粳糯稻谷貯藏期間糊化特性的變化

周顯青，葉新悅，張玉榮，楊穎頔，韓曉翠

(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心，糧食貯藏安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州，450001)

糯稻屬于稻谷的黏性變種型，可以細(xì)分為秈糯和粳糯。我國在低海拔氣溫高的南方地區(qū)，以種植秈糯為主，高海拔氣溫低的北方地區(qū)，主要種植粳糯。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及食品工業(yè)的發(fā)展，市場對優(yōu)質(zhì)糯米需求量日益增加[1]。稻谷在加工成各類制品之前通常會貯藏一段時間，而淀粉是決定稻谷制品食用品質(zhì)的主要成分，在貯藏過程中其品質(zhì)會發(fā)生變化[2-4]。如貯藏期間稻谷中淀粉的吸水性、溶解度及加工過程中米糊的黏度等都會隨著貯藏時間的延長發(fā)生變化[5]，從而引起糊化特性的變化。而糊化特性是稻谷貯藏過程中變化最敏感的指標(biāo)之一，其對稻米的蒸煮特性和食味也有重要影響[6-7]，并決定其最終加工用途。國內(nèi)外研究普遍認(rèn)可通過糊化指標(biāo)值對大米的優(yōu)劣品質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，HUANG等[8]、張麗珂[9]在探索稻谷貯藏過程中糊化特性時發(fā)現(xiàn)，糊化黏度與貯藏溫度和貯藏時間呈正相關(guān)；SHI等[10]研究發(fā)現(xiàn)貯藏過程中大米蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能特性會發(fā)生變化并影響其糊化特性。袁道驥[11]發(fā)現(xiàn)貯藏期間水分和溫度對稻谷糊化特性影響較顯著，溫度較低時峰值黏度增加的較慢，溫度較高時峰值黏度增加較快。

目前，關(guān)于在貯藏過程中非糯稻的糊化特性變化已經(jīng)有很多研究，但在不同貯藏條件下，針對不同品種、產(chǎn)地的粳糯稻谷的糊化特性變化研究鮮有報道。本研究以代表我國三大粳糯稻谷典型產(chǎn)品及主要品種龍粳57、皖墾糯2號和鎮(zhèn)糯19號為原料，采用快速黏度儀法對不同貯藏條件下、不同貯藏時間的稻谷樣品的糊化特性指標(biāo)進(jìn)行測定，分析其變化規(guī)律，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，以期為粳糯稻谷科學(xué)合理的貯藏、食品加工及其品質(zhì)研究以及品種培育推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

3種粳型糯稻種，2019年產(chǎn)，純度≥99.0%，凈度≥98.0%，水分≤14.5%，具體信息如下：

龍粳57：常規(guī)粳糯稻，黑龍江省現(xiàn)有主栽品種(系)，出糙率82.3%，長寬比1.6，整精米率72.1%，直鏈淀粉含量0.58%，膠稠度110 mm。

皖墾糯2號：常規(guī)晚粳糯稻，適宜在安徽省沿江、皖南等雙季稻區(qū)，出糙率83.1%，長寬比1.7，整精米率70.6%，直鏈淀粉含量1.8%，膠稠度120 mm。

鎮(zhèn)糯19號：早熟晚粳稻，江蘇南及周邊地區(qū)，出糙率84.5%，長寬比1.8，整精米率71.4%，直鏈淀粉含量1.3%，膠稠度110 mm。

1.2 儀器與設(shè)備

快速黏度分析儀(rapid visco analyzer,RVA)，波通澳大利亞有限公司；XFM110錘式旋風(fēng)磨，海嘉定糧油儀器有限公司；HWS恒溫恒濕箱，寧波東南儀器有限公司；X223L電子天平，日本島津公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 模擬貯藏試驗

準(zhǔn)低溫貯藏：[20 ℃，75%相對濕度(relative humidity，RH)]，綠色節(jié)能。

高溫貯藏：(35 ℃，75%RH)，模擬北方夏季貯藏溫度。

室溫貯藏：(實驗室自然環(huán)境貯藏)，11～3月平均溫度為2～16 ℃，4～10月平均溫度為18～33 ℃，模擬農(nóng)戶貯藏方式。

貯藏時間：從2019年10月27日～2020年10月22日，貯存360 d。稻谷樣品用透氣的布袋包裝，每袋盛裝樣品1 kg左右，每60 d取1次樣，每次取1袋，供各項品質(zhì)指標(biāo)測定用。

