賀財(cái)俊，李 怡，吳 躍*，林親錄，呂 倩，賈紅玲

（中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

秈米糊化特性與碾磨程度的相關(guān)性分析

賀財(cái)俊，李 怡，吳 躍*，林親錄，呂 倩，賈紅玲

（中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

以3 種商業(yè)化秈米為原料，采用快速黏度分析儀研究了不同碾磨程度條件下樣品的糊化特性變化趨勢(shì)，分析了樣品糊化特性與碾磨程度的相關(guān)性。結(jié)果表明：隨著碾磨時(shí)間的延長(zhǎng)即碾磨程度的增加，3 種秈米的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度和糊化溫度均呈現(xiàn)一致的規(guī)律性變化：峰值黏度、最低黏度、衰減值和最終黏度呈上升趨勢(shì)，糊化溫度呈下降趨勢(shì)，且均在碾磨0～30 s的范圍內(nèi)變化幅度最大。3 種秈米淀粉峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時(shí)間和糊化溫度變化范圍分別為2 053.00～3 588.00、1 006.33～1 801.33、 1 055.67～1 876.67、2 087.67～2 888.33、991.67～1 566.33 mPa?s、5.62～6.09 s、71.83～75.60 ℃。相關(guān)性分析表明，碾磨程度與峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與糊化溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）?？焖兖ざ确治鰞x測(cè)定的糊化特性或許可以作為指示大米碾磨程度的新物性量化指標(biāo)，用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

秈米；碾磨程度；糊化特性；相關(guān)性

賀財(cái)俊, 李怡, 吳躍, 等. 秈米糊化特性與碾磨程度的相關(guān)性分析[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(11): 59-63. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201711010. http://www.spkx.net.cn

HE Caijun, LI Yi, WU Yue, et al. Correlation between pasting properties and milling degree of Indica rice[J]. Food Science, 2017, 38(11): 59-63 (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201711010. http://www.spkx.net.cn

碾磨作為大米加工過(guò)程中一道重要工序，對(duì)大米營(yíng)養(yǎng)和外觀品質(zhì)有著重要影響，是影響大米感官質(zhì)量、食味品質(zhì)、加工特性、出品率、能耗以及銷(xiāo)售價(jià)格的一項(xiàng)重要指標(biāo)[1]。碾磨程度可以用加工操作中的碾磨時(shí)間或碾減率表示，碾減率是指一定質(zhì)量的糙米被磨去部分占糙米質(zhì)量百分比，以碾磨前后質(zhì)量的差值與碾磨前質(zhì)量的比值計(jì)算[2]，這兩種直接衡量方法顯然均不適合工業(yè)化加工大米的統(tǒng)一評(píng)價(jià)。因此，在我國(guó)碾磨程度一般可采用GB 1354—2009《大米》中的加工精度來(lái)衡量，碾磨程度越大，加工精度越高。加工精度一般是根據(jù)加工后米胚殘留量以及米粒表面和背溝殘留皮層的程度劃分，分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)[3]，在加工過(guò)程中，營(yíng)養(yǎng)元素發(fā)生不同程度的損失[4]。目前，為了迎合消費(fèi)者感官食味需求，我國(guó)大米加工精度普遍過(guò)高，市售大米的加工精度普遍超過(guò)國(guó)標(biāo)中一級(jí)，造成加工環(huán)節(jié)營(yíng)養(yǎng)損失過(guò)大、碎米率高、能耗過(guò)高等現(xiàn)狀[5]。在資源緊缺、我國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)缺乏和結(jié)構(gòu)失衡問(wèn)題日益突出的情況下，科學(xué)、合理、適度的加工方式勢(shì)在必行，更是大米加工業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的必然要求。

