添加食用油对米饭食味影响的研究

毕 雪， 张 敏,*， 周 琦, 杨再山

(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/北京市食品添加剂工程技术研究中心， 北京 100048； 2.北京康得利机械设备制造有限公司， 北京 100074)

大米的食味品质一般由米饭的柔软性、滋气味、黏散性、色泽及光泽等因素决定，主要是指米饭入口后在咀嚼时的综合感觉，是各个因素综合作用的结果[1-3]。米饭的黏度、硬度和滋味作为评价食味的指标，通常由品尝小组成员通过感官品评决定[4]。为避免个体因素差异使得感官评定的分数缺乏客观性与说服力，近年来更多地借助质构仪、气质仪等现代仪器分析手段对稻米食味品质进行评价[5]。在我国，人们普遍认为向大米，特别是陈米中加入少量食用油所蒸出的米饭更香、更好吃，可提高大米的食味品质。有关添加食用油提高大米食味品质的原因值得进一步研究。

组成大米脂肪的脂肪酸主要为亚油酸、油酸、棕榈酸，还有少量的肉豆蔻酸、硬脂酸和微量的月桂酸、花生酸等[6]。稻米油中，油酸占38.99%～44.14%，亚油酸占29.41%～37.47%，棕榈酸占15.62%～19.25%[7]；芝麻油中，亚油酸占45.99%～48.99%，油酸占35.74%～38.28%，棕榈酸占8.39%～9.37%[8]；大豆油的脂肪酸组成及含量为亚油酸52%～56%，油酸25%～36%[9]。目前，米饭挥发性风味的研究多集中于探究不同品种大米挥发性风味的差异[10-15]，有关脂肪对米饭挥发性风味影响的研究较少。本研究以这3种脂肪酸配比和风味迥异的食用油为试材，研究添加食用油对米饭的质构特性及挥发性风味成分的影响，探究食用油改善米饭食味品质的潜在原因，为米饭食味品质研究及米饭制品的研发提供理论数据及实践参考。

1 实验部分

1.1 材料与试剂

金粳稻福临门东北大米(食味值81.67±0.58)。基本理化指标：粗蛋白质量比7.83%±0.06%、水分质量比14.03%±0.06%、直链淀粉质量比19.57%±0.15%。金龙鱼谷维多稻米油、鲁花芝麻香油、鲁花非转基因大豆油均由超市购买。2-甲基-3-庚酮(色谱纯)， 北京化学试剂公司。

1.2 仪器与设备

JSWL200型大米食味计、RHS1A型米饭硬度黏度仪，日本株式会社佐竹制作所；7890B- G3442B型GC-MS联用仪，美国Agilent公司；手动SPME装置、50/30 μm二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(DVB/CAR/PDMS)灰色萃取头及手柄，美国Supelco公司；DB- Wax型毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，美国J&W公司；E- 1010型离子溅射仪、S- 3000N型扫描电镜，日本Hitachi科技公司。

1.3 实验方法

1.3.1大米食味值及基本理化指标的测定

食味值、粗蛋白质含量(DB)、水分含量、直链淀粉含量，均由大米食味计测定。

1.3.2米饭的制备

参照苗菁等[16]的方法，称取50 g大米样品置于带盖铝罐中，加入75 mL蒸馏水，常温下浸泡30 min，上锅蒸煮30 min，保温焖制15 min。

1.3.3食用油样品预处理

取一定量的食用油置于40 mL的顶空小瓶内，用聚四氟乙烯隔垫密封。将密封好的顶空小瓶置于蒸锅内，蒸煮30 min，保温焖制15 min。

1.3.4添加食用油米饭的制备

参照1.3.2的米饭制备方法，称取50 g大米样品置于带盖铝罐中，加入75 mL蒸馏水和一定量的食用油，常温下浸泡30 min，上锅蒸煮30 min，保温焖制15 min。

1.3.5米饭感官评价方法

参照GB/T 15682—2008 《粮油检验：稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》附录B的评分规则对米饭的气味、外观结构(颜色、光泽、饭粒完整性)、适口性(黏性、弹性、软硬度)、滋味及冷饭质地，进行观察、品评。“+++”、“++”、“+”依次代表强、中、弱。

1.3.6米饭质构测定

准确称取8 g米饭样品，采用米饭硬度黏度仪测定硬度、黏度、弹性等指标。

1.3.7食用油及米饭挥发性风味化合物测定

挥发性物质萃取：向顶空小瓶内加入75 μL食用油或5 g新鲜米饭，再加入1 μL含量为0.816μg/mL的2-甲基-3-庚酮。密封后在60 ℃的条件下水浴平衡20 min，插入萃取纤维，顶空吸附萃取40 min。于GC-MS进样口解析5 min，进行GC-MS联机分析。