1.3.2 糊化特性的測定

參照GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性測定》。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計算，用SPSS 20對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析和因素方差分析，并用Origin 2018進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 粳糯稻谷貯藏期間糊化曲線的變化

貯藏期間各時間點3種粳糯稻谷的RVA圖譜見圖1，隨著貯藏時間的延長，3種糯稻谷的糊化曲線形狀相似，20 ℃和室溫下的譜帶范圍較窄，35 ℃下的譜帶范圍較寬，說明20 ℃和室溫下的糊化曲線特征值沒有顯著差異且接近于貯藏0 d的糯稻的糊化曲線特征值，而35 ℃下的糊化曲線特征值之間差異顯著。

a-龍粳57；b-皖墾糯2號；c-鎮(zhèn)糯19號圖1 貯藏期間各時間點粳糯稻谷的RVA圖譜Fig.1 RVA profile of japonica glutinous rice in different storage time

2.2 粳糯稻谷貯藏期間糊化特性的變化

2.2.1 峰值黏度

峰值黏度的大小影響著稻谷的食用品質(zhì)。由圖2可知，隨貯藏時間的延長，粳糯稻谷的峰值黏度整體呈上升趨勢，且貯藏溫度越高增幅越大，這與韓旭[12]的研究一致。貯藏0 d時，3種糯稻的峰值黏度分別為2 650.5、2 747、2 518 mPa·s。在20、35 ℃、室溫下，貯藏360 d時，龍粳57的峰值黏度分別增加了472.5、1 616、573 mPa·s；皖墾糯2號的峰值黏度分別增加了419.5、1 659、627 mPa·s；鎮(zhèn)糯19號的峰值黏度分別增加了428.5、1 778.5、432 mPa·s，說明在35 ℃下，稻谷的峰值黏度變幅最大，室溫下次之，20 ℃下波動幅度最小，由此可以推斷準(zhǔn)低溫條件下有利于延緩粳糯稻谷的品質(zhì)變化。在20 ℃下，皖墾糯2號的峰值黏度>龍粳57的峰值黏度>鎮(zhèn)糯19號的峰值黏度，說明皖墾糯2號的淀粉或淀粉混合物與水結(jié)合能力的最強(qiáng)。峰值黏度在貯藏期間出現(xiàn)的波動性下降，這可能是因為稻谷在貯藏期間支鏈淀粉的長鏈部分生長，抑制了淀粉的膨脹，從而導(dǎo)致峰值黏度的降低[13]。而峰值黏度的升高可能與大米中α-淀粉酶的活性降低有關(guān)[14]，峰值黏度降低，可能是淀粉結(jié)構(gòu)以及大米中蛋白質(zhì)與淀粉的相互作用發(fā)生了變化，使大米中淀粉分子結(jié)合水的能力下降。

2.2.2 最低黏度

最低黏度主要反映稻谷的耐加熱和剪切力的強(qiáng)弱[15]。由圖3可知，糯稻的最低黏度均呈增大趨勢，360 d時，在35 ℃下，3種糯稻的最低黏度分別增加了1 041、994、1 118.5 mPa·s，在20 ℃下，最低黏度呈小幅增長趨勢，分別增加了180.5、105、258.5 mPa·s，室溫下，分別增加了223、268.5、249 mPa·s，說明粳糯稻谷的最低黏度受貯藏溫度的影響，溫度越高，粳糯稻谷的最低黏度上升趨勢越大[16]。3種貯藏條件下，皖墾糯2號的最低黏度值均高于其余2個品種，說明皖墾糯2號的耐加熱和剪切力最強(qiáng)。35 ℃下，3種稻谷的最低黏度值之間的差異相對較小。故高溫可以快速增大粳糯稻谷的最低黏度，進(jìn)而反映在粳糯稻谷凝膠硬度的增大，更快地改善粳糯稻谷的加工品質(zhì)，而在準(zhǔn)低溫下，這種變化最緩慢，室溫下次之。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環(huán)境貯藏圖2 粳糯稻谷的峰值黏度隨貯藏時間的變化Fig.2 The change of peak viscosity of japonica-glutinous rice with storage time

