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   白米在贮藏期间理化性狀变化之研究





    摘 要

    以六个不同水稻品种的白米为试验材料,利用室温及15 ℃两种温度处理,探讨两年贮藏期间之米质理化性状表现,发现不同期作、包装形式、贮藏温度、贮藏时期与品种皆显著影响米质理化性状,但其中以降低贮藏温度最有效延缓劣变,且淀粉特质相近之品种其表现较为类似。理化性状中差异较明显之变化是pH值与凝胶展延性,其随贮藏时期增加皆有下降趋势,其回归方程式之表现亦会因期作或贮藏条件之不同而改变,故在进行白米样品新鲜程度比较时,pH值在两个期作皆可作为主要判别性状,凝胶展延性可作为辅助判别性状,但是在第二期作室温贮藏的条件下,两种性状皆限于相同淀粉性质之品种内进行比较为宜。

    关键字:白米、贮藏、pH值、凝胶展延性、回归方程式。

    前 言

    水稻为国人主食,近年来由于生活与知识水准提高,食米品质与卫生安全特别受到重视,如何让消费者享用新鲜优质的食米是为重要课题(11)。加工后的食米多以白米形式保存在购物通路或消费者手中,小包装形式有传统旧式塑胶袋包装或较新式的真空包装,但可能仅有少数民众会重视品质而进行冷藏保存,多数民众皆放置于室温下,当贮藏时间过长或贮藏条件不佳,在地处高温多湿的台湾,就容易造成原料米理化特性与米饭品质的劣化(2,17)。Moritaka and Yasumatsu(19)曾提出米粒老化的机制,认为米粒贮藏后,脂肪经水解形成游离脂肪酸(free fatty acids),并与直链淀粉(amylose)结合形成复合物,会抑制淀粉颗粒的膨胀,使得米饭变硬。另一方面,脂肪或游离脂肪酸经氧化后产生氢过氧化物(hydroperoxides)及羰基化合物(carbonyl compounds) ,上述两种物质可促进蛋白质氧化,使得蛋白质中之-SH 基相互作用产生SS基的双硫键,影响到米粒外貌降低挥发性硫化物的含量,又会抑制淀粉颗粒的膨胀,影响米饭的香味与质地。此外淀粉颗粒中之微束键结(micelle binding) 会加强,米粒会变得较硬(19)。

    事实上稻米在贮藏过程中所产生之衰变是很复杂的过程,其中包括榖粒内物理及化学特性的各种变化。白米主要构成成份为碳水化合物、蛋白质、脂质等,在贮藏过程中,含量最 多的淀粉其虽稳定但分子特性会发生改变,例如还原糖增加、非还原糖减少、游离酚酸改变等。次多的蛋白质总含量稳定,但可萃取蛋白质减少,又因蛋白质产生氧化现象,造成硫醇含量减少、大分子多胜肽链增加、游离胺基酸含量增加,导致酵素活性发生改变。量最少的脂肪在贮藏时容易氧化分解,造成游离脂肪酸含量增加,而脂肪酸再过氧化形成具羰基的醛、酮化合物,造成抗氧化物质的减少,这些化学变化皆会导致米质理化性状的改变(1,10,11,18,19,22)。

    台湾稻米生产一年有两个期作,收获后稻米贮藏期间之温度变化正好相反,一期作稻米是由热转冷,二期作稻米则由冷转热,先天之贮藏环境条件不同。其次,虽然真空包装可去除包装内的空气,对微生物、酵素、化学反应有减缓之效果,在许多食品加工包装上常被应用(2,15),但消费者在市面购买真空包装白米后不一定会加以冷藏。除了期作与包装形式外,水稻品种间随着贮藏时期之劣变情形也不尽相同,同时降低贮藏环境的温度亦确实有助于延缓劣变(5,7,9,14,19,21,22)。