气相条件：DB-WAX毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；载气为氦气，流速为1.2 mL/min；不分流进样；进样口温度为250 ℃；升温程序为初温40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升温到200 ℃，再以10 ℃/min升到230 ℃，保持3 min。

质谱条件：电子电离源，电子能量70 eV，传输线温度280 ℃，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，质量扫描范围m/z 55～500。

1.3.8食用油及米饭挥发性风味化合物分析

挥发性风味化合物的定性分析：以NIST 11谱库检索及保留指数(retention index，RI)为主，结合人工谱图解析。

挥发性风味化合物的定量分析：采用面积归一化法计算各风味成分的峰面积相对比例，根据内标物质2-甲基-3-庚酮的量，与各挥发性风味化合物的色谱峰面积进行比较，计算出挥发性风味化合物相对于内标物的含量，计算公式见式(1)。

(1)

式(1)中：C是挥发性风味化合物的质量浓度，μg/kg；Ci是内标物的质量浓度，μg/μL；Sj是挥发性风味化合物的峰面积；Si是内标物的峰面积。

气味活度值(OAV值)分析：通过由色谱峰面积计算出的挥发性风味化合物含量，结合挥发性风味化合物的嗅觉阈值，计算出挥发性风味化合物的气味活度值，计算公式见式(2)。

(2)

式(2)中：C是挥发性风味化合物的质量浓度，μg/kg；挥发性风味化合物的嗅觉阈值通过文献查得。

1.3.9米饭微观结构观察

将新鲜蒸制的米饭样品置于培养皿内，在-80 ℃的冰箱内冷冻约1 h，再置于真空冷冻干燥机内冷冻干燥过夜。将干燥的米粒粘于铝箔片上，米粒剖面平行于铝箔片平面。将铝箔片在15 mA的电流下喷金90 s后，进行扫描观察并拍照。

1.4 数据处理

采用DPS软件进行数据统计分析，所有实验重复3次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 米饭的感官评价结果

表1为添加稻米油、芝麻油、大豆油的米饭感官评价结果。食用油添加量超过100 μL油脂/(50 g米)时，米饭样品有油脂氧化酸败的气味，米饭的感官表现较差，本实验选取0～100 μL油脂/(50 g米)的添加范围进行感官评价。本实验中，中强度(++)或高强度(+++)均为米饭气味、颜色、光泽、饭粒完整性、弹性和滋味的可接受范围；中强度(++)为米饭黏性的可接受范围；高强度(+++)为米饭硬度的可接受范围。由表1结果可知，与对照组的米饭相比，添加食用油，米饭表面的光泽度提升，米饭的硬度增大，米粒完整性降低。食用油的相同添加量，米饭的口感没有显著差异；添加芝麻油的米饭具有醇厚的焙烤、焦香香气；添加稻米油和大豆油的米饭香气较为清淡。添加75 μL食用油的米饭具有较好的米饭感官表现。

表1 添加食用油的米饭感官评价结果

2.2 米饭质构的变化

表2是添加不同食用油的米饭质构变化情况。由表2数据可知，添加食用油后，米饭硬度显著上升，黏度显著降低，弹性显著上升。与对照组的米饭样品相比，添加75 μL的稻米油、芝麻油、大豆油的米饭，硬度分别上升了47.50%、52.17%与44.64%；黏度分别降低了34.51%、29.13%与41.74%。添加不同种类食用油，对米饭质构品质的影响，差异不显著。根据日本株式会社佐竹制作所RHS1A米饭硬度黏度仪提供的评价标准，当米饭的硬度为39.2～49.0 N，黏度为2.94～3.92 N时，弹性为6.86～7.06 N时，米饭的软硬、黏性、弹性适中。对照组米饭硬度为27.24 N，黏度为5.39 N，弹性为6.27 N，是偏软偏黏且弹性较差的米饭。添加75 μL食用油，米饭的硬度、黏度、弹性均处于适中范围内。

表2 添加食用油对米饭质构的影响

不同字母表示样品之间具有显著差异(p<0.05)。

表3是添加不同量稻米油米饭的质构变化情况。由表3数据可知，随着稻米油添加量的升高，米饭的硬度上升，黏度降低，弹性增加。与对照组的米饭样品相比，添加50、75、100 μL稻米油的米饭样品的硬度分别上升了29.15%、47.50%与52.90%；黏度分别降低了20.04%、34.51%与36.36%。稻米油的添加量超过75 μL，米饭样品的质构变化差异不显著。

