不同软糙米储藏过程中的品质变化

李紫藤,闫程程,王芳*,王汝华,华泽田

(天津科技大学食品科学与工程学院,天津 300457)

摘 要:为探讨高温储藏对软糙米品质的影响,以5 种软糙米(云南软米、隆香糯1 号、南粳9108、南粳46 和天隆软3 号)为试验材料,在37 ℃储藏180 d,对软糙米储藏过程中理化指标进行测定。结果表明,随着储藏时间延长5 种软糙米的水分含量逐渐下降,脂肪酸和直链淀粉含量呈上升趋势,食味值下降;储藏过程中,色差a*、b*值呈现上升趋势,L*值呈现下降趋势;质构特性结果表明米饭的硬度逐渐增大,而黏附性逐渐减小。储藏结束时,聚丙烯酰胺凝胶电泳结果表明高分子量的蛋白含量减少,低分子量的蛋白含量增多;电子鼻结果表明软糙米含有较多的硫化物和长链烷烃等物质;微观结构结果表明储藏后淀粉颗粒形态不规则,表面粗糙。对上述指标进行综合分析发现,南粳9108 和南粳46 具有较好的耐储性。

关键词:软糙米;储藏;糊化特性;质构特性;蛋白组分;微观结构

软米是一种直链淀粉含量较低的稻米,该类稻米在蒸煮后光泽透亮、质地柔软、弹性好、食味品质较好[1]。在我国,软米的种植处于初步阶段,主要种植在云南省[2]。研究者常用直链淀粉含量作为软米鉴定的关键指标[3]。然而目前对软米的研究主要集中在遗传育种和基因图谱上[4],对软米储藏品质变化的研究较少。

糙米是稻谷脱去外保护皮层后的颖果,包含米糠、胚和胚乳3 个部分。糙米的储藏品质主要受储藏温度、湿度和储藏时间的影响,储藏温度和储藏时间与糙米的老化密切相关[5]。有研究表明,37 ℃储藏的糙米随着储藏时间的延长,其米粉的衰减值、回生值以及脂肪酸含量呈上升趋势[6];其蒸煮米饭的硬度呈现上升的趋势,弹性和黏附性呈现下降趋势,并且伴随醛酮类不良气味等物质的生成[7]。高温储藏会加速糙米新陈代谢,导致大米适口性下降[8]。糙米的储藏温度和储藏时间会严重影响其食味品质和商业价值。

因此,本研究选用2021 年产自江苏盱眙的软糙米品种云南软米、隆香糯1 号、南粳9108、南粳46、天隆软3 号作为材料,探讨不同品种软糙米的理化特性的变化规律,筛选出在高温下耐储藏的品种,以期为软糙米耐储品种的筛选、储藏及相关产品开发提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

云南软米(YNRM)、隆香糯1 号(LXN1)、南粳9108(NJ9108)、南粳46(NJ46)、天隆软3 号(TLR3):江苏天隆科技有限公司;碘化钾、碘:上海阿拉丁生化科技股份有限公司;无水甲醇、无水乙醇:天津市江天化工技术有限公司;冰乙酸、丙三醇:天津渤化化学试剂有限公司;三羟甲基氨基甲烷(tris hydroxymethyl methyl aminomethane,THAM)、二硫苏糖醇(dithiothreitol,DTT)、十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)、尿素、考马斯亮蓝:北京索莱宝科技有限公司。以上化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

多功能粉碎机(BJ-150):德清拜杰电器有限公司;小麦米粉水分测定仪(PR-930)、米饭食味计(STAIA/IB RHSIA RFDMIA):日本佐竹公司;质构仪(TA-XT Plus):英国Stable Micro System 公司;精密色差仪(NR10QC):深圳市三恩驰科技有限公司;快速粘度仪(RNA-Tec-Master):波通瑞华科学仪器(北京)有限公司;扫描电子显微镜(JSM-IT300LV):日本日立公司;紫外可见分光光度计(TU-1810):北京普析通用仪器有限责任公司;凝胶成像仪(Gel DOC 3000):美国Bio-Rad Laboratories 公司;电子鼻(PEN-3):德国AIRSENCE 公司;恒温恒湿培养箱(LHP-160):上海赫田科学仪器有限公司;离心机(Sorvall ST 8R):美国Thermo Fisher 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 储藏方法

5 种软米收获后去壳得到糙米,平衡水分(12.5±0.5)%后装入自封袋内,在37 ℃恒温恒湿培养箱内进行储藏。每30 d 取样检测1 次,试验总时长共180 d。

