（食品科学与工程专业论文）国产籼米米饭食味感观评价及近红外检测研究.pdf

摘要 籼米的心白粒和腹白粒较多，硬质颗粒含量相对少，加工时容易产生碎米，做成米饭时胀性 较大而粘性较小，其食味特征与粳米存在较大的差异。本试验针对国产籼米米饭食味的评价方法 进行了研究。 采用日本粮食厅制定的“食味试验实施要领”中的4 点试验法。对9 0 种南方产籼米进行了 感官评价，选择评价员时考虑了男女比例、年龄构成、出生地( 饮食习惯) 等因素。研究表明， 4 点试验法可以用于国产籼米的感官评价。 加工过程中的精米时间、白度、透明度之间及三者与感官评价各项目之间呈显著相关，这种 相关性在一定程度上反映了籼米的特性；男性评价员对籼米的综合评价值大多高于女性评价员， 随着年龄的增大，籼米的评价值也有增加的趋势。 把感官评价项目中的外观、光泽、味、香气、粘度、硬度作为自变量，综合评价为因变量进 行逐步回归，籼米感观评价的食味评价回归式的自变量为外观、味、香气和粘度，剔除了光泽和 硬度。回归式的预测值与感官评价的综合评价值的相关系数r = 0 9 8 ，得到的回归式能很好地预测 籼米的综合评价值一食味。 利用可见光j 丘红外光预测米饭食味，建立了外观、香气、味、粘度及食味的回归式，并对上 述模型进行了检验，检验相关系数分别为0 8 8 、0 7 8 、0 , 8 4 、0 7 6 、0 8 4 ，检验标准误差分别为： 0 5 5 、o 4 3 、o 5 2 、0 6 7 、0 6 5 。同时结合b i a s 和s k e w 的t 检验，说明利用可见光i 匠红外光得到 的5 个回归式均能很好地进行预测。 实地验证结果表明，全部2 4 个评价中的1 6 个能进行很好的预测，因此，虽然在应用地域方 面还存在一定的局限性，但开发的可见光i 丘红外光食味计在多数情况下能以较高的精度测定国产 籼米的食味。 关键词：籼米米饭，可见光，近红外光，回归式，食味，感官评价 a b s t r a c t i fi n d i c ar i c ec o n t a i n sm a n yh e a r tw h i t es e e da n db e l l yw h i t es e e d ( t h er i c ew o u l db es o f tt e x t u r er i c e ) ， r i c ew o u l db ee a s i l yb r o k e n i tw o u l ds w e he a s i l yw h e ni ti sc o o k e d ，t h ec o o k e dr l c ow o u l db en o t v i s c o u s s ot h ee a t i n gq u a l i t yi sv e r yd i f f e r e n tf r o mj a p o n i c ar i c e t h i ss t u d yw a st oi n v e s t i g a t et h e v i s u a la n dn i r sm e t h o df o re v a l u a t i n gt h ec o o k e dr i c ef i o m n d i e ar i c e 9 0k i n d so f n d i c ar i c ew e r es e l e c t e df r o ms o u t hc h i n aa n de v a l u a t e db yu s i n gt h em e t h o do f f o u r - s a m p l e ss e n s o r yt e s t sw i d e l yu s e di nj a p a n t h ep a n e l i s t sw e r es e l e c t e db yc o n s i d e r i n gt h e i rg e n d e r , b i r t h p l a c e ( e a t i n gh a b i t ) a g e t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ef o u r - s a m p l e ss e n s o r yt e s t sc o u l db eu s e df o r e v a l u a t i n gt h ei n d i c ar i c ep r o p e r l y t h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t sa m o n gt h em i l l i n gt i m e ，w h i t e n e s s ，t r a n s p a r e n c ya n dt h ee v a l u a t i o n a t t r i b u t e sw e r es i g n i f i c a n t t os o m ee x t e n t t h e s er e l a t i o n s h i p sc o u l dr e v e a ls o m ep r o p e r t i e so f i n d i c a r i c e n ee a t i n gq u a l i t yf o ri n d i c ar i c eb ym a l ew a ss l i 曲t l yh i g h e rt h a nt h a to ff e m a l e t h ee a t i n g q u a l i t ye v a l u a t e db yp a n e l i s t sw a si n c r e a s i n gw i t ha g e n e s t e p w i s er e g r e s s i o na n a l y s i sw a sc a r r i e do u tw i t ht h ee v a l u a t i o na t t r i b u t e sa p p e a r a n c e ，b r i g h t n e s s ， t a s t e ，a r o m a ，s t i c k i n e s sa n dh a r d n e s sa si n d e p e n d e n tv a r i a b l e sa n de a t i n gq u a l i t ya sd e p e n d e n tv a r i a b l e t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eb r i g h t n e s sa n dh a r d n e s sw e r ed e l e t e d t h em o d e lf o rp r e d i c t i n gt h ee a t i n g q u a l i t yi n c l u d e da p p e a r a n c e ，t a s t e ，a o m aa n ds t i c k i n e s sn ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tb e t w e e nt h e p r e d i c t e dv a l u ea n dt h es s 。r ye v a l u a t i o nv a l u ew a s0 ，9 8 w h i c hs h o w e dt h a tt h em o d e lc o u l dp r e d i c t t h ee a t i n gq u a l i t yp r o p e r l y t h ev i s u a la n dn i r sw a su s e di op r e d i c tt h ee a t i n gq u a l i t yo fi n d i c ac o o k e dr i c e t h em o d e l sf o r r e s p e c t i v e l yp r e d i c t i n ga p p e a r a n c e ，a r o m a ，t a s t e ，s t i c k i n e s sa n de a t i n gq u a l i t yw e r ec o n s t r u c t e d t h e s e m o d e l sw e r ev a l i d a t e db yt h ev a l i d a t i o n t t h er sw e r e0 - 8 8 ，o 7 8 ，0 8 4 ，0 7 6a n d0 8 4 ，r e s p e c t i v e l y n es e p sw e r e0 5 5 ，0 4 3 ，0 5 2 ，0 6 7a n d0 6 5 ，r e s p e c t i v e l y 1 1 1 et - t e s t sf o rb i a sa n ds k e ww e r ec a r r i e d o u t ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ef i v ee v a l u a t i o na t t r i