表3 稻米油添加量对米饭质构的影响

不同字母表示样品之间具有显著差异(p<0.05)。

米饭质构数据的变化表明，添加食用油对米饭的适口性有显著影响。大米蒸煮时米粒吸收油脂与水分，米粒内部存在较大的剪切力，致使米粒产生龟裂，淀粉从裂缝流出，米饭黏度会受此影响而下降[17]。在此过程中，脂肪会与直链淀粉形成复合物，直链淀粉分子之间相互聚合及蛋白质- 淀粉之间的相互作用力变强[18]，从而使米饭的硬度增大。谢新华等[19]指出，脂肪的添加降低了小麦淀粉的峰值黏度，这是脂肪限制了淀粉在糊化过程中吸水溶胀造成的。淀粉- 脂肪复合物的形成，使得米粒结构更为紧实、淀粉粒间空隙变小，导致米粒的吸水能力变弱，难以糊化，造成蒸煮后的米饭黏度低，米粒略显松散[20]。Zhou等[21]指出，脂肪可能会在淀粉表面形成一层脂质膜，增加了淀粉的疏水性，阻碍了水分进入到淀粉颗粒的内部，进而使淀粉的糊化不充分，黏度下降。由此可见，添加食用油引起米饭硬度增加、黏度减小，应该与油脂扩散进入米粒内部，使米粒内部结构紧实、致密，导致米饭的吸水量减少，淀粉难以糊化有关；由于淀粉表面形成的脂质膜包裹住淀粉，阻碍了淀粉的溶出，从而引起米饭硬度增加、黏度降低。

2.3 米饭挥发性风味成分的变化

表4为未添加食用油米饭、稻米油、添加稻米油米饭、芝麻油、添加芝麻油米饭、大豆油及添加大豆油米饭中各挥发性风味物质的含量。对照组的米饭共鉴定出34种挥发性风味成分，包括醛类8种、醇类1种、酮类4种、酚类4种、酸类1种、酯类3种、烃类7种、其他类6种。添加稻米油、芝麻油、大豆油的米饭中分别鉴定出32、38、28种挥发性风味成分。加入3种食用油后，米饭各挥发性风味物质的含量均显著降低，如图1。添加稻米油后，米饭中的醛类物质总含量减少了74.98%，其中，米饭关键挥发性风味物质的己醛、辛醛、壬醛与癸醛[16]的含量变化最显著，与对照组相比，这4种醛类分别减少了约85.56%、80.33%、74.01%、77.65%。这些米饭关键挥发性风味化合物含量的减少，使添加稻米油后米饭挥发性香气变淡。添加芝麻油后，米饭中的醛类物质总含量下降了68.17%，并检测出芝麻油的特征性风味物质吡嗪类化合物。添加芝麻油米饭出现由芝麻油中的吡嗪类化合物产生的醇厚焙烤、焦香香气。添加大豆油后，米饭中的醛类物质减少了73.02%。对大豆油整体风味轮廓起关键作用的己醛、辛醛、壬醛与1-辛烯-3-醇的含量，在添加到米饭后，亦显著降低。添加大豆油的米饭香气较为清淡，无明显特征性的香气化合物生成。

己醛、辛醛、壬醛、苯酚、2-戊基呋喃与反-2-辛烯醛这几种挥发性风味成分，不仅存在于3种食用油中，而且在对照组的米饭中含量也较高，但在添加了食用油的米饭中含量减少甚至消失。针对此种现象，Guichard[22]指出，添加脂肪改变了食品中淀粉及蛋白质或某些复合物的结构，从而影响了挥发性风味成分在食品基质中的保留和释放。Arvisenet等[23]指出，直链淀粉与支链淀粉会与某些挥发性风味化合物发生相互作用进而影响风味成分被感知的强度。Boland等[24]认为，硬度较大的凝胶体系抑制了挥发性风味成分的扩散，从而使挥发性风味成分在硬度大的凝胶体系中的释放量减少。虽然本实验在添加食用油的米饭中检测到的挥发性风味成分的总量减少，但结合感官评价的结果发现，添加食用油后米饭的滋味更加醇厚。由此可见，添加食用油会在一定程度上抑制米饭中挥发性风味物质的挥发释放，更多的风味物质保留在米粒内部，使米饭的滋味更加醇厚。

表4 食用油及米饭挥发性风味成分的GC-MS鉴定结果

续表4 μg·kg-1

图1 添加食用油米饭各类风味物质的含量Fig.1 Contents of flavor substances in cooked rice with different edible oils

吡嗪类化合物主要呈现烧烤味、坚果味，是芝麻油香味的特征成分[25]。吡嗪类化合物主要是由异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸反应所生成的二羰基化合物生成的[26]。在芝麻油样品和添加了芝麻油的米饭样品中共同检测到了6-甲基2-乙基吡嗪、3-甲基-2-乙基吡嗪、2-乙烯基-3-乙基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、2-甲基-3,5-二乙基吡嗪、5-甲基-2,3-二乙基吡嗪与3-苯基-2-丙烯醛等物质。这表明，芝麻油中的特征性风味物质同样给予了米饭特殊的香气。