    由于台湾地处亚热带,食米贩售形式大部分为白米,实有必要对于白米贮藏期间米质理化性状之变化进行探讨。本试验采用目前栽培面积较广但分属于不同淀粉性质的水稻品种,除探讨两个期作收获之白米在两年内不同贮藏期间之理化性质变化外,并针对包装形式及贮藏温度之影响进行研究,期盼找出适合判别白米新鲜程度的理化性状。

    材料与方法

    ( 一) 试验材料﹕

    1. 糯稻:台中籼糯1 号(Taichung sen glutinous 1, TCSW1) 、台粳糯5 号(Taikeng glutinous 5,TKW5)。

    2. 粳稻:台粳8 号(Taikeng 8, TK8) 、台粳9 号(Taikeng 9, TK9) 。

    3. 籼稻:台中籼10号(Taichung sen 10, TCS10)( 软籼) 、台中籼17号(Taichung sen 17,TCS17)( 硬籼) 。

    ( 二) 试验方法﹕

    1. 田间设计:采逢机完全区集设计,两重复,小区面积为400 m2。

    2. 贮藏处理:第一期作与第二期作收获的稻谷材料调制成含水量13% 左右,碾制成白米分别贮藏于室温( 室内大气温度、湿度与自然光度) 及15± 1 ℃低温( 低温贮藏柜,湿度75% ,未打开门时内部保持黑暗) 。再配合真空与非真空两种包装形式,总共有真空室温、真空低温、非真空室温、非真空低温等四种处理方式。

    3. 取样方法:由刚收获最新鲜之贮藏始期(0 个月) 开始,每隔两个月取样白米一次,调查有关之米质理化性状,总计两年期间共13次。

    4. 调查项目﹕

    (1)白米外观:不同贮藏时期取样的稻谷之完整白米外观品质,以Milling meter (SatakeCorporation, Japan)测定白米的白度值,另以肉眼判定白米透明度等级(6)。15

    (2)理化性状:各时期取样的稻谷碾制成白米,筛选出完整米,取0.1 g 粉末依据Cagampang et al.(16)之方法,测定凝胶展流长度。

    (3)米粒溶液之pH值:将5 g完整米加入brom thymol blue (BTB) 、methyl red (MR)法所配置之标准溶液中(12),振荡后再以pH meter 测定。

    (4)统计分析方法:将上述各调查性状进行综合变方分析(8),其中白米外观之透明度须先经过常态分数(normal score) 转换后,才进行统计分析。并将13次调查性状,选择性的进行一次回归方程式之建立。

    (5)试验年期:1998年第一期作及1998年第二期作。

    (6)试验地点:彰化县大村乡本场。

    结果与讨论

    稻米在贮藏过程中会有酸性物质的增加,例如游离脂肪酸、游离胺基酸、游离酚酸、磷酸盐、有机酸等,此现象可能与稻米内脂肪氧化与过氧化反应,以及碳水化合物的代谢如呼吸作用有关(3,4,11),上述分子可溶出而造成种子水浸液的pH值下降,此种酸度增加现象已被应用于稻米〝新鲜度〞的检验(3,11),并已建立一简易、方便及快速的稻米pH值检定方法(3,12,13,20),可作为稻米新鲜度的判别依据,且已广泛为应用于稻米新鲜程度之检验。

    由于在进行稻谷样品整体新鲜程度比较时,pH值与凝胶展延性被认为是主要依据之判别性状,米粒透明度可作为辅助之判别性状(14),故在本研究以白米为试验材料时,仍以调查上述三项性状为主,另加上与白米外观有关之白度,其为仪器测定值,总共四项。由白米贮藏期间理化性状变方分析结果( 表一) ,可知不同期作、包装形式、贮藏温度、贮藏时期、品种等五项因子间,其中除了透明度在不同包装形式间其差异表现不显著外,其余性状在各单一因子皆有显著或极显著之差异存在。再由不同因子间19项之交感作用,得知pH值全部达到极显著水准,凝胶展延性有11项达到极显著水准,白度有9 项达到显著或极显著水准,透明度有14项达到显著或极显著水准。显示各理化性状并无法以单一个因子作为解释,若需详细探究时,应进行各项因子组合后的探讨。