b u t e sc o u l db ep r e d i c t e db yv i s u a la n dn i r s p r o p e r l y t h er e s u l t so ft h ee v a l u a t i o ns e n s o r yt e s t sc a r d e do u tj dd i f f e r e n tp l a c e so fc l l i n as h o w e dt h a tt h e v i s u a la n dn i r sc o u l dp r e d i c ti n d i c ar i c ep r o p e r l y , a l t h o u g hi tc o u l dn o tp r e d i c tt h et o t a lr i c es a m p l e s p r o p e r l y k e yw o r d s ：i n d i c ac o o k e dr i c e ，v i s 州i r ，r e g r e s s i o ne q u a t i o n ，e a t i n gq u a l i t y , s e n s o r ye v a l u a t i o n i i j 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名：岛孬二 时间： 伽占年月f 9 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：黾谳弓 时间： 伽6 年6 月，9 日 导师签名：冬蒋黄时间：”6年6 月1 7 日 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 大米是我国的主食之一，随着人们生活水平的提高，对大米食用品质的要求也越来越高，不 仅要求大米干净、卫生、无杂质而且要求做成米饭后口感好、风味好。通过研究发现，影响食味 的因素有很多。除了品种以外，稻谷收割后的干燥、贮存、加工和炊饭条件等对大米的食昧均有 影响。 在粮食供应不足的年代，人们无法重视大米的食味，但是，在温饱问题得到解决，粮食过剩 问题出现的时候，人们对大米品质的要求提高了，同时，由于对粮食品质和价格的不同需求，粮 食的品牌化和由此引起的价格的差异日益加剧。无论是农民、粮食加工企业还是经销商、消费者， 都要求对大米品质有一个客观且快速的检测方法。 为了客观评价大米的食味，国外在理论上进行了较为深入的研究。这些研究主要集中在影响 食味的因素以及如何评价大米食味，如何提高大米食味，如何快速、简便的测定大米食味等方面。 虽然有些问题还没有明确的结论，但开发出的仪器已经投入使用，并收到了良好的效果“1 。例如， 日本佐竹公司开发的米粒食味计和米饭食味计利用可见光近红外光来预测粳米的食味和直链淀 粉、蛋白质、水分含量，不仅操作简便而且测定速度快”1 。本试验在充分分析籼米特性和适合于 国产籼米的感官评价方法的基础上，建立了籼米米饭的可见光近红外光的预测回归式。 1 1 稻谷及籼稻的国内外栽培情况 稻谷是世界农业中最重要的粮食作物之一，养育着世界一半以上的人口，全球以水稻为生存 基础的农户有2 亿，因而水稻生产状况的好坏，将直接影响到全球经济的发展和整个社会的安定。 2 0 0 2 年全球水稻收获面积约1 5 亿公顷，世界稻谷产量为5 7 亿吨，其中亚洲为5 1 亿吨，占世 界总产量的9 0 以上。而中国又是亚洲国家中最大的产稻国，同时也是世界上最大的稻米生产国 和消费国。2 0 0 2 年，我国水稻播种面积为2 8 2 0 万公顷，占世界水稻总播种面积的1 9 4 ，总产 量为1 7 亿吨，占世界稻谷总产量的3 0 7 ，位居世界第一，稻米国内消费量为1 3 亿吨，占世界 稻米总消费量的3 3 ，位居世界第一。同时，水稻也是我国第一大粮食作物，在我国粮食生产中 具有举足轻重的地位。2 0 0 2 年中国水稻播种面积占粮食播种总面积的2 7 ，水稻产量占粮食总产 量的3 8 ，单产为5 9 7 2 公斤公顷，播种面积、总产量和单产均高于其他粮食作物。籼米是我国 大米生产和消费中最主要的品种。我国长期以来水稻种植都以籼稻为主，2 0 0 2 年籼稻的总产量大 约为1 2 亿吨，占水稻总产量的7 0 9 ，而8 0 年代和9 0 年代分别占水稻总产量约为8 5 和7 5 。 近年来，随着我国经济稳步发展，人民生活水平不断改善，对稻米质量的要求越来越高。