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環(huán)境貯藏圖3 粳糯稻谷的最低黏度隨貯藏時間的變化Fig.3 The change of trough viscosity of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.3 崩解值

崩解值反映米糊在高溫下大米糊的耐剪切力，崩解值越低，則樣品的抗剪切能力越好，熱糊穩(wěn)定性越好[17]。由圖4可知，隨著時間的延長，崩解值整體呈上升趨勢，溫度越高變化越顯著。3種糯稻的初始崩解值分別為1 615.5、1 421、1 436.5 mPa·s。在20、35 ℃、室溫下，貯藏360 d后，龍粳57的崩解值分別增加了295、575、350 mPa·s；皖墾糯2號的崩解值分別增加了314.5、665、358.5 mPa·s；鎮(zhèn)糯19號的崩解值分別增加了170、660、183 mPa·s。稻谷的崩解值在貯藏期間均有波動下降的趨勢，但都高于初始值，這可能是由于隨貯藏時間的延長，糊化初始時，淀粉顆粒表面的脂肪和蛋白對水合作用有抑制作用，隨著糊化、凝膠的進(jìn)行，親水作用逐漸增強(qiáng)，抗剪切力增大，崩解值降低[18]。其中，龍粳57的崩解值最大，表明龍粳57在3個品種中的熱糊穩(wěn)定性最差。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環(huán)境貯藏圖4 粳糯稻谷的崩解值隨貯藏時間的變化Fig.4 The change of breakdown of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.4 最終黏度

由圖5可知，在貯藏期間，粳糯稻谷的最終黏度呈波動上升趨勢，在35 ℃條件下上升趨勢明顯，20 ℃ 和室溫下，最終黏度波動幅度平緩，且20 ℃下波動幅度更小。最終黏度增大可能是因為在貯藏過程中，淀粉顆粒中的直鏈淀粉溢出，從而在糊化降溫期間，聚集并膠凝成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[19]。貯藏360 d時，在20、35 ℃、室溫下，龍粳57的最終黏度分別上升了261.5、1 348、302 mPa·s；皖墾糯2號的最終黏度分別上升了160、1 248.5、346.5 mPa·s；鎮(zhèn)糯19號的最終黏度分別上升了300.5、1 373、278.5 mPa·s。3種條件下，皖墾糯2號的最終黏度均最大，說明皖墾糯2號在熟化并冷卻后的糊較硬，稻米硬度較大。20 ℃下貯藏的粳糯稻谷最終黏度的變幅顯著低于35 ℃，且低于室溫下的最終黏度變幅。表明粳糯稻谷形成凝膠的能力易受環(huán)境溫度等條件影響，且準(zhǔn)低溫對稻谷的凝膠強(qiáng)度影響最小，進(jìn)而能更好地維持其食味品質(zhì)。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環(huán)境貯藏圖5 粳糯稻谷的最終黏度隨貯藏時間的變化Fig.5 The change of final viscosity of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.5 回生值

回生值反映淀粉糊在低溫下的老化程度和冷糊的穩(wěn)定性，一定程度的回生有著積極的作用。由圖6可知，隨著貯藏時間的延長，粳糯稻谷回生值呈波動上升趨勢，且溫度越高變化越顯著。貯藏0 d時，龍粳57、皖墾糯2號、鎮(zhèn)糯19號的回生值分別為229、281、237 mPa·s。3種稻谷貯藏360 d時，在20 ℃下，回生值分別達(dá)到310、336、279 mPa·s；室溫下，回生值分別達(dá)到308、337.5、266.5 mPa·s；而在35 ℃下，回生值分別達(dá)到536、535.5、491.5 mPa·s，分別增加了57%、48%、52%，說明貯藏溫度對稻谷回生值影響很大，而且在準(zhǔn)低溫條件下粳糯稻谷的貯藏效果較為穩(wěn)定，室溫下次之，高溫下最差。不同品種間其回生值也有差異：皖墾糯2號>龍粳57>鎮(zhèn)糯19號，說明皖墾糯2號形成的凝膠強(qiáng)度最大，鎮(zhèn)糯19號最小。直鏈淀粉的聚合度和支鏈淀粉中長鏈的含量會影響回生值的大小[20]，回生值越大，表明凝膠性越強(qiáng)，因此可以推斷粳糯稻谷在35 ℃下貯藏，稻米的凝膠強(qiáng)度會隨著粳稻貯藏時間的延長顯著增大，可能是支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化所導(dǎo)致。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環(huán)境貯藏圖6 粳糯稻谷的回生值隨貯藏時間的變化Fig.6 The change of setback of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.6 峰值時間