1.3.2 水分含量测定

采用小麦米粉水分测定仪测定软糙米水分,每个样品设置3 个平行试验。

1.3.3 色差值测定采用精密色差仪对软糙米样品进行测定。每组样品重复至少3 次以上,结果取平均值。

1.3.4 直链淀粉含量测定根据GB/T 15683—2008《大米直链淀粉含量的测定》中的方法测定软糙米的直链淀粉含量。

1.3.5 脂肪酸含量测定采用GB/T 20569—2006《稻谷储存品质判定规则》中的方法测定软糙米的脂肪酸含量。

1.3.6 糊化特性测定软糙米的糊化特性参照GB/T 24852—2010《大米及米粉糊化特性测定快速粘度仪法》进行测定。

1.3.7 蛋白组分的测定

1.3.7.1 样品制备

5 个软糙米样品随机选取一粒糙米,直接放入研钵内磨成细粉,倒入1.5 mL 离心管中,加入0.5 mL 蛋白提取液[9](8 mol/L 尿素、4% SDS、2% DTT、20% 丙三醇、50 mmol/L Tris-HCL 缓冲液pH6.8),涡旋30 s,使粉末与提取液充分混匀,置于30 ℃摇床50 r/min 振荡12 h,4 ℃、10 000 r/min 离心5 min,将上清液保存于-20 ℃备用。

1.3.7.2 聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfatepolyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)

采用12%的分离胶和5%的浓缩胶,每个泳道上样10µL,采用恒压电泳,电压为80 V。电泳结束后将凝胶取出,先用考马斯亮蓝对凝胶染色15 min,然后采用脱色液对凝胶进行脱色至蛋白条带清晰可见,用凝胶成像系统进行成像处理。

1.3.8 风味物质的测定

样品制备:将不同品种的软糙米样品粉碎,过80 目筛。称取2.0 g 分别加入30 mL 顶空瓶中,在70 ℃的水浴锅中平衡10 min,使其挥发性风味物质充分分散。电子鼻参数设置:测试样品间隔1 s,清洗时间120 s,样品准备时间5 s,检测时间120 s,气体流量400 L/min。

电子鼻10 个传感器性能描述见表1。

表1 传感器性能描述
Table 1 Sensor performance description

阵列序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10传感器名称W1C W5S W3C W6S W5C W1S W1W W2S W2W W3S性能描述芳香成分,苯类灵敏度大,对氮氧化合物很灵敏芳香成分灵敏,氨类主要对氢化物有选择性短链烷烃芳香成分对甲基类灵敏对硫化物灵敏对醇类、醛酮类灵敏芳香成分,对有机硫化物灵敏对长链烷烃灵敏

1.3.9 食味值检测使用米饭食味计进行米饭食味特性测定。使用不锈钢罐准确称取整精米(20.0±0.1)g,加水浸泡30 min,用水清洗约30 s,沥干。精米与水质量比1∶1.4,用滤纸将钢管封口,用蒸饭煲蒸30 min,焖饭10 min,放入配套冷风装置冷却20 min,密封自然冷却2 h。称取8 g米饭装入直径33 mm、高9 mm 的环内,用压饭器压成饭饼,借助食味计测定米饭的食味值。

1.3.10 质构特性测定

采用1.3.9 制备的样品,使用质构仪进行质构特性测定,探头为P/100,测试参数:选择模式质地多面剖析法,测前速度1 mm/s,测试速度1 mm/s,测后速度2 mm/s,压缩比为50%[10]

1.3.11 微观结构测定

软糙米样品夹在开叉的镊子上,用小刀背在样品的中部施压,使其自然断裂。用小刀切下断裂部,制成3 mm 厚的样品,断面向上,样品用双面胶纸粘附于金属台上,对断面喷金,置样品在扫描电子显微镜下观察软糙米断面,观察倍数为1 000。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2020 进行数据处理,利用SPSS 26.0 对数据进行显著性分析(P<0.05),图像采用Origin 2018 绘制,电子鼻数据采用Winmuster 绘制。数据以3 次重复试验的平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 储藏过程中水分含量变化规律

不同品种软糙米的水分含量随储藏时间的变化见表2。

表2 不同品种软糙米的水分含量随储藏时间的变化
Table 2 Changes in moisture content of different varieties of soft brown rice with storage time

注:同列不同字母表示具有显著性差异(P<0.05)。

储藏时间/d 0 30 60 90 120 150 180水分含量/%YNRM 13.0±0.1a 12.2±0.1b 12.1±0.1b 11.6±0.1c 11.3±0.1d 10.7±0.1e 10.2±0.0f LXN1 13.0±0.1a 12.3±0.1b 11.9±0.2c 11.9±0.1c 11.4±0.1d 11.1±0.1e 10.2±0.1f NJ9108 12.0±0.0a 11.1±0.0c 11.2±0.1b 11.1±0.0c 10.7±0.1d 10.4±0.0e 10.1±0.1f NJ46 12.2±0.0a 11.5±0.1c 11.7±0.1b 11.3±0.1d 11.4±0.1cd 10.8±0.1e 10.2±0.1f TLR3 13.0±0.0a 12.4±0.1b 12.4±0.1b 12.2±0.1c 11.7±0.1d 11.3±0.0e 10.8±0.0f

