《香稻储藏过程中食味成分与理化性质的变化》
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摘要：通过研究6种香稻糙米在37 ℃高温储藏180 d期间外观色差、水分、脂肪酸、糊化特性、蛋白质含量的变化,探索其储藏期间的品质改变.结果表明,稻米脂肪酸值在储藏期间逐渐升高,蛋白质含量变化较小,水分呈现下降趋势.不同品种在储藏过程中的变化规律存在差异,从脂肪酸、色差、糊化特性值等方面综合分析比较糙米品质指标变化规律,发现L6B和稻花香具有较好的耐储性.
关键词：香稻;储藏;脂肪酸;糊化特性
中图分类号：S511 文献标识码：ADOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.01.005
Changes of Taste Components and Physical and Chemical Properties during Storage of Fragrant Rice
LI Xiaoxiao1, WANG Fang1, WANG Ruhua1, LI Zhibin2
（1.College of Food Science and Engineering, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China; 2.National Center for Japonica Rice Engineering and Technology, Tianjin 300457, China）
Abstract： The changes of the quality of six fragrant rice varieties during storage were explored by studying the changes of appearance color, moisture, fatty acid, gelatinization properties and protein content of the fragrant rice during the high temperature storage at 37 ℃ for 180 days. The results showed that the fatty acid value of rice increased gradually during storage, the protein content changed little, and the moisture showed a downward trend. However, the variation trend of different varieties in the storage process was different. Two varieties, L6B and Daohuaxiang, showed a better storage property through compared the changes of fatty acid, color difference and gelatinization property value.
Key words： fragrant rice; storage; fatty acid; gelatinization properties
水稻是世界上最主要的糧食之一.研究发现糙米储藏较稻谷储藏不仅可以提高仓库空间的利用率,而且减少运输压力,节约劳动力.但是糙米失去颖壳的保护,自身稳定性降低,储藏难度变大,尤其是在常温或者高温条件下更为明显[1].糙米在储藏过程中,环境因素使大米失去原有的色香味及营养成分,并造成食用品质方面的下降,其中明显的品质特征改变是其质构特性的改变[2],主要是黏度降低,硬度增加.黏度和硬度是衡量稻米蒸煮品质的主要指标[1].在糙米的储藏过程中,水分活度降低会导致蒸煮米饭颗粒的硬度增加,黏度减小,口感受到影响,甚至产生有毒有害物质,如黄曲霉毒素等,即大米陈化.关于糙米储藏品质判断的国家标准至今仍未制定,得出储藏香稻糙米品质变化规律,筛选储藏过程品质变化的敏感指标及耐储香稻品种,以便对制定规程、引导适宜香稻品种种植及安全储藏提供数据支撑[3].
目前有关稻米储藏过程中相关品质变化研究中,多以单一或三个以下品种为研究对象,水稻的品种差异造成化学成分及生理特性不同,储藏过程中的品质改变进程也有差异.香稻储藏过程中品质变化的研究报道鲜见,香稻营养品质优良,富含各种氨基酸和蛋白质,更符合人们对优质稻米的选择.本试验采用香稻作为试验材料,采用高温加快其陈化过程,在短时间内筛选香稻糙米储藏品质敏感指标,为探索香稻储藏奠定理论基础;同时筛选出耐储藏品种为育种家们培育耐储藏品种提供参考.
1 材料和方法
1.1 试验材料
试验所用6种香稻（L6B、小粒香、451B、稻花香、津H106、RX2）和1种无香稻米（S51）对照材料均采于天津市滨海新区十二大街国家粳稻工程中心基地,整个试验在天津科技大学粮油方向实验室完成.将新收稻米去壳后装入自封袋内,放入37 ℃恒温恒湿箱内进行储藏.每30 d取样检测一次,试验总时长共180 d.
1.2 试验方法
1.2.1 色差 将糙米去皮磨成精米后置于干净玻璃皿中,黑暗条件下用便携式色差仪进行色差检测,每个样品设置3次平行试验.
1.2.2 水分含量的检测 取3 g精米颗粒放入快速水分测定仪内,于测定条件105 ℃,30 min下进行检测,每个样品设置3次平行试验.
1.2.3 脂肪酸的检测 采用GB 5009.168-2016的方法.
1.2.4 糊化特性的检测 采用GB T 14490-2008的方法.
1.2.5 蛋白质含量检测 采用GB 5009.5-2016 中的凯氏定氮法.
