華南地區主栽秈型糙米食用品質比較分析

李 亞, 李健雄, 張名位, 劉 光, 魏振承,張 雁,唐小俊, 劉志霞, 王佳佳, 鐘立煌,廖 娜,鄧媛元

(廣東海洋大學食品科技學院1,湛江 524088) (廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所2,廣州 510507) (廣東省農業科學院水稻研究所3,廣州 510635)

糙米的皮層和胚芽聚集了稻谷質量分數60%～70%的營養物質,并且富含多酚、γ-氨基丁酸、谷維素等活性物質,對慢性代謝性疾病具有改善作用[1]。評價秈稻做為全谷物糙米消費的原料適應性,比較分析品種間食用品質差異,可以為其分類利用提供參考依據。

關于大米食味品質的研究以精白米為主,大部分研究認為蛋白質、脂肪、直鏈淀粉與大米蒸煮食味品質呈負相關,其原因在于蛋白質和脂肪能與淀粉顆粒相互作用,促進淀粉分子內部凝膠網絡的形成從而影響淀粉的吸水膨脹,導致米飯硬度高,食味值低,而直鏈淀粉高則會導致米粒糊化溫度高延伸性不好,從而使米飯硬度高黏性差[2]。但也有學者指出大米中蛋白質含量與米飯食味間的相關性不明顯,品種間差異影響更大[3]。糙米皮層中含有豐富的纖維素等,蒸煮時間較長,口感粗糙,食味品質受到多種因素影響。有學者指出,糙米中直鏈淀粉和蛋白質含量越高,米飯硬度越大[4]。但劉艷香等[5]研究認為化學組成和皮層結構是影響糙米蒸煮品質的主要因素。姚亞靜等[6]研究發現糙米皮層中存在大量的不溶性膳食纖維,在蒸煮過程中會阻礙水分遷移,導致糙米難蒸煮、口感差。關樺楠等[7]采用清水浸泡和復合酶浸泡的前處理方式,發現兩者均可提高糙米吸水率,通過酶解使糙米外糠層降解變薄,出現明顯的疏松多孔結構,促進蒸煮過程中化學組分溶出,降低米飯硬度,從而改善糙米食味品質。秈稻加工碎米率較高,若作為全谷物糙米食用能更好地提高資源利用率。目前不同秈稻品種的糙米食味品質分析研究較少,不同品種間理化及結構特征對食用品質的影響不明確。研究以8個廣東省主栽秈稻品種為研究對象,從糙米外觀品質、皮層厚度、理化特性、蒸煮品質、糊化特性、質構特征等方面對比分析品質差異,揭示影響糙米食味品質的主要因素,并根據其質構特征進行品種篩選分類。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

8個廣東主栽絲苗米品種(秈稻):粵禾絲苗(廣東惠州)、象牙香占(廣東惠州)、南優占(廣東惠州)、象竹香絲苗(廣東惠州)、竹稻(廣東惠州)、19香(廣東惠州)、野香優莉絲(廣東梅州)、美香占2號(廣東梅州)。所有品種稻谷品質完好,2021年11月收獲后保存于4 ℃冷庫。

氫氧化鈉、鹽酸、硼酸、石油醚、碘、碘化鉀,均為分析純;直鏈淀粉標準品。

1.2 儀器與設備

THU35C型實驗用礱谷機,JMCT12大米外觀品質分析儀,DHG-9425A電熱恒溫鼓風干燥箱,TA-XT.PLUS物性分析儀,Starch Master2型RVA快速黏度儀,SOX416-脂肪測定儀,DSC200F3差示掃描量熱儀,UV-1800紫外可見分光光度計,S-3400N-II掃描電子顯微鏡。

1.3 實驗方法

1.3.1 糙米樣品的制備

取100 g稻谷,放入礱谷機中進行脫殼處理得到糙米樣品,用粉碎機磨粉過80目篩,反復多次直到全部過篩,得到糙米粉,糙米樣品及糙米粉置于4 ℃保存以便后續測定。

1.3.2 糙米外觀指標的測定

采用JMCT12大米外觀品質分析儀測定糙米的不完善粒、長度、寬度以及長寬比。

糙米皮層及表觀形態:取樣位置固定于米粒中軸部位,用刀片切割制得米粒的橫截面,所得樣品經真空噴鍍金膜后,于放大倍數600倍、加速電壓5 kV條件下用掃描電子顯微鏡進行掃描觀察。

1.3.3 糙米理化指標的測定

含水量測定參照GB 5009. 3—2016進行;蛋白質含量測定參照GB 5009. 5—2016進行;直鏈淀粉含量測定參照GB/T 15683-2008進行;粗脂肪含量測定參照GB/T 5512—2008進行;灰分含量測定參照GB/T 5009.4—2010進行。

