不同加工程度大米食味变化分析

不同加工程度大米食味变化分析苏慧敏，张敏*，苗菁，赵兵11，2，21，2（1.北京工商大学北京食品营养与人类健康高精尖创新中心，北京100048；2.北京工商大学北京市食品添加剂工程技术研究中心，北京100048）摘要：为研究大米加工程度对米饭食味的影响，对不同加工程度大米进行基本理化指标、质构、感官品质及风味测定。结果表明，随着加工程度提高，大米食味值增大，总脂肪、蛋白质含量降低，米饭硬度减小。蒸煮可显著增加米饭的水溶性蛋白质含量。大米加工程度越高，米饭风味成分含量损失越严重。相对于糙米，碾磨3min、碾磨6min、碾磨9min的大米米饭挥发性成分总量分别减少了50.7%、73%、79%。碾磨6min和碾磨9min大米在理化性质（食味值、粗蛋白、直链淀粉、脂肪含量）、质构（黏度、平衡、弹性）均无显著差异。关键词：大米；加工程度；理化指标；感官品质；风味成分大米的食味是人们对米饭的综合感觉，通常采用理化分析和感官评定相结合的方法进行鉴定。随着科技发展，米饭的质构测定和风味物质测定在大米食味评定中，将逐渐取代主观的感官评定。大米食味计是利用近红外光分析仪开发出的可快速准确测定大米部分理化指标，并对大米食味品质食味值进行客观打分的一种先进仪器。米饭硬度黏度仪是近年研发4-5出来用于测定米饭质构特征的仪器。一般认为，米饭硬度小，黏度大，硬度/黏度比值小，则食用品质较佳。有关大米加工程度与米饭食味之间的关系研究，贾奎连等的结果证实，大米营养7 成分和加工程度呈反比，大米食用品质和加工程度呈正比；李爽等指出，碾米不充分8 会引起米饭带有米糠味和饭粒变黄，但过度碾米则会使米饭无味以及口感差。蛋白质对米饭食味有较大影响，丁毅等研究表明，粳稻中蛋白质含量的升高会降低淀粉水合的有9 效水量，从而影响淀粉糊化并最终导致大米蒸煮食味品质的降低。大米加工过程中引起的蛋白质变化导致的食味差异，值得进一步研究。目前已经鉴定出米饭中100多种风味成分，主要是一些醛、酮、酸、酯、醇、烃以及杂环等化合物。Park等发现2-甲基-3-咲喃硫醇和2-乙酰-1-吡咯啉是韩国非香稻10“Choochung”中风味活性最强的化合物,2-甲基-3-咲喃硫醇首次被认为是非香稻潜在的风味活性化合物。苗菁等研究发现，2-乙酰基-1-吡咯啉、香草醛、1-辛烯-3-醇、壬11醛、4-乙烯基苯酚、4-乙烯基创木酚、己醛、辛醛、庚醛、戊醛等物质对米饭整体风味轮廓起到关键作用。由于风味成分提取方法和稻谷品种的不同，米饭风味物质测定结果相差较大。有关不同加工程度大米中风味成分的变化情况研究较少。本实验拟采用固相微萃取-气相色谱-质谱(solidphasemicroextraction-gaschromatography-massspectrometry,SPME-GC-MS)联用的方法，测定不同加工程度大米米饭中风味成分变化规律，以期为大米加工及方便米饭产品的研发提供基础理论数据。1 材料与方法1.1 材料与试剂空育131号稻谷黑龙江产地采购；CC系列正构烷烃国药集团化学试剂有限821公司；2-甲基-3-庚酮(色谱纯)北京化学试剂公司；氦气北京氦普分气体工业有限公司。1.2 仪器与设备THU35C实验型砻谷机、TM05C实验型碾米机、RHS1A米饭硬度黏度仪、JSWL200大米食味计日本株式会社佐竹制作所；U-3900紫外分光光度计日本Hitachi科技公司；890A-7000BGC-MS联用仪、手动SPME装置、30/50um二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane,DVB/CAR/PDMS)灰色萃取头及手柄美国Agilent公司；DB-Wax毛细管柱(30mX0.25mm,0.25um)美国J&W公司。1.3 方法1.3.1 不同加工程度大米制备将产地采购稻谷进行砻谷、碾磨，碾磨时间分别为3、6、9min。将糙米、碾磨3min、碾磨6min、碾磨9min大米分别编号为样品1、样品2、样品3、样品4。1.3.2 米饭的制备参照苗菁等旳的方法，称取50g大米样品置于带盖密闭铝盒中，用适量自来水淘洗，加入75mL自来水，浸泡30min,上笼蒸煮30min，保温焖制15min。1.3.3 基本理化指标及质构测定方法大米总脂肪含量，参照GB/T147722008粮油检验：稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法方法进行测定；大米食味值、粗蛋白含量、直链淀粉含量，使用大米食味计测定；水溶性蛋白质含量，采用考马斯亮蓝法测定，以干质量计；米饭质构，使用米12饭硬度黏度仪测定。