小米吸水特性及其與蒸煮時間的相關(guān)性

張義茹等

摘 要：為了探索不同品種小米吸水率、吸水速率與蒸煮時間之間的關(guān)系，對7個谷子品種采用離心瀝水法測定了1 h內(nèi)不同時間的吸水率、吸水速率，采用直接蒸煮試驗測定了米粒蒸煮開花時間，通過研究吸水率、吸水速率不同變化曲線、并將其與蒸煮時間進行相關(guān)分析及聚類分析。結(jié)果表明，7個品種小米0～2 min吸水率曲線急劇上升，2～60 min基本呈2種趨勢上升，其中5個品種吸水率變化呈緩慢上升的S型曲線，其余2個品種吸水率變化趨于直線上升。小米2～20 min內(nèi)的吸水率、吸水速率與蒸煮時間均呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，30 min后吸水率與蒸煮時間仍為負相關(guān)，而吸水速率與蒸煮時間為正相關(guān)。小米吸水特點為前期吸水快，后期吸水慢，每個品種小米2 min吸水率均是吸水率變化陡緩轉(zhuǎn)變的拐點，2 min吸水速率均是吸水速率變化的高峰值，因此小米2 min的吸水率和吸水速率可作為其吸水的2個特征值；由于小米的吸水率與蒸煮時間呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，通常蒸煮時間短的類型蒸煮品質(zhì)好，因此可以把谷子2 min的吸水率或吸水速率作為快速鑒定谷子優(yōu)良蒸煮品質(zhì)的方法，也可作為谷子品質(zhì)育種中蒸煮品質(zhì)的簡單篩選方法。

關(guān)鍵詞：小米；吸水率；吸水速率；蒸煮時間；蒸煮品質(zhì)

中圖分類號：S332.3 文獻標志碼：A 論文編號：2014-0939

Abstract： In order to explore the relationship between water absorption， absorption rate and cooking time of foxtail millet， seven varieties of foxtail millet were tested in this paper by centrifuging for the determination of water absorption and absorption rate at different time points within 1 hour. The time required for cracking or “flowering” of the millets were recorded when they were cooked. By studying the curves of water absorption and absorption rate of foxtail millet， the relevant correlation analysis and cluster analysis with cooking times， we showed that： firstly， water absorption of seven varieties of foxtail millet increased rapidly between 0 min to 2 min， then increased slower. Their patterns could be divided into two types of curves， the patterns in five varieties followed an S-shaped curve， those of the others tended to be a straight line. Secondly， the water absorption， absorption rate and cooking time between 2 min to 20 min after treatment showed significant negative correlation. When treated longer than 30 min water absorption and the cooking time still showed a significant negative correlation， whereas water absorption rate and cooking time showed a positive correlation. Thirdly， the water absorption at the early stage in foxtail millet was faster than the late stage. All the varieties showed a turning point of water absorption at 2 min， when the water absorption rate peaked. Two minute water absorption and its rate appeared to be the absorption characteristics of foxtail millet. As the shorter cooking time， the better cooking quality， and there was significant negative correlation between the absorption rate and cooking time， therefore， water absorption and absorption rate for the first 2 min could be a practical method for simple and rapid evaluation of the quality of foxtail millet， especially for quality breeding.

Key words： Foxtail Millet； Water Absorption； Water Absorption Rate； Cooking Time； Cooking Quality

0 引言

近年來，隨著生活水平的提高和膳食結(jié)構(gòu)的改善，人們開始注重營養(yǎng)的全方位，小雜糧作為藥食同源的食品資源越來越受到人們的青睞。谷子是重要的小雜糧作物，由其制作的傳統(tǒng)食物小米粥營養(yǎng)豐富，備受國人推崇乃至世界的關(guān)注。小米粥口感風味的好壞決定于小米品質(zhì)的優(yōu)劣，中國谷子品種繁多，不同品種制成的小米粥，其粘稠度、色、香、味各有差異，因此開展谷子蒸煮品質(zhì)相關(guān)基礎(chǔ)研究對谷子品種改良與小米制品加工具有重要意義。吸水率和蒸煮時間是谷物品種固有的特性，不同谷物品種吸水率和蒸煮時間不同，與其食味品質(zhì)密切相關(guān)。然而，在谷子品質(zhì)育種上還沒有簡易、快速可行的方法能夠大規(guī)模地對雜交后代或誘變?nèi)后w進行蒸煮特色的篩選，因而，探索適宜的高效篩選手段對品種育種有著重要意義。

