不同加工程度大米食味變化分析

蘇慧敏，張　敏，，*，苗　菁，趙　兵，

（1.北京工商大學 北京食品營養與人類健康高精尖創新中心，北京 100048；2.北京工商大學 北京市食品添加劑工程技術研究中心，北京 100048）

不同加工程度大米食味變化分析

蘇慧敏1，張敏1，2，*，苗菁2，趙兵1，2

（1.北京工商大學 北京食品營養與人類健康高精尖創新中心，北京 100048；2.北京工商大學 北京市食品添加劑工程技術研究中心，北京 100048）

為研究大米加工程度對米飯食味的影響，對不同加工程度大米進行基本理化指標、質構、感官品質及風味測定。結果表明，隨著加工程度提高，大米食味值增大，總脂肪、蛋白質含量降低，米飯硬度減小。蒸煮可顯著增加米飯的水溶性蛋白質含量。大米加工程度越高，米飯風味成分含量損失越嚴重。相對于糙米，碾磨3 min、碾磨6 min、碾磨9 min的大米米飯揮發性成分總量分別減少了50.7%、73%、79%。碾磨6 min和碾磨9 min大米在理化性質（食味值、粗蛋白、直鏈淀粉、脂肪含量）、質構（黏度、平衡、彈性）均無顯著差異。

大米；加工程度；理化指標；感官品質；風味成分

大米的食味是人們對米飯的綜合感覺，通常采用理化分析和感官評定相結合的方法進行鑒定。隨著科技發展，米飯的質構測定和風味物質測定在大米食味評定中，將逐漸取代主觀的感官評定［1-3］。

大米食味計是利用近紅外光分析儀開發出的可快速準確測定大米部分理化指標，并對大米食味品質——食味值進行客觀打分的一種先進儀器［4-5］。米飯硬度黏度儀是近年研發出來用于測定米飯質構特征的儀器。一般認為，米飯硬度小，黏度大，硬度/黏度比值小，則食用品質較佳［6］。

有關大米加工程度與米飯食味之間的關系研究，賈奎連等［7］的結果證實，大米營養成分和加工程度呈反比，大米食用品質和加工程度呈正比；李爽等［8］指出，碾米不充分會引起米飯帶有米糠味和飯粒變黃，但過度碾米則會使米飯無味以及口感差。蛋白質對米飯食味有較大影響，丁毅等［9］研究表明，粳稻中蛋白質含量的升高會降低淀粉水合的有效水量，從而影響淀粉糊化并最終導致大米蒸煮食味品質的降低。大米加工過程中引起的蛋白質變化導致的食味差異，值得進一步研究。

目前已經鑒定出米飯中100多種風味成分，主要是一些醛、酮、酸、酯、醇、烴以及雜環等化合物。Park等［10］發現2-甲基-3-呋喃硫醇和2-乙酰-1-吡咯啉是韓國非香稻“Choochung”中風味活性最強的化合物，2-甲基-3-呋喃硫醇首次被認為是非香稻潛在的風味活性化合物。苗菁等［11］研究發現，2-乙酰基-1-吡咯啉、香草醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、4-乙烯基苯酚、4-乙烯基創木酚、己醛、辛醛、庚醛、戊醛等物質對米飯整體風味輪廓起到關鍵作用。由于風味成分提取方法和稻谷品種的不同，米飯風味物質測定結果相差較大。有關不同加工程度大米中風味成分的變化情況研究較少。本實驗擬采用固相微萃取-氣相色譜-質譜（solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）聯用的方法，測定不同加工程度大米米飯中風味成分變化規律，以期為大米加工及方便米飯產品的研發提供基礎理論數據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

空育131號稻谷 黑龍江產地采購；C8～C21系列正構烷烴 國藥集團化學試劑有限公司；2-甲基-3-庚酮（色譜純） 北京化學試劑公司；氦氣 北京氦普分氣體工業有限公司。

1.2儀器與設備

THU35C實驗型礱谷機、TM05C實驗型碾米機、RHS1A米飯硬度黏度儀、JSWL200大米食味計 日本株式會社佐竹制作所；U-3900紫外分光光度計 日本Hitachi科技公司；890A-7000B GC-MS聯用儀、手動SPME裝置、30/50 μm二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/ CAR/PDMS）灰色萃取頭及手柄 美國Agilent公司；DB-Wax毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 美國J&W公司。

