徐鵬程， 徐 睿， 戴智華， 金剛強(qiáng)， 王 濤， 馮 偉， 張 昊， 周 星， 王 韌

(江南大學(xué)，糧食發(fā)酵與食品生物制造國家工程研究中心1，無錫 214122) (江南大學(xué)食品學(xué)院2，無錫 214122) (衢州市庫米賽諾糧食機(jī)械制造有限公司3，衢州 324002)

留胚米是指保留全部或者絕大部分米胚的大米。胚芽是稻米的重要組分，它含有大量的礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)以及脂肪和維生素等營養(yǎng)成分。研究表明，長期食用留胚米可以達(dá)到減少膽固醇、調(diào)節(jié)機(jī)體脂肪、降血壓等作用，還有益于預(yù)防心血管疾病和降低癌癥、糖尿病等疾病發(fā)生率[1]。留胚米較高的營養(yǎng)價值符合人們目前健康飲食的要求，對完善居民膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)有積極作用。但是，留胚米的米胚中脂肪含量較高，加上自身的呼吸作用，很容易吸潮和酸敗。在溫度以及含水量適宜的條件下，米胚中的脂類易被脂肪酶分解發(fā)生水解型酸敗，進(jìn)而導(dǎo)致留胚米發(fā)生霉變、陳化等品質(zhì)劣變的情況發(fā)生[2]。

目前，延長留胚米儲藏期的研究主要包括低溫儲藏[3]、氣調(diào)儲藏[4,5]、化學(xué)儲藏[6]和一些新技術(shù)如微波處理[7,8]等。氣調(diào)包裝主要是采用真空包裝和充氣包裝，充氣包裝一般選用的氣體為CO2。萬志華等[4]研究了包裝方式對留胚米品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，不同包裝方式下，留胚米感官品質(zhì)和脂肪酸值都隨著儲藏時間的增長而降低；4種包裝方式中真空包裝的效果最好，保質(zhì)期最長，普通包裝方式的留胚米保質(zhì)期最短。謝丹等[3]則比較了2種不同包裝材料(PA/PE和PA/EVOH/PE)對留胚米儲藏品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)兩種包裝材料之間的差異并不顯著。然而目前對留胚米的研究主要集中于含水量、脂肪酶活和脂肪酸值等評價指標(biāo)上，而關(guān)于留胚米儲藏過程中食味品質(zhì)變化的研究鮮見報道。

本實驗在研究不同包裝方式對于留胚米儲藏過程中水分含量、脂肪酶活和脂肪酸值影響的同時，采用米飯食味計和硬度黏度計監(jiān)測了儲藏過程中留胚米的食味品質(zhì)的變化，從不同包裝方式影響留胚米食用品質(zhì)這一視角，為留胚米的生產(chǎn)包裝提供參考，為其消費(fèi)流通提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮加工的留胚米和精白米(南粳9108)，留胚米采用KMSN-MNMD65-B高性能節(jié)能砂帶碾米機(jī)經(jīng)4道碾磨加工制備而成。米磚真空包裝袋：尼龍復(fù)合材質(zhì)。200型食品專用脫氧保鮮劑。氫氧化鉀、95%乙醇、無水乙醇、酚酞、苯、鄰苯二甲酸氫鉀、無水乙醚、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀等均為化學(xué)純試劑。

1.2 儀器與設(shè)備

BAS124S-CW分析天平，F(xiàn)W-100粉碎機(jī)，MB25快速水分測定儀，Simplicity UV型超純水儀，真空密封機(jī)，米飯食味計，硬度黏度計。

1.3 方法

1.3.1 留胚米理化指標(biāo)的測定

灰分含量的測定參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》；粗脂肪含量的測定參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》；蛋白質(zhì)含量的測定參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》；淀粉含量的測定參照GB 5009.9—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測定》；留胚率按照半胚法進(jìn)行測定，即半胚及半胚以上的米粒計入留胚米；白度使用數(shù)顯白度儀測定。

1.3.2 留胚米的包裝和儲藏

采用尼龍復(fù)合材質(zhì)包裝袋對留胚米分別進(jìn)行普通包裝、真空包裝、充CO2包裝、充N2包裝和真空加脫氧劑包裝，每份包裝中裝入120 g留胚米。將包裝后的留胚米置于25 ℃和37 ℃生化培養(yǎng)箱儲藏，儲藏過程中每隔15 d取出1袋樣品進(jìn)行理化指標(biāo)和食用品質(zhì)檢測。

