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陈米复鲜进展
摘 要：本文主要阐述了大米的香气、淀粉、脂肪、蛋白质、B 族维生素以及细胞壁等方面经过储藏后发生的变化,同时论述了使用添加剂、高压、冰温、电解、蒸煮、水热等改善陈米品质的方法.
关键词：陈米；复鲜；品质
Abstract：This paper mainly demonstrated the changes of aroma, starch, fat, protein, B vitamins andcell wall of rice after storage. At the same time, the methods of improving the quality of aged rice by usingadditives, high pressure, ice baths, electrolysis, boiling, hydrothermal treatment were discussed.
Key words：Aged rice; Refreshing; Quality
中图分类号：TS212.41
大米是中国人膳食中主要的食物之一,我国近2/3的人口以大米为主食,其需求量很大.而稻谷生产具有季节性,为满足人民生活供需要求,必须要有一定量的大米储备,而大米陈化是储藏期间一定会发生的事情.大米的储存稳定性较差,易受到不良环境的影响,特别在高温高湿的环境下极易发生品质的劣变.我国奉行“推陈储新”的政策,因此市场流通中有一定量的陈米.而陈米色泽口感都已不能满足消费者需要,因此有必要对陈米的复新进行研究.
据粮食部门介绍,大米一般分为新粮、陈粮和陈化粮3 种：当年的大米属于新粮,第1 次储存期限超过1 年的是陈粮,储存后变质的粮食是陈化粮.陈化粮中黄曲霉素超标,摄入过量的黄曲霉素对人的肝脏等组织会产生损伤,所以陈化粮已不能作为口粮直接食用.因此,本文仅对陈粮的复鲜进行讨论,目的在于除去陈米异味,改善其品质.
1 大米陈化现象及原因
1.1 香气变化
陈化的大米中往往有异味,这是由于大米中混杂米糠粉,米糠粉中脂肪含量较高,且这部分脂肪不稳定,易在遇水、遇空气、受热、受光照等因素时发生水解和氧化.特别是由于一些酶的促进作用,脂肪会被氧化分解产生脂肪酸,脂肪酸中含有的亚油酸、亚麻酸通过进一步分解产生羰基化合物.羰基化合物中的戊醛和己醛使陈米产生了特有的糠酸气.一般新米中多含乙醛,使其散发出特有的米香味.刘月好等人研究表明,储存7 个月的时候乙醛在羰基化合物中的含量为63%,而储存1 年的时候就迅速下降至24%,同时戊醛和己醛和含量都有提升,使大米陈化产生异味硫化氢,这也是大米中的主要香气物质,储存过程中由于巯基含量的下降硫化氢同样下降,风味劣化[1].
1.2 淀粉
淀粉分为支链淀粉与直链淀粉,是大米的主要成分之一,约占90%.直链淀粉与支链淀粉的比例是决定大米蒸煮品质、口感的主要因素.资料显示,大米在安全温度、水分条件下储藏,其总淀粉含量无明显变化,支链淀粉在脱支酶作用下转化为直链淀粉,造成直链淀粉与支链淀粉比例明显增高.直链淀粉与支链淀粉相比水溶性较差,可溶性物质减少,导致米饭黏度下降[2].
1.3 脂肪
大米中脂类化合物的含量较低,约占1% ～ 5%,但极易发生水解、氧化,生成游离脂肪酸,游离脂肪酸嵌入在直链淀粉的结构内形成一种复合物,这种复合物能抑制淀粉加热过程中的糊化,从而引起淀粉糊化温度升高,米饭加热吸水量增加、黏度降低,影响品质.
1.4 蛋白质
蛋白质在大米中的含量一般占6% ～ 10%,其中谷蛋白含量最高.大多学者一致认为大米经过长期储藏,总蛋白质含量基本不变,蛋白质变化主要表现为蛋白质结构和类型等方面的转变.大米蛋白质在储藏过程中交联程度增加,蒸煮米香味中的重要成分硫化氢减少,由于S-S 的交联作用谷蛋白在淀粉粒附近形成一层致密的网状结构,限制了淀粉粒的糊化膨胀,影响了米饭的食用品质[3].大米在陈化过程中-SH 含量下降,S-S 含量上升,且-SH 含量与黏度和硬度的比值呈正相关[4].