2 结果与分析
2.1 色 差
色泽是最直观判断大米品质优劣的重要指标.使用色差仪检测到的外观颜色变化称为色差,主要是由于米粒表面发生非酶促褐变、碳水化合物和氨基酸的显色反应,真菌和虫卵生命活动消耗的营养物质和代谢物的产生、脂肪酸氧化增加引起的颜色变化,使得大米外观色泽发生变化.肉眼无法准确判断的微小变化,采用色差仪来测定[3],用△E來反映大米的总色差当△E≤1.5时,差别细微;当△E在1.5～3.0之间时,表示略有差异;当△E在3.0～6.0之间时,表示有差异;当△E>6.0时,代表有显著差异.
图1为不同品种的香稻在人工模拟的37 ℃高温储藏条件下色差的变化曲线,将糙米去皮磨成精米后在黑暗条件下进行色差检测,由图1可知,不同品种的稻米的整体外观色差均随着储藏时间增加,储藏前期△E均在6以下,说明外观没有明显差异;从120 d开始△E达到6附近,说明整体外观色差开始有明显的肉眼可见的差异.其化比较明显的品种是451B,在90 d的时候E已超过6,其色差明显改变的时间比其他品种提前60 d左右.从色差变化总体来看,L6B、小粒香、稻花香、津H106在储藏期间没有明显变化,有较好的耐储藏性.
2.2 水分变化
稻米的水分含量与米饭口感有直接关系,糙米水分活度降低会导致米粒硬度增加,黏度下降,口感变差[4].而且水分参与的稻米自身水解、氧化等各种生化反应也会引起含量变化.图2为不同品种的稻米在人工模拟的37 ℃高温储藏条件下的水分含量的变化曲线,糙米去皮磨成精米后用快速水分检测仪进行检测.由图可知稻米的水分变化总趋势基本一致,整体呈下降趋势,与王诚等人试验结果一致[5],且37 ℃高温条件下稻米水分活度增大,酶活增高,糙米种子呼吸作用变强,代谢较为旺盛,导致自身水分利用率较高,使水分呈现下降的趋势.糙米水分含量的下降幅度因品种差异略有不同,表明不同品种间存在差异性,从L6B到RX2分别下降了5.10%,5.30%,6.07%,5.43%,5.10%和5.27%,而非香稻品种S51水分下降4.53%,香稻在高温储藏过程中水分变化幅动略大,水分的减少会直接影响稻米口感,与陈化过程品质改变一致.
2.3 脂肪酸
脂肪酸值作为稻米储藏过程中较为敏感的陈化指标之一.在储藏过程中,脂类物质主要通过氧化作用和水解作用引起酸败,酸度上升影响糊化特性,从而引起糙米品质的下降[6].香稻糙米的脂肪氧化过程分为诱导期、快速氧化期和稳定期3个阶段.随着储藏时间的增加,脂肪酸在脂肪酶、磷脂酶等活性酶的作用下逐渐被释放出来.从图3可以发现不同品种的香稻在人工模拟的37 ℃高温储藏条件下的脂肪酸值变化总趋势基本一致,随着储藏时间的增加,脂肪酸上升,这与王毅等[7]的结果一致;但是到后期又呈现下降的趋势,可能是因为高温使霉菌活跃性加强[10],脂肪酸被大量消耗.
0～90 d处于诱导期,糙米中的脂肪酶和磷脂酶在突然的温度转化（常温-高温）下活性受到抑制,稻米自身的游离脂肪酸与其它物质反应或被包裹住,导致部分游离脂肪酸不能被测出[8],高温造成脂肪酸分解大于合成;随着储藏时间的延长,诱导期过后,在90～150 d之间稻米脂肪在脂肪酶的作用下进入快速氧化阶段,脂肪酸含量大幅度上升[9],上升幅度受稻米品种的影响存在差异,但是均在150 d出现峰值;后期随着储藏时间的延长,高温条件可能使霉菌大量滋生,消耗更多的脂肪酸,分解速度大于其合成速度,导致脂肪酸下降[10],这预示着大米品质由陈化转向劣变.
在整个储藏期间,各品种糙米的脂肪酸峰值排序：S51>RX2>津H106>小粒香>L6B>451B>稻花香（表1）.由脂肪酸值判断得出,稻花香、L6B、451B的脂肪酸值较低,受高温条件影响较小.但脂肪酸值在储藏期间受到温度、湿度、霉菌等其他环境因素的影响,结果会出现波动.所以单以脂肪酸值为指标做不到准确判断储藏时间.