1.3.3 留胚米的水分測定

使用MB25快速水分測定儀進(jìn)行測定，取平均值。

1.3.4 脂肪酸值測定

參照GB/T 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的測定》進(jìn)行測定，并對滴定終點的判斷適當(dāng)修改：用0.05 mol/L NaOH乙醇溶液滴定至pH 8.0為滴定終點。本儲藏實驗以樣品脂肪酸值35 mgKOH/100 g為界限，樣品的脂肪酸值超過界限即認(rèn)定其陳化變質(zhì)，所有樣品超過界限便終止實驗。

1.3.5 脂肪酶活的測定

脂肪酶活測定參照GB/T 5523—2008《糧油檢驗 糧食、油料的脂肪酶活動度的測定》進(jìn)行測定，并對滴定終點的判斷有所修改，具體如下：用0.01 mol/L KOH乙醇溶液滴定至pH 8.0為終點。

1.3.6 食用品質(zhì)的測定

采用米飯食味計和硬度黏度儀進(jìn)行測定。稱量并記錄不銹鋼罐的質(zhì)量，稱取30.0 g留胚米放入罐中，流水沖洗30 s后擦干不銹鋼罐外側(cè)，調(diào)整加水量為大米質(zhì)量的1.4倍浸泡30 min。浸泡結(jié)束后用濾紙扎好罐口，放入電蒸鍋中蒸煮30 min，保溫10 min。保溫結(jié)束后，將罐中米飯輕輕攪拌至松散。攪拌后，蓋好濾紙，放入冷卻箱，開動風(fēng)扇冷卻20 min，冷卻后換上不銹鋼蓋，再放置1 h 40 min，供后續(xù)測定使用。使用米飯食味計測定米飯的食味品質(zhì)。稱取留胚米米飯8.0 g放入不銹鋼環(huán)中，使用壓片機(jī)將不銹鋼環(huán)正反兩面各壓10 s，將壓好的米餅放入米飯食味計中，測定米飯食味值。將食味品質(zhì)測定結(jié)束的米餅放入硬度黏度計中測量米飯硬度、粘度、平衡度和彈性。

1.3.7 實驗數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

各組實驗無特定說明均重復(fù)3次，所得數(shù)據(jù)使用Origin 2021進(jìn)行繪圖，使用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計和差異顯著性分析，顯著性界值為P<0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 留胚米與精白米理化成分對比

由表1可知，本研究所用留胚米的留胚率為82.50%，精白米原料和留胚米原料的水分含量接近，留胚米的脂肪和蛋白含量顯著高于精白米，淀粉含量略高于精白米，白度要低于精白米。精白米的脂肪酶活明顯低于留胚米，這也造成了留胚米儲藏過程中易陳化腐敗的問題。因此，抑制留胚米脂肪酶活成為了留胚米儲藏過程中的關(guān)鍵。

表1 留胚米與精白米成分和脂肪酶活的對比

2.2 儲藏期間含水量變化

含水量是稻米儲藏過程中的一個重要指標(biāo)[10]。不同包裝方式下，留胚米含水量的變化也不同，結(jié)果見圖1和圖2。

圖1 25 ℃儲藏期間含水量變化

圖2 37 ℃儲藏期間含水量變化

不同的包裝方式下留胚米的含水量均隨著儲藏時間的增加而降低。其中，普通包裝的含水量變化最大，25 ℃儲藏溫度下，從1 d的12.93%降低到105 d的11.83%；真空包裝、充N2包裝、充CO2包裝和真空+脫氧劑包裝的留胚米的水分損失均比普通包裝的要小，25 ℃下儲藏105 d后分別為12.35%、12.26%、12.25%和12.32%。在37 ℃儲藏溫度下，所有留胚米樣品的含水量變化均比25 ℃要大，37 ℃儲藏105 d后，普通包裝留胚米含水量為11.10%，真空包裝、充N2包裝、充CO2包裝和真空+脫氧劑包裝的分別為11.62%、12.18%、12.16%和11.58%；真空包裝由于其氣密性好，且抽真空后米粒擠壓在一起，暴露在外的米粒面積較小，因此水分損失相對較少。值得注意的是，在37 ℃下充N2包裝和充CO2包裝的留胚米的水分損失要比真空包裝和真空+脫氧劑包裝的小，包清彬等[11]在研究不同包裝方式對糙米理化特性影響時也發(fā)現(xiàn)了相似的研究結(jié)果，這可能是由于在高阻隔材料包裝條件下充N2或CO2對大米水分散失的抑制作用更加明顯。37 ℃儲藏條件下含水量下降速度大于25 ℃儲藏，說明高溫儲藏條件下下水分流失的較快。儲藏過程中留胚米含水量的變化具有良好的線性關(guān)系，R2均大于0.92，即采用零級動力學(xué)模型可以較好地反映儲藏過程中水分含量的變化趨勢。其中普通包裝的反應(yīng)速率常數(shù)k無論是在25 ℃還是37 ℃下，都要遠(yuǎn)大于其他4種包裝方式，這說明普通包裝的留胚米與外界的水分交換速率遠(yuǎn)大于其他4種包裝方式，這與趙卿宇等[12]的研究結(jié)果一致。

