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基于蒸谷米制备前后品质性状及糊化特性的评价分析

基于蒸谷米制备前后品质性状及糊化特性的评价分析 食品工业科技编辑部
2021-11-02
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基于蒸谷米制备前后品质性状及糊化特性的评价分析
——贵州省农业科学院水稻研究所
朱速松研究员
宫彦龙助理研究员


研究背景


蒸谷米是将稻谷进行水热处理后,再经干燥和冷却,并按照常规稻谷加工方法生产出来的大米产品,又称半熟米或半煮米,它具有营养价值高、易于消化吸收、糙米率高、籽粒膨胀性好、出饭率高及耐储存等特点。蒸谷米是一种纯天然、无添加的营养强化米,其生物利用率也较普通大米好。近几年,随着人们生活水平的不断提高,营养健康的饮食习惯和粗细搭配、粗细混食的饮食结构已逐渐受到大众的重视,蒸谷米、发芽糙米等特种营养米也越来越受青睐。
目前,关于蒸谷米的研究已有相关报道,主要涉及不同浸泡方式、蒸煮条件及干燥工艺对蒸谷米品质等方面的影响。例如,高雅文等考察了超高压浸泡对蒸谷米营养品质和加工品质的影响,确定了提升蒸谷米品质的最适工艺条件,同时还发现制得的蒸谷米较普通精白米的蛋白质、B族维生素等含量均显著提高。有学者通过比较分析不同汽蒸条件对蒸谷米品质特性的影响,筛选出最适制备蒸谷米的最佳汽蒸条件。李逸鹤等对快速及慢速的干燥温度时间进行单因素和正交试验研究,确定了蒸谷米生产中干燥工序的最优参数。宋玉等对蒸谷米加工的原料适应性及产品的营养特性也进行了初步探讨。但针对不同品种稻谷制备蒸谷米前后其品质性状及糊化特性进行系统性比较分析的研究鲜有报道。因此,考察不同品种稻谷制备蒸谷米并评价分析蒸谷米制备前后其品质性状及糊化特性的变化趋势对蒸谷米产品的开发应用及稻米制品的精深加工具有重要意义。
朱速松宫彦龙团队选取12个不同品种的稻谷为原料,在相同工艺条件下经蒸谷处理制备蒸谷米,并对蒸谷米制备前后碾磨品质、外观品质、营养品质和食味品质及其糊化特性进行比较分析,系统性研究蒸谷米制备前后其品质性状和糊化特性的变化趋势,旨在为蒸谷米的深入研究及其制品的研发应用提供理论依据。


研究结果




1.1谷米制备前后碾磨品质的比较分析



由表1可知,同一品种稻谷经蒸谷处理制备成蒸谷米后,其碾磨品质中出糙率、脱壳率、爆腰率和整精米率均高于稻米原料,碎米总量较稻米原料低,可能是由于稻谷在制备蒸谷的过程中因加热浸泡和汽蒸处理,促使胚乳内部的淀粉颗粒吸收大量水分并充分糊化,增加了稻谷籽粒的强度,米粒结构更加紧实,使得蒸谷米试样的出糙率和整精米率均提高,碎米总量减少;同时,在此过程中蒸谷的谷壳因吸水膨胀使其包裹糙米的紧密度降低,谷壳较易脱落,进而提高了其脱壳率;此外,蒸谷米的爆腰率可能是受浸泡吸水量和浸泡、汽蒸温度的影响,使得蒸谷内部淀粉发生大量糊化、溶胀、米粒外水分不能均匀地渗透到稻谷内部,稻谷在汽蒸过程中容易开裂,导致其碾磨过程中易发生爆腰,进而使蒸谷米的爆腰率升高。通过比较分析同一品种稻谷蒸谷处理前后其稻米碾磨品质的变化趋势,发现‘大粒香’、‘金麻粘’、‘红香米’、‘津原香98’、‘SN16-236’和‘15L-Z156’蒸谷米制备前后其爆腰率、整精米率和碎米总量均存在显著性差异(P<0.05),且蒸谷米的整精米率和爆腰率均高于稻米原料,碎米总量明显较低,而蒸谷米的出糙率和脱壳率测定值变化差异不明显(P>0.05),这可能是因为本试验中所选用的蒸谷米制备工艺条件和碾磨设备的参数设定与之匹配度较低造成的。‘玉针香’、‘天丰B’和‘徽两优1898’蒸谷米制备前后其出糙率、整精米率和碎米总量均存在显著性差异(P<0.05),‘粤丰B’蒸谷米的脱壳率和爆腰率均显著高于稻米原料(P<0.05);而其他碾磨指标间无显著差异(P>0.05);‘贵丰优785’蒸谷米出糙率、脱壳率和整精米率虽均高于稻米原料,但其数值变化差异不显著(P>0.05),‘两优68’蒸谷米的出糙率和爆腰率均明显高于稻米原料,而脱壳率、整精米率和碎米总量在蒸谷米制备前后其数值变化差异不显著(P>0.05)。综上所述,将同一品种稻谷经蒸谷处理制备成蒸谷米后,虽其爆腰率呈增大趋势,但其他碾磨品质指标均明显改善,即蒸谷米处理有助于稻米碾磨品质的提升;同时,蒸谷米制备前后不同品种间出糙率和脱壳率的变异系数均小于10%,而爆腰率、整精米率和碎米总量的变异系数均大于10%,说明蒸谷米制备前后不同品种间出糙率和脱壳率具有相对较小的变异幅度,数值间差异不显著(P>0.05),而爆腰率、整精米率和碎米总量均存在显著性差异(P<0.05),故可选用爆腰率、整精米率和碎米总量作为评价不同品种蒸谷米制备前后碾磨品质的关键性指标。