由表2 可知,在37 ℃储藏条件下,5 种软糙米的水分含量下降均较为明显。储藏结束后,YNRM、LXN1、NJ9108、NJ46 和TLR3 的水分含量分别下降了21.54%、21.54%、15.83%、16.39%和16.92%,水分含量下降得幅度略有不同,可能与品种和初始含水量有关。NJ9108 和NJ46 的初始水分含量低,较另外3 个品种变化幅度小,表明NJ9108 和NJ46 更耐储藏。YNRM、LXN1 和TLR3 初始水分含量较高,储藏过程中越容易遭受霉菌类的侵染而发生霉变,而且水分含量越高,储藏中稻米的品质越不稳定,品质也会下降[11]

2.2 储藏过程中色差值变化规律

不同品种软糙米的色差值随储藏时间的变化见图1。

图1 不同品种软糙米的色差值随储藏时间的变化
Fig.1 Changes in color difference values of different varieties of soft brown rice with storage time

稻米在储藏过程中最直观的变化为色泽的变化。L*值由小到大表示软糙米颜色由暗到明。由图1a 可知,随着储藏时间的延长,不同品种的软糙米L*值均呈现下降趋势,表明软糙米的表面颜色在不断变暗。b*值由小到大表示软糙米颜色由蓝到黄。由图1b 可知,随着储藏时间的延长,不同品种的软糙米b*值均呈上升趋势,表明软糙米逐渐发生黄化现象。a*值由小到大表示软糙米颜色由绿到红。由图1c 可知,随着储藏时间的延长,不同品种的软糙米a*值均呈现上升趋势,表明软糙米储藏过程中绿色逐渐褪去。稻米色差值的变化与色素物质变化、脂肪酸氧化等有关[12]。在图1a 中,TLR3 的L*值下降最明显,较储藏前下降了4.56%,NJ9108 下降最不明显,较储藏前下降了4.06%。图1b 中YNRM 的b*值上升明显,较储藏前升高了8.35%,NJ46 上升最不明显,较储藏前升高了2.75%。图1c 中YNRM 的a*值上升最明显,较储藏前升高了12.58%,NJ46 上升最不明显,较储藏前升高了3.67%。结果表明,NJ46 和NJ9108 表面颜色较其它3 个品种变化缓慢,NJ9108 和NJ46 的耐储性相对较好。

2.3 储藏过程中直链淀粉含量变化规律

不同品种软糙米的直链淀粉含量随储藏时间的变化见图2。

图2 不同品种软糙米的直链淀粉含量随储藏时间的变化
Fig.2 Changes in amylose content of different varieties of soft brown rice with storage time

直链淀粉含量是影响大米食味品质重要的指标,直链淀粉含量过高会导致大米的硬度过硬,弹性降低,口感变差[13]。由图2 可知,NJ9108、NJ46 和TLR3 的直链淀粉含量呈现明显先上升后下降,最后再上升的趋势,YNRM 和LXN1 呈现缓慢的上升趋势,总体上直链淀粉含量均有所增加。储藏初期,直链淀粉含量先增加后下降,这可能是游离脂肪酸和直链淀粉结合从而改变了淀粉的性质,随后直链淀粉含量呈上升趋势,这可能是脱支酶的作用导致的[14]。研究发现,稻米储藏过程中,直链淀粉含量升高的原因是内源酶的作用导致部分支链淀粉水解成直链淀粉[15]。不同软糙米直链淀粉含量变化趋势不同,可能与品种差异有关。储藏结束时,YNRM、LXN1、NJ9108、NJ46 和TLR3 分别上升了20.36%、22.50%、12.18%、8.77% 和43.21%,其中NJ46 和NJ9108 上升幅度较小,表明这两个品种的直链淀粉含量与其他相比受储藏温度和储藏时间的影响较小,较其它品种耐储藏。

2.4 储藏过程中脂肪酸含量的变化规律

不同品种软糙米的脂肪酸含量随储藏时间的变化见表3。

表3 不同品种软糙米的脂肪酸含量随储藏时间的变化
Table 3 Changes in fatty acid content of different varieties of soft brown rice with storage time

注:同列不同字母表示具有显著性差异(P<0.05)。

储藏时间/d 0 30 60 90 120 150 180脂肪酸含量/(mg KOH/100 g)YNRM 15.65±1.43d 19.77±0.00c 20.59±1.43c 21.42±1.43c 26.36±2.85b 30.48±2.85a 33.77±1.43a LXN1 14.83±0.00d 18.95±1.43c 20.59±1.43c 24.71±0.00b 23.07±1.43b 24.71±0.00b 28.83±1.43a NJ9108 7.41±0.00d 14.00±1.43c 14.5±0.57c 14.83±0.00c 18.12±2.85b 18.94±2.85b 23.06±1.43a NJ46 4.94±0.00d 9.88±0.00c 10.71±1.43c 11.53±1.43c 18.12±2.85b 19.77±0.00ab 21.41±1.43a TLR3 9.06±1.43d 14.83±0.00c 15.65±1.43c 19.77±0.00b 26.36±1.43a 26.85±0.57a 27.18±0.00a