1.3.4 感官評價

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》,煮熟的米飯樣品由訓練有素的感官評價小組(30人) 進行感官評價。每個糙米樣品一式三份。每個小組成員根據大米的屬性及所占比重: 氣味(20分)、外觀結構(20分)、黏性(10分)、彈性(10分)、軟硬度(10分)、滋味(25分)、冷飯質地(5分)給樣品打分。

1.3.5 糙米蒸煮品質的測定

1.3.5.1 最適蒸煮時間的測定

參照Thirumdas等[8]的方法,并做適當修改。采用玻璃板-白芯法,添加250 mL蒸餾水于400 mL燒杯中,將燒杯置于電爐上加熱至沸騰,往燒杯中倒入7 g糙米樣品并開始計時,從20 min起每隔1 min鐘撈出至少10粒糙米,用2塊玻璃片(75 mm×25 mm)進行擠壓,查看米粒中心是否有白芯,有白芯即未煮熟,記錄所有米粒均煮熟(即米粒中心完全沒有白芯)時間為最適蒸煮時間。

1.3.5.2 吸水率和膨脹率的測定

參考程鑫等[9]的方法。稱取7.0 g干質量整糙米(計為m)置于100 mL 量筒,加入25 mL水,讀取體積V1。將其倒入已知質量M0的燒杯中,自來水沖洗5遍,蒸餾水洗1次,加入120 mL 50 ℃蒸餾水,沸水鍋中蒸20 min(加熱即開始計時),將燒杯中米湯轉移至另一干凈燒杯,冷卻后用于米湯干物質含量和碘藍值的測定。裝有米飯的燒杯冷卻0.5 h后稱重,記為M1,將已稱質量的米飯轉移到量筒,加入50 mL水,讀取體積V2,則

1.3.5.3 米湯酸堿度及干物質的測定

待米湯冷卻后用pH計測定米湯酸堿度,將米湯稀釋定容至100 mL,3 000 r/min離心,15min,取10 mL上清液于已恒重的稱量瓶中,置于105 ℃烘箱中烘至恒重。

式中:m0為恒重空稱量瓶的質量/g;m1為樣品烘干后稱量瓶的質量/g;m為糙米稱樣質量/g,本實驗中為7.0 g。

1.3.5.4 米湯碘藍值的測定

取約50 mL蒸餾水于100 mL容量瓶中,添加米湯干物質的離心液1 mL,加入5 mL 0.5 mol/L HCl溶液和1 mL 0.2 g/100 mL碘試劑,用蒸餾水定容至100 mL搖勻,利用紫外分光光度計在 660 nm處測定吸光度。

1.3.5.5 糊化特性的測定

參照Zhang等[10]的測定方法,由1.3.1節制得的樣品提前測定含水量后,按水質量分數12%校正,以確定稱取樣品的量,稱量樣品并放入小鋁盒中,加入25 mL蒸餾水,快速攪拌后放入RVA儀,測定各糙米樣品糊化特性的特征值。

1.3.5.6 熱特性的測定

參照Xu等[11]的測定方法,準確稱取糙米粉樣品(約4 mg,濕重)于坩堝中,使用移液槍加入10 μL蒸餾水混合混勻,加蓋經壓片后密封保存,置于室溫下平衡過夜。將平衡好的樣品置于DSC儀器中,以空坩堝為空白對照,由25 ℃加熱至120 ℃,加熱速率為10 ℃/min。測試結束后通過儀器自帶軟件對熱效應曲線進行分析處理,得到淀粉糊化時的焓值ΔH,起始溫度To,峰值溫度Tp和終止溫度Tc。

1.3.6 糙米質構特征測定

參考Yan等[12]的方法,用相同的米水比對糙米進行蒸煮,將蒸煮燜制后的米飯打開瓶蓋,將整個小鋁盒放在物性分析儀的測量平臺上,趁熱進行質構測定。TPA測試條件測試前速度: 3.00 mm/s;測試速度:0.50 mm/s;測試后速度:1.50 mm/s;觸發力:5.0 g;測量探頭:P/36R。

1.3.7 數據處理

2 結果與分析

2.1 大米外觀品質

2.1.1 不同品種糙米的外觀品質

8個糙米的外觀指標如表1所示,均屬于細長粒型。糙米的粒形是影響加工品質的重要因素。一般來說,米粒越細長,在加工過程更易出現碎米,整精米率低。已有文獻表明,絲苗米加工過程中出米率顯著低于粳稻[13],更適合用于全谷物消費。