水溶性蛋白质含量-吸光度标准曲线如图1所示。0,7-0.6-0.5”0.4-030.2-0.1-0.0-y=0.0()6x0.Q06护=0购204060HOHW忒溶性加白城會虽/融图1水溶性蛋白质标准曲线Fig.1Standardcurveforwater-solubleproteincontent1.3.4 米饭感官评价方法按照1.3.2节小量样制备米饭，参照GB/T156822008粮油检验：稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法对米饭观察并品尝。1.3.5 米饭风味成分测定挥发性物质提取，萃取前把SPME萃取纤维头在GC-MS进样口老化，老化温度为250C,时间为10min。快速称取5g蒸煮好的新鲜米饭，加入1uL含量为0.816uL/mL的2-甲基-3-庚酮置于40mL顶空瓶中，用聚四氟乙烯隔垫密封。60C条件下水浴平衡20min，插入萃取纤维，顶空取样40min，然后在GC-MS进样口解吸5min，进行GC-MS联机分析。GC条件：DB-WAX毛细管柱(30mX0.25mm，0.25um)；进样口温度为250C；升温程序为：初温40C,保持3min，以5C/min升温到200C,再以10C/min升到230C,保持3min。载气为氦气，流速为1.2mL/min。不分流进样。MS条件：电子电离源；电子能量70eV；传输线温度280C；离子源温度230C；四极杆温度150C；质量扫描范围m/z55500。1.4数据处理采用DPS软件进行数据统计处理，所有实验重复3次，取平均值。风味成分定性分析，以NIST11谱库检索及保留指数(retentionindex,RI)为主，结合人工谱图解析进行确定。化合物RI按下式计算。R:二IOOXm十100冥,:式中：t为样品a的保留时间/min；t为正构烷烃C的保留时间/min(样品a的保留时间落在正构烷烃C和C之间)；t为正构烷烃C的保留时间/min。nn+1n+1n+1风味成分定量分析，设定内标物质2-甲基-3-庚酮的峰面积为1，其他物质按照峰面积百分比定量。2 结果与分析2.1大米基本理化指标表1不同加工程度大米理化指标Table1Physicochemicalindicatorsofdifferentmillingdegreerice413标样品1样卅门样曲3样A4制卫0.h石化5土仇护59J0.4r54,90*79.5+03*&5土0占890J*弟H)土Ckl9Jo.r7.20.2h6rQr6.40.lLr儡淀粉含蚤険I6.2O.!Cl.6Qlh2o.3iO.Wi12O.30J3.30.2Jl.70.2h05&.r心丁土0T注：同行不同小写字母表示差异显著（PV0.05）。下表同。指标样品1样品2样品3样品4出米率/%84.40.367.50.859.10.454.90.8食味值79.50.585.50.5890.190.00.1粗蛋白含量/%9.30.17.20.26.60.16.40.1直链淀粉含量/%16.20.119.60.120.30.0620.30.1脂肪含量/%3.30.21.70.20.90.10.70.1由表1可知，大米在加工过程中，出米率显著降低，食味值逐渐增大。这表明对糙米进行一定程度加工可满足人们对米饭适口性的要求。碾磨6min和碾磨9min的大米，食味值则无显著性差异；过度加工造成生产成本提高，环境污染，利用价值降低。加工严重损失大米的蛋白质含量，从糙米到碾磨9min大米，粗蛋白含量损失率达32%。大米中的蛋白质含量与食味值之间存在一定的负相关关系，这与芮闯等研究结果相一致。直链13淀粉一般存在于大米胚乳当中，加工过程中逐渐脱去皮层、糊粉层和部分胚，损失大量蛋白质、矿物质，使得直链淀粉含量相对提高。这和王萌等的研究结果存在一定差异，14可能由加工方式和表示形式不同造成。脂肪含量逐渐降低，和张兰等的研究结果一致。155.0j4.5,4.05.53.0-J-al2.1)-1.5.O0.5H.O薫複前图2不同加工程度蒸煮前后大米、米饭水溶性蛋白含量Fig.2Water-solubleproteincontentsindifferentmillingdegreerice不同小写字母表示不同样品之间差异显著（PV0.05），不同大写字母表示同一样品蒸煮前后差异显著（PV0.05）。