脂肪酸含量通常用作大米储藏期间质量劣化的指标[8]。由表3 可知,随着储藏时间的延长,软糙米的脂肪酸含量均呈上升趋势。研究发现,在15、25 ℃和35 ℃储藏期间,所有软糙米的脂肪酸值随着储藏温度的升高而逐渐增加[16]。高温储藏条件下脂肪酸含量明显增多,这可能与其脂肪酶活性的升高有关,高温条件下脂肪酶活性逐渐加强,稻米中的脂肪被脂肪酶催化产生游离脂肪酸的速度加快[17]。在GB/T 20569—2006《稻谷储存品质判定规则》中规定,粳稻脂肪酸值不超过25.0 mg KOH/100 g 为宜存,不超过35.0 mg KOH/100 g 为轻度不宜存,大于35.0 mg KOH/100 g 为重度不宜存[18]。储藏120 d 时,YNRM 和TLR3 已经处于轻度不宜存状态;储藏180 d 时,LXN1 处于轻度不宜存状态,NJ9108 和NJ46 仍处于宜存状态,结果表明NJ9108 和NJ46 较耐储藏。

2.5 储藏过程中糊化特性的变化规律

不同品种软糙米的糊化特性随储藏时间的变化见图3。

图3 不同品种软糙米的糊化特性随储藏时间的变化
Fig.3 Changes in gelatinization characteristics of different varieties of soft brown rice with storage time

糊化特性可以反映淀粉的糊化和凝胶特性,常用于评估和预测稻米的食用品质[19]。峰值黏度表示稻米中的淀粉与水结合的能力。由图3a 可知,不同品种软糙米峰值黏度整体上随着储藏时间的延长呈现先上升后下降的趋势。峰值黏度的上升可能与大米中α-淀粉酶的活性降低有关,峰值黏度降低可能是淀粉结构以及稻米蛋白质与淀粉的相互作用发生了变化[20]。最低黏度反映稻米在高温下的耐加热性和剪切力度,表示冷糊的凝胶程度。由图3b 可知,不同品种软糙米的最低黏度随着储藏时间的延长整体呈现上升的趋势,表明储藏后期软糙米的耐加热和剪切力会增强[20]。由图3c 可知,在37 ℃储藏过程中,不同品种软糙米的最终黏度随着储藏时间的延长整体呈上升趋势。最终黏度增大,米饭黏度下降,硬度上升[21],表明软糙米储藏后期蒸煮米饭的硬度增大,食味品质下降。

回生值代表淀粉冷糊的稳定性和老化程度。由图3d 可知,随着储藏时间的延长,不同品种软糙米的回生值整体呈上升趋势。研究表明,直链淀粉的聚合度和直链淀粉中长链的含量会影响回生值的大小,随着储藏时间的延长,米粉回生值增大可能是支链淀粉的结构发生变化所导致的[20]。衰减值反映米粉在高温下大米糊的耐剪切能力。由图3e 可知,不同品种软糙米的衰减值整体有下降的趋势。较高的储藏温度可以加速降低稻米的衰减值,可能是由于淀粉链络合蛋白质加强了分子间的相互作用[22]。糊化温度反映了淀粉糊化的难易程度。由图3f 可知,随着储藏时间的延长,不同软糙米品种的糊化温度整体上呈上升趋势,TLR3上升最为明显,表明其淀粉糊化需要更高的温度[23]。储藏过程中,糊化温度的升高可能与储藏过程中软糙米的直链淀粉含量的升高有关[24]

2.6 储藏过程中蛋白组分含量的变化规律

不同品种软糙米在37 ℃下分别储藏0 d 和180 d的聚丙烯酰胺凝胶电泳图见图4。

图4 不同品种软糙米在37 ℃下分别储藏0 d 和180 d 的聚丙烯酰胺凝胶电泳图
Fig.4 Polyacrylamide gel electrophoresis patterns of different varieties of soft brown rice stored for 0 d and 180 d at 37 ℃

根据溶解性性质将稻米蛋白分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白,其中谷蛋白占稻米总蛋白的80%,醇溶蛋白约为总蛋白的5%。研究表明,稻米谷蛋白主要包括57、37~39 kDa 和22~23 kDa,醇溶蛋白主要为13 kDa[25]。由图4 可知,5 种软糙米的条带分布较为一致,部分条带深浅有差异,谷蛋白对应条带颜色最深,表明其在5 种软糙米中含量最高。随着储藏时间的延长,高分子量(97.4~43.0 kDa)条带逐渐减弱,低分子量(31.0~14.4 kDa)条带逐渐增强,表明高分子量的蛋白含量减少,低分子量的蛋白含量增多,与相关研究结果一致[26]

2.7 储藏过程中风味物质的变化规律

不同品种软糙米在37 ℃下分别储藏0 d 和180 d的主成分(principal component analysis,PCA)分析图谱见图5。

图5 不同品种软糙米在37 ℃下分别储藏0 d 和180 d 的PCA分析
Fig.5 PCA plots of different varieties of soft brown rice stored for 0 d and 180 d at 37 ℃

