不同包装方式对留胚米理化及食味品质的影响

徐鹏程， 徐 睿， 戴智华， 金刚强， 王 涛， 冯 伟， 张 昊， 周 星， 王 韧

(江南大学，粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心1，无锡 214122) (江南大学食品学院2，无锡 214122) (衢州市库米赛诺粮食机械制造有限公司3，衢州 324002)

留胚米是指保留全部或者绝大部分米胚的大米。胚芽是稻米的重要组分，它含有大量的矿物质、蛋白质以及脂肪和维生素等营养成分。研究表明，长期食用留胚米可以达到减少胆固醇、调节机体脂肪、降血压等作用，还有益于预防心血管疾病和降低癌症、糖尿病等疾病发生率[1]。留胚米较高的营养价值符合人们目前健康饮食的要求，对完善居民膳食营养结构有积极作用。但是，留胚米的米胚中脂肪含量较高，加上自身的呼吸作用，很容易吸潮和酸败。在温度以及含水量适宜的条件下，米胚中的脂类易被脂肪酶分解发生水解型酸败，进而导致留胚米发生霉变、陈化等品质劣变的情况发生[2]。

目前，延长留胚米储藏期的研究主要包括低温储藏[3]、气调储藏[4,5]、化学储藏[6]和一些新技术如微波处理[7,8]等。气调包装主要是采用真空包装和充气包装，充气包装一般选用的气体为CO2。万志华等[4]研究了包装方式对留胚米品质的影响，结果表明，不同包装方式下，留胚米感官品质和脂肪酸值都随着储藏时间的增长而降低；4种包装方式中真空包装的效果最好，保质期最长，普通包装方式的留胚米保质期最短。谢丹等[3]则比较了2种不同包装材料(PA/PE和PA/EVOH/PE)对留胚米储藏品质的影响，发现两种包装材料之间的差异并不显著。然而目前对留胚米的研究主要集中于含水量、脂肪酶活和脂肪酸值等评价指标上，而关于留胚米储藏过程中食味品质变化的研究鲜见报道。

本实验在研究不同包装方式对于留胚米储藏过程中水分含量、脂肪酶活和脂肪酸值影响的同时，采用米饭食味计和硬度黏度计监测了储藏过程中留胚米的食味品质的变化，从不同包装方式影响留胚米食用品质这一视角，为留胚米的生产包装提供参考，为其消费流通提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜加工的留胚米和精白米(南粳9108)，留胚米采用KMSN-MNMD65-B高性能节能砂带碾米机经4道碾磨加工制备而成。米砖真空包装袋：尼龙复合材质。200型食品专用脱氧保鲜剂。氢氧化钾、95%乙醇、无水乙醇、酚酞、苯、邻苯二甲酸氢钾、无水乙醚、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾等均为化学纯试剂。

1.2 仪器与设备

BAS124S-CW分析天平，FW-100粉碎机，MB25快速水分测定仪，Simplicity UV型超纯水仪，真空密封机，米饭食味计，硬度黏度计。

1.3 方法

1.3.1 留胚米理化指标的测定

灰分含量的测定参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》；粗脂肪含量的测定参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》；蛋白质含量的测定参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》；淀粉含量的测定参照GB 5009.9—2016《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》；留胚率按照半胚法进行测定，即半胚及半胚以上的米粒计入留胚米；白度使用数显白度仪测定。

1.3.2 留胚米的包装和储藏

采用尼龙复合材质包装袋对留胚米分别进行普通包装、真空包装、充CO2包装、充N2包装和真空加脱氧剂包装，每份包装中装入120 g留胚米。将包装后的留胚米置于25 ℃和37 ℃生化培养箱储藏，储藏过程中每隔15 d取出1袋样品进行理化指标和食用品质检测。