1.2蒸谷米制备前后外观品质的比较分析



由表2可知,通过比较分析同一品种稻谷蒸谷处理前后稻米外观品质的变化趋势,发现12个受试品种蒸谷米的黄粒米均显著高于稻米原料(P<0.05),而垩白粒率和垩白度均未检出,可能是因为稻谷在蒸煮过程中发生美拉德反应导致蒸谷米颜色加深,或者蒸谷米在干燥过程中受热温度较高,受试品种中淀粉发生焦化,使得黄粒米增大,进而也影响了受试样品垩白粒率和垩白度的测定。周显青等研究发现蒸谷米的色泽不仅与加工工艺有关,还与原料本身的色泽有关,即稻谷谷壳和皮层的色素在经水热处理后扩散到胚乳内部,使得蒸谷米颜色加深,黄粒米增多。‘玉针香’、‘天丰B’、‘红香米’、‘SN16-236’、‘贵丰优785’、‘两优68’、‘徽两优1898’蒸谷米的长宽比均高于稻米原料,但其数值变化差异不显著(P>0.05),而‘大粒香’和‘金麻粘’蒸谷米长宽比略低于稻米原料,‘粤丰B’、‘津原香98’和‘15L-Z156’蒸谷米制备前后长宽比无明显变化。对比分析蒸谷米制备前后不同品种间外观品质的变化趋势,发现蒸谷米制备前后不同品种间黄粒米和长宽比的变异系数均大于10%,表明蒸谷米制备前后不同品种间黄粒米和长宽比的变化均存在显著性差异(P<0.05),故可选用黄粒米和长宽比作为评价不同品种蒸谷米制备前后外观品质的关键性指标,但因蒸谷米制备后受试品种的垩白粒率和垩白度均未检出,除受蒸谷米种皮色泽影响外的其他原因有待深入研究