1.3方法

1.3.1不同加工程度大米制備

將產地采購稻谷進行礱谷、碾磨，碾磨時間分別為3、6、9 min。將糙米、碾磨3 min、碾磨6 min、碾磨9 min大米分別編號為樣品1、樣品2、樣品3、樣品4。

1.3.2米飯的制備

參照苗菁等［11］的方法，稱取50 g大米樣品置于帶蓋密閉鋁盒中，用適量自來水淘洗，加入75 mL自來水，浸泡30 min，上籠蒸煮30 min，保溫燜制15 min。

1.3.3基本理化指標及質構測定方法

大米總脂肪含量，參照GB/T 14772—2008《糧油檢驗：稻谷、大米蒸煮食用品質感官評價方法》方法進行測定；大米食味值、粗蛋白含量、直鏈淀粉含量，使用大米食味計測定；水溶性蛋白質含量，采用考馬斯亮藍法測定［12］，以干質量計；米飯質構，使用米飯硬度黏度儀測定。水溶性蛋白質含量-吸光度標準曲線如圖1所示。

圖1　水溶性蛋白質標準曲線Fig.1　Standard curve for water-soluble protein content

1.3.4米飯感官評價方法

按照1.3.2節小量樣制備米飯，參照GB/T 15682—2008《糧油檢驗：稻谷、大米蒸煮食用品質感官評價方法》對米飯觀察并品嘗。

1.3.5米飯風味成分測定

揮發性物質提取，萃取前把SPME萃取纖維頭在GC-MS進樣口老化，老化溫度為250 ℃，時間為10 min。快速稱取5 g蒸煮好的新鮮米飯，加入1 μL含量為0.816 μL/mL的2-甲基-3-庚酮置于40 mL頂空瓶中，用聚四氟乙烯隔墊密封。60 ℃條件下水浴平衡20 min，插入萃取纖維，頂空取樣40 min，然后在GC-MS進樣口解吸5 min，進行GC-MS聯機分析。

GC條件：DB-WAX毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度為250 ℃；升溫程序為：初溫40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升溫到200 ℃，再以10 ℃/min升到230 ℃，保持3 min。載氣為氦氣，流速為1.2 mL/min。不分流進樣。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；質量掃描范圍m/z 55～500。

1.4數據處理

采用DPS軟件進行數據統計處理，所有實驗重復3次，取平均值。

風味成分定性分析，以NIST 11譜庫檢索及保留指數（retention index，RI）為主，結合人工譜圖解析進行確定。化合物RI按下式計算。

式中：ta為樣品a的保留時間/min；tn為正構烷烴Cn的保留時間/min（樣品a的保留時間落在正構烷烴Cn和Cn+1之間）；tn+1為正構烷烴Cn+1的保留時間/min。

風味成分定量分析，設定內標物質2-甲基-3-庚酮的峰面積為1，其他物質按照峰面積百分比定量。

2　結果與分析

2.1大米基本理化指標

表1　不同加工程度大米理化指標Table1　Physicochemical indicators of different milling degree rice

由表1可知，大米在加工過程中，出米率顯著降低，食味值逐漸增大。這表明對糙米進行一定程度加工可滿足人們對米飯適口性的要求。碾磨6 min和碾磨9 min的大米，食味值則無顯著性差異；過度加工造成生產成本提高，環境污染，利用價值降低。加工嚴重損失大米的蛋白質含量，從糙米到碾磨9 min大米，粗蛋白含量損失率達32%。大米中的蛋白質含量與食味值之間存在一定的負相關關系，這與芮闖等［13］研究結果相一致。直鏈淀粉一般存在于大米胚乳當中，加工過程中逐漸脫去皮層、糊粉層和部分胚，損失大量蛋白質、礦物質，使得直鏈淀粉含量相對提高。這和王萌等［14］的研究結果存在一定差異，可能由加工方式和表示形式不同造成。脂肪含量逐漸降低，和張蘭等［15］的研究結果一致。

圖2　不同加工程度蒸煮前后大米、米飯水溶性蛋白含量Fig.2　Water-soluble protein contents in different milling degree rice

由圖2可知，4 個樣品經蒸煮后水溶性蛋白的含量分別提高了42.1%、68.7%、70.4%、68.1%，原因可能是蛋白質在熱作用下降解成多肽、寡肽或氨基酸等可溶性成分。此外，大米蛋白由谷蛋白、清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白組成，其中清蛋白是水溶性蛋白。隨著加工程度的提高，大米中蛋白的含量減少，使其清蛋白及可溶性蛋白含量降低［16］，這也是引起不同加工程度大米可溶性蛋白質含量產生差異的主要原因。