1.3.3 留胚米的水分测定

使用MB25快速水分测定仪进行测定，取平均值。

1.3.4 脂肪酸值测定

参照GB/T 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的测定》进行测定，并对滴定终点的判断适当修改：用0.05 mol/L NaOH乙醇溶液滴定至pH 8.0为滴定终点。本储藏实验以样品脂肪酸值35 mgKOH/100 g为界限，样品的脂肪酸值超过界限即认定其陈化变质，所有样品超过界限便终止实验。

1.3.5 脂肪酶活的测定

脂肪酶活测定参照GB/T 5523—2008《粮油检验 粮食、油料的脂肪酶活动度的测定》进行测定，并对滴定终点的判断有所修改，具体如下：用0.01 mol/L KOH乙醇溶液滴定至pH 8.0为终点。

1.3.6 食用品质的测定

采用米饭食味计和硬度黏度仪进行测定。称量并记录不锈钢罐的质量，称取30.0 g留胚米放入罐中，流水冲洗30 s后擦干不锈钢罐外侧，调整加水量为大米质量的1.4倍浸泡30 min。浸泡结束后用滤纸扎好罐口，放入电蒸锅中蒸煮30 min，保温10 min。保温结束后，将罐中米饭轻轻搅拌至松散。搅拌后，盖好滤纸，放入冷却箱，开动风扇冷却20 min，冷却后换上不锈钢盖，再放置1 h 40 min，供后续测定使用。使用米饭食味计测定米饭的食味品质。称取留胚米米饭8.0 g放入不锈钢环中，使用压片机将不锈钢环正反两面各压10 s，将压好的米饼放入米饭食味计中，测定米饭食味值。将食味品质测定结束的米饼放入硬度黏度计中测量米饭硬度、粘度、平衡度和弹性。

1.3.7 实验数据处理与统计分析

各组实验无特定说明均重复3次，所得数据使用Origin 2021进行绘图，使用SPSS 20.0进行统计和差异显著性分析，显著性界值为P<0.05。

2 结果与讨论

2.1 留胚米与精白米理化成分对比

由表1可知，本研究所用留胚米的留胚率为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显著高于精白米，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显低于留胚米，这也造成了留胚米储藏过程中易陈化腐败的问题。因此，抑制留胚米脂肪酶活成为了留胚米储藏过程中的关键。

表1 留胚米与精白米成分和脂肪酶活的对比

2.2 储藏期间含水量变化

含水量是稻米储藏过程中的一个重要指标[10]。不同包装方式下，留胚米含水量的变化也不同，结果见图1和图2。

图1 25 ℃储藏期间含水量变化

图2 37 ℃储藏期间含水量变化

不同的包装方式下留胚米的含水量均随着储藏时间的增加而降低。其中，普通包装的含水量变化最大，25 ℃储藏温度下，从1 d的12.93%降低到105 d的11.83%；真空包装、充N2包装、充CO2包装和真空+脱氧剂包装的留胚米的水分损失均比普通包装的要小，25 ℃下储藏105 d后分别为12.35%、12.26%、12.25%和12.32%。在37 ℃储藏温度下，所有留胚米样品的含水量变化均比25 ℃要大，37 ℃储藏105 d后，普通包装留胚米含水量为11.10%，真空包装、充N2包装、充CO2包装和真空+脱氧剂包装的分别为11.62%、12.18%、12.16%和11.58%；真空包装由于其气密性好，且抽真空后米粒挤压在一起，暴露在外的米粒面积较小，因此水分损失相对较少。值得注意的是，在37 ℃下充N2包装和充CO2包装的留胚米的水分损失要比真空包装和真空+脱氧剂包装的小，包清彬等[11]在研究不同包装方式对糙米理化特性影响时也发现了相似的研究结果，这可能是由于在高阻隔材料包装条件下充N2或CO2对大米水分散失的抑制作用更加明显。37 ℃储藏条件下含水量下降速度大于25 ℃储藏，说明高温储藏条件下下水分流失的较快。储藏过程中留胚米含水量的变化具有良好的线性关系，R2均大于0.92，即采用零级动力学模型可以较好地反映储藏过程中水分含量的变化趋势。其中普通包装的反应速率常数k无论是在25 ℃还是37 ℃下，都要远大于其他4种包装方式，这说明普通包装的留胚米与外界的水分交换速率远大于其他4种包装方式，这与赵卿宇等[12]的研究结果一致。