由图5 可知,第一主成分和第二主成分的贡献率分别为95.58% 和3.92%,总贡献率为99.5%,说明主成分可以较好地反映不同储藏时间的不同品种的软糙米挥发性气味的特征信息。各样品组之间均无分散无交叉,说明各个样品之间相互独立且能够通过电子鼻进行较好区分,表明37 ℃储藏对软糙米的风味物质影响较大,在不同程度上改变软糙米样品的香气成分。

电子鼻10 个传感器对5 种软糙米分别储藏0 d和180 d 的响应值雷达图见图6。

图6 不同品种软糙米在37 ℃下分别储藏0 d 和180 d 的雷达图
Fig.6 Radar plots of different varieties of soft brown rice stored for 0 d and 180 d at 37 ℃

由图6 可知,储藏0 d 时,5 种软糙米的W1W、W2S 和W1C 均高于其他传感器的响应值;储藏180 d时,5 种软糙米的W1W 和W3S 均高于其他传感器的响应值。储藏结束时,雷达图的外形轮廓和面积发生变化,说明不同品种软糙米挥发物质的组成发生了变化。与储藏0 d 的响应值相比,YNRM、LXN1、NJ9108、NJ46 和TLR3 传感器W1W 的响应值分别提高了19.81%、8.67%、91.79%、60.71%、98.88%;YNRM、LXN1、NJ9108、NJ46 和TLR3 传感器W3S 的响应值分别提高了43.03%、23.31%、32.56%、23.03% 和70.39%,其中TLR3 增加的最明显。由此可见,储藏结束时,硫化物和长链烷烃等物质是软糙米主要的挥发成分。

2.8 储藏过程中食味值的变化规律

不同品种软糙米的食味值随储藏时间的变化见表4。

表4 不同品种软糙米的食味值随储藏时间的变化
Table 4 Changes in palatability of different varieties of soft brown rice with storage time

注:同列不同字母表示具有显著性差异(P<0.05)。

储藏时间/d 0 30 60 90 120 150 180食味值YNRM 89.0±0.0a 88.0±0.0b 88.0±0.0b 88.0±0.0b 87.0±0.0c 84.3±0.5d 81.0±0.0e LXN1 79.0±0.0a 78.0±0.0b 75.0±0.0c 74.0±0.0de 74.3±0.5cd 73.3±0.5e 72.0±0.0f NJ9108 86.0±0.0a 84.0±0.0b 83.7±0.6b 81.0±0.0c 81.7±0.5c 81.0±0.0c 79.0±0.0d NJ46 86.0±0.0a 86.0±0.0a 85.0±0.0a 84.0±0.0b 83.7±0.9b 82.0±0.0c 80.0±0.0d TLR3 74.0±0.0a 72.0±0.0b 71.0±0.0c 69.3±0.6d 67.7±0.5e 67.0±0.0e 65.0±0.0f

食味值可以直观反映稻米的食味品质。由表4 可知,5 个品种的软糙米的食味值均呈下降趋势,可能是随着储藏时间的延长,软糙米的L*值下降,a*值和b*值上升,导致米饭外观变暗,综合食味值下降。此外随着储藏时间的延长,软糙米的直链淀粉的含量逐渐增大,导致米饭的硬度增加,食味品质下降[13]。储藏结束时,LXN1 和TLR3 的食味值分别为72.0 和65.0,食味值较低,食味品质较差;YNRM、NJ46 和NJ9108 的食味值分别为81.0、80.0 和79.0,食味值较高,食味品质较好。

2.9 储藏过程中质构特性的变化规律

不同品种软糙米的硬度和黏附性随储藏时间的变化见表5 和表6。

表5 不同品种软糙米的硬度随储藏时间的变化
Table 5 Changes in hardness of different varieties of soft brown rice with storage time

注:同列不同字母表示具有显著性差异(P<0.05)。

储藏时间/d 0 30 60 90 120 150 180硬度/N YNRM 2 070.00±17.03e 2 403.46±72.63d 2 587.81±33.46d 2 652.51±30.32c 2 590.28±42.85cd 3 135.35±251.95b 3 628.35±132.31a LXN1 2 130.73±73.37e 2 622.14±67.24d 2 883.65±203.98c 2 613.86±77.02d 2 887.33±56.13c 3 276.67±209.17b 4 466.16±56.20a NJ9108 3 284.15±150.22c 2 882.55±93.72d 3 334.55±100.23bc 2 969.93±2.55d 3 548.33±191.34b 4 298.92±172.32a 4 358.51±117.90a NJ46 2 218.71±160.98f 2 425.50±91.87e 2 591.23±27.38de 2 700.54±64.70d 3 138.40±159.97c 3 391.02±32.63b 4 052.31±42.23a TLR3 2 277.95±20.5e 2 650.24±5.19d 2 709.79±48.74d 2 750.00±80.22d 3 233.97±283.56c 3 637.40±62.54b 4 556.67±4.01a