劉珊等［17］研究結果也表明，高溫導致米飯中蛋白質水溶性增強。糙米水溶性蛋白質提高幅度小于其他3 種大米，可能是糙米中蛋白質、纖維、脂肪含量高，分子交聯更為密切，相同蒸煮時間和溫度條件下大米結構變化較小。

2.2米飯質構的變化

表2　不同加工程度米飯質構水平Table2　Texture properties of different milling degree rice

由表2可知，隨著加工程度的提高，米飯硬度顯著減小。Seki等［18］指出，如果大米吸水不充足，米粒中的淀粉粒就得不到充分糊化和膨脹，最終導致米飯偏硬。Martin等［19］在稻米中分別添加蛋白酶和二硫蘇糖醇來酶解蛋白質和切斷蛋白質之間的二硫鍵，結果表明破壞蛋白質和切斷二硫鍵后，米飯的快速黏度儀的黏度曲線都整體下降，認為蛋白質的水合作用和通過二硫鍵而形成的網絡結構在蒸煮過程中影響米飯的質地。糙米中蛋白質含量最高，籽粒結構緊密，大量蛋白體填塞在淀粉體間的空隙，導致糙米吸水速度慢，吸水量減少，而且蛋白質之間的二硫鍵會阻止糊化過程中淀粉顆粒的膨脹。周顯青等［20］的結果也顯示，米飯硬度與大米脂肪含量、蛋白質含量呈顯著正相關。因此，隨著大米加工程度的提高，米飯硬度減小的可能原因是，蛋白質、脂肪含量逐漸減少，大米淀粉顆粒在糊化過程中所受到的阻力減小，糊化更為完全。

糙米碾磨加工后，米飯黏度上升，平衡值增大，彈性減小。平衡值代表米飯黏度和硬度的比值，數值越大表示米飯越軟。不同加工程度的大米，米飯的黏度、平衡值和彈性之間差異不顯著。

2.3米飯的感官評價分析

由表3可知，糙米米飯的整體評價較差。2號樣品偏硬、適口性略差；4號樣品的完整性和口感欠缺；3號樣品的總體感覺最佳。

表3　不同加工程度米飯感官評價結果Table3　Sensory evaluation results for different milling degree rice

2.4米飯風味成分的變化

圖3　SPME法不同加工程度米飯揮發性物質總離子流圖Fig.3　Total ion current chromatogram of volatile compounds extracted from rice with different milling degrees by SPME

如圖3所示，經NIST 11譜庫檢索及RI分析獲得4 組樣品中風味成分的種類和相對含量，如表4所示。糙米樣品中共鑒定出43 種風味成分，包括醛類13 種、醇類6 種、酸類1 種、酮類4 種、酯類3 種、酚類3 種、烴類6 種、其他7 種。碾磨3、6、9 min大米米飯中鑒定出39、32、31 種風味成分。

表4　不同加工程度米飯揮發性風味成分的GC-MS鑒定結果Table4　Analytical results for GC-MS identification of volatile compounds in different milling degree rice

糙米中醛類和其他類物質相對含量達到74.5%，醇類和酮類相對含量為11.2%，烴類和酚類相對含量為9.6%，酯類和酸類相對含量較低。這和彭智輔等［21］采用SPME法研究釀酒大米香氣成分結果相類似。隨著加工程度不斷提高，風味成分的相對含量逐漸減少。相對于糙米來說，碾磨3、6、9 min大米米飯中風味物質總量分別減少50.7%、73%、79%，碾磨9 min米飯中醛類、醇類、酮類、酚類、酸類、酯類、烴類、其他類成分相對含量分別減少了80.6%、62.5%、82.8%、86.8%、100%、92.4%、66.9%、80.9%。

醛類物質是最重要的風味貢獻者，它主要是某些氨基酸和脂肪酸氧化產物，具有脂肪香味，但含量過高時會產生腐敗味。苗菁等［11］采用SPME結合GC-MS獲得了8 種具有較高氣味活性值的米飯風味化合物，其中醛類物質包括己醛、壬醛、辛醛、庚醛、香草醛。己醛來自ω-6不飽和脂肪酸［22］，具有青香、木香、草香；辛醛、壬醛和己醛主要來自不飽和脂肪酸氧化［23］，壬醛具玫瑰、柑橘等香氣，有較強油脂氣味。苯甲醛可能是苯丙氨酸降解產物［24］，具有堅果味、苦味。大米加工過程中脂肪含量降低，醛類物質含量隨之減少，反-2-庚烯醛和反-2-壬烯醛甚至消失。糙米中醛類物質相對含量過高，不愉快的腐敗味、脂肪味應該與此有關。