1.5 B 族维生素
大米富含B 族维生素,是维持人体生理健康所需维生素的主要来源之一.B 族维生素在大米的长期储藏中易发生变性,从而失去其原有性质及作用.叶霞等研究表明[5-6],稻谷在陈化过程中会损失较高比例的维生素B1 和B2,其变化程度和粮食的水分、温度密切相关,其中温度起主要作用.在45 ℃环境中储藏5 个月,B 族维生素B1 损失量高达74%,B2 损失量高达67%.在加工和烹饪时也会流失大量B 族维生素,目前只能依靠营养强化来解决B 族维生素的供给问题.
1.6 细胞壁
果胶和纤维素等是细胞壁的主要组成部分.蒸煮的目的就是使包含在纤维素间隙内的淀粉颗粒糊化,同时使细胞壁软化,直至其破裂.多数大米胚乳细胞由薄壁细胞组成,是大米中最基本的细胞类型.在米饭蒸煮后期,细胞内水分逐渐减少,细胞间质和胞间通道发生收缩,最终造成米粒坚实的结构特点,细胞壁硬化[7],抑制了淀粉的自由膨润和可溶性物质的溶出.
除了以上的自身变化,外界环境也对大米陈化有重要影响,如高温高湿环境下大米容易劣化,氧气充足情况下,大米的自身代谢增加,不利于大米的储存.
2 复鲜机理
大米的很多特性均能评价大米物质结构,但最主要的两个特性是大米的黏度和硬度[8].根据以上对大米陈化中物质结构的变化,着重解决其黏度和硬度问题,同时去除米饭异味和增加.因此,可总结出以下复鲜机理：破坏淀粉之间或者淀粉与蛋白质之间的结合状态,使淀粉容易流出,加热时易糊化,黏度增加.储存后细胞壁硬化,淀粉糊化难度增加,通过软化大米胚乳细胞壁,也可使水分渗透增加,从而使淀粉能够自主膨润,并增加可溶性物质的溶出效率,表现为米饭黏度提高.水的表面张力减小后,更容易渗透入空间更为狭窄的胚乳细胞间隙,便于米粒腹部和背部均匀吸水膨胀,减少龟裂现象；通过添加能够增加大米香味或吸附、分解异味的物质,可明显淡化陈米异味[9].
3 大米复鲜的主要技术
3.1 使用添加剂
3.1.1 添加酶
3.1.1.1 蛋白质酶
蛋白酶都能与米粒的细胞壁中和淀粉间隙中的蛋白质发生化学反应,水解部分蛋白质,生成含硫氨基酸[10],有利于大米淀粉吸水,从而增加淀粉的糊化程度,最终增加米饭黏性,增强口感；同时,分解酶还能分解一部分大米在陈化过程中转化生成的含异味蛋白,一定程度上去除大米中的不良气味.陈米在一定酸性的液体中浸泡一段时间后,米粒细胞的细胞壁被软化,同时淀粉分子中部分微胶粒被破坏,导致胚乳细胞内水分增加,从而改善米饭的黏性[11].加入蛋白酶的同时,辅以葡萄糖酸-D- 内酯表面活性剂之类的添加剂,使淀粉细胞的间隙增大,提高淀粉充分吸水糊化效率[12].葡萄糖酸-D- 内酯在水中会解离成酸,温度越高解离度越大.
3.1.1.2 B 纤维素酶和木聚糖酶
胚乳细胞壁主要由纤维素和木聚糖构成,由于大米陈化,细胞壁变厚,添加这两种酶可以水解纤维素和半纤维素,使得水分容易进入,提高淀粉糊化度,增强米饭黏度及适口性.应当注意在此操作中只能选其中的一种酶,否则,细胞壁会遭到彻底破坏,导致胚乳细胞的物理强度大大降低,黏度及适口性反而降低.
3.1.1.3 α- 淀粉酶、β- 淀粉酶
利用二者的糖化作用,可增加淀粉糊化率,从而增强米饭柔软性和黏度,减缓米饭回生速率[13].
3.1.2 添加环糊精衍生物
由7 个葡萄糖单元组成的β- 环糊精分子,呈环状中空圆筒结构,外侧具有-OH,因此可以吸附多种物质.同时,能够在水中与有机物形成结晶络合物,其分子可以交联多种官能团,生成多种衍生物,保持米饭食味.β- 环糊精分子处理陈米后,使其淀粉溶解度增大,有益于淀粉的糊化,改善口感.通过袁素华等人的实验得出通过添加β- 环糊精分子,米饭中乙醛的含量明显增加,己醛的含量明显减少,黏度可提高20% 左右[14].同时,需要注意的是,β- 环糊精水中溶解度随温度升高而变大,应用温水溶解效果更佳.