近幾年有關(guān)谷物品種的吸水率及品質(zhì)研究主要集中在稻米上，小米等其他谷物研究報道相對較少。大量研究表明，稻米的吸水率受稻米品種、浸泡時間、浸泡溫度的影響[1-2]；稻米吸水率與溫度、浸泡時間呈正比，米飯的品質(zhì)與吸水率呈拋物線關(guān)系[3]；米飯的香氣、色澤、形態(tài)與加熱吸水率呈顯著負相關(guān)[4]，米飯粘度[5]、米湯的碘藍值[6]與加熱吸水率呈顯著正相關(guān)；直鏈淀粉含量影響大米的膨脹率和吸水率，是影響大米食用品質(zhì)的最主要因素；蛋白質(zhì)含量直接影響米粒的吸水性，蛋白質(zhì)含量高，吸水速度慢，吸水量少；大米蒸煮時間長，蛋白質(zhì)含量低的大米，其米飯更具香味、柔軟性和粘性[7]；米粒的形態(tài)與吸水率、膨脹率關(guān)系密切，長粒型吸水率和膨脹率高，短粒型吸水率和膨脹率低[8]；米飯的最佳蒸煮時間受米水比率的影響，米飯的硬度與米粒吸水密切相關(guān)[9]。米飯初始蒸煮時吸水量的多少影響蛋白質(zhì)的水化及淀粉的分散性與粘性濃度，從而影響米飯質(zhì)地[10]。這些研究為谷物品種的篩選與食品加工奠定了理論基礎(chǔ)。谷子作為中國重要的小雜糧作物，其較高的營養(yǎng)價值越來越受到中國乃至世界的關(guān)注，目前對谷子的研究大多集中于品質(zhì)育種，有關(guān)蒸煮性狀方面的研究僅有加水量對小米方便粥加工工藝影響[11]、加水量對小米粥中揮發(fā)性風味成分影響[12]等研究，而關(guān)于谷子的吸水特性和蒸煮開花時間的研究未見報道，因此，筆者通過對幾種谷子品種在常溫狀態(tài)下的吸水特性和米粒蒸煮開花時間等進行研究，以期探討谷子吸水特性及其與蒸煮開花時間的關(guān)系，為谷子品質(zhì)育種和食品加工提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

‘晉谷21號、‘晉谷28號、‘噸谷1號、‘噸谷3號、‘原平小谷、‘晉谷36號、‘豫谷1號（脫殼挑選的小米）；15 mL離心管（底部用2號縫衣針均勻扎5個小孔），脫脂棉，50 mL、500 mL燒杯，電子分析天平（d=0.1 mg），SC-3610低速離心機，封閉恒溫電磁爐。

1.2 試驗設計與方法

1.2.1 吸水率測定

（1）試驗設計。谷子浸泡時間梯度為 2、4、6、8、10、20、30、40、50、60 min；7個品種同一批次處理時間，完全隨機設計，3次重復，室溫20℃左右。

（2）試驗方法。離心瀝水稱重法，離心時間與離心速度采用筆者已研究確定的300 r/min離心3 min測定方法[13]。

（3）操作步驟。稱量小米2 g左右，準確記錄g數(shù)（精確到0.1 mg），裝入已稱重編號底部打孔的15 mL離心管中，蓋上離心管蓋（不要擰緊），同時浸入裝有蒸餾水的500 mL燒杯內(nèi)，使米粒完全浸沒水中，保障有足夠的吸水空間，浸泡時間到后同時拿出瀝水1 min，并用脫脂棉吸除離心管底部水滴。離心機管底部墊3 cm×3 cm干脫脂棉，300 r/min離心3 min，稱重并記錄。每次處理單獨進行，依次實施。每次離心時離心管底部均更換為干脫脂棉。