食用油及米饭挥发性风味成分的气味活度值变化如表5。添加食用油，米饭的关键风味物质的数量减少，挥发性风味化合物在不同样品中的贡献作用差异显著。

表5 食用油及米饭挥发性风味成分的OAV值

对照组米饭气味活度值较高的关键风味物质有8种：己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃、D-柠檬烯，添加稻米油、芝麻油、大豆油米饭的关键风味物质分别为4种、5种、5种。D-柠檬烯与2-戊基呋喃仅为对照组米饭的关键挥发性风味化合物；各米饭样品中，己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇贡献作用显著下降。添加稻米油后，对整体风味贡献作用较大的风味物质是壬醛、辛醛、己醛、1-辛烯-3-醇，米饭中柑橘香气与蘑菇青香气的风味轮廓更加清晰；添加芝麻油后，气味活度值最大的挥发性风味化合物为2-乙基-3,5-二甲基吡嗪，这种芝麻油特有的焦香香气掩盖了米饭的特征香气；添加大豆油的米饭，贡献作用较大的挥发性风味物质与对照组相同，但各物质的贡献作用明显降低。

表6为添加不同量稻米油米饭中各挥发性风味成分含量的变化情况。其中，1-辛烯-3-醇的含量是随稻米油添加量的增加而逐渐降低。壬醛、己醛、辛醛这些米饭关键风味化合物[16]的含量随着稻米油添加量的增加，呈现先降低后升高的趋势；稻米油添加量为75 μL时，这3种醛类物质的含量最少。在0～75 μL油脂/(50 g米)的添加范围内，糠醛的含量随稻米油添加量的增加而升高；添加100 μL稻米油米饭中未检测到糠醛。随着稻米油添加量增加，1-辛烯-3-醇含量的降低，可能是小分子的挥发性风味化合物被更多的脂肪- 淀粉复合物吸收，从而抑制了它们的挥发释放[27]。

稻米油添加量对米饭挥发性风味成分的贡献作用如表7。稻米油添加量的增加，米饭的关键风味化合物的数量减少，挥发性风味化合物在不同样品中的贡献作用差异显著。

对照组米饭的关键风味物质共有8种：己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃、D-柠檬烯，香气轮廓较为丰富，甜香味较为浓郁。添加50、75、100 μL稻米油米饭的关键风味物质分别为6、4、6种，稻米油添加量的增加使各挥发性风味物质对米饭风味的贡献作用有所降低，D-柠檬烯仅为对照组米饭的主体挥发性风味物质；癸醛和2-戊基呋喃在对照组、添加50 μL和100 μL稻米油的米饭中为关键风味物质；己醛、庚醛、辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇在各米饭中的贡献作用均有所下降。添加50 μL和100 μL稻米油米饭的关键挥发性风味化合物组成及贡献程度都极为相似，这两种米饭在气味上极为相像。

表6 稻米油添加量对米饭挥发性风味成分的GC-MS鉴定结果

续表6 μg·kg-1

表7 稻米油添加量对米饭挥发性风味成分的OAV值

放大倍数为500倍。图2 米饭样品的扫描电镜图Fig.2 Scanning electron micrographs of rice

2.4 添加食用油对米饭微观结构的影响

图2为各米饭样品的扫描电镜图。与对照组米饭的微观结构相比，添加植物油的米饭显微组织结构明显致密，横剖面的孔洞数量明显减少。随着稻米油添加量的增加，米饭的横剖面凹凸不平，横剖面的孔洞数量和密度逐渐减小，呈现出片层结构。添加稻米油米饭的横剖面孔洞小；添加芝麻油米饭的横剖面孔洞大；添加大豆油米饭的横剖面呈现出致密片层排列的结构，横剖面的孔洞较少。这与Sachiko等[28]的研究结果相类似。

米粒横剖面的孔洞均为水分子散失后形成的。添加食用油后，米粒横剖面孔洞的数量与密集程度明显减少，且孔洞的直径较小，深度较浅。许曼筠等[29]指出，食品中的挥发性风味成分会随着水分的溢出而挥发释放。添加食用油后米粒内部微观结构的改变，使一些挥发性风味物质被包埋在米粒内部，从而抑制了挥发性风味物质的挥发释放。此结论与前面挥发性风味成分含量减少的结果一致。

3 结 论

向粳稻中添加适宜量的食用油，米饭的质构特性变化显著，米饭的硬度和弹性升高，黏度降低。添加食用油，使部分挥发性风味物质被包埋在米粒内部，抑制米饭中挥发性风味物质的释放，米饭的挥发性风味化合物的含量显著降低，米饭的滋味更加醇厚，这与米饭微观结构的改变密切相关。添加稻米油及大豆油，米饭中无新的特征性风味物质生成；添加芝麻油的米饭呈现出醇厚的焙烤、焦香香气，主要是由芝麻油的特征性风味物质吡嗪类化合物产生的。