表6 不同品种软糙米的黏附性随储藏时间的变化
Table 6 Changes in adhesiveness of different varieties of soft brown rice with storage time

注:同列不同字母表示具有显著性差异(P<0.05)。

储藏时间/d 0 30 60 90 120 150 180黏附性/N YNRM 98.62±1.16a 96.90±1.80ab 93.17±0.83bc 90.99±1.29c 92.46±2.18bc 90.27±6.07c 89.18±5.33c LXN1 108.05±1.37a 96.96±0.51b 93.98±1.60cd 92.73±0.58d 94.49±0.71c 88.82±0.05e 85.79±1.16f NJ9108 104.75±3.33a 95.34±3.36b 90.91±0.39c 88.23±1.07cd 86.91±3.49d 86.51±0.348d 85.22±0.28d NJ46 103.35±3.54a 97.95±6.30b 93.83±5.38b 87.12±1.08c 87.70±3.51c 93.73±1.25b 86.48±0.43c TLR3 108.41±5.40a 96.88±2.16b 92.94±0.96bc 91.15±0.76c 92.30±1.98c 91.80±2.25c 90.58±2.87c

硬度和黏附性这两个主要的质构参数,是影响煮熟米饭适口性的重要因素[27]。由表5 可知,在37 ℃储藏温度下,不同品种的软糙米的硬度逐渐增大,可能是因为直链淀粉与脂类形成复合物,使糊化所需要的水难以通过,从而淀粉粒强度增加导致的[28];同时也与储藏过程中稻米淀粉与蛋白质的结合更加紧密有关[28]。储藏过程中,米饭的黏附性呈下降趋势。由表6 可知,储藏前期,米饭的黏附性迅速下降,可能与直链淀粉的回生有关,储藏后期,米饭的黏附性缓慢下降,可能与支链淀粉的回生有关[27]。不同品种间其硬度和黏附性的变化存在差异,其中LXN1 变化最明显。结果表明,高温储藏会导致软糙米的硬度增加和黏附性降低,食味品质下降。

2.10 储藏过程中微观结构的变化规律

不同品种软糙米的微观结构的变化见图7。

图7 不同品种软糙米的微观结构的变化(×1 000)
Fig.7 Changes in microstructure of different varieties of soft brown rice(×1 000)

由图7 可知,5 种软糙米在储藏前的横截面均无明显裂纹,储藏后出现了较明显的裂隙。5 种软糙米储藏前,淀粉结构多以复粒方式存在,淀粉颗粒排列紧密,表现为棱角分明的多面体的形状;储藏后,淀粉颗粒棱角较钝,形态变得不规则,表面粗糙。观察发现,LXN1 内部明显出现很多小孔,可能是淀粉降解酶引起的[29]。YNRM 微观结构变化最为明显,由复粒淀粉转变为松散的单粒淀粉,淀粉颗粒形状近圆形。

3 结论

本文研究了5 种软糙米品种在37 ℃储藏过程中的品质变化。结果表明,5 种软糙米在37 ℃储藏过程中,水分含量逐渐下降,且NJ9108 和NJ46 下降幅度最小。储藏过程中,L*值下降,b*值和a*值逐渐上升,直链淀粉含量和脂肪酸含量升高。储藏结束时,NJ9108 和NJ46 的脂肪酸含量小于25 mg KOH/100 g,均仍处于宜存状态。质构特性表现出米饭的硬度逐渐增大,但黏附性逐渐减小,其中LXN1 变化最显著。储藏结束时,蛋白凝胶电泳结果显示5 种软糙米高分子量的蛋白含量减少,低分子量的蛋白含量增多。电子鼻结果显示软糙米产生了较多的硫化物和长链烷烃等物质,尤其是TLR3。微观结构结果显示软糙米淀粉颗粒形态不规则,表面粗糙,变化最明显的是YNRM 和LXN1。综合上述各指标,分析发现NJ9018 和NJ46 具有相对较好的耐储性。本研究为软糙米储藏过程中的品质变化提供了科学的理论依据,同时为软糙米的种植提供了参考价值。

参考文献:

[1] 王才林,张亚东,赵春芳,等.江苏省优良食味粳稻的遗传与育种研究[J].遗传,2021,43(5):442-458.WANG Cailin, ZHANG Yadong, ZHAO Chunfang, et al. Inheritance and breeding of Japonica rice with good eating quality in Jiangsu Province[J].Hereditas,2021,43(5):442-458.

[2] 朱大伟,张洪程,郭保卫,等.中国软米的发展及展望[J].扬州大学学报(农业与生命科学版),2015,36(1):47-52.ZHU Dawei,ZHANG Hongcheng,GUO Baowei,et al.The development and outlook of Chinese soft rice[J]. Journal of Yangzhou University(Agricultural and Life Science Edition),2015,36(1):47-52.

[3] 李铮友.滇型软米杂交籼稻的选育进展[J].杂交水稻,2001,16(5):16.LI Zhengyou. Breeding progress of Yunnan soft rice hybrid indica rice[J].Hybrid Rice,2001,16(5):16.

