超高压处理对陈米品质的影响

林旭东，张文媛，宣晓婷，朱 麟，程勤海

（1. 宁波市农科院农产品加工研究所，浙江宁波 315040；
2. 国家蔬菜加工技术研发专业中心/宁波市农产品保鲜工程重点实验室，浙江宁波 315040；
3. 海宁市土肥植保能源技术服务站，浙江嘉兴 314499）

稻谷是中国乃至整个东南亚地区最主要的口粮之一[1]，稻谷的生产消费特点和国家宏观调控与防震减灾等因素决定了部分稻谷需经历一定时间贮藏[2]。贮藏的大米会发生一系列理化和生化变化（陈化），包括色泽、成分、质地、水化、膨胀、内源性酶活性、黏度等，导致食用品质劣变[1-3]。由于结构变得紧密，陈米糊化时水分难以渗入，造成糊化时间延长且米饭黏性下降[4]；
由于米粒蛋白-淀粉相互作用导致大米黏性降低[5]；
减缓和改善稻米陈化品质是全球粮食研究的热点和难点。

Shi J Y 等人[6]研究发现，贮藏过程中大米蛋白质的结构和功能特性会发生变化并影响其糊化特性。研究表明，大米陈化后蛋白巯基氧化成二硫键[7]，超高压加工（High pressure processing） 技术，也称高静压（High hydrostatic pressure，HHP） 技术，指利用高压引起样品中的非共价键（如离子键、疏水键和二硫键等） 的破坏或重组，达到杀菌、钝酶和改善质构等，延长货架期[8-10]。

以贮藏1 年的籼粳杂交稻（甬优15） 的陈米为试材，探究不同超高压压力处理下陈米的色泽、质地和蒸煮品质变化，以期为改善陈米品质研究应用提供理论依据。

1.1 试验材料

“甬优15”稻谷由宁波市象山县粮食收储公司提供，参照GB 1350—2009《稻谷》中方法贮藏1 年，于2020 年12 月按照GB/T 1354—2018《大米》要求碾成一级大米分装在包装袋中，室温存放约1 个月，待用。

1.2 试验设备

佳河真空（充气） 包装机（出厂编号：001400501），上海佳河包装机械有限公司产品；
美的多功能电磁炉（型号：C21-ST2106），广东美的生活电器制造有限公司产品；
HD-6 型智能水分活度测量仪，无锡市华科仪器仪表有限公司产品；
WSC-5型传感器，华科仪器产品；
CQC2L-600 型全液相超高压设备，北京速原中天股份有限公司产品；
TA.XT Plus 型质构仪，英国Stable Micro Systems 公司产品；
FA2004 型电子天平（No.SHP021017120583），上海舜宇恒平科学仪器有限公司产品；
CR-5 型色差仪，日本柯尼卡美能达公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 原料前处理

选取颗粒饱满、大小形状无显著性差异的大米，将大米淘洗完后依据不同处理条件进行浸泡和超高压处理，最后进行蒸煮[米水比(W/W)：1∶1.3]；
25 min。其中浸泡好的大米沥干表面水分后装入袋中，将包装袋密封（防止水分散失） 并标注记号。

（1） 不同超高压参数组。陈米淘洗后浸泡30 min，沥水后抽真空包装，放入超高压设备的施压容器，浸没于传压介质中，温度设置为15 ℃，对其分别施加100，200，300，400，500 MPa 的压力处理10 min。浸泡后未经超高压处理的大米作为对照试验组。

（2） 预处理工艺与分组。选取新米和置于冷库一年的陈米进行试验。试验组分别设计如下：①陈米+直接蒸煮；
②陈米+浸泡30 min +蒸煮；
③新米+直接蒸煮；
④新米+浸泡30 min +蒸煮；
⑤陈米+超高压（300 MPa，10 min） +蒸煮；
⑥陈米+浸泡30 min +超高压（300 MPa，10 min） +蒸煮。

1.3.2 主要理化指标测定

（1） TPA 的测定。测定方法：TPA（Texture Profile Analysis） 模式下对米饭进行测定。将6 粒大小形状相似，完整饱满的米粒置于测试台中央，米粒平放，上表面不能有凸起，下表面不能悬空。平行测定6 次，结果取平均值。（测定参数：测前速度1.00 mm/s，测试速度0.50 mm/s，测后速度1.00 mm/s，压缩比90.0%，两次压缩间隔时间5.00 s，探头型号SMS P50。）

（2） 色差的测定。采用CR-400 色差仪测定。L*值表示亮度，值越大则越白亮；
a*值表示红绿度，其中正值表示偏红，负值表示偏绿；
b*值表示黄蓝度，其中正值表示偏黄，负值表示偏蓝。米饭白度（W） 按照下式计算：W=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2，平行测定3 次，结果取平均值。