由图2可知，4个样品经蒸煮后水溶性蛋白的含量分别提高了42.1%、68.7%、70.4%、68.1%，原因可能是蛋白质在热作用下降解成多肽、寡肽或氨基酸等可溶性成分。此外，大米蛋白由谷蛋白、清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白组成，其中清蛋白是水溶性蛋白。随着加工程度的提高，大米中蛋白的含量减少，使其清蛋白及可溶性蛋白含量降低，这也是引16起不同加工程度大米可溶性蛋白质含量产生差异的主要原因。刘珊等研究结果也表明，高温导致米饭中蛋白质水溶性增强。糙米水溶性蛋白质17提高幅度小于其他3种大米，可能是糙米中蛋白质、纤维、脂肪含量高，分子交联更为密切，相同蒸煮时间和温度条件下大米结构变化较小。2.2 米饭质构的变化表2不同加工程度米饭质构水平注：表中数据以土S表示。指标样品1样品2样品3硬度Table2Texturepropertiesofdifferentmillingdegreerice捋勒：样品1样胡2样品3样品4fid.fS/N53214.1240.773.33h4O.IS3.O4h34.892.25IJS+O.2333148*412)JK*4.I2L86*O.020.0lV0.16+o.oynd70.030-19+0.05-惮性osoio.or0.74t00!h0.750OJ1O76002b/N53.214.1240.773.3340.18土3.0434.892.25黏/N1.180.293.331.184.121.184.121.86平0.020.000.160.030.170.030.190.05弹0.800.030.740.010.750.030.760.02abbb由表2可知，随着加工程度的提高，米饭硬度显著减小。Seki等指出，如果大18米吸水不充足，米粒中的淀粉粒就得不到充分糊化和膨胀，最终导致米饭偏硬。Martin等在稻米中分别添加蛋白酶和二硫苏糖醇来酶解蛋白质和切断蛋白质之间的二硫键，结19果表明破坏蛋白质和切断二硫键后，米饭的快速黏度仪的黏度曲线都整体下降，认为蛋白质的水合作用和通过二硫键而形成的网络结构在蒸煮过程中影响米饭的质地。糙米中蛋白质含量最高，籽粒结构紧密，大量蛋白体填塞在淀粉体间的空隙，导致糙米吸水速度慢，吸水量减少，而且蛋白质之间的二硫键会阻止糊化过程中淀粉颗粒的膨胀。周显青等20的结果也显示，米饭硬度与大米脂肪含量、蛋白质含量呈显著正相关。因此，随着大米加工程度的提高，米饭硬度减小的可能原因是，蛋白质、脂肪含量逐渐减少，大米淀粉颗粒在糊化过程中所受到的阻力减小，糊化更为完全。糙米碾磨加工后，米饭黏度上升，平衡值增大，弹性减小。平衡值代表米饭黏度和硬度的比值，数值越大表示米饭越软。不同加工程度的大米，米饭的黏度、平衡值和弹性之间差异不显著。2.3 米饭的感官评价分析由表3可知，糙米米饭的整体评价较差。2号样品偏硬、适口性略差；4号样品的完整性和口感欠缺；3号样品的总体感觉最佳。表3不同加工程度米饭感官评价结果Table3Sensoryevaluationresultsfordifferentmillingdegreerice1号样从蹄皿3号柚mA严空的豆展釣谦郁询證人nsm适口性豺.题默料歸白，ffiflt極白穆光応站娜密肄陥犬制删探林眼啊戈歸觀帆m粒粕，um舘tfi副WI花陋翩討指标描述1号样品2号样品3号样品4号样品气味严重的豆腥异味、米糠味香气浓郁气味清香宜人香气清淡外观结构适口性发黄，黯淡无光泽，结构紧密完整黏牙，硬度很大米饭洁白，稍有光泽，结构紧密完整略微偏硬，有嚼劲米饭洁白，有明显光泽，大部分结构紧密完整软硬适中，有嚼劲米饭洁白，有明显光泽，饭粒出现爆花偏软，嚼劲略小米饭风味成分的变化C二x謹二X】豐13393.20.96壬醛nonanal13%48.027.511.19.07反2辛烯能2atciwl(EY14344.02.81.58棣矗furfural14662.01.50.50.59癸鰹decanal15006.0432.60.510茱屮廉benzaldehyde10.24.42.42.111反2壬处辭2-noncnal.(15422.90.512反反24癸二烯醉2,4.dccadcnal.