1.2.2 米花開裂時間測定 每個處理加水30 mL，蓋蓋，電磁爐5檔煮沸，然后加10粒未經(jīng)浸泡的谷米于燒杯中，電磁爐4檔恒溫，觀察記錄米粒開裂時間。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸水率變化

不同品種小米吸水率變化差異不同，由表1和圖1可以看出，每個品種小米0～2 min吸水率曲線急劇上升，2～60 min基本呈2種趨勢上升。1 h內(nèi)小米吸水率較高的品種為‘晉谷21、‘晉谷28、‘原平小谷、‘噸谷1號、‘晉谷36號，其2～60 min吸水率變化呈緩慢上升的S型曲線；1 h內(nèi)谷子吸水率較低的品種為‘豫谷1號、‘噸谷3號，其2～60 min吸水率變化趨于直線上升。2～40 min內(nèi)，吸水率較高的為‘晉谷21、‘晉谷28、‘原平小谷3個小米品種，50 min后‘噸谷1號吸水率迅速升高并超過三者，居第一位，其中‘晉谷21與‘晉谷28吸水率變化曲線屬于同一類型。

2.2 吸水速率變化

不同小米品種吸水速率變化各不相同，由表2和圖2可以看出，2 min時每個品種吸水速率均為最高值，4 min迅速下降，之后呈緩慢下降趨勢，但品種間吸水速率彼此有較大差異。‘晉谷21、‘晉谷28號在4～6 min吸水速率上升，6～60 min平緩下降；‘噸谷1號、‘噸谷3號、‘晉谷36、‘豫谷1號、‘原平小谷、‘噸谷1號4～60 min吸水速率呈波動下降，其中‘噸谷1號在50 min時有較高峰值，但之后迅速下降。

2.3 吸水率、吸水速率變化聚類分析

為了進一步探討不同小米品種吸水變化的同質(zhì)性，對吸水率、吸水速率變化進行了R聚類分析，圖3、圖4可以看出，兩者聚類結(jié)果相似，分類結(jié)果一致，分類結(jié)果為：（1）粗分為3類：①‘晉谷21、‘晉谷28；②‘噸谷1號；③‘噸谷3號、‘豫谷1號、‘晉谷36、‘原平小谷。（2）細分為4類：①‘晉谷21、‘晉谷28；②‘噸谷1號；③‘噸谷3號、‘豫谷1號、‘晉谷36；④‘原平小谷。

2.4 吸水率、吸水速率與蒸煮時間的關(guān)系

2.4.1 吸水率與蒸煮時間的關(guān)系 將吸水率與蒸煮時間進行相關(guān)分析如表3所示，2～60 min內(nèi)不同時間的吸水率與蒸煮時間均呈負相關(guān)關(guān)系；總體分析，2～40 min內(nèi)不同時間的吸水率與蒸煮時間呈極顯著負相關(guān)（僅4 min的吸水率與蒸煮時間不顯著）；50～60 min不同時間的吸水率與蒸煮時間也呈負相關(guān)關(guān)系，但不顯著。2～40 min吸水率彼此間呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系；50～60 min吸水率與任何時間的吸水率也呈正相關(guān)關(guān)系，但不顯著（僅50 min和60 min吸水率之間達極限著正相關(guān)）。