2.3 儲藏期間脂肪酸值變化

25 ℃和37 ℃2種儲藏溫度下，不同包裝方式留胚米脂肪酸值的變化見圖3和圖4。留胚米原料的脂肪酸值為14.4 mgKOH/100 g。由圖3可知，在25 ℃的儲藏溫度下，5種不同包裝方式的留胚米的脂肪酸值都隨著儲藏時間的延長而上升；105 d時，普通包裝的脂肪酸值為98.3 mgKOH/100 g，相較于1 d的脂肪酸值上升了583%；真空包裝的為45.6 mgKOH/100 g，上升了217%，加脫氧劑后略有改善，脂肪酸值為43.6 mgKOH/100 g，上升了203%；充CO2包裝和充N2包裝的效果要明顯優(yōu)于普通包裝，但是差于真空包裝，其脂肪酸值分別上升了265%和336%。由圖4可知，在37 ℃儲藏溫度下，各試樣的脂肪酸值變化趨勢基本與25 ℃相同。105 d時，普通包裝的脂肪酸值相較于1 d上升了641%；真空包裝的脂肪酸值上升了229%，加脫氧劑后上升了210%；充CO2包裝和充N2包裝的分別上升了357%和370%。相比于25 ℃的儲藏溫度，37 ℃中留胚米脂肪酸值上升速率更快，脂肪酸值也更高。隨著儲藏時間的增加，普通包裝的脂肪酸值上升幅度最大，其次為充N2包裝，然后是充CO2包裝，真空包裝及真空+脫氧劑包裝的上升幅度最小。

由于目前我國尚無留胚米的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因此參照GB/T 20569—2006《稻谷儲存品質(zhì)判定規(guī)則》，本儲藏實驗以樣品脂肪酸值35 mgKOH/100 g為界限，樣品的脂肪酸值超過界限即認(rèn)定其陳化變質(zhì)。當(dāng)所有樣品都超過界限時就終止實驗。由圖3和圖4可知，25 ℃儲藏溫度下，普通包裝在30 d時脂肪酸值已超出35 mgKOH/100 g，因此保質(zhì)期為15 d；同理可知，真空包裝、充N2包裝、充CO2包裝和真空+加脫氧劑包裝的保質(zhì)期分別為75、60、60、75 d。37 ℃儲藏溫度下，普通包裝的保質(zhì)期仍為15 d，充N2包裝和充CO2包裝的保質(zhì)期減少至45 d，真空包裝和真空+脫氧劑包裝的保質(zhì)期仍為75 d。可見，隨著儲藏溫度升高與儲藏時間的延長，真空包裝和真空+脫氧劑包裝對脂肪酸值的上升表現(xiàn)出了更好的抑制效果。

儲藏過程中留胚米脂肪酸值的變化具有良好的線性關(guān)系，R2均大于0.93，表明采用零級動力學(xué)模型可以較好地反應(yīng)儲藏過程中留胚米脂肪酸值的變化趨勢[13]。回歸方程中的斜率即為脂肪酸值的反應(yīng)速率常數(shù)k，由圖3和圖4可知，25 ℃和37 ℃下普通包裝的k值分別為11.98和13.11，遠(yuǎn)大于其他4種包裝方式，這說明普通包裝的留胚米脂肪酸值上升的速率遠(yuǎn)大于其他4種包裝方式；此外，真空包裝和真空+脫氧劑包裝的k值均略小于充N2包裝和充CO2包裝。而脂肪酸值的上升與留胚米的脂肪酶活力密切相關(guān)，因此需要進(jìn)一步對儲藏過程中留胚米的脂肪酶活進(jìn)行研究。

圖3 25 ℃儲藏期間脂肪酸值的變化

2.4 儲藏期間脂肪酶活變化

留胚米品質(zhì)劣化的最主要原因便是脂類的水解和氧化，在合適的溫度和水分條件下，脂肪酶以脂肪為作用底物發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生游離脂肪酸進(jìn)而導(dǎo)致留胚米品質(zhì)裂變。因此，研究脂肪酶活的變化對留胚米的儲藏保鮮有著重要作用。