由 于过去面i 临粮食供给不足的压力，在稻谷生产中一味追求高产量，尤其早籼稻产量较高，农民种 植早籼稻主要用来完成政府年度粮食产量的目标，而忽视了品质的改善，造成了大量劣质籼米过 剩，籼米品种结构失调，普通品种和劣质品种积压滞销，而优质品种相对紧缺，买方市场现象明 显，籼米加工程度不高，不能适应市场多层次的消费需求，因而各地区逐年减少了劣质早籼稻的 播种面积，造成籼稻在水稻总量中的比重下降，随着我国城市化、商品化和市场化程度的提高， 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 我国粮食消费结构正在逐年变动，表现为城镇居民以优质面粉代替大米、粳米代替籼米和优质籼 米代替中低质籼米的消费格局，因而降低了籼米在大米口粮消费中的比重。但是籼稻中的早籼稻 具有许多其他大米品种无法替代的优点：其一是早籼稻是食用味精、米粉和酿酒等加工工业的主 要原料，据浙江省省味精协会介绍，目前浙江省味精年产量达1 0 亿公斤，占全国产量的1 6 ，每 年可转化早籼米2 5 亿公斤：其二是早籼稻脂肪( 油份) 含量相对较少，可以减缓稻米的陈化速度， 从而有利于贮藏，是国家储备用粮首选品种；其三是早籼稻生育期较短，而且生长期雨水充沛、 光热充足，气候不利于病虫害发生，较容易获得稳产高产，化肥、农药的施用量相对较少，籼米 的卫生品质也相对较高。因而随着早籼米品质的提高、品种多样化发展，当前及可以预见的将来， 籼稻还将保持一定的生产和消费规模。 籼稻在我国粮食作物中占有很大的比重”1 。8 0 年代我国水稻种植基本上是籼稻，占水稻播种 面积的8 6 9 0 ，占粮食播种面积的2 6 左右。和小麦相当，比玉米高1 0 左右。2 0 0 2 年籼稻 播种面积为2 0 7 4 5 万公顷，占水稻播种面积的7 3 6 ，占粮食播种面积的2 0 ，低于小麦和玉米 在粮食中的比重。由于籼稻单产远高于小麦和玉米，如2 0 0 0 2 0 0 2 年平均计算，籼稻单产为6 1 5 6 公斤公顷，分别是小麦( 3 7 7 4 公斤，公顷) 和玉米( 4 7 4 0 公斤，公顷) 的1 6 倍和1 3 倍，总产量在粮食 中的比重比小麦和玉米分别高3 和4 ，因而籼稻作为水稻中的重要品种，在粮食作物中也具有 举足轻重的作用。 表1 - 1 显示了我国籼稻的种植和分布情况。由于籼稻种植受气候条件的限制，主要集中在我 国华南湿热双季稻作区和长江中下游湿润单、双季稻作区，少数分布于华北半湿润单季稻作区和 西南高原湿润单季稻作区。目前主要分布于1 6 个省( 市、区) ，即海南、广东、广西、湖南、湖北、 云南、贵州、四川、重庆、福建、江西、浙江、安徽、江苏、陕西和河南。 表1 - 1 我国各地区籼稻种植状况”( 2 0 0 0 2 0 0 2 年平均)单位：千公顷、万吨、公斤公顷、 t a b l e1 - 1t h ec o n d i t i o no f d i f f e r e n ti n d i c ar i c e - g r o w i n ga r e a si no u rc o u n t r y ( a v e r a g ev a l u eo f2 0 0 1 - 2 0 0 2 ) 籼稻籼稻占全国籼稻对水稻 地区 播种面积总产量 播种播种 单产 位次总产量位次总产量 面积面积 我国 2 1 2 6 4 4 1 3 0 9 9 86 1 6 0 41 0 01 0 07 3 4 7 2 8 湖南3 7 0 9 42 2 8 0 26 1 4 6 61 7 4l 1 7 411 0 01 0 0 四川 2 8 6 2 9 2 0 2 0 87 0 5 8 61 3 521 5 42 1 0 01 0 0 江西2 8 0 9 01 4 7 8 35 2 6 2 7 1 3 231 1 331 0 01 0 0 广西 2 3 7 9 3 1 2 2 5 75 1 5 1 51 1 249 461 0 0 1 0 0 广东2 3 4 4 11 3 0 8 25 5 8 0 81 1 0 51 0 041 1 3 01 0 0 湖北1 7 2 8 01 2 9 4 57 4 9 1 38 16 9 958 7 68 7 9 安徽 1 3 8 8 7 9 2 1 06 6 3 2 16 577 07 7 1 78 0 4 福建 1 1 5 3 9 5 9 9 05 1 9 1 15 484 681 0 0 1 0 0 浙江8 8 3 65 2 8 05 9 7 5 6 4 294 096 4 55 9 9 贵州 6 8 7 3 3 9 8 35 7 9 5 13 21 03 0 1 09 2 39 30 注：资料来源：湖南、四川、江西、广西、广东、福建来自相关年份中国农业年鉴，安徽来自相关年份安徽统计年鉴，浙江、贵 州和湖北由各省农业厅提供。 2 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 食昧概述 所谓大米的食味，是指人吃饭时对米饭的综舍感觉，包括人的视觉、嗅觉、味觉、触觉、听 觉等。