表1 不同品種糙米的外觀指標

2.1.2 糙米皮層及表觀形態

糙米皮層及表觀形態的電鏡觀察結果見圖1和表2。糙米的皮層由果皮、種皮、糊粉層3部分組成[14],其中果皮質量分數為1%～2%, 種皮和糊粉層質量分數為4%～6%(具體標定見圖1中的a、b、c)。從表2可以看出,不同品種糙米皮層厚度均值存在顯著差異,且各品種糙米的背部皮層厚度均大于腹部,除野香優莉絲之外,不同品種糙米的背部與腹部皮層厚度差距在8.51～13.01 μm之間。糙米皮層中含有脂肪、蛋白質、纖維素和植酸等多種成分,各成分相互交織,形成致密結構[15],皮層越厚,在蒸煮過程越難吸水,從而導致糙米蒸煮時間越長。

注：a～h為糙米橫截面的掃描電鏡圖像,a1～h1為糙米腹部,a2～h2為糙米背部。其中a為果皮;b為種皮;c為糊粉層。放大倍數均為600倍。a～h分別為粵禾絲苗、象牙香占、南優占、象竹香絲苗、竹稻、19香、野香優莉絲、美香占2號。

2.2 糙米的營養成分及感官評價

如表3所示,各品種糙米直鏈淀粉含量差異較大,美香占2號最高。野香優莉絲的直鏈淀粉含量最低,但蛋白質和脂肪含量最高。米飯食味品質并不與單一組分成線性關系,而是受多種組分共同影響。直鏈淀粉含量越低,米飯越軟。蛋白和脂肪能抑制淀粉顆粒吸水膨脹,導致米飯偏硬[16]。整體而言,秈型糙米飯食味較好,其中象牙香占、美香占2號和19香感官評分最高。秈糙米食味品質整體較好。

表3 不同品種糙米營養成分及食味值

2.3 大米蒸煮品質

2. 3.1 蒸煮特性

如表4所示,最適蒸煮時間最短的品種是野香優莉絲,其次為美香占2號和19香,不同品種糙米平均蒸煮時間為29.00 min。加熱吸水率和體積膨脹率越高相應的蒸煮時間會越短,煮出的米飯顆粒飽滿, 硬度適中,適口性較好[17]。Cristian等[18]研究發現,水分和蛋白質含量越高,大米的吸水率和膨脹率越低。本研究中象竹香絲苗結果與之相反。糙米皮層是阻止籽粒吸水的一道天然屏障[19],可能相比理化成分糙米致密的皮層厚度對米粒的吸水膨脹特性以及蒸煮時間影響更大。米湯干物質含量和碘藍值越高,米飯食味值越好[20]。研究中野香優莉絲的米湯干物質和碘藍值相對較高。米湯pH越接近中性,表明大米品質越好。8個糙米中粵禾絲苗米湯pH為弱堿性,竹稻和19香最接近中性,其余品種均為弱酸性。

表4 不同品種糙米的蒸煮特性

2.3.2 糊化特性

如表5所示,野香優莉絲峰值黏度最低,提示其耐蒸煮性較好。回生值較低的為粵禾絲苗、象牙香占和南優占,較高的是野香優莉絲和美香占2號。19香和野香優莉絲的糊化溫度顯著高于其他品種。8個糙米糊化特性與質構特性的相關性分析(數據未列出)表明,糊化特性主要影響米飯的黏性,峰值黏度越大,米飯黏性越小,回生現象越顯著,大米食用品質就越差;反之,則大米食用品質較好,米飯在冷卻后也不易回生變硬,有助于在較長時間內保持其柔軟口感。不同秈稻品種間糊化特性差異較大,淀粉的結構組成和成分含量是影響糊化的首要因素。一般直鏈含量高、結晶度高、支鏈外鏈較長的淀粉晶體結構緊密,晶體熔解所需熱量大,糊化溫度也較高。此外,較高的蛋白質含量在淀粉糊化過程中會與淀粉相互作用形成復雜的網絡結構,從而保護淀粉顆粒,抑制淀粉吸水膨脹,降低峰值黏度[21]。脂肪與淀粉形成淀粉—脂質復合體,也同樣可以阻止淀粉顆粒的膨脹,導致黏度較小,糊化溫度高[22]。本研究中19香和野香優莉絲雖然直鏈淀粉含量較低,但由于蛋白質和脂肪含量較高,也具有較高的糊化溫度。

表5 不同品種糙米糊化參數

2.3.3 熱特性

由表6可見,美香占2號的直鏈淀粉含量最高,糊化晗和糊化溫度卻較低,說明直鏈淀粉與糊化晗、糊化溫度并不呈嚴格的線性關系,因為除直鏈淀粉外,蛋白質、脂類的含量也會影響米粉的糊化[23]。竹稻、19香、野香優莉絲、美香占2號這4種糙米的糊化溫度比其余4種稍低,從其蛋白質和脂肪平均值比其余品種稍高,間接反映了蛋白質、脂類對米粉糊化的抑制。