由圖5和圖6可知，在25 ℃的溫度下儲藏45 d時，普通包裝留胚米的相對酶活達(dá)到最大值，為226.4%，達(dá)到原料脂肪酶活的2倍以上；真空包裝、充N2包裝和充CO2包裝則在75 d時相對酶活達(dá)到最大值，分別為167.3%、184.5%和為203.5%；真空+脫氧劑包裝的相對酶活在60 d達(dá)到最大值，為158.7%。在37 ℃的儲藏溫度下，5種不同包裝方式留胚米的脂肪酶活表現(xiàn)出了與25 ℃儲藏時相似的變化趨勢。

總體而言，37 ℃下樣品的脂肪酶活普遍高于25 ℃。2種儲藏溫度下，脂肪酶活的變化都是先升高后降低，這與王春蓮等[14]的研究結(jié)果一致。酶活升高的原因可能是由于隨著儲藏時間的增加，樣品中的霉菌等微生物會產(chǎn)生一些脂肪酶[15]，而達(dá)到最高值后降低的原因可能是由于脂肪酶作為一種生物催化劑，在較高溫度下長時間儲藏會導(dǎo)致其酶蛋白部分熱變性，生物活性降低[16]。此外，25 ℃和37 ℃的儲藏溫度下，普通包裝的脂肪酶活在45 d時即達(dá)到最大值，真空包裝、充N2包裝和充CO2包裝在75 d時達(dá)到最大值，而真空+脫氧劑包裝的雖然是在60 d時達(dá)到最大值，但是其變化幅度最小，造成這一現(xiàn)象的原因主要是與霉菌等微生物的生長有關(guān)，真空包裝的氣密性好，同時脫氧劑的加入可以吸收殘留的氧氣，因此儲藏過程中霉菌等好氧微生物的生長受到了極大的限制[17]。

圖5 25 ℃儲藏期間脂肪酶活的變化

圖6 37 ℃儲藏期間脂肪酶活的變化

2.5 儲藏期間食味品質(zhì)變化

留胚米的食味品質(zhì)是判斷其儲藏期間品質(zhì)劣化的重要指標(biāo)[15]。在本研究中，原料留胚米與精白米相比，食味值稍低。精白米的外觀和口感評分為7.5和7.6，綜合評分81.0，而留胚米的外觀和口感評分為6.2和6.8，綜合評分為75.2。

由表2可知，在25 ℃的溫度下儲藏105 d后，5種包裝方式留胚米的食味品質(zhì)均有所降低，其中普通包裝留胚米的綜合評分下降幅度略高于其他4種包裝方式，但是所有樣品的綜合評分均大于70，在可接受范圍內(nèi)；隨著儲藏時間的延長，留胚米的硬度呈顯著增大趨勢，黏度則略有增加，平衡度與彈性幾乎沒有變化，硬度的顯著增大應(yīng)該是導(dǎo)致留胚米綜合評分下降的主要原因。

在37 ℃的儲藏溫度下(具體數(shù)據(jù)未列出)，5種包裝方式留胚米的食味品質(zhì)表現(xiàn)出與25 ℃儲藏時相似的變化趨勢，只是外觀、口感和綜合評分的下降幅度較25 ℃時更大，其中普通包裝的留胚米在儲藏105 d后，外觀和口感分別降至5.5和5.9，其綜合評分為69.8，首次出現(xiàn)低于70的現(xiàn)象。較高的儲藏溫度導(dǎo)致留胚米的水分損失較大，進(jìn)而造成其食味品質(zhì)進(jìn)一步劣化，這與唐為民[18]的研究結(jié)果相一致。在37 ℃下，隨著儲藏時間的延長，留胚米的硬度顯著增大，黏度則略有增加，這也與25 ℃儲藏時相一致。總體來說，在2種不同儲藏溫度下，真空包裝、充N2包裝、充CO2包裝以及真空+脫氧劑包裝均能抑制大米食味品質(zhì)的劣化，其中真空包裝和真空+脫氧劑包裝的效果更加明顯。

3 結(jié)論

研究5種不同包裝方式對留胚米儲藏過程中理化和食味品質(zhì)的影響。與普通包裝相比，真空、充N2、充CO2等氣調(diào)包裝方式能夠有效隔絕留胚米與外界氧的接觸，減少水分散失，延緩脂肪酶活力升高，進(jìn)而抑制脂肪酸值的升高，大幅度延長留胚米的儲藏期限，其中真空和真空+脫氧劑包裝的效果要優(yōu)于充N2和充CO2包裝。此外，氣調(diào)包裝還能延緩留胚米儲藏過程中食味品質(zhì)的劣化，并且真空和真空+脫氧劑包裝的效果要優(yōu)于充N2和充CO2包裝。因此，考慮到包裝成本的因素，真空包裝是最為合適的留胚米保鮮包裝方式。