3.1.3 添加表面活性剂
卵磷脂与蔗糖脂肪酸酯是用天然原料制成,对人体无毒无害,两者可以配合使用.卵磷脂亲油性强,但易吸水,首先在米粒的疏水表面发生作用.蔗糖脂肪酸酯亲水性好,将米粒全面包围,使得水的表面张力变小.水能在米粒中均匀分布.即使是细胞间隙极为狭小的陈米也能大致分布均匀,提升陈米食味.
3.1.4 添加金属盐
为改善米饭的外观特性和香味特性,可使用金属盐,但在其使用时一般需与某些无机酸、无机酸盐、有机酸盐配合使用[15].因为,有机酸和有机酸盐能软化细胞壁,提高其渗透性,有利于淀粉糊化,提高米饭黏性.无机金属盐主要是K、Na、Mg 的硫酸盐、盐酸盐等；有机金属盐主要是不挥发性有机酸的K、Na、Mg 盐等.
3.1.5 添加氨基酸
周瑞芳等人在添加剂中加入氨基酸（半膀氨酸）,因氨基酸与羰基化合物反应,生成无臭无味的物质,而这一物质可消除了陈米的异味,以此改善陈米食味,也能提高陈米中蛋白质的含量[16].
3.1.6 其他物质
加入油脂能改善陈米色泽；加入增香剂,如二乙酰吡咯啉,或者香米粉,可改善陈米气味；加入玉米淀粉,可吸收不良气味并改善米质外观.
3.2 高压处理
陈米细胞壁和胚乳淀粉质膜在储藏过程中结合成坚固的复合物限制淀粉糊化.高压处理就是利用水的静压作用,使复合物在加压的情况下产生物理性质状态变化.此压力变性可有效破坏米细胞壁和胚乳淀粉质膜[17].因此,利用高压处理技术将陈米与水一起在1 000 Pa 处理10 min,用此方法加工过后的米蒸煮后淀粉糊化度增加,使得黏性增加硬度降低,极大提高陈米食味.用高压锅煮出的陈米食味更好也是源于此理.
3.3 冰温处理
冰温是指从0 ℃开始到生物体冻结温度为止的温域,在冰点温度附近,为阻止冰晶形成,大米不断分泌大量的不冻液以降低冰点,不冻液的主要成分是葡萄糖、氨基酸等.冰温还可抑制微生物生长.这样的大米蒸煮后,黏性大,口感好.袁素华等人利用此原理对陈米进行熏硫包装后置于-3 ～ 0 ℃,冰温处理1 ～ 2 周,可有效改善陈米食味.其中,熏硫主要是用来补充陈米中硫化物含量,提升陈米风味[18].
3.4 电解法
日本广岛食品工业研究所加工部实验采用电解法,利用阴极电解还原复鲜大豆取得成功,这种方法也适用于存放过久的大米[19].电解煮饭水,利用电流改善米粒的内部结构也能增加淀粉的吸水力,有利于增加糊化度.
3.5 蒸煮方式
常用的蒸煮方式分为用凉水或者用热水蒸煮,试验结果表明用凉水煮饭易产生糠酸味,糠酸味主要由脂肪的分解所产生,在30 ～ 40 ℃范围内脂肪分解酶活性最高,最易促进脂肪分解.凉水蒸煮是一个缓慢的过程,经过低温到高温这一温度带,需要较长时间；而热水蒸煮可快速通过这一温度带,酶会因温度过高而失去活性,此时蒸煮出的米饭风味比较好[20].
3.6 水热处理法
用弱酸性或中性的70 ℃左右的热水或水蒸气与陈米瞬间接触,使脂肪分解酶失去活性.有效提升陈米食味,同时弱酸性热水或水蒸气的水可提高米饭筋力,米粒白度,改善口感,提高大米的品质[21].
4 总结与展望
①陈米复鲜方法繁多杂乱,应该根据实际情况以及陈化程度选取添加剂量,因此并不容易控制,选取经济效益最好的配比或者寻找新的方法还需要进行进一步研究探索.②在研究陈米复鲜、提高经济效益的同时,根据大米陈化自身理化性质的变化,研究者更应该专注于延缓大米陈化的研究,从根源上解决问题.
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