烴類閾值較高，雖然相對含量高種類多，但貢獻較小。醇類物質的1-辛烯-3-醇相對含量高，閾值低，有典型的蘑菇風味。Iglesias等［25］認為1-辛烯-3-醇是15-脂氧合酶催化和12-脂氧合酶催化花生四烯酸的過程中形成的。酮類物質的閾值一般較大，對米飯香味的貢獻相對較小。酯類一般沒有芳香氣味，對米飯香氣起到加強作用。乙酸己酯和2-丙烯酸辛酯在大米加工過程中逐漸消失。

相對于糙米，碾磨9 min大米飯中4-乙烯基苯酚相對含量降低達92.2%。Maraval等［26］提出，大米中阿魏酸和對香豆酸能夠通過脫羧反應分別產生2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、4-乙烯基愈創木酚和4-乙烯基苯酚，后兩者有不愉快的米糠氣味［27］。銀玉容等［28］的綜述中也提到，米糠中存在大量的4-乙烯基苯酚，具有腐爛稻草臭味。故糙米飯中米糠味可能是由4-乙烯基苯酚造成。

2-戊基呋喃和2，3-二氫苯并呋喃有甜香和堅果香氣味［29］。2-戊基呋喃是亞油酸的氧化產物，閾值較低，在較低濃度條件下可聞到豆香及蔬菜香的氣味，但高濃度就會產生令人不悅的豆腥異味［30］。它也是苗菁等［11］發現的米飯關鍵風味化合物之一。大米加工過程中，2-戊基呋喃大量損失。糙米中2-戊基呋喃相對含量所占總含量的百分比達到10.1%，且該物質閾值低，氣味活性值大，故豆腥異味可能由此造成。

3　結 論

大米加工過程中，隨著加工程度增加，米飯的食味值增大，直鏈淀粉含量提高，總脂肪含量逐漸降低，粗蛋白含量、水溶性蛋白質含量明顯減少。蒸煮可顯著提高米飯的水溶性蛋白質含量。大米加工程度越高，米飯硬度越小，風味成分相對含量損失越嚴重。

米飯風味物質含量和食味值間并不存在正比關系，過高的風味物質含量反而會降低大米的食用品質。碾磨6 min、碾磨9 min大米在理化指標（食味值、粗蛋白、直鏈淀粉、脂肪含量）、質構（黏度、平衡、彈性）方面不存在顯著性差異。在保證大米適口的前提下，盡量降低大米的加工程度，可實現資源利用最大化。

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Changes in Rice Taste with Milling Degree

SU Huimin1， ZHANG Min1，2，*， MIAO Jing2， ZHAO Bing1，2
（1. Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health， Beijing Technology and Business University，Beijing 100048， China； 2. Beijing Engineering and Technology Research Center of Food Additives，Beijing Technology and Business University， Beijing 100048， China）

To study the effect of rice milling degree on rice taste， the basic physicochemical properties， texture， sensory quality and flavor of rice milled to different degrees were tested. The results showed that rice taste value increased while total fat and protein contents and hardness decreased as the degree of milling increased. The cooking procedure could significantly increase the water-soluble protein content of rice. The higher the degree of milling of rice was， the more rice flavor components were lost. Compared to unpolished rice， the total amounts of volatile components of 3， 6， and 9 min milled rice were reduced by 50.7%， 73%， and 79%， respectively. No significant differences in physicochemical properties，texture and flavor levels were seen between 6 min and 9 min milling of rice.

rice； milling degree； physicochemical properties； sensory quality； flavor

10.7506/spkx1002-6630-201618010

TS21

A

1002-6630（2016）18-0058-06

蘇慧敏， 張敏， 苗菁， 等. 不同加工程度大米食味變化分析［J］. 食品科學， 2016， 37（18）: 58-63. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618010. http://www.spkx.net.cn

SU Huimin， ZHANG Min， MIAO Jing， et al. Changes in rice taste with milling degree［J］. Food Science， 2016， 37（18）: 58-63.（in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618010. http://www.spkx.net.cn

2016-03-10

國家自然科學基金面上項目（31371830）

蘇慧敏（1992—），女，碩士研究生，研究方向為糧食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：892853839@qq.com

張敏（1972—），女，教授，博士，研究方向為糧食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：xzm7777@sina.com