以往利用加工精度指標(biāo)評(píng)價(jià)大米碾磨程度已不適合新形式下的發(fā)展要求，并且這種加工精度的測(cè)定方法過(guò)于粗放，主要采用直接比較法和品紅石碳酸溶液染色比較法，這兩種方法都是基于人類(lèi)的視覺(jué)感官，主觀性強(qiáng)、缺乏定量標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)確性較差且耗時(shí)長(zhǎng)。由于糙米各種營(yíng)養(yǎng)成分與加工程度高度相關(guān)，Chen等[6]研究發(fā)現(xiàn)可以根據(jù)表面脂肪含量確定大米的加工精度。范玉英等[7]研究了大米碾減率與其浸出液電導(dǎo)率之間的關(guān)系，認(rèn)為根據(jù)大米浸出液電導(dǎo)率可以進(jìn)行大米加工精度等級(jí)的判定。但是表面脂肪及浸出液電導(dǎo)率的測(cè)定非常耗時(shí)，且受提取和測(cè)定方法的影響較大，不能滿足大米加工企業(yè)對(duì)大米精度檢測(cè)的快速、準(zhǔn)確、方便等要求[8]。日本主要通過(guò)測(cè)量白度來(lái)表征大米的碾磨程度或加工精度[9-10]。劉建偉等[11]研究也表明可以根據(jù)是否到達(dá)或超過(guò)臨界碾白率檢測(cè)大米加工精度和碾白程度。夏建春[12]研究表明光譜分析技術(shù)可以判斷大米的加工精度。上述兩種方法具有客觀、定量和快速的優(yōu)點(diǎn)，不足之處是米粒自身顏色存在品種間差異，且米粒顏色受儲(chǔ)藏期影響，這些因素會(huì)明顯影響白度的檢測(cè)，光譜分析技術(shù)對(duì)儀器的依賴性強(qiáng)，分析儀器不同，可能得到的數(shù)據(jù)也將有差別。目前為止，尚缺乏一種碾磨程度或加工精度檢測(cè)方法，能夠同時(shí)具備客觀、定量、準(zhǔn)確和快速4 個(gè)特點(diǎn)[13]，從而有效指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。因此，本實(shí)驗(yàn)采用快速黏度分析儀研究了黃華占、湘13號(hào)和星2號(hào)這3 種商業(yè)化秈米其不同碾磨程度下的糊化特性，以期用糊化特性反映秈米碾磨程度，建立表征秈米碾磨程度的新物性量化指標(biāo)，對(duì)大米加工業(yè)的健康發(fā)展提供一定的技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

黃華占、湘13號(hào)和星2號(hào)3 個(gè)品種秈米 湖南省常德市金健米業(yè)股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BLH-3250礱谷機(jī)、BLH-3100碾米機(jī) 浙江伯利恒儀器設(shè)備有限公司；FW-200萬(wàn)能粉碎機(jī)、101-2AB電熱鼓風(fēng)干燥箱 北京中興偉業(yè)儀器有限公司；ME204E/02電子分析天平 瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司；RVA-4快速黏度分析儀 波通瑞華科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 不同碾磨程度大米樣品制備

將稻谷經(jīng)礱谷機(jī)去殼后剔除未成熟和不完整米粒。每次取10 g糙米，用精米機(jī)碾磨，碾磨時(shí)間分別設(shè)定為0、10、20、30、40、50、60、70、80 s，用潔凈棉布除去表面殘留米糠。不同碾磨程度的秈米樣品，用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎后過(guò)100 目篩，置于干燥器內(nèi)備用。采用碾磨時(shí)間和碾減率來(lái)表征大米的碾磨程度，其中碾減率按下式計(jì)算。

1.3.2 水分含量測(cè)定

在干燥器內(nèi)平衡水分后，參考GB 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》的直接干燥法[14]進(jìn)行，105 ℃恒質(zhì)量法測(cè)定含水量。

1.3.3 大米糊化黏度特性測(cè)定

將備好的秈米粉參照GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性測(cè)定》[15-16]，用快速黏度分析儀測(cè)定樣品的糊化特性，采用Standard1測(cè)試程序，測(cè)試過(guò)程中具體溫度變化如下：50 ℃保持1 min，以12 ℃/min的速率上升到95 ℃；95 ℃保持2.5 min；再以12 ℃/min的速率下降到50 ℃；50 ℃保持1.4 min。測(cè)試開(kāi)始時(shí)以高速（960 r/min）混合10 s使樣品均勻，然后再以160 r/min的速率旋轉(zhuǎn)至測(cè)試結(jié)束，用時(shí)13 min，黏度以mPa·s為單位。以含水量為14%的米粉（3.00±0.01） g以及（25.0±0.1） g水為標(biāo)準(zhǔn)，取樣平行測(cè)定3 次。測(cè)定參數(shù)指標(biāo)包括：峰值黏度、最低黏度、衰減值（峰值黏度－最低黏度）、最終黏度、回生值（最終黏度－最低黏度）、峰值時(shí)間、糊化溫度[15]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用Origin 8.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同碾磨時(shí)間下3 種秈米的碾減率