    一、白米贮藏期间理化性状之变化

    1. 综合比较

    总合两个期作整体平均值可知第二期作较第一期作有较高的pH值、较软的胶体、较低的白度与较佳的透明度( 表二) ,似乎表现出较佳的品质。其次真空包装较非真空包装有稍高的pH值、稍软的胶体、稍高的白度与相同的透明度,只表现出稍好的品质。低温贮藏较室温贮藏有较高的pH值、较软的胶体、较高的白度与较佳的透明度,品质明显较佳,其中pH值与凝胶展延性之表现是四个调查项目中差异较大者。至于白度与透明度虽有明显差异但差距较小,且白度变化和两个期作品质较好者之变化刚好相反,又透明度为肉眼观察的性状,除非两者差异到0.5级甚至1 级以上,否则不易分辨。16

    总和两个期作资料在不同品种间,pH值之差异范围在6.44~6.61之间( 表二),以两个低直链淀粉含量的粳稻品种-台粳9 号、台粳8 号较低,依序分别为6.44 与6.49 ,其他四个品种表现接近,在6.59~6.61之间,有低直链淀粉含量与非低直链淀粉含量品种之分。凝胶展延性以糯米最高,台中籼糯1 号与台粳糯5 号分别为78.1 mm 与79.5 mm ,表现相同的两个粳稻次之,台粳8 号与台粳9 号依序为61.3 mm 与61.5 mm ,籼稻较低,台中籼10号与台中籼17号分别为53.8 mm 与21.9 mm ,在不同米质品种之胶体软硬表现明显不同。白度除了米粒本身之色泽外,尚受到白垩质之影响,以两个糯稻最高,分别为50.0 与53.7 ,心腹白多的台中籼17号次之,为45.1 ,三个表现接近的低直链淀粉含量品种较低,介于41.4~41.8之间。透明度则以台中籼17号最差,为4.9,接近5,台中籼10号次之,两个相同表现的粳稻最佳,都接近4 。

    总合两个期作不同贮藏期间取样分析之回归分析结果( 图一),显示pH值、凝胶展延性与白度等三项皆有随贮藏时间增加而下降的趋势,但透明度呈相反态势。回归方程式之决定系数以凝胶展延性最高、pH值次之,分别为0.94 与0.872,白度与透明度较低,依序为0.76与0.82 ,故初步认为凝胶展延性与pH值是随着贮藏时期增加,其变异较具规则性且变化差异性较明显。

    2. 期作比较

    将两个期作个别分开比较( 表三),显示无论由不同包装形式或两个贮藏温度相较而言,第二期作确实有较高的pH值与凝胶展延性、较低的白度、较佳的透明度,皆明确说明第二期作呈现较好的品质。不同品种间的变化,第二期作的pH值与凝胶展延性皆普遍较第一期作为高,特别是pH值在两个期作的表现并不一致,第一期作以两个籼稻较高,两个糯稻再次之,台粳8 号又高于台粳9 号,品种变化范围为6.19~6.55;第二期作则以两个籼稻最低,其余四个品种表现得较为接近,品种变化范围较小为6.65~6.70,显示不同期作间不同品种pH值之变动并无一致性,需视当时送检样品经过测试而定。凝胶展延性之表现则较稳定,两个期作皆符合糯稻>低直链淀粉含量品种>高直链淀粉含量品种的原则。白度在两个期作都以台粳糯5 号最高,台中籼糯1 号次之,台中籼17号再次之,剩余三个低直链淀粉含量品种最低,其中第一期作以台粳9 号白度最高,第二期作则为台中籼10号最高。两个期作之透明度皆以台中籼17号最差,其次为台中籼10号,台粳8 号与台粳9 号表现较佳。