2.4 糊化特征值的变化
崩解值为最高粘度与最低粘度之差,反映淀粉糊在高温状态下的稳定性,值越大高温稳定性越差,淀粉颗粒越容易破裂.回复值为最终黏度与最低黏度之差,用来判断淀粉的回复性,回复值越大,淀粉越容易回生形成凝胶,即崩解值越大,回复值越小的大米糊化特性越好[11],具有良好的蒸煮口感和食用品质.
储藏过程中,稻米淀粉的糊化特性的变化呈现较好的规律性,特征值的变化趋势均跟BAO等[12]和王娜[13]的研究结果一致.由图4和图5可知,在储存的过程中,稻米的崩解值整体呈上升趋势,其中L6B、小粒香、RX2的崩解值较大（表2）,说明食味品质较好.崩解值的下降可能是由于储藏初期淀粉颗粒表面亲水性能受到脂类和蛋白质的作用,与其形成较紧密的网状结构影响其水合作用,随着糊化、凝胶的进行,导致氨基酸的增多,亲水作用逐渐增强,抗剪切力增大,崩解值又呈现下降的趋势[14].脂肪含量高可能会造成崩解值略大,影响淀粉的糊化进行,糊化温度与崩解值的变化趋势在一定范围内呈现正相关[13].
稻米的回复值整体呈上升趋势.由表3可知,S51、RX2和小粒香的回复值较小,说明食味品质较好.王娜[13]的研究结果表明：随着储藏时间的增加,有部分的支链淀粉在脱支酶的作用下脱去分支,变成直链淀粉,所以直链淀粉的含量会略有上升.由于直链淀粉在溶液中分散较自由,没有分支,运动空间障碍少,更易聚合形成紧密晶体结构,造成米饭的硬度口感,且该聚合度随着储藏时间的延长而不断地增加,导致米饭口感越来越差[15].
从糊化特征值的角度说,小粒香、RX2和S51的口感在储藏过程中不容易发生变化.
2.5 蛋白质的变化
香稻品种具有品质优良、香味浓郁、清香可口的优良品性,稻米蛋白质不仅对自身的质构特性和感官特性有影响,还作为一种动物蛋白所不能取代的优质蛋白具有极高的营养价值[16].张启莉等[17]提出,淀粉颗粒之间的蛋白质对淀粉颗粒的糊化和膨胀起抑制作用,蛋白质含量高,米粒结构紧密,淀粉颗粒之间的空隙小,与水结合速度变缓,吸水性降低,淀粉不能充分糊化,米饭粘度低,较松散,使米饭的蒸煮时间变长.图6为储藏180 d前后香稻蛋白质含量的变化,180 d高温储藏对蛋白质含量的影响不是很大,小粒香、津H106和RX2的蛋白质含量略有下降,451B和稻花香储藏前后蛋白质含量没有明显变化.这表明蛋白质不宜作为香稻糙米储藏品质敏感指标.
3 结论与讨论
综上所述,试验所用香稻材料在37 ℃高温储藏加速其陈化的过程中,脱去保护作用的外壳,在储藏温度、湿度等环境因素及自身水分活度的影响下更易发生品质劣变[18],香稻材料的储藏过程的水分、色差、脂肪酸、糊化特性等指标变化趋势,与前人研究结果是一致的.本研究通过这些指标变化的综合分析发现：L6B品种在色差（图1）、脂肪酸（图3）、崩解值（图4）方面表现出在储藏过程中能保持较好的食味品质和质构特性;稻花香在储藏过程中色差（图1）和脂肪酸（图3）等品质方面的耐储性较优越.
现阶段,国家粮食流通和储藏方式随着科学技术的发展得到有利转变,国家各级粮仓的糙米存量和储存品质都有了较大幅度的增加[19].国家粮食的安全储藏对保护我国粮食市场稳定意义重大,当前我国糙米安全储藏研究多基于实验室静态人工模拟环境[20-21],为了提高我国糙米储藏的水平,应该加强对流动过程中的糙米品质变化和实际仓库温湿度的动态变化对糙米影响的研究.
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收稿日期：2019-10-29
基金项目：天津市水稻现代农业产业技术体系（ITTRRS2018008）
作者简介：李肖肖（1994—）,女,河北保定人,在读硕士生,主要从事粮油科学与工程研究.
通讯作者简介：王芳（1975—）,女,副教授,博士,主要从事粮油科学与工程研究.
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