由表1可知，黃華占、湘13號(hào)、星2號(hào)的碾減率隨著碾磨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高。不同碾磨時(shí)間處理的秈米的碾減率存在顯著差異。碾減率在30 s前變化明顯，這可能是由于碾磨時(shí)間達(dá)到30 s后，蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等非淀粉組分碾除程度較大，而20 s后碾除的應(yīng)該是胚乳部分。

表1 不同碾磨時(shí)間下3 種秈米的碾減率Table 1 Grinding rates of three Indica rice at different milling times

2.2 不同碾磨程度下秈米的糊化特性

圖1 不同碾磨程度下3 種秈米的快速黏度分析儀測(cè)定圖譜Fig. 1 RVA profiles of three Indica rice cultivars with different milling degrees

如圖1所示，隨著碾磨時(shí)間的延長(zhǎng)即碾磨程度的增加，3 種秈米的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度均呈現(xiàn)一致的規(guī)律性變化；即峰值黏度、最低黏度、衰減值和最終黏度逐漸增大。特別是碾磨時(shí)間最初為10 s和20 s樣品的快速黏度分析特征值變化最大，此后隨著碾磨時(shí)間的延長(zhǎng)，這些變化趨于平緩。

2.3 不同碾磨程度下秈米糊化特性參數(shù)變化

圖2 不同碾磨程度下3 種秈米的糊化參數(shù)變化Fig. 2 Changes in pasting parameters of three Indica rice cultivars at different milling times

由圖2可知，隨著碾磨時(shí)間的延長(zhǎng)，3 種秈米的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度呈上升趨勢(shì)，糊化溫度呈下降趨勢(shì)。樣品峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時(shí)間、糊化溫度變化范圍分別為2 053.00～3 588.00、1 006.33～1 801.33、 1 055.67～1 876.67、2 087.67～2 888.33、9 9 1.6 7～1 5 6 6.3 3 m P a·s、5.6 2～6.0 9 s、71.83～75.60 ℃，其中，3 種秈米的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、糊化溫度變化規(guī)律一致且明顯，回生值和峰值時(shí)間未呈現(xiàn)一致和明顯的變化規(guī)律。

峰值黏度是淀粉在高溫處理下黏度達(dá)到的最大值，反映的是淀粉糊化升溫過(guò)程中淀粉顆粒的膨脹程度以及結(jié)合水的能力[17]。3 種秈米在碾磨時(shí)間為0～30 s的區(qū)間范圍內(nèi)，峰值黏度增幅較大，30 s后變化幅度相對(duì)較小。其中，黃華占、湘13號(hào)、星2號(hào)的峰值黏度經(jīng)過(guò)10 s碾磨后，分別平均增加了606.33、728.33、349.33 mPa?s，經(jīng)過(guò)20 s后增加了904.67、977.00、812.00 mPa?s，經(jīng)過(guò)30 s后增加了1 052.33、1 187.67、973.33 mPa?s，這與樣品的碾減率變化是相對(duì)應(yīng)的。