    第一期作不同贮藏期间取样分析之回归分析结果( 图二) ,和总合结果变化趋势相同,但却只有pH值回归方程式的决定系数达到0.824,其他三个性状之决定系数皆未超过0.66 ,似乎说明三个性状之回归方程式无法代表其在不同贮藏期间的连续变化。第二期作不同贮藏期间取样分析之回归分析结果( 图三) ,和总和结果变化趋势仍然相同,除了透明度回归方程式的决定系数低到0.519外,其他三个性状皆高于0.8,凝胶展延性甚至高达0.980,其中两个期作决定系数表现皆高的只有pH值一项,凝胶展延性与白度只有在第二期作表现得较高,但以前者之变易范围较大,再加上总合两个期作之回归分析中,凝胶展延性之决定系数远高于白度,故将pH值与凝胶展延性两项以期作、包装形式、贮藏温度、贮藏时期、品种等五个因子完全组合后进行更详尽的探讨。   

    二、不同水稻品种之白米在不同贮藏条件下之变化

    1. pH值( 第一期作)

    第一期作不同品种白米贮藏期间在真空室温下个别品种pH值变化之回归分析( 图四) ,六个回归方程式之决定系数皆不高,介于0.621~0.766之间,以两个粳稻品种最低。由不同品种回归方程式发现可分为三群,两个籼稻品种几乎相同,两个粳稻品种相类似,两个糯稻较接近籼稻。同样为真空,贮藏温度降低,第一期作不同品种白米贮藏期间在真空低温下个别品种pH值变化之回归分析( 图五) ,除台粳8 号之0.626仍低外,其余五个回归方程式之决定系数皆较室温提高,介于0.794~0.911之间,此外常数项亦提高,表示低温处理之pH值普遍高于室温处理。由不同品种回归方程式可发现,两个粳稻品种相类似,两个籼稻品种较接近,籼糯较接近台中籼10号,粳糯较接近粳稻。

    改为非真空室温贮藏,第一期作不同品种白米贮藏期间个别品种pH值变化之回归分析( 图六) ,除台中籼17号之0.57 偏低外,其余五个回归方程式之决定系数亦多不高,介于0.748~0.884之间,以台粳9 号最高,但都高于真空室温的表现。由不同品种回归方程式可发现,两个粳稻品种较接近,两个籼稻品种较接近,粳糯较接近台中籼17号,籼糯较接近台中籼10号。

    非真空贮藏再降低贮藏温度,第一期作不同品种白米贮藏期间个别品种pH值变化之回归分析( 图七) ,除台粳8 号之0.873较高外,其余五个回归方程式之决定系数皆不高,介于0.783~0.813之间,但多低于真空低温下之表现,常数项亦多以真空低温贮藏稍高。由不同品种回归方程式可发现,两个粳稻品种依然较接近,两个籼稻品种较接近,粳糯较接近粳稻,籼糯较接近台中籼10号。

    由第一期作四种不同贮藏条件下pH值变化之回归方程式,似乎显示有四群之变化,即粳稻、籼稻各自成群,粳糯与籼糯亦随贮藏条件不同会各有表现。又降低贮藏温度后,回归方程式中之常数项普遍提高,部份决定系数亦提高,显现低温延缓品质劣变的显著效果。至于真空与非真空同样温度处理之回归方程式常数变化,室温下多以非真空稍高,低温下多以真空稍高,故真空处理之效果不如低温明显,但也说明若组合情况时,以室温贮藏非真空处理、低温贮藏真空处理较能保鲜。

    由两年贮藏期间第一期作收获不同品种白米各种贮藏条件之pH值回归方程式,可推估不同贮藏时期之pH值,但皆会有低估起始点即0 个月pH值的现象,其中室温处理特别明显,可能原因为新鲜白米在第一期作贮藏初期正值高温,劣变迅速,特别是室温贮藏2 个月后,pH值会快速下降所造成的结果。故将来以回归方程式评估送检样品之贮藏初期pH值时,应视送检样品之贮藏条件分别探讨,但最初2 个月宜以低温之回归方程式进行测估。 