1.3蒸谷米制备前后营养品质的比较分析


由表3可知,同一品种稻谷经蒸谷处理制备成蒸谷米后,其营养品质中蛋白质、直链淀粉、VB1和除‘大粒香’蒸谷米外其他受试品种的VB2含量均大于稻米原料,这可能是因为稻谷在制备蒸谷的过程中经水热处理后,使得糠粉层中大量水溶性营养物质,如蛋白质、维生素等均逐渐渗透到胚乳中,因此使得蒸谷米的营养品质提高。对比分析同一品种稻谷蒸谷处理前后稻米的营养品质变化,发现‘大粒香’、‘玉针香’、‘金麻粘’、‘津原香98’、‘SN16-236’和‘15L-Z156’蒸谷米制备前后其VB1含量均存在显著性差异(P<0.05)。且蒸谷米的VB1含量均明显大于稻米原料,而其他营养品质指标间的差异不显著(P>0.05)。‘天丰B’、‘粤丰B’、‘红香米’、‘贵丰优785’、‘两优68’和‘徽两优1898’蒸谷米制备前后其直链淀粉和VB1含量均存在显著性差异(P<0.05),且蒸谷米的直链淀粉和VB1含量均明显高于稻米原料,而水分含量、蛋白质和VB2含量在蒸谷米制备前后其数值变化差异不显著(P>0.05)。同时,将12个不同品种稻谷经蒸谷处理制备成蒸谷米后,其VB1含量均不同程度提高为稻米原料的1.63~4.2倍,表明蒸谷米有助于VB1含量的累积;此外,蒸谷米制备前后不同品种间水分含量和蛋白质的变异系数均小于10%,表明蒸谷米制备前后不同品种间水分含量和蛋白质的差异不明显,而蒸谷米制备前后水分含量的变化很大程度上取决于蒸谷烘干工艺参数。综上所述,同一品种蒸谷米制备前后蛋白质、直链淀粉、VB1和VB2均有不同程度的变化,且蒸谷米营养物质的含量较稻米原料有所增加,说明蒸谷米有助于稻米营养物质的富集,使营养品质提升。同时,不同品种蒸谷米制备前后直链淀粉、VB1和VB2含量的变异系数均大于10%,表明蒸谷米制备前后不同品种间直链淀粉、VB1和VB2含量间均存在显著性差异(P<0.05),又因直链淀粉含量对米制品口感具有直接性影响,故选用VB1和VB2作为评价蒸谷米制备前后不同品种间营养品质优劣的关键性指标




1.4蒸谷米制备前后食味品质的比较分析



由表4可知,稻米食味品质主要反映的是稻米食用特性,是决定稻米市场价值和刺激消费者购买意愿的主要因素,其测定方法主要包括感官鉴定和仪器鉴定,感官鉴定主要是指人们通过眼观、鼻闻、口尝等方法对所测稻米饭粒的色泽、气味、米饭黏性及软硬适口程度等进行评价分析,而仪器鉴定主要是采用食味计测定米饭或与食味有关的指标来衡量稻米的食味品质,较感官鉴定而言具有更简便、快捷和准确性高等优点。通过比较分析发现,同一品种稻谷蒸谷处理前后稻米的外观、硬度、黏度和食味值等食味品质测定值均发生不同程度的变化,其中‘大粒香’蒸谷米食味品质各项指标的测定值均较稻米原料低,且其外观、黏度和食味值均为最小值,表明‘大粒香’较其他受试品种而言,不适合作为蒸谷米制备的稻谷原料,这与雷月等的研究结果相符。‘玉针香’、‘红香米’、‘津原香98’、‘SN16-236’、‘15L-Z156’和‘贵丰优785’蒸谷米的外观和食味值均较稻米原料高,但硬度值较稻米原料均有所降低。‘两优68’和‘徽两优1898’蒸谷米的黏度和食味值均较稻米原料低,而其他食味品质指标在蒸谷米制备前后数值变化差异不明显(P>0.05)。同时,通过对比分析不同品种蒸谷米制备前后各食味品质指标的变化趋势,发现蒸谷米制备前后不同品种间硬度值的变异系数小于10%,说明不同品种蒸谷米制备前后硬度值变化差异不明显;此外,在蒸谷米制备前不同品种间外观、黏度和食味值的变异系数小于10%,而在蒸谷米制备后不同品种间这三项指标的变异系数均大于10%,表明不同品种蒸谷米制备前外观、黏度和食味值的变化差异不明显,而在制备后外观、黏度和食味值的变化均存在明显差异




