，进而会影响稻谷的食味品质[29]。由表7可知，随储藏时间的延长，X0、X1、E0及E1的游离巯基含量呈先上升后下降的趋势。巯基在储藏过程中会被氧化形成二硫键，进而导致蛋白质分子间相互聚合形成大分子，从而导致巯基含量下降[30]。储藏180 d时，X0、X1、E0及E1的游离巯基含量分别下降了33.33%、20.54%、32.63%、26.73%。在相同储藏期，富硒组的巯基含量与对照组有显著差异（P＜0.05），富硒组有游离巯基含量下降幅度小，这可能是因为硒的存在使富硒组的巯基被氧化成二硫键的能力减弱。研究表明，硒能直接或间接通过调节抗氧化酶活性控制活性氧的产生和猝灭[31]，降低醛类物质（如丙二醛）的生成，同时减少巯基被氧化成二硫键。综上，稻谷富硒能在一定程度上能提高稻谷的抗氧化能力，但其抗氧化机制的具体原因尚不清楚，将在今后的工作中进一步深入研究。

表7 富硒稻谷储藏期间游离巯基含量的变化Table 7 Changes in free sulfhydryl group content in selenium-enriched rice during storage

2.5 富硒稻谷储藏期间糊化特性的变化

糊化特性是稻谷陈化时过程变化最明显的指标之一，其中峰值黏度和糊化温度的大小与蛋白质含量具有一定的关系。随储藏时间的延长，淀粉的峰值黏度在储藏过程中会呈现逐渐上升，糊化温度也逐渐上升，储藏一定时期后，峰值黏度会逐渐下降并趋于稳定，与文献[32-34]的研究结果一致。前期峰值黏度的上升，可能是因为储藏前期有大量的水分子被束缚在大量完整淀粉颗粒的周围[35]，α-淀粉酶活性逐渐下降，使淀粉颗粒液化程度降低。在储藏后期，峰值黏度呈下降趋势，可能是因为稻谷内部水分减少，大分子物质（如蛋白质）之间的交联已经趋于稳定，外部水分难以渗透到细胞内，从而抑制了淀粉颗粒的膨胀，导致峰值黏度降低[36]。由表8可知，随储藏时间的延长，X0、X1、E0和E1的峰值黏度均呈先上升后下降的趋势，糊化温度呈现上升的趋势。同一储藏时期，整体上同一品种的富硒稻谷比对照组的峰值黏度高，糊化温度低，这是可能因为富硒组比对照组的巯基含量高，蛋白质含量低，二硫键少，表明蛋白质间交联程度低[37]，进一步减少了淀粉被蛋白质紧密包裹的程度，使水分子与淀粉更容易结合，导致峰值黏度高[38]，糊化温度低。

表8 富硒稻谷储藏期间糊化特性的变化Table 8 Changes in pasting properties of selenium-enriched rice during storage

2.6 富硒稻谷储藏期间质构特性的变化

质构特性最基本参数主要包括硬度、黏着性、弹性、咀嚼性和回复性，其中硬度、黏着性和弹性与米饭食味值及消费者接受度是密切相关的。由图1可知，随储藏时间的延长，X0、X1、E0及E1制得的米饭硬度呈上升趋势，黏着性整体呈现下降的趋势，弹性、回复性整体呈现下降的趋势，咀嚼性整体呈上升趋势，与陈涛[39]、李佳[40]等的研究结果一致。米饭硬度与直链淀粉和蛋白质含量有关[41]。在长时间的高温下，稻谷内部水分逐渐散失，导致淀粉与蛋白质的结合更加紧密，或直链淀粉与脂类物质形成淀粉-脂质复合物，以及淀粉间的相互作用增加，使水分难以与淀粉结合，导致糊化温度升高，米饭变硬，黏着性下降[42]。弹性的降低可能是由于稻谷的α-淀粉酶活力下降，部分蛋白质由溶胶变为凝胶，使其在蒸煮后不易破裂，稻谷的籽粒细胞壁变得坚固[43]，米饭硬度增加，弹性下降。与对照组相比，富硒组米饭的咀嚼性和回复性更低。

图1 储藏期间富硒稻谷制得的米饭质构特性变化Fig.1 Changes in texture properties of selenium-enriched rice during storage

2.7 富硒稻谷食味值的变化

稻谷的食用品质主要通过感官评价和食味计进行评定，前者受个人主观影响较大[44]，因此，采用米粒食味计进行测定，主要是利用近红外透过式扫描原理，快速无损检测稻谷的水分、蛋白质、直链淀粉质量分数及食味评分[45]。由表9可知，随着储藏时间的延长，X0、X1、E0及E1大部分食味值指标呈下降的趋势，食味评分呈先上升后下降的趋势。在整个储藏期间（0～180 d），富硒组的食味评分均高于对照组。有研究表明食味值与稻谷峰值黏度呈正相关[46]，与蛋白质含量和米饭硬度[47]呈负相关。赵飞等[48]研究发现在不同品种水稻种植期间，添加适量的硒肥可降低蛋白质的含量，提升稻谷的食味值，这与本研究结果一致。

表9 富硒稻谷储藏期间食味值的变化Table 9 Changes in taste value of selenium-enriched rice during storage

2.8 富硒稻谷基本储藏品质以及糊化特性的相关性分析

为了研究富硒稻谷的储藏品质、糊化特性与原料及储藏时间的相关程度，对这些指标进行相关性分析。由表10可知，原料与发芽率和脂肪酶活动度呈极显著负相关，与丙二醛含量呈显著负相关，与过氧化氢酶活动度呈极显著正相关；除了丙二醛含量外，储藏时间与其他储藏指标均呈极显著相关；丙二醛含量与α-淀粉酶活力呈负显著相关。由表11可知，原料与最终黏度、回生值、峰值时间和糊化温度呈极显著正相关，与峰值黏度和崩解值呈极显著负相关，与谷值黏度呈显著正相关；储藏时间与谷值黏度、最终黏度、回生值和糊化温度呈极显著正相关，与崩解值呈显著负相关。总体来看，储藏时间会显著影响稻谷的基本储藏品质和糊化特性，不同品种之间的相关性也会有一定的差异性。

表10 富硒稻谷基本储藏品质的相关性分析Table 10 Correlation analysis among storage quality attributes of selenium-rich rice

表11 富硒稻谷糊化特性的相关性分析Table 11 Correlation analysis among gelatinization characteristics of selenium-rich rice

3 结论

硒作为谷胱甘肽过氧化物酶的辅酶，对植物的抗氧化活性具有重要作用。本实验通过对富硒稻谷和非富硒稻谷的储藏特性对比研究发现，富硒稻谷与非富硒稻谷在各指标（发芽率、脂肪酸值、酶活力及游离酚、丙二醛及巯基含量）整体上具有显著差异（P＜0.05）。随着储藏时间的延长，富硒组在基本储藏品质（发芽率、脂肪酸值、α-淀粉酶活力、脂肪酶活动度和过氧化氢酶活动度）未表现出明显优势，但在抗氧化特性（游离酚、丙二醛及巯基含量）方面富硒稻谷具有一定优势，表现出较强的抗氧化能力。在相同储藏期，与对照组相比，富硒组的峰值黏度高，糊化温度低。质构特性上，富硒组米饭的硬度低，黏着性大，弹性大，食味品质更好可以进一步探究富硒稻谷抗氧化特性的机制，为富硒稻谷的储藏提供理论支持和参考价值。