表6 不同品種糙米熱力學特性

2.4 糙米質構特性

由表7可知南優占和19香的彈性較低,而象牙香占、象竹香絲苗、野香優莉絲和竹稻彈性較好。野香優莉絲和竹稻內聚性最高,其余品種都稍低。除了南優占回復性稍低之外,其余品種差異不大。竹稻、野香優莉絲和美香占2號咀嚼性較好。

表7 不同品種糙米的質構

硬度和黏性是評價米飯食味品質的重要指標,也是區分米飯軟硬的重要標準。研究以米飯硬度為指標對8個糙米進行聚類分析(圖2)。結合表7可知,米飯按照硬度可分為3個亞類。第Ⅰ類是南優占,蒸煮后米飯質地較軟,硬度小,彈性小,不耐咀嚼。第Ⅱ類包括粵禾絲苗、象牙香占、象竹香絲苗、竹稻、19香和野香優莉絲,糙米飯硬度適中,彈性較好,內聚性、回復性平均值偏低,但咀嚼性品種間差異較大。第Ⅲ類是美香占2號,蒸煮后硬度高,彈性、黏性、內聚性適中,回復性和咀嚼性好。研究表明,當黏性越大,米粒表面越粗糙,米飯口感越差[24]。根據黏性對8種糙米進行聚類分析(圖3)可將其分為兩類。第Ⅰ類包含象竹香絲苗、野香優莉絲、竹稻、19香以及美香占2號,糙米飯黏性平均值偏低,內聚性、回復性平均值較高。第Ⅱ類包括粵禾絲苗、象牙香占、南優占,糙米飯黏性平均值高,比較粘牙,內聚性、回復性平均值最低。

注:1～8分別為粵禾絲苗、象牙香占、南優占、象竹香絲苗、竹稻、19香、野香優莉絲、美香占2號,下同。

圖3 米飯黏性聚類分析圖

2.5 不同品種糙米理化特性與蒸煮質構特性相關性分析

2.5.1 不同品種糙米皮層厚度和蒸煮特性的相關性

糙米背部淀粉粒多為單粒,呈多面體形,結構緊密,而腹部淀粉粒多為球形,排列疏松,致使糙米籽粒的腹背部有不同的結構強度[25]。由表8可知,糙米不同部位的皮層厚度都與米湯pH呈極顯著正相關,與膨脹率顯著負相關,且皮層腹部厚度對最適蒸煮時間影響更大,兩者呈正相關。此外,各部位皮層厚度與吸水率、碘藍值都呈一定的負相關,說明糙米皮層越厚,在蒸煮過程的吸水膨脹越受限,糙米飯煮熟所需的蒸煮時間就會越長。

表8 不同品種糙米的皮層厚度和蒸煮特性之間的相關性

2.5.2 不同品種糙米理化成分和質構特性的相關性

米飯的硬度主要受淀粉顆粒水合作用強弱影響[26]。當樣品中水分含量較高,其吸水性會稍差,導致硬度較高。由表9可見,糙米水分含量與米飯的質構呈不同程度的負相關;蛋白質含量與彈性呈顯著負相關,可能是通過影響淀粉的吸水性導致糊化不完全,從而硬度高,彈性低[27]。

表9 不同品種糙米理化成分和質構特性的相關性

大米中直鏈淀粉與米飯硬度和感官評價呈顯著負相關,但相關性不顯著,可能是由于糙米中蛋白質含量由胚到糠層逐漸升高[28],蛋白質對米飯質地影響更顯著。脂肪含量與米飯彈性極顯著負相關,而糙米皮層平均厚度則主要影響硬度、黏性和咀嚼性,且與黏性顯著負相關。整體而言,秈型糙米品種間差異較大,但彈性較好,耐咀嚼是其普遍特點,大部分品種硬度會相對較高。

3 結論

秈型糙米普遍直鏈淀粉含量較低,脂肪含量較高,蛋白質含量的品種間差異較大。直鏈淀粉主要影響米飯硬度;水分、蛋白質與脂肪主要影響彈性;皮層越厚,米飯更難蒸煮,黏性越差。整體而言,糙米飯彈性較好,耐咀嚼,食味值較高,但大部分品種硬度會相對較高。根據米飯硬度聚類分析可以分為3類:南優占質地較軟,不耐咀嚼;粵禾絲苗、象牙香占、象竹香絲苗、竹稻、19香和野香優莉絲硬度適中;美香占2號較硬,耐咀嚼。根據米飯黏度聚類分析分為2類:象竹香絲苗、野香優莉絲、竹稻、19香和美香占2號,黏性低;粵禾絲苗、象牙香占、南優占黏性稍高。因此,根據消費者口感偏好和應用場景可以分類選擇適宜的秈稻品種。如偏好口感軟糯有黏性的可選擇南優占,喜食有嚼勁的可選擇美香占2號,愛好軟硬適中有彈性的選擇象牙香占、象竹香絲苗、竹稻和野香優莉絲。