2.3 储藏期间脂肪酸值变化

25 ℃和37 ℃2种储藏温度下，不同包装方式留胚米脂肪酸值的变化见图3和图4。留胚米原料的脂肪酸值为14.4 mgKOH/100 g。由图3可知，在25 ℃的储藏温度下，5种不同包装方式的留胚米的脂肪酸值都随着储藏时间的延长而上升；105 d时，普通包装的脂肪酸值为98.3 mgKOH/100 g，相较于1 d的脂肪酸值上升了583%；真空包装的为45.6 mgKOH/100 g，上升了217%，加脱氧剂后略有改善，脂肪酸值为43.6 mgKOH/100 g，上升了203%；充CO2包装和充N2包装的效果要明显优于普通包装，但是差于真空包装，其脂肪酸值分别上升了265%和336%。由图4可知，在37 ℃储藏温度下，各试样的脂肪酸值变化趋势基本与25 ℃相同。105 d时，普通包装的脂肪酸值相较于1 d上升了641%；真空包装的脂肪酸值上升了229%，加脱氧剂后上升了210%；充CO2包装和充N2包装的分别上升了357%和370%。相比于25 ℃的储藏温度，37 ℃中留胚米脂肪酸值上升速率更快，脂肪酸值也更高。随着储藏时间的增加，普通包装的脂肪酸值上升幅度最大，其次为充N2包装，然后是充CO2包装，真空包装及真空+脱氧剂包装的上升幅度最小。

由于目前我国尚无留胚米的相关标准，因此参照GB/T 20569—2006《稻谷储存品质判定规则》，本储藏实验以样品脂肪酸值35 mgKOH/100 g为界限，样品的脂肪酸值超过界限即认定其陈化变质。当所有样品都超过界限时就终止实验。由图3和图4可知，25 ℃储藏温度下，普通包装在30 d时脂肪酸值已超出35 mgKOH/100 g，因此保质期为15 d；同理可知，真空包装、充N2包装、充CO2包装和真空+加脱氧剂包装的保质期分别为75、60、60、75 d。37 ℃储藏温度下，普通包装的保质期仍为15 d，充N2包装和充CO2包装的保质期减少至45 d，真空包装和真空+脱氧剂包装的保质期仍为75 d。可见，随着储藏温度升高与储藏时间的延长，真空包装和真空+脱氧剂包装对脂肪酸值的上升表现出了更好的抑制效果。

储藏过程中留胚米脂肪酸值的变化具有良好的线性关系，R2均大于0.93，表明采用零级动力学模型可以较好地反应储藏过程中留胚米脂肪酸值的变化趋势[13]。回归方程中的斜率即为脂肪酸值的反应速率常数k，由图3和图4可知，25 ℃和37 ℃下普通包装的k值分别为11.98和13.11，远大于其他4种包装方式，这说明普通包装的留胚米脂肪酸值上升的速率远大于其他4种包装方式；此外，真空包装和真空+脱氧剂包装的k值均略小于充N2包装和充CO2包装。而脂肪酸值的上升与留胚米的脂肪酶活力密切相关，因此需要进一步对储藏过程中留胚米的脂肪酶活进行研究。

图3 25 ℃储藏期间脂肪酸值的变化

2.4 储藏期间脂肪酶活变化

留胚米品质劣化的最主要原因便是脂类的水解和氧化，在合适的温度和水分条件下，脂肪酶以脂肪为作用底物发生水解反应，产生游离脂肪酸进而导致留胚米品质裂变。因此，研究脂肪酶活的变化对留胚米的储藏保鲜有着重要作用。