同樣，最低黏度是樣品達(dá)到峰值黏度后，在冷卻期間的最小黏度值[15]。3 種秈米的最低黏度均隨著碾磨程度的增加而呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)10 s碾磨后，黃華占、湘13號(hào)、星2號(hào)的最低黏度分別平均增加了253.00、404.00、206.33 mPa?s，20 s后增加了413.67、531.33、327.33 mPa?s，湘13號(hào)變化幅度最明顯、黃華占次之。衰減值是峰值黏度與最低黏度的差值，主要反映的是樣品糊的熱穩(wěn)定性，衰減值越大，樣品糊的穩(wěn)定性越差。由圖2可看出，秈米粉衰減值隨著碾磨程度的增加而呈上升趨勢(shì)，黃華占、湘13號(hào)、星2號(hào)的衰減值分別由1 055.67、1 091.33、1 171.67 mPa?s增長(zhǎng)到1 781.67、1 833.00、1 876.67 mPa?s，分別平均增長(zhǎng)了726.00、741.67、705.00 mPa?s。最終黏度是測(cè)試結(jié)束時(shí)試樣的黏度值，3 種秈米的最終黏度隨著碾磨程度的增加呈上升趨勢(shì)，黃華占、湘13號(hào)、星2號(hào)的最終黏度變化范圍為2 672.33～2 873.33、2 259.33～2 888.33、2 087.67～2 706.00 mPa?s。糊化溫度是指淀粉顆粒在水溶液中加熱后吸水并發(fā)生不可逆的膨脹，自然晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞，同時(shí)雙折射性喪失的臨界溫度，是熟化試樣所需的最低溫度，也是反映稻米蒸煮品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)[18]。黃華占、湘13號(hào)、星2號(hào)隨著碾磨程度的增加，糊化溫度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。0 s時(shí)呈現(xiàn)最大值，在80 s呈現(xiàn)最小值，變化范圍分別為71.83～75.18 ℃、72.12～75.18 ℃、72.62～75.60 ℃。碾磨程度為0～30 s的區(qū)間范圍內(nèi)，糊化溫度下降幅度較大，30 s后變化幅度相對(duì)較小。

回生值是最終黏度與最低黏度的差值，與淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例和分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。表明了淀粉老化或回生的程度及冷卻形成凝膠的強(qiáng)弱，值越大，凝膠性越強(qiáng)，越易回生[19]。峰值時(shí)間是指達(dá)到峰值黏度所需時(shí)間，黃華占、湘13號(hào)、星2號(hào)的峰值時(shí)間為5.62～6.00、5.80～6.09、5.67～5.87 s，黃華占相對(duì)于湘13號(hào)與星2號(hào)，峰值時(shí)間變化較大，說(shuō)明黃華占的峰值時(shí)間受碾磨程度的影響較大，這兩個(gè)參數(shù)的規(guī)律性不明顯，特別是其中星2號(hào)的回生值隨著碾磨時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

由上可見(jiàn)，3 種秈米的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度均在0～30 s時(shí)升高幅度較大，在30～80 s升高幅度趨于平緩；糊化溫度在0～30 s時(shí)降低幅度較大，在30～80 s下降平緩變化。因此，樣品的RVA這些參數(shù)變化趨勢(shì)與碾減率有著高度的對(duì)應(yīng)性。Devi等[17]研究發(fā)現(xiàn)碾磨對(duì)大米粉的糊化特性存在顯著影響，糊化溫度會(huì)隨著碾磨程度的增加而降低；Perdon等[20]研究不同碾磨時(shí)間處理的中粒型和長(zhǎng)粒型稻米糊化特性，也發(fā)現(xiàn)峰值黏度隨著碾磨程度的增加而增大；Payakapol等[21]研究表明峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度均是隨著碾減率的提高而升高，本研究的結(jié)果與該研究一致。

淀粉的糊化特性一方面受到淀粉粒大小、直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例等淀粉本身性質(zhì)的影響[22-23]，另一方面淀粉顆粒的膨脹會(huì)受到其他化合物以及加熱過(guò)程中剪切力的影響，如蛋白質(zhì)、脂肪、非淀粉多糖類(lèi)這些大分子物質(zhì)的存在會(huì)導(dǎo)致淀粉的糊化特性改變[24]。yu Jinglin等[25]的研究表明碾磨對(duì)直鏈淀粉的晶體結(jié)構(gòu)無(wú)顯著影響，此外，本課題組對(duì)黃華占、湘13號(hào)、星2號(hào)這3 種秈米樣品的直鏈淀粉含量進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)隨著碾磨程度的增加，3 個(gè)品種的直鏈淀粉含量均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)但變化不明顯。蛋白質(zhì)、脂肪、纖維等非淀粉組分主要分布于皮層，這些成分會(huì)隨著碾磨程度的增加被不同程度地碾除[26-27]。碾減率越高，大米皮層保留率越低，樣品中這些成分的含量相對(duì)較低。這些組分包圍在淀粉顆粒周?chē)蚴桥c淀粉相互作用，充當(dāng)著淀粉的天然保護(hù)屏障，抑制淀粉的膨脹[28-29]。所以，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)等非淀粉成分含量相對(duì)減少時(shí)，會(huì)削弱阻礙淀粉顆粒的吸水糊化的程度，最后導(dǎo)致糊化黏度參數(shù)值的升高。