2.4.2 吸水速率與蒸煮時間關(guān)系 將吸水速率與蒸煮時間進行相關(guān)分析如表4所示，總體分析，2～20 min不同時間吸水速率與蒸煮時間呈極顯著負相關(guān)關(guān)系（僅 4 min例外），30～60 min內(nèi)與蒸煮時間成正相關(guān)關(guān)系，但不顯著（僅40 min極顯著）。2 min吸水速率與4～ 30 min的吸水速率呈正相關(guān)關(guān)系，與40～60 min的吸水速率呈負相關(guān)關(guān)系；除極少數(shù)外，40～60 min吸水速率與其之前的任何時間的吸水速率呈負相關(guān)關(guān)系，多數(shù)不顯著。

3 結(jié)論與討論

不同品種小米的吸水率變化不同。參試的7個品種小米0～2 min吸水率曲線急劇上升，2～60 min基本呈2種趨勢上升，其中5個品種吸水率變化呈S型曲線緩慢上升，其余2個品種吸水率變化趨于直線上升。從‘晉谷21號品種吸水率分析可知，‘晉谷21號飽和吸水率約34%[13]，2 min吸水率可達到飽和吸水率的31%，10 min可達到飽和吸水率55%以上，40 min可達到飽和吸水率的92%，即10～40 min吸取了飽和吸水率的37%，說明谷子前期（10 min內(nèi)）吸水快，后期吸水慢，這符合谷物品種籽粒的吸水規(guī)律，水分進入籽粒后，先進入胚芽，之后內(nèi)子葉，最后胚乳，胚乳主要由淀粉組成，結(jié)構(gòu)致密，因此后期吸水緩慢[14]。有研究表明大米中蛋白質(zhì)含量的多少影響米飯蒸煮時的吸水，大米蒸煮時吸水水量的多少與蛋白質(zhì)的水解作用及淀粉的糊化程度相關(guān)，從而影響米飯的質(zhì)地[10]。由研究結(jié)果可知，谷子2～20 min內(nèi)的吸水率、吸水速率與蒸煮時間均呈極顯著負相關(guān)，30 min后吸水率與蒸煮時間仍為負相關(guān)，30 min后吸水速率與蒸煮時間變?yōu)檎嚓P(guān)。這個結(jié)果說明谷子2～20 min內(nèi)任何時間的吸水率或吸水速率越大，蒸煮時間越短。

小米2 min吸水率是吸水率變化陡緩轉(zhuǎn)變的拐點，2 min吸水速率是吸水速率變化的高峰值，因此可以認為小米2 min的吸水率和吸水速率是小米吸水的特征值，由于其與蒸煮時間呈極顯著負相關(guān)，而蒸煮時間短的類型蒸煮品質(zhì)好[15]，因此可以用谷子2 min的吸水率或吸水速率作為快速鑒定優(yōu)良蒸煮品質(zhì)小米的方法，也可作為谷子品質(zhì)育種中優(yōu)良蒸煮品質(zhì)簡單鑒選的方法。谷子品質(zhì)包括營養(yǎng)品質(zhì)、碾米品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)等，衡量品質(zhì)性狀最重要的是蒸煮食味品質(zhì)。測定小米蒸煮食味品質(zhì)有2種，一種是直接蒸煮試驗和感官品嘗，另一種是化學成分測定分析法（間接測定法）[4]，前者帶有主觀性，標準不一，且用米量大，對育種后代鑒定不實用；后者所用的儀器設備昂貴，不適合大量品種的品質(zhì)鑒別。通過測定不同品種谷子2 min的吸水率或吸水速率，其方法簡單快捷，用米量小，成本低，對初步鑒定谷子蒸煮品質(zhì)及品質(zhì)育種具有重要意義和使用價值。