    2. pH值( 第二期作)

    第二期作不同品种白米贮藏期间在真空室温下个别品种pH值变化之回归分析( 图八) ,六个回归方程式之决定系数皆接近0.8,介于0.787~0.827之间。由不同品种回归方程式发现,两个粳稻品种较接近,两个籼稻品种较接近,两个糯稻相类似接近粳稻。

    同样为真空,降低贮藏温度,第二期作不同品种白米贮藏期间个别品种pH值变化之回归分析( 图九) ,六个回归方程式之决定系数介于0.898~0.954之间。由不同品种回归方程式可发现,两个粳稻品种较接近,两个糯稻品种较接近,台中籼10号较接近粳稻,台中籼17号又有不同。各回归方程式之常数项皆较室温处理明显提高外,决定系数亦较室温处理增加,再次说明低温贮藏有效减缓劣变。

    改为非真空贮藏室温贮藏,第二期作不同品种白米贮藏期间个别品种pH值变化之回归分析( 图十) ,六个回归方程式之决定系数不高,介于0.797~0.823之间。由不同品种回归方程式可发现,除了台中籼糯1 号常数项稍高外,其他五个品种较为接近。和真空室温相比,外形细长的品种常数项较低,外型短圆的品种较高。  

    改为非真空贮藏低温贮藏,第二期作不同品种白米贮藏期间个别品种pH值变化之回归分析( 图十一) ,除台中籼17号之0.813较低外,其余五个回归方程式之决定系数介于0.877~0.923之间。由不同品种回归方程式可发现,两个粳稻品种类似,台中籼10号与台中籼糯1 号较接近,台粳糯5 号与台中籼17号各有表现。和非真空室温相较,常数项普遍提高,仍显现低温延缓劣变的效果;和真空低温相较,决定系数稍低,常数项多稍降,但相差不大。 

    由第二期作四种不同贮藏条件下pH值变化之回归方程式,似乎显示除了两个粳稻相接近外,籼稻与糯稻会在不同贮藏条件下各有表现。但同样地降低贮藏温度后,回归方程式中之常数项普遍提高,决定系数亦多所提高,再度显现低温延缓品质劣变的效果。至于真空与非真空同样温度处理之回归方程式常数变化,室温下以细长形米非真空、短圆形米真空稍高,低温下多以真空稍高。又各回归方程式仍会有低估起初期2 个月的现象,其中又以室温处理较为明显,在进行送检样品预估初期pH值时,以低温处理之回归方程式进行评估较佳。故也建议家庭购置小包装白米时,是否为真空包装不一定是购买考量的重点,重要的是购买后不管开封与否,尽速放入冰箱冷藏才是保鲜的上策。又若以不同期作同样包装形式与贮藏温度pH值回归方程式相较而言,两个期作品种间之变化趋势类似,但以第二期作有较佳以及较均质之品质。

    由于不同品种间的表现之差异颇大,在以pH值进行稻米新鲜程度比较时,最好以同一品种进行比较,但实际上可能不易执行,建议以籼糯、粳糯、粳、软籼、硬籼等相同淀粉种类分群进行群内比较为宜,至于最后两种籼稻群外观事先不易分辨,建议以化学测试或事先询问的方式加以解决。并建议每批送检样品之测试,须使用相同时间配置的新鲜药品同时测试( 同一个重复) ,可采用二个重复或以上,若重复间差异较大时,再进行第三次或第四次测试,避免因药品配置时间不同造成的误差。

    3. 凝胶展延性( 第一期作)