[4] WANG L L,GONG Y,LI Y X,et al.Structure and properties of soft rice starch[J]. International Journal of Biological Macromolecules,2020,157:10-16.

[5] MÜLLER A,NUNES M T,MALDANER V,et al.Rice drying,storage and processing:Effects of post-harvest operations on grain quality[J].Rice Science,2022,29(1):16-30.

[6] 李肖肖,王芳,王汝华,等.香稻储藏过程中食味成分及理化性质的变化[J].天津农业科学,2020,26(1):23-27.LI Xiaoxiao, WANG Fang, WANG Ruhua, et al. Changes of taste components and physical and chemical properties during storage of fragrant rice[J].Tianjin Agricultural Sciences,2020,26(1):23-27.

[7] 赵卿宇,郭辉,陈博睿,等.大米储藏过程品质变化及其动力学[J].食品科学,2020,41(21):204-212.ZHAO Qingyu, GUO Hui, CHEN Borui, et al. Kinetics of quality change of rice during storage[J]. Food Science, 2020, 41(21): 204-212.

[8] AN Y X, ZHOU X Q, ZHANG Y R. Changes in physicochemical,cooking and sensory characteristics of rice shifted from low-temperature storage[J]. Grain & Oil Science and Technology, 2018, 1(1):8-14.

[9] IIDA S,AMANO E,NISHIO T.A rice(Oryza sativa L.)mutant having a low content of glutelin and a high content of prolamine[J].Theoretical and Applied Genetics,1993,87(3):374-378.

[10] 周显青,刘敬婉.加速陈化对粳稻米饭蒸煮、食味品质及质构特性的影响[J].河南工业大学学报(自然科学版),2017,38(6):8-15.ZHOU Xianqing,LIU Jingwan.Effect of accelerated aging on cooking and eating quality and texture properties of Japonica rice[J].Journal of Henan University of Technology (Natural Science Edition),2017,38(6):8-15.

[11] 蒋伟鑫,陈银基,陈霞,等.高水分稻谷品质劣变与防控技术研究进展[J].粮食与饲料工业,2014(6):11-14,17.JIANG Weixin, CHEN Yinji, CHEN Xia, et al. Research progress on quality deterioration and prevention and control technology of high moisture rice[J].Cereal&Feed Industry,2014(6):11-14,17.

[12] 顾佳缘,王琰,杨恒,等.不同水分含量糙米动态储藏过程中叶黄素含量及色度值变化[J].食品工业科技,2019,40(11):1-6.GU Jiayuan, WANG Yan, YANG Heng, et al. Changes of lutein content and chromatic value in brown rice with different water content during dynamic storage[J].Science and Technology of Food Industry,2019,40(11):1-6.

[13] 刘剑涛,张莹莹,罗昊文,等.不同储藏温度对香稻谷品质和香气的影响[J].粮食与油脂,2022,35(9):100-103.LIU Jiantao, ZHANG Yingying, LUO Haowen, et al. Effects of different storage temperatures on the quality and aroma of fragrant rice paddy[J].Cereals&Oils,2022,35(9):100-103.

[14] 张雪梅,张玲,高飞虎,等.储藏温度对渝香203 糙米品质的影响研究[J].中国粮油学报,2023,38(4):15-23.ZHANG Xuemei, ZHANG Ling, GAO Feihu, et al. Effects of storage temperature on quality of Yu Xiang 203 brown rice[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association,2023,38(4):15-23.

[15] 罗曜,杜安林,夏宝林,等.红外辐射对储藏稻谷脂质、淀粉及相关酶的影响[J].中国粮油学报,2020,35(4):100-106.LUO Yao,DU Anlin,XIA Baolin,et al.Effects of infrared radiation on lipid, starch and related enzymeof stored rice[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association,2020,35(4):100-106.

[16] LIU K L, LI Y, CHEN F S, et al. Lipid oxidation of brown rice stored at different temperatures[J]. International Journal of Food Science&Technology,2017,52(1):188-195.

[17] 吴晓冬.西北地区不同温度下稻谷品质的变化[J].粮油仓储科技通讯,2014,30(3):36-38.WU Xiaodong. Changes of rice quality at different temperatures in Northwest China[J]. Liangyou Cangchu Keji Tongxun, 2014, 30(3):36-38.

[18] 任芳,黄亚伟,王若兰,等.收获后入仓前优质粳稻黄变规律研究[J].粮油食品科技,2019,27(4):50-56.REN Fang,HUANG Yawei,WANG Ruolan,et al.Study on the yellowing of high quality Japonica rice before entering the warehouse after harvesting[J]. Science and Technology of Cereals, Oils and Foods,2019,27(4):50-56.

[19] DUAN H,TONG H,ZHU A,et al.Effects of heat,drought and their combined effects on morphological structure and physicochemical properties of rice (Oryza sativa L.) starch[J]. Journal of Cereal Science,2020,95:103059.