1.5蒸谷米制备前后糊化特性的比较分析


由表5可知,蒸谷米制备前后糊化特性指标主要包括峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、崩解值、回生值、峰值时间和成糊温度等7个特征值,其中峰值黏度主要体现的是结合水的能力或者颗粒膨胀的程度,峰值黏度越高,样品黏滞性越强;崩解值表示米糊的热稳定性,崩解值越大,米糊的热稳定性越差;回生值反映米糊老化或回生的程度,也指冷却时形成凝胶的强弱,回生值越高,米糊冷却稳定性越差,凝胶性越强,越易老化。通过对比分析同一品种稻谷蒸谷处理前后稻米的糊化特性变化趋势,发现12个受试品种蒸谷米峰值黏度均显著低于稻米原料(P<0.05),可能是因为稻谷经蒸谷处理过程中要经过高温浸泡、汽蒸处理,导致淀粉颗粒发生了部分糊化,使其溶胀能力下降,并随着处理温度的升高,淀粉颗粒糊化更充分,峰值黏度也下降更快,故蒸谷米的峰值黏度均有所降低。‘金麻粘’、‘红香米’、‘贵丰优785’和‘徽两优1898’蒸谷米的谷值黏度均高于稻米原料,结合蒸谷米制备前后峰值黏度的分析结果,并根据崩解值是峰值黏度和谷值黏度的差值,表明这4个受试品种蒸谷米的崩解值也相对较低,米糊的热稳定性较好。从蒸谷米制备前后崩解值的数值变化,可以看出将稻谷蒸谷处理制备成蒸谷米后其崩解值均显著低于稻米原料(P<0.05),又因为崩解值与米糊的热稳定性呈反比,进而可以得出将稻谷加工成蒸谷米有助于提高稻米的米糊热稳定性。‘玉针香’、‘金麻粘’、‘红香米’、‘SN16-236’、‘贵丰优785’和‘徽两优1898’蒸谷米的最终黏度和回生值均显著高于稻米原料(P<0.05),Sandra等通过试验研究发现稻米回生值越高,凝胶强度越大,越容易老化,且老化后米糊中氢键也相应的增多,故这6个受试品种的蒸谷米适用于研发凝胶性较强的米制品。在12个受试品种中蒸谷米制备前后峰值时间的变化无显著性差异(P>0.05),同时还发现受试品种制备成蒸谷米后其成糊温度均高于稻米原料,这与吕斌的研究结果相符,可能是由于蒸谷米中的淀粉分子在加热蒸煮和干燥的过程中分别发生了一定程度的糊化和老化,使得淀粉颗粒结构更紧密,从而抑制了淀粉颗粒吸水溶胀,故蒸谷米制备后试样的成糊温度均有所升高,也可能是因为稻谷经蒸谷处理制备成蒸谷米后其蛋白质、直链淀粉等营养物质的含量有所增加,进而产生更高的位阻,使得直链的交联聚合受到更大阻碍,从而需要更多能量使之糊化,因此蒸谷米制备后受试品种的成糊温度高于制备前,也再次表明将稻谷加工成蒸谷米后有助于其营养成分的富集。此外,还发现‘大粒香’和‘粤丰B’蒸谷米的峰值时间和成糊温度分别具有最大值,而‘贵丰优785’蒸谷米的峰值时间和成糊温度均显著低于其他受试品种(P<0.05),可能是因为稻谷在蒸谷加工过程中要进行吸水浸泡处理,而‘贵丰优785’较其他受试品种更易于吸水膨胀糊化,颗粒破裂程度也较大,使得其成糊温度也相对较低,由此可知‘贵丰优785’在用于米制品深加工时要考虑其吸水能力,注意控制水量的大小。通过比较分析蒸谷米制备前后不同品种间糊化特性的变化趋势,发现蒸谷米制备前后不同品种间崩解值、最终黏度和回生值的变异系数均大于10%,而峰值时间和成糊温度的变异系数均小于10%,表明蒸谷米制备前后不同品种间崩解值、最终黏度和回生值的变化存在显著性差异(P<0.05),而峰值时间和成糊温度的差异不明显(P>0.05)。



2 结论


 将不同品种受试稻谷经相同条件的蒸谷处理加工成蒸谷米,综合评价分析蒸谷米制备前后碾磨品质、外观品质、营养品质、食味品质及其糊化特性的变化趋势。实验结果发现,‘玉针香’、‘天丰B’、‘SN16-236’、‘贵丰优785’、‘两优68’和‘徽两优1898’蒸谷米的碾磨品质相对均优于制备前,此外还发现可用爆腰率、整精米率和碎米总量作为评价蒸谷米制备前后碾磨品质的关键性指标。同一品种蒸谷米黄粒米均显著高于稻米原料(P<0.05),而垩白粒率和垩白度均未检出,具体原因有待进一步深入研究,且通过结果分析筛选出评价蒸谷米制备前后外观品质的关键性指标为黄粒米和长宽比。结合蒸谷米制备前后营养品质、食味品质和糊化特性各项指标的变化,发现受试稻谷经加工处理制成蒸谷米后有助于稻米营养物质和米糊热稳定性的的提高,同时还发现‘玉针香’、‘红香米’、‘津原香98’、‘SN16-236’、‘15L[1]Z156’和‘贵丰优785’蒸谷米的外观和食味值均高于制备前。综合蒸谷米制备前后品质性状及糊化特性的分析结果得出,‘玉针香’和‘贵丰优785’稻谷经蒸谷处理制备成蒸谷米后品质较优,适合作为蒸谷米专用稻品种,而‘大粒香’和‘粤丰B’的品质相对较差,不适合用于蒸谷米的生产。本研究结果可为蒸谷米制备前后品质特性的变化奠定理论基础,也为蒸谷米制品的研发应用提供思路和参考依据