1.3.3 蒸煮品质测定

（1） 吸水率测定。吸水率测定：称取8 g 待测米样放入直径4 cm、高10 cm 的铜丝网篮中，将网篮放入沸水中煮沸至米粒没有硬芯，完全糊化。取出后将完全糊化后的样品倒在16 目的检验筛上平铺，离散并且自然晾干30 min，随后测定米饭的质量和体积，计算其吸水率。

式中：m1——大米的质量，g；

m2——为米饭的质量，g。

（2） 膨胀率测定。膨胀度测定：称取8 g 待测米样放入直径4 cm、高10 cm 的铜丝网篮中，将网篮放入沸水中煮沸至米粒没有硬芯，完全糊化。取出后将完全糊化后的样品倒在16 目的检验筛上平铺，离散并且自然晾干30 min，随后测定米饭的质量和体积，计算其体积膨胀率。

式中：V1——大米的体积，mL；

V2——米饭的体积，mL。

（3） 透光率测定。透光率测定：准确称取米饭0.6 g 置于10 mL 离心管中，加蒸馏水定容至5 mL。40 ℃水浴并震荡60 min 后再加蒸馏水定容至10 mL，摇匀后离心（3 000 r/min，15 min），取上清液于波长620 nm 处读取吸光度，以蒸馏水为空白对照，以吸光度大小表示透光率。

1.3.4 感官评价

根据不同前处理将大米制成不同的米饭分装于餐盘上，趁热品尝。评价小组由5 名专家组成，对蒸煮米饭进行感官评价，结果取平均值。

大米感官评价指标见表1。

表1 大米感官评价指标

1.3.5 数据处理与分析

所有试验结果都是3 次检测结果的平均值，平均值及标准差采用SPSS 分析软件（IBM 公司，美国） 进行单因素方差分析所得，采用Oringe 8.5 软件进行图形的绘制，用Tukey 检验法进行显著性比较，所有显著性分析均在p＜0.05 水平。

2.1 不同预处理工艺对大米各项指标的影响

2.1.1 不同预处理工艺对大米质构的影响不同预处理工艺对大米质构的影响见表2。

表2 不同预处理工艺对大米质构的影响

食用品质主要指的是食品质地与特征。质地作为表征食品流变性的重要指标之一，对食品的加工处理有着重要的影响，同时也决定着消费者对产品的认可度。表2 反映了不同超高压压力处理对米饭咀嚼性、黏性、凝聚性、硬度、弹性、回复性的影响。由表2 可知，以没有超高压处理的作为对照组，除了弹性以外，其余所有指标基本高于经过超高压处理的大米。由此可见，超高压处理会让大米的质地变得更加松软可口。除了硬度和黏性，各项指标基本随着超高压压力的升高而降低。其中，黏性下降幅度最大，而引起这一反应的主要原因是淀粉分子发生了降解反应，而且黏度下降的程度与不同超高压压力下淀粉分子聚合度的变化有很大程度的关联。这表明超高压处理能使淀粉颗粒表面的淀粉分子长链发生断裂，分子聚合度下降，从而使大米中的淀粉颗粒受到破损而使各项指标下降[11-13]。综合各项指标来看，300 MPa 超高压处理为最优处理方式。

2.1.2 不同预处理工艺对大米色差的影响

不同预处理工艺对大米色差的影响见表3。

超高压处理对米饭的色泽有很大的影响，而色泽作为大米的重要品质指标之一，其白度越大，越容易被人们所接受。L值反映米饭的亮度，a*值从单色角度反映方便米饭偏红或绿的趋势，b*值则反映偏蓝或黄的趋势，W则是通过公式计算综合了上述3 个色泽指标的变化，反映米饭的白度[14]。由表3 可知在不同超高压压力下大米色泽的变化。a*为负数，说明米饭呈现偏绿趋势，b*为正数，说明米饭呈现偏黄趋势。随着超高压压力的不断增大，a*呈现上升趋势，b*则呈现下降趋势。而L*和W则呈现相同的波动趋势，相比于对照组，除了300 MPa 组皆有所降低。综合来看，300 MPa 超高压压力下米饭呈现出最好的色泽。

表3 不同预处理工艺对大米色差的影响

2.1.3 不同预处理工艺对大米蒸煮品质的影响

不同预处理工艺对大米蒸煮品质的影响见图1。

图1 不同预处理工艺对大米蒸煮品质的影响

由图1（a~b） 可知，随着超高压压力的升高，大米吸水率无显著性差异，在300 MPa 超高压压力时达到最高值。而膨胀率则是随着超高压压力的升高逐渐升高，呈正比。这是由于淀粉颗粒内支链淀粉的长链结构没被打断，支链淀粉长链形成的双螺旋体结晶结构无破损，结晶体内的直链淀粉也无流出现象，这些都有利于维持对被吸收水分的保持性，有利于维持糊化过程中形成的胶稠化的淀粉颗粒结构，从而使淀粉颗粒表现出较好的吸水性能和膨胀性能[15]。