2.4 3 種秈米的碾磨程度與糊化特性參數(shù)的相關(guān)性分析

表2 3 種秈米碾磨程度與糊化特性參數(shù)相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between pasting parameters and milling degree of three Indica rice cultivars

3 種秈米糊化特性與碾磨程度的相關(guān)性分析表明，碾磨程度與峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度呈極顯著正相關(guān)，與糊化溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)；碾磨程度與黃華占和湘13號(hào)的回生值呈極顯著負(fù)相關(guān)，與星2號(hào)呈極顯著正相關(guān)，所以回生值與碾磨程度的相關(guān)性隨品種存在變化，未呈現(xiàn)一致性。

3 結(jié) 論

黃華占、湘13號(hào)、星2號(hào)3 種秈米隨著碾磨時(shí)間的延長(zhǎng)即碾磨程度的增加，峰值黏度、最低黏度、衰減值和最終黏度呈上升趨勢(shì)，糊化溫度呈下降趨勢(shì)，這些參數(shù)的規(guī)律一致且明顯；相對(duì)比，3 種秈米的回生值、峰值時(shí)間變化規(guī)律不一致，變化幅度相對(duì)較小，碾磨時(shí)間為0、10、20、30 s時(shí)變化幅度最大。3 種秈米糊化特性與碾磨程度的相關(guān)性分析表明，碾磨程度與其峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度呈極顯著正相關(guān)，與糊化溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)。糊化特性隨碾磨程度的規(guī)律性變化主要是由大米中淀粉外的蛋白質(zhì)、脂肪、纖維含量或體系中直鏈淀粉含量變化引起的?？傊?，糊化黏度特性或許可以作為指示大米碾磨程度的新物性量化指標(biāo)，為大米加工品質(zhì)的評(píng)價(jià)提供了新思路。

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Correlation between Pasting Properties and Milling Degree of Indica Rice

HE Caijun, LI Yi, WU Yue*, LIN Qinlu, L? Qian, JIA Hongling
(National Engineering Laboratory for Deep Processing of Rice and Byproducts, College of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

The pasting properties of Indica rice flours from three different commercial cultivars with different milling degrees were measured using a rapid viscosity analyzer (RVA), and the correlation between pasting properties and milling degree was studied as well. The results showed that for all the cultivars, peak viscocity, minimum viscocity, breakdown and fi nal viscocity increased, whereas pasting temperature declined with the increase in milling time representing milling degree, with the greatest changes being observed for all these parameters from 0 to 30 seconds of milling. The values of peak viscosity, minimum viscosity, breakdown, fi nal viscosity, setback, peak time and pasting temperature were 2 053.00– 3 588.00, 1 006.33–1 801.33, 1 055.67–1 876.67, 2 087.67–2 888.33, 991.67–1 566.33 mPa?s, 5.62–6.09 s, 71.83–75.60 ℃, respectively. It was shown that milling degree was correlated signif i cantly positively with peak viscocity, minimum viscocity, breakdown and fi nal viscocity (P ＜ 0.01), but signif i cantly negatively with pasting temperature (P ＜ 0.01). Therefore, pasting properties are expected to be new physical properties to quantitatively evaluate rice milling degree in practice.

Indica rice; milling degree; pasting properties; correlation

10.7506/spkx1002-6630-201711010

TS212.2

A

1002-6630（2017）11-0059-05引文格式：

2016-05-26

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31571874）；糧油深加工與品質(zhì)控制2011協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目（湘教通[2013]448號(hào)）；中南林業(yè)科技大學(xué)青年科學(xué)研究基金重點(diǎn)項(xiàng)目（QJ2012006A）

賀財(cái)俊（1990—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榧Z食深加工。E-mail：18890295727@163.com

*通信作者：吳躍（1981—），女，副教授，博士，研究方向?yàn)榧Z食深加工與生物利用性。E-mail：wuyuejn@163.com