通信作者简介

   朱速松

   研究员      

     朱速松研究员, 2005年南京农业大学作物遗传育种专业获博士学位,2006年在中国农业科学院做博士后研究。现任贵州省水稻研究所所长、中国作物协会理事、国家农业农村部水稻专家指导组成员、贵州省第八批优秀青年科技人才培养对象、贵州省第七届优秀科技工作者和贵州省水稻现代农业产业技术体系首席科学家。发表文章50多篇,其中第一作者发表SCI 3篇,以通讯作者发表论文30多篇,作为副主编出版专著2部,参与编写出版专著1部,获教育部科技进步二等奖一项、贵州省科技进步四等奖一项、贵州省科技进步三等奖一项。
 
代表性论文:

[1]SusongZhu, Ling Jiang, Chunming Wang, Huqu Zhai, Danting Li, Jianmin Wan*, The origin of weedy rice ludao in China deduced by genomewide analysis of its hybrid sterility genes[J]. Breeding Science, 2005, 55(4):409-414.

[2]Zhongni Wang, Qinhuan Luo, Xue Jiang, Xian Wu, Haifeng Xu, Susong Zhu*. Diversityanalysis of the Waxy gene in Oryza sativa L. “Guizhou HE”[J]. Science Asia, 2021, 47:434-440.

[3]PENG Qiang, LI Jia-Li, ZHANG Da-Shuang, JIANG Xue, DENG Ru-Yue, WU Jian-Qiang, and ZHU Su-Song. QTL Mapping for Rice Appearance Quality Traits Based on aHigh-density Genetic Map in Different Environments[J]. Acta  Agronomica  Sinica, 2018, 44(8): 1248-1255.


   宫彦龙

   助理研究员      

     宫彦龙,助理研究员,2016年沈阳农业大学农学专业获硕士学位,于同年12月就职于贵州省农科院水稻研究所。2018年至今在沈阳农业大学农学院攻读博士学位,发表研究论文26篇。主持或者参与完成省部级以上项目10项,其中国家重点研发计划1项。主要从事水稻遗传育种及稻米加工研发应用
 
代表性论文:

[1]雷月,宫彦龙,邓茹月,等. 基于主成分分析和聚类分析综合评价蒸谷米的品质特性[J]. 食品工业科技,2021,42(7):258-267.

[2]雷月,宫彦龙,邓茹月,等. 基于蒸谷米制备前后品质性状及糊化特性的评价分析[J]. 食品工业科技,2021,42(11):1-8.

[3]徐海宫彦龙,陈温福徐正进, .中日水稻品种杂交后代的株型性状与产量和品质的关系[J].中国水稻科学,2016,30(03):283-290.


第一作者简介

   雷月

   助理研究员      

     雷月,助理研究员,2016年沈阳农业大学食品科学专业获硕士学位,于同年12月就职于贵州省农科院水稻研究所。主要从事稻米品质鉴定、稻米深加工及功能性成分分析等方面的研究。科研工作以来,在中文核心期刊发表论文10余篇,以第二作者在Foods发表论文1篇,申请发明专利1项,参与完成多项省级项目
 
代表性论文:

[1]Wang J, Lei Y, Yu Y, Yin L, Zhang Y. Use of Acetic Acid to Partially Replace Lactic Acid for Decontamination against Escherichia coli O157:H7 in Fresh Produce and Mechanism of Action[J]. Journal of Foods 2021, 10, 2406.

[2]雷月,宫彦龙,邓茹月,等. 基于主成分分析和聚类分析综合评价蒸谷米的品质特性[J]. 食品工业科技,2021,42(7):258-267.

[3]雷月,宫彦龙,邓茹月,等. 基于蒸谷米制备前后品质性状及糊化特性的评价分析[J]. 食品工业科技,2021,42(11):1-8.


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