(“1805:0.70.50.513傅类香草廉vanillin25313.62.11.41.414l-lXtt-3-B?l-pentene-3-ol11650.80.4030.515正己fi?1-hexanol13590.90.60.3161辛优3醉l-oden-S-ol14303.52.61.71.517正庚薛bhepunol145733231.91.5182乙屣1己停l-hcxanol.2-cthyl-1499221.51.00.819类正卡8?1-octanol15642.911.00.7202庚酣2-heptanone1IM3.42.40.70.6216甲基2庚銅2-hcptanone.6-methyl-12371.30.40.60.6226甲凤5庚宦2想5-heplen-2-iphenol儿乙城基苯附4-vinylphenol215623401.25.11.90.80.427由类熹十八9能酸d-octadeccnoicacid2.90.528乙啟乙Itethylacetate8872.30.70.50.629乙股己陷aceticacid,hexylester12761.830炬类2丙烯陵辛福2-cthyihcxylaerylaic3.810.331甲苯toluene10681.51.20.70.532乙呆苯ethylbenzene11283.52.52.31.933对二甲苯戸ylcnc11363.02.11.71.134十二烷dodecane0.735IJ二甲benzene,13-dimcihyl-11422.21.51.61.036其他苯乙爆styrene12542.71237furan.2pcntyb123124.25.83.83.938察naphihalene16634.63.1231.539甲methoxy-phcnyl-oxime2.72.421.640華并匿呻benzoihuvolc19M0.50.4413朿基哼吩thiophene.3-phcnvl21240.5422,3-1氢茉并benzofuran.2.3-dihvdro-731.33.50.843号I噪indok24411.20.7注：.未检出。1- 序号化合物名称RI4号样品醛类1戊醛pentanal100311.96.43.83.02己醛hexanal108220.89.65.23.53庚醛heptanal11839.05.02.11.94辛醛octanal128710.76.43.72.55反-2-庚烯醛2-nonenal，（E）-13393.20.96壬醛nonanal139648.027.511.19.07反-2-辛烯醛2-octenal，（E）-14344.02.81.58糠醛furfural14662.01.50.50.59癸醛decanal15006.04.32.60.510苯甲醛benzaldehyde152810.24.42.42.111反-2-壬烯醛2-nonenal，（E）-15422.90.512反，反-2，4-癸二烯醛2，4-decadienal，（E，E）-18052.30.70.50.513香草醛vanillin2相对含量/%1号样品2号样品3号样品醇类141-戊烯-3-醇pentene-3-ol11650.80.40.30.515正己醇1-hexanol13590.90.60.3161-辛烯-3-醇1-octen-3-ol14303.52.61.71.517正庚醇1-heptanol14573.32.31.91.5182-乙基-1-己醇1-hexanol，2-ethyl-14992.21.51.00.819正辛醇1-octanol15642.91.11.00.7酮类202-庚酮2-heptanone11843.42.40.70.6216-甲基-2-庚酮heptanone，6-methyl-12371.30.40.60.6226-甲基-5-庚烯-2-酮5-hepten-2-one，6-methyl-13414.63.71.50.823苯乙酮acetophenone16273.51.00.50.2酚类243，5-二甲基苯酚phenol,3,5-dimethyl-2-甲氧基-4-乙烯基苯酚2-methoxy-4-vinylphenol21052.81.51.00.82521561.21.90.80.4264-乙烯基苯酚4-vinylphenol23405.1酸类27顺-十八碳烯酸cis-octadecenoicacid2.90.5酯类28乙酸乙酯ethylacetate8872.30.70.50.629乙酸