綜合聚類分析與2 min吸水速率分析，‘晉谷21、‘晉谷28歸為1類，二者2 min吸水速率和吸水率在參試的7個品種中排名第一、第二，且數(shù)據(jù)接近，因此這2個品種的小米蒸煮加工品質(zhì)最好，實際上‘晉谷21是目前大家公認的品質(zhì)最好的品種，進一步說明2 min吸水速率或吸水率作為粗略鑒別和篩選小米優(yōu)良蒸煮品質(zhì)是有效的；‘原平小谷2 min吸水速率和吸水率排名第三，單獨分為1類，是蒸煮品質(zhì)較好的品種；‘噸谷1號2 min吸水速率和吸水率居中，排名第四，單獨分為1類，蒸煮品質(zhì)中等；‘噸谷3號、‘豫谷1號、‘晉谷36歸為1類，2 min吸水速率和吸水率較小、數(shù)據(jù)接近，蒸煮品質(zhì)一般。

溫度的高低影響米粒的吸水率，有試驗證明如果浸泡時間相同，水溫越高，吸水率越高[3]，因此，應用2 min吸水速率或吸水率粗略評估蒸煮品質(zhì)時，應控制水溫盡量一致，與CK品種同時處理，使試驗誤差減少到最小，這樣才可保證試驗結(jié)果的準確性。

本實驗以7個小米品種為對象開展研究，其結(jié)果代表性是否具有普遍性，還需進一步大量試驗驗證。此外如能進一步探討谷子種子吸水率或吸水速率的特征值并研發(fā)對應的快速測定方法，這樣既不需要碾米，又不浪費種子，測定過的種子還可以種植，這將對谷子品質(zhì)育種中后代品質(zhì)的快速鑒定和初選會更加實用。

參考文獻

[1] 朱永義，周顯青，趙秀萍.米粒吸水特性及其影響因素的研究[J].糧食與飼料工業(yè)，1998（3）：13-14.

[2] 阮少蘭，毛廣卿.大米蒸煮品質(zhì)的研究[J].糧食與飼料工業(yè)，2004（10）：25-26.

[3] 唐偉強，聶世濤，廖良銀，等.浸泡參數(shù)與米飯品質(zhì)關(guān)系的研究[J].食品工業(yè)科技，2010，31（2）：158-159，162.

[4] 熊善柏，趙思明，李建林，等.米飯理化指標與感官品質(zhì)的相關(guān)性研究[J].華中農(nóng)業(yè)大學學報，2002，21（1）：83-87.

[5] 戰(zhàn)旭梅，鄭鐵松，陶錦鴻.質(zhì)構(gòu)儀在大米品質(zhì)評價中的應用研究[J].食品科學，2007，28（9）：62-65.

[6] 謝恩明，趙孝東，邱獻錕，等.東北粳稻蒸煮特性研究[J].國際遺傳學雜志，2009，32（5）：65-66.

[7] 閆清平，朱永義.大米淀粉、蛋白質(zhì)與其食用品質(zhì)關(guān)系[J].糧食與油脂，2001（5）：29-31.

[8] 趙孝東，劉憲虎，李美善，等.稻米蒸煮特性與品質(zhì)性狀的相關(guān)分析[J].延邊大學農(nóng)學學報，2010，32（2）：125-128.

[9] Bienvenido O. Juliano and Consuelo M. Perez. Major factors affecting cooked milled rice hardness and cooking time[J].Journal of Texture Studies，2007，14（3）：235-243.

[10] Martin M， Fitzgerald M A. Proteins in rice grains influence cooking properties[J].Journal of Cereal Science，2002，36（3）：285-294.

[11] 李占林，鄭洪元，衛(wèi)天業(yè)，等.小米方便粥加工工藝研究[J].糧油加工與食品機械，2004（11）：62-64.

[12] 劉敬科，劉松雁，趙巍，等.加水量對小米粥揮發(fā)性風味成分的影響[J].食品研究與開發(fā)，2011，32（9）：5-8.

[13] 張義茹，段黎杰，陸潔，等.谷子米粒吸水率離心瀝水測定方法研究[J].山西農(nóng)業(yè)大學學報：自然科學版，2014，34（4）：315-319.

[14] 蓋鈞鎰.作物育種學各論[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003：200-201.

[15] 王潤奇.谷子蒸煮食味品質(zhì)的研究[M].天則出版社，1990：18-24.