峰值時間在一定程度上表示稻米蒸煮時所需要的時間，淀粉顆粒越易糊化，峰值時間越短。由圖7可知，隨著貯藏時間的延長，粳糯稻谷的峰值時間整體有略微的上升趨勢，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，其變化范圍在3.3～4.0 min；在20 ℃下，龍粳57、皖墾糯2號、鎮(zhèn)糯19號峰值時間分別升高了0、0.12、0.05 min；在35 ℃下，峰值時間分別升高了0.2、0.25、0.25 min，在室溫下，峰值時間分別升高了0.2、0.25、0.25 min，說明貯藏溫度對粳糯稻谷的峰值時間影響不是很明顯。貯藏期間，2種貯藏條件下均呈現(xiàn)皖墾糯2號的峰值時間>鎮(zhèn)糯19號的峰值時間>龍粳57的峰值時間，說明龍粳57最容易吸水膨脹，最易糊化，鎮(zhèn)糯19號次之，皖墾糯2號最不易糊化。整個貯藏期，粳糯稻谷的峰值時間均未發(fā)生顯著變化(P>0.05)，進(jìn)一步說明貯藏溫度和時間對粳糯稻谷的峰值時間影響不大。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環(huán)境貯藏圖7 粳糯稻谷的峰值時間隨貯藏時間的變化Fig.7 The change of peak time of japonica-glutinous rice with storage time

2.2.7 糊化溫度

糊化溫度反映了稻谷淀粉顆粒糊化的難易程度。一般來講直鏈淀粉結(jié)晶度高，支鏈淀粉的外鏈長會使得糊化溫度升高[21]。由圖8可知，隨著貯藏時間的延長，粳糯稻谷的糊化溫度變化不明顯，其變化范圍在65.8～71.1 ℃。貯藏0 d時，龍粳57、皖墾糯2號、鎮(zhèn)糯19號的糊化溫度分別為61.1、69.8、69.2 ℃。貯藏360 d時，在20、35 ℃、室溫下，龍粳57的糊化溫度分別增加了5.6、6.0、6.0 ℃，皖墾糯2號的糊化溫度分別增加了5.6、6.0、6.0 ℃；而鎮(zhèn)糯19號的糊化溫度均下降了0.2 ℃，說明鎮(zhèn)糯19號的糊化溫度呈略微的下降趨勢，這與謝嵐等[22]的研究結(jié)果不一致，可能是由于貯藏條件的不同和稻谷品種間的差異引起的。貯藏期間，皖墾糯2號的糊化溫度>鎮(zhèn)糯19號的糊化溫度>龍粳57的糊化溫度，糊化溫度越高，貯藏品質(zhì)越好，但如果上升幅度過大又會降低貯藏性[23]。糊化溫度的升高可能是因為稻谷在貯藏過程中支鏈淀粉的外鏈增長，但也有研究指出稻米的糊化溫度與蛋白質(zhì)的含量以及結(jié)構(gòu)存在一定的相關(guān)性[21]。針對稻谷的糊化溫度降低的現(xiàn)象，這與展兆敏[24]研究一致，可能的原因是不同品種間的稻谷糊化過程較為復(fù)雜，具體原因還需要進(jìn)一步考證。

a-20 ℃，75% RH；b-35 ℃，75% RH；c-實驗室自然環(huán)境貯藏圖8 粳糯稻谷的糊化溫度隨貯藏時間的變化Fig.8 The change of gelatinization temperature of japonica-glutinous rice with storage time