[20] 周显青,叶新悦,张玉荣,等.粳糯稻谷贮藏期间糊化特性的变化[J].食品与发酵工业,2022,48(12):60-67.ZHOU Xianqing, YE Xinyue, ZHANG Yurong, et al. Study on the changes of gelatinization characteristics of japonica-glutinous rice during storage[J]. Food and Fermentation Industries, 2022, 48(12):60-67.

[21] HUSSAIN S,MOHAMED A A,ALAMRI M S,et al.Use of gum Cordia (Cordia myxa) as a natural starch modifier; Effect on pasting,thermal, textural, and rheological properties of corn starch[J].Foods,2020,9(7):909.

[22] ZIEGLER V, FERREIRA C D, GOEBEL J T S, et al. Changes in properties of starch isolated from whole rice grains with brown,black, and red pericarp after storage at different temperatures[J].Food Chemistry,2017,216:194-200.

[23] SHI S J, PAN K Q, YU M, et al. Differences in starch multi-layer structure, pasting, and rice eating quality between fresh rice and 7 years stored rice[J]. Current Research in Food Science, 2022, 5:1379-1385.

[24] LIN L S, GUO D W, ZHAO L X, et al. Comparative structure of starches from high-amylose maize inbred lines and their hybrids[J].Food Hydrocolloids,2016,52:19-28.

[25] 陆丹丹,叶苗,张祖建.稻米蛋白质及其组分研究概况及其对稻米品质的影响[J].作物杂志,2022(2):28-34.LU Dandan, YE Miao, ZHANG Zujian. Research progress on rice protein and its components and their effects on rice quality[J].Crops,2022(2):28-34.

[26] WU X J,LI F,WU W.Effects of rice bran rancidity on the oxidation and structural characteristics of rice bran protein[J].LWT-Food Science and Fechnology,2020,120:108943.

[27] JEONG D, ZHANG C, HA M, et al. Relationships between phase transition and quality characteristics of cooked rice during storage[J].Food Hydrocolloids,2022,132:107874.

[28] 周显青,祝方清,张玉荣,等.不同储藏年限稻谷的蒸煮特性及其米饭的食味和质构特性分析[J].河南工业大学学报(自然科学版),2020,41(1):96-103.ZHOU Xianqing, ZHU Fangqing, ZHANG Yurong, et al. Analysis of the cooking quality of rice after different storage periods and the taste quality and texture characteristics of the cooked rice[J]. Journal of Henan University of Technology (Natural Science Edition),2020,41(1):96-103.

[29] ZHU D W, LI M, FANG C Y, et al. Effects of storage on the starch fine structure and physicochemical properties of different rice variety types[J].Carbohydrate Polymers,2023,300:120273.

Quality Changes of Different Soft Brown Rice during Storage

LI Ziteng,YAN Chengcheng,WANG Fang*,WANG Ruhua,HUA Zetian
(School of Food Science and Engineering,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China)

Abstract:To investigate the effect of high-temperature storage on the quality of soft brown rice,five varieties of soft brown rice,namely Yunnan soft rice,Longxiangnuo No. 1,Nanjing 9108,Nanjing 46,and Tianlongruan No. 3,were selected as test materials. The soft brown rice samples were stored at 37 ℃for 180 d,and their physicochemical indicators were determined during the storage. The results revealed that with the extension of storage time,the moisture content of five kinds of soft brown rice gradually decreased,while the content of fatty acids and amylose showed an increasing trend,leading to a decrease in palatability. Moreover,during the storage,the color difference values(a* and b*)increased,while the lightness value(L*)decreased. In terms of texture characteristics,the hardness of the rice gradually increased,while the adhesiveness decreased. At the end of the storage,the polyacrylamide gel electrophoresis analysis exhibited a reduction in the content of high-molecular-weight proteins and an increase in the content of low-molecular-weight proteins. The electronic nose analysis indicated the presence of a higher amount of sulfide and long-chain alkanes in the soft brown rice samples. The results of microstructure showed that the morphology of starch granules became irregular,and the surface was rough.According to the comprehensive analysis of the above indicators,it was found that Nanjing 9108 and Nanjing 46 had better storage resistance.

Key words:soft brown rice;storage;gelatinization characteristics;texture characteristics;protein component;microstructure

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.19.004

基金项目:天津市现代农业产业技术体系创新团队建设项目(ITTRRS2021100006)

作者简介:李紫藤(1999—),女(汉),硕士,研究方向:粮油科学与工程。

*通信作者:王芳(1975—),女(汉),博士,研究方向:粮油科学与工程。

引文格式:

李紫藤,闫程程,王芳,等.不同软糙米储藏过程中的品质变化[J].食品研究与开发,2024,45(19):21-29.

LI Ziteng,YAN Chengcheng,WANG Fang,et al. Quality Changes of Different Soft Brown Rice during Storage[J]. Food Research and Development,2024,45(19):21-29.

责任编辑:王艳

收稿日期:2023-12-14