己酯aceticacid,hexylester12761.8302-丙烯酸辛酯2-ethylhexylacrylate3.81.10.3烃类31甲苯toluenel0681.51.20.70.532乙基苯ethylbenzene11283.52.52.31.933对二甲苯p-xylene11363.02.11.71.134十二烷dodecane0.7351，3-二甲基苯benzene，1，3-dimethyl-11422.21.51.61.036苯乙烯styrene12542.71.2其他372-戊基呋喃furan,2-pentyl-123124.25.83.83.938萘naphthalene16634.63.12.31.539甲氧苯基肟methoxy-phenyl-oxime2.72.42.11.640苯并噻唑benzothiazole19840.50.4413-苯基噻吩thiophene，3-phenyl-21240.5422，3-二氢苯并呋喃benzofuran，2，dihydro-7.31.33.50.843吲哚indole24411.20.7糙米中醛类和其他类物质相对含量达到74.5%，醇类和酮类相对含量为11.2%，烃类和酚类相对含量为9.6%,酯类和酸类相对含量较低。这和彭智辅等采用SPME法研究21酿酒大米香气成分结果相类似。随着加工程度不断提高,风味成分的相对含量逐渐减少。相对于糙米来说，碾磨3、6、9min大米米饭中风味物质总量分别减少50.7%、73%、79%，碾磨9min米饭中醛类、醇类、酮类、酚类、酸类、酯类、烃类、其他类成分相对含量分别减少了80.6%、62.5%、82.8%、86.8%、100%、92.4%、66.9%、80.9%。醛类物质是最重要的风味贡献者，它主要是某些氨基酸和脂肪酸氧化产物，具有脂肪香味，但含量过高时会产生腐败味。苗菁等采用SPME结合GC-MS获得了8种具有较11高气味活性值的米饭风味化合物，其中醛类物质包括己醛、壬醛、辛醛、庚醛、香草醛。己醛来自3-6不饱和脂肪酸，具有青香、木香、草香；辛醛、壬醛和己醛主要来自22不饱和脂肪酸氧化，壬醛具玫瑰、柑橘等香气，有较强油脂气味。苯甲醛可能是苯丙23氨酸降解产物，具有坚果味、苦味。大米加工过程中脂肪含量降低，醛类物质含量随24之减少，反-2-庚烯醛和反-2-壬烯醛甚至消失。糙米中醛类物质相对含量过高，不愉快的腐败味、脂肪味应该与此有关。烃类阈值较高，虽然相对含量高种类多，但贡献较小。醇类物质的1-辛烯-3-醇相对含量高，阈值低，有典型的蘑菇风味。Iglesias等认为1-辛烯-3-醇是15-脂氧合酶25催化和12-脂氧合酶催化花生四烯酸的过程中形成的。酮类物质的阈值一般较大，对米饭香味的贡献相对较小。酯类一般没有芳香气味，对米饭香气起到加强作用。乙酸己酯和2-丙烯酸辛酯在大米加工过程中逐渐消失。相对于糙米，碾磨9min大米饭中4-乙烯基苯酚相对含量降低达92.2%Maraval等26提出，大米中阿魏酸和对香豆酸能够通过脱羧反应分别产生2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、4-乙烯基愈创木酚和4-乙烯基苯酚，后两者有不愉快的米糠气味。银玉容等的综述2728中也提到，米糠中存在大量的4-乙烯基苯酚，具有腐烂稻草臭味。故糙米饭中米糠味可能是由4-乙烯基苯酚造成。2-戊基呋喃和2，3-二氢苯并呋喃有甜香和坚果香气味。2-戊基呋喃是亚油酸的29氧化产物，阈值较低，在较低浓度条件下可闻到豆香及蔬菜香的气味，但高浓度就会产生令人不悦的豆腥异味。它也是苗菁等发现的米饭关键风味化合物之一。大米加工3011过程中，2-戊基呋喃大量损失。糙米中2-戊基呋喃相对含量所占总含量的百分比达到10.1%，且该物质阈值低，气味活性值大，故豆腥异味可能由此造成。3 结论大米加工过程中，随着加工程度增加，米饭的食味值增大，直链淀粉含量提高，总脂肪含量逐渐降低，粗蛋白含量、水溶性蛋白质含量明显减少。蒸煮可显著提高米饭的水溶性蛋白质含量。大米加工程度越高，米饭硬度越小，风味成分相对含量损失越严重。米饭风味物质含量和食味值间并不存在正比关系，过高的风味物质含量反而会降低大米的食用品质。碾磨6min、碾磨9min大米在理化指标（食味值、粗蛋白、直链淀粉、脂肪含量）、质构（黏度、平衡、弹性）方面不存在显著性差异。在保证大米适口的前提下，尽量降低大米的加工程度，可实现资源利用最大化。