透射光通量与入射光通量的比叫做透光率，米饭制成提取液后进行测量，越清澈透明则透光率越高，反之则越低[16]。由图1（c） 可知，随着超高压压力的升高，大米透光率无显著性差异，在100 MPa超高压压力时为最小值，在300 MPa 超高压压力时达到最高值。

由吸水率、膨胀率、透光率综合分析得出，在进行300 MPa 超高压处理后的大米呈现出最好的蒸煮品质。

2.1.4 不同预处理工艺对大米口感的影响

不同预处理工艺对大米口感的影响见表4。

表4 不同预处理工艺对大米口感的影响

感官评价是评判米饭重要的理化指标之一，主要从色泽、香味、形态、适口性、滋味5 个方面对米饭进行全方位的评价。由表4 可知，大米的色泽、香味、形态、适口性、滋味随着超高压压力的升高呈现相同波动趋势，在300 MPa 时达到顶峰随后下降。综合来看，300 MPa 超高压压力下米饭的口感最好。

2.2 不同预处理工艺对大米蒸煮品质的影响

2.2.1 不同预处理工艺对大米口感的影响

不同预处理工艺对大米口感的影响见表5。

表5 不同预处理工艺对大米口感的影响

由表5 可知，经过浸泡的大米制成米饭后色泽，香味、形态、适口性、滋味均优于没有浸泡的大米。其中经过300 MPa 超高压处理的大米制成米饭后各项数据均高于没有经过超高压处理的大米。其中，新米的各项数据略高于陈米。这可能是因为大米经过长时间的贮存后，由于温度、水分等因素的影响，大米中的淀粉、脂肪和蛋白质等会发生各种变化，使大米失去原有的色、香、味，营养成分和食用品质下降，甚至产生有毒有害物质（如黄曲霉素等）[17]。

2.2.2 不同预处理工艺对大米质构的影响

不同预处理工艺对大米质构的影响见表6。

由表6 可知，浸泡工艺对米饭质构的影响，浸泡工艺有助于水分充分渗入大米。陈米在浸泡30 min后，咀嚼性、黏性、凝聚性、硬度、弹性、回复性等各项数值均优于没有浸泡的大米。超高压处理后的陈米各项数据基本优于没有超高压处理过的陈米。这是因为超高压处理可延缓直链淀粉的重结晶过程，抑制陈粮米饭的回生[18]。因此，超高压处理过后，陈粮米饭的口感会更有嚼劲，硬度下降，弹性较佳。其中陈米经过浸泡，10 min，300 MPa 超高压处理，蒸煮后各项数据综合最优。

表6 不同预处理工艺对大米质构的影响

2.2.3 不同预处理工艺对大米色差的影响

不同预处理工艺对大米色差的影响见表7。

由表7 可知，a*为负数，说明米饭呈现偏绿趋势，b*为正数，说明米饭呈现偏黄趋势。经过浸泡工艺的大米的a*和b*无明显规律，L*和W呈现相同波动趋势无明显规律。其中新米的L*和W值均小于陈米，认为这可能是陈米冷藏后颜色变浅使物体对光线反射增强的结果[19]。陈米经过浸泡30 min，300 MPa 超高压处理后蒸煮，通过各项数据综合分析可知最为均衡。

表7 不同预处理工艺对大米色差的影响

2.2.4 不同预处理工艺对大米蒸煮品质的影响

不同工艺对大米蒸煮品质的影响见图2。

由图2（a~b） 可知，经过不同工艺处理的大米的吸水率和膨胀率无显著性差异。陈米经过浸泡30 min，300 MPa 超高压处理，蒸煮后的吸水率和膨胀率最高，这也印证了之前的数据结果。

图2 不同工艺对大米蒸煮品质的影响

由图2（c） 可知，陈米在没有经过浸泡和超高压工艺直接蒸煮时透光率为最低。这可能是因为大米在冷藏期间，慢速冻结过程中生成大量冰晶，对米饭结构的破坏作用占了主导，直链淀粉更易溶出，导致碘蓝值升高，透光率降低[20]。

探究了浸泡工艺结合超高压处理对甬优15 的陈米品质及其蒸煮特性。结果表明，随着处理压力的升高，陈米的理化指标和蒸煮品质逐渐优化，在300 MPa 处理最佳，随后下降。由各项理化指标，以及吸水率、膨胀率、透光率综合得出在进行300 MPa 超高压处理后的大米呈现出最好的品质。协同浸泡加工工艺，将浸泡与超高压结合得出浸泡30 min 可以有效改善其硬度、黏性和蒸煮品质。综上，陈米在经过浸泡30 min，300 MPa、10 min 超高压处理后陈米的蒸煮的品质与新米无显著差异。

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