    第一期作不同品种白米贮藏期间在真空室温下个别品种凝胶展延性变化之回归分析( 图十二) ,六个回归方程式之决定系数皆不高,介于0.297~0.727之间,以两个籼稻品种最低。大体而言,两个糯稻品种回归方程式较为接近,两个粳稻品种较类似,软籼与硬籼之常数项又有不同表现。各回归方程式皆显示在评估贮藏初期与实测值差异较大,特别是决定系数不高的情况下。同样真空处理但贮藏温度降低,第一期作不同品种白米贮藏期间在真空低温下个别品种凝胶展延性变化之回归分析( 图十三) ,六个回归方程式之决定系数皆较室温更低,介于0.008~0.478之间。

    改为非真空贮藏,第一期作不同品种白米贮藏期间在非真空室温下个别品种凝胶展延性变化之回归分析( 图十四) ,六个回归方程式之决定系数仍不高,介于0.345~0.726之间,以台中籼17号最低。非真空贮藏再降低贮藏温度,第一期作不同品种白米贮藏期间个别品种凝胶展延性变化之回归分析( 图十五) ,六个回归方程式之决定系数皆不高,介于0.111~0.549之间。

    在第一期作四种不同贮藏条件下凝胶展延性变化之回归方程式,显示有四群之变化,即糯稻、粳稻、软籼与硬籼,但各决定系数普遍不高,都说明第一期作之凝胶展延性无法有效说明随贮藏时期增加而降低的效果。

    4. 凝胶展延性( 第二期作)

    第二期作不同品种白米贮藏期间在真空室温下个别品种凝胶展延性变化之回归分析( 图十六) ,六个回归方程式之决定系数皆极高,介于0.943~0.984之间。大体而言,仍以两个糯稻品种回归方程式较为接近,两个粳稻品种较类似,软籼与硬籼又各自有表现。同样真空处理但贮藏温度降低,第二期作不同品种白米贮藏期间个别品种凝胶展延性变化之回归分析( 图十七) ,六个回归方程式之决定系数皆较室温降低,介于0.611~0.816之间。由不同品种回归方程式可发现,仍可分为糯稻、粳稻、软籼与硬籼等四群。降低贮藏温度后四群之回归方程式的常数项和室温下相较有增加现象,说明低温有延缓米质劣变的效果,但低温下回归方程式之决定系数反较低,亦说明贮藏温度降低后凝胶展延性变化之不确定性。

    改为非真空贮藏,第二期作不同品种白米贮藏期间在非真空室温下个别品种凝胶展延性变化之回归分析( 图十八) ,六个回归方程式之决定系数皆高,介于0.869~0.987之间。由不同品种回归方程式可发现,仍分为糯稻、粳稻、软籼与硬籼四群。非真空贮藏再降低贮藏温度,第二期作不同品种白米贮藏期间个别品种凝胶展延性变化之回归分析( 图十九) ,六个回归方程式之决定系数皆降低,介于0.639~0.792之间。由不同品种回归方程式可发现,仍可分为四群。

    由第二期作四种不同贮藏条件下凝胶展延性变化之回归方程式,显示仍有四群之变化,即糯稻、粳稻、软籼与硬籼,且各决定系数普遍较第一期作提高许多,尤其是室温处理又高于低温处理,说明第二期作之凝胶展延性较能有效说明随贮藏时期增加而降低的效果,特别是在室温贮藏的情形下。   

    结 论

    虽然pH值与凝胶展延性皆会造成不同处理间较大之差异,将其作为判别白米新鲜程度的理化性状已可确定,但经过如不同期作、包装形式、贮藏温度、贮藏时期、品种等因子以及其互相之间的交感作用的探讨,建议今后应多加强其他与pH值有关性状之探讨,不要只以单一之BTB、MR法pH值性状进行白米新鲜程度比较,并尽量进行多个性状的综合判断,亦即可再开发新的判别性状,以增强判断能力。至于凝胶展延性之利用只适用于第二期作室温贮藏之情况下。


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