由图5和图6可知，在25 ℃的温度下储藏45 d时，普通包装留胚米的相对酶活达到最大值，为226.4%，达到原料脂肪酶活的2倍以上；真空包装、充N2包装和充CO2包装则在75 d时相对酶活达到最大值，分别为167.3%、184.5%和为203.5%；真空+脱氧剂包装的相对酶活在60 d达到最大值，为158.7%。在37 ℃的储藏温度下，5种不同包装方式留胚米的脂肪酶活表现出了与25 ℃储藏时相似的变化趋势。

总体而言，37 ℃下样品的脂肪酶活普遍高于25 ℃。2种储藏温度下，脂肪酶活的变化都是先升高后降低，这与王春莲等[14]的研究结果一致。酶活升高的原因可能是由于随着储藏时间的增加，样品中的霉菌等微生物会产生一些脂肪酶[15]，而达到最高值后降低的原因可能是由于脂肪酶作为一种生物催化剂，在较高温度下长时间储藏会导致其酶蛋白部分热变性，生物活性降低[16]。此外，25 ℃和37 ℃的储藏温度下，普通包装的脂肪酶活在45 d时即达到最大值，真空包装、充N2包装和充CO2包装在75 d时达到最大值，而真空+脱氧剂包装的虽然是在60 d时达到最大值，但是其变化幅度最小，造成这一现象的原因主要是与霉菌等微生物的生长有关，真空包装的气密性好，同时脱氧剂的加入可以吸收残留的氧气，因此储藏过程中霉菌等好氧微生物的生长受到了极大的限制[17]。

图5 25 ℃储藏期间脂肪酶活的变化

图6 37 ℃储藏期间脂肪酶活的变化

2.5 储藏期间食味品质变化

留胚米的食味品质是判断其储藏期间品质劣化的重要指标[15]。在本研究中，原料留胚米与精白米相比，食味值稍低。精白米的外观和口感评分为7.5和7.6，综合评分81.0，而留胚米的外观和口感评分为6.2和6.8，综合评分为75.2。

由表2可知，在25 ℃的温度下储藏105 d后，5种包装方式留胚米的食味品质均有所降低，其中普通包装留胚米的综合评分下降幅度略高于其他4种包装方式，但是所有样品的综合评分均大于70，在可接受范围内；随着储藏时间的延长，留胚米的硬度呈显著增大趋势，黏度则略有增加，平衡度与弹性几乎没有变化，硬度的显著增大应该是导致留胚米综合评分下降的主要原因。

在37 ℃的储藏温度下(具体数据未列出)，5种包装方式留胚米的食味品质表现出与25 ℃储藏时相似的变化趋势，只是外观、口感和综合评分的下降幅度较25 ℃时更大，其中普通包装的留胚米在储藏105 d后，外观和口感分别降至5.5和5.9，其综合评分为69.8，首次出现低于70的现象。较高的储藏温度导致留胚米的水分损失较大，进而造成其食味品质进一步劣化，这与唐为民[18]的研究结果相一致。在37 ℃下，随着储藏时间的延长，留胚米的硬度显著增大，黏度则略有增加，这也与25 ℃储藏时相一致。总体来说，在2种不同储藏温度下，真空包装、充N2包装、充CO2包装以及真空+脱氧剂包装均能抑制大米食味品质的劣化，其中真空包装和真空+脱氧剂包装的效果更加明显。

3 结论

研究5种不同包装方式对留胚米储藏过程中理化和食味品质的影响。与普通包装相比，真空、充N2、充CO2等气调包装方式能够有效隔绝留胚米与外界氧的接触，减少水分散失，延缓脂肪酶活力升高，进而抑制脂肪酸值的升高，大幅度延长留胚米的储藏期限，其中真空和真空+脱氧剂包装的效果要优于充N2和充CO2包装。此外，气调包装还能延缓留胚米储藏过程中食味品质的劣化，并且真空和真空+脱氧剂包装的效果要优于充N2和充CO2包装。因此，考虑到包装成本的因素，真空包装是最为合适的留胚米保鲜包装方式。