2.3 相關(guān)性分析

綜上，在20 ℃和室溫下，粳糯稻谷的糊化特性差異較小。因此對20、35 ℃下貯藏的粳糯稻的糊化特性與貯藏條件進(jìn)行相關(guān)性分析。由表1可知，3種粳糯稻谷的貯藏時間均與其峰值黏度和崩解值呈極顯著正相關(guān)，與最低黏度、最終黏度、回生值呈顯著正相關(guān)；皖墾糯2號和鎮(zhèn)糯19號的貯藏時間與峰值時間呈顯著正相關(guān)，而龍粳57的貯藏時間與糊化溫度呈負(fù)相關(guān)。3種粳糯稻谷的貯藏溫度均與最低黏度和最終黏度呈極顯著正相關(guān)，除此之外，龍粳57的貯藏溫度與回生值呈極顯著正相關(guān)，與峰值黏度和崩解值呈顯著正相關(guān)；皖墾糯2號的貯藏溫度與峰值黏度、崩解值、回生值呈顯著正相關(guān)；鎮(zhèn)糯19號的貯藏溫度與峰值黏度、崩解值、回生值呈顯著正相關(guān)。龍粳57的峰值時間與糊化溫度呈極顯著正相關(guān)，與最低黏度和最終黏度呈顯著正相關(guān)，除此之外，其余各指標(biāo)間均呈極顯著正相關(guān)。皖墾糯2號和鎮(zhèn)糯19號除糊化溫度外，其余各指標(biāo)間均呈極顯著正相關(guān)。總體來看，粳糯稻谷的貯藏時間和溫度會顯著影響其糊化特性，且貯藏時間越久，貯藏溫度越高，其糊化特性的各項指標(biāo)越大，但不同品種之間的相關(guān)性也會有一定的差異性。貯藏時間與粳糯稻谷糊化特性的相關(guān)性按顯著程度(r值大小)排序是：崩解值>峰值黏度>最低黏度>最終黏度>回生值>峰值時間>糊化溫度。

表1 糊化特性指標(biāo)與貯藏條件及指標(biāo)間的相關(guān)性Table 1 Relationship between pasting properties and storage conditions and correlation between indicators

2.4 因素方差分析

為探索貯藏時間和貯藏溫度對粳糯稻谷糊化特性的影響，對20、35 ℃下貯藏的粳糯稻谷糊化特性指標(biāo)與貯藏條件進(jìn)行多因素方差分析，結(jié)果見表2。粳糯稻谷糊化特性指標(biāo)與貯藏條件的多因素方差分析P值如表2所示，貯藏溫度、貯藏時間及貯藏溫度與貯藏時間的交互作用均對峰值時間、糊化溫度無顯著影響(P>0.05)，且貯藏溫度與貯藏時間的交互作用對崩解值也無顯著影響(P>0.05)，除此之外，貯藏溫度、貯藏時間及兩者的交互作用均對粳糯稻谷的糊化特性指標(biāo)有極顯著影響(P<0.01)。

表2 因素方差分析P值匯總Table 2 The multivariate analysis of variance P value

3 結(jié)論

3種粳糯稻谷在貯藏期間的糊化曲線形狀相似，但糊化曲線特征值有一定的變化。隨著貯藏時間的延長，3種粳糯稻谷的峰值黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度、回生值均呈顯著上升趨勢，溫度越高變化趨勢越明顯，而峰值時間和糊化溫度波動變化，受溫度影響較小。相關(guān)性分析表明，粳糯稻谷的貯藏時間均與其峰值黏度和崩解值呈極顯著正相關(guān)，與最低黏度、最終黏度、回生值呈顯著正相關(guān)；貯藏溫度與3種糯稻的峰值黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度、回生值呈顯著或極顯著正相關(guān)，貯藏時間和溫度的變化會顯著影響粳糯稻谷的糊化特性，且貯藏時間越久，貯藏溫度越高，其糊化特性的各項指標(biāo)越大。貯藏時間與粳糯稻谷糊化特性的相關(guān)性按顯著程度(r值大小)排序是：崩解值>峰值黏度>最低黏度>最終黏度>回生值>峰值時間>糊化溫度。方差分析表明，貯藏溫度、貯藏時間及貯藏溫度與貯藏時間的交互作用均對峰值時間、糊化溫度無顯著影響(P>0.05)，且貯藏溫度與貯藏時間的交互作用對崩解值也無顯著影響(P>0.05)，除此之外，貯藏溫度、貯藏時間及兩者的交互作用均對粳糯稻谷的糊化特性指標(biāo)有極顯著影響(P<0.01)。綜上，準(zhǔn)低溫較室溫更有利于延緩粳糯稻谷的品質(zhì)變化，高溫與時間的協(xié)同可以加速粳糯稻谷的陳化，更快地改善粳糯稻谷的加工品質(zhì)。