食味是人的主观感觉，没有绝对的尺度，主要是从米的外观、香气、味道、粘度、硬度及 综合指标来判定。影响大米食味的因素主要有米的来源、品种、产地( 土壤、气候) 、栽培( 水、 肥、管理) 、收割、储藏、烘干、加工和煮饭方法等。大米的食味不是指大米的味道，而是指其 经蒸煮后的米饭所带来的味觉、嗅觉乃至视觉印象的综合反映。因此，正因为食味是一种感觉， 对其爱好就带有强烈的地区的、个人的、民族的特殊倾向“1 。综合起来，目前对大米的食味主要 通过其具体的外观、光泽、香气、味道、粘度、硬度等对其进行综合评价。 现有的食味评价体系是由日本人提出的，而日本人比较喜欢的大米，是含直链淀粉较少，较 粘的米，其色白、有光泽、外形好、咀嚼时几乎没有声音，风味好，感觉稍甜而又近于无味，饭 粒圆滑、柔软、有粘性、有弹力。不过我国对大米的品质评价还是由育种专家制订的主要从产 量、生长情况和直链淀粉等少量的化学成分来评价的。 1 3 食味的国内外研究现状 米饭的食用品质是影响其消费量的重要因素，米饭的食用品质一般包括外观( 粒形、色泽1 、 口感( 硬度、粘度、粘度，硬度比值) 、香味、滋味以及营养成分的含量等，其中n 感、香味和滋味 是最主要的食用品质指标。口感、香味和滋味等指标目前仍多采用感官评价方法进行评定，评价 结果会因评判人员的生活习惯、食味嗜好等不同而出现差异，目前已开始利用稻米理化指标和质 构仪等仪器对稻米的食用品质进行间接评价。然而这些评价是基于原料稻米的理化特性与米饭感 官品质的相关性所进行的，而对米饭的感官品质与米饭的理化指标的相互关系研究较少，且质构 仪等仪器价格昂贵，只能反映米饭的部分品质，而近红外技术利用样品本身的特性来判定，具有 客观、准确、快速的特点“。 1 3 1 食味的国外研究现状 日本在大米的研究领域比较领先，食味的概念就是日本人提出的。他们一开始试图寻找大米 的化学成分及物理特性与食味之间的关系，与感官评价的结果相比较建立回归式来计算食味值， 并作了大量的工作。食味感官评价依赖于评价员的感觉，要进行客观的评价是十分困难的。针对 这一问题，日本粮食研究所开发了基于统计处理的感官评价方法，以此为基础日本粮食主管行政 部门在1 9 6 0 年发布了食昧试验实施要领，并在粮食研究所进行食味评价。此后实施要领修订过 一次日本谷物检定协会也是按照这个要领进行食味评价“7 、“。在感官评价的时候必然要求 再现性高的做饭方法，竹生等人论述了这可以由电饭炊饭器的实用化来实现“。 感官评价方法的确立使客观评价大米食味的研究有了进展。据谷竹生等的研究“1 ，在 米饭进入口中的时候，能感觉到好吃与牙齿和舌头的感觉是分不开的，而与这些因素关系密切的 物理性质是炊饭特性中的加热吸水率、膨胀容积，物性特性中的糊化温度、崩坏度还有米饭的粘 3 度、硬度。进而能推断这六个因素和感官评价的综合评价的重相关系数是0 8 5 ，贡献率是7 2 ， 即米饭的食味7 0 是由这6 个因素决定的。 据舍浞等的研究。2 、”1 ，食味的感官评价方法和粮食所开发的食味试验类似。把粘度、色泽、 香味作为评价项目，评分高的品种粘度大，精白米加热后溶出液的淀粉碘呈色值小，淀粉颗粒的 最高粘度大，崩坏度的值也大，直链淀粉含量少，显示出了食味和米的理化学性质的关系。现在 育种领域一般认为食味好的品种的直链淀粉含量为1 7 5 1 8 2 ，食味差的米的直链淀粉含量为 1 9 9 2 2 1 从而极大地提高了对直链淀粉的关注。 在这一时期之前，久保等人分析了日本产米的无机成分，区分了p 和m g 的含量高的区域和 含量低的区域，这个分界线和1 9 2 0 0 c 的成熟等温线相一致，并且和软质米、硬质米的区域划 分也基本一致“”、“1 。这一结果显示了无机成分含量和食味间可能存在的相关关系。 图1 - 1 影响米的品质的因素 f i g 1 - 1 t h ef a c t o r sa f f e c t i n gt h er i c eq u a l i t y 竹生”“等人在研究食味和米的理化学因素的关系的过程中，增加了理化学测定项目，经多次 探讨，由多变量解析的方法统计得出对食味影响比较大的几个理化学指标，如精米的蛋白质、直 链淀粉含量，精米粉糊化特性中的最高粘度、最低粘度、崩坏度，精米炊饭特性中炊饭液的碘呈 色度，米饭的物性特性中的硬度、附着性。并且基于这个结果在1 9 8 0 年推导出了食味判定式。 4 这一次把食味定量化的尝试促进了食味测定装置的开发。在这个时期直链淀粉自动测定仪、近红 外分光分析计等的快速测定装置也开始得到应用，化学成分分析变得容易，把分析装嚣和电脑相 连接从而实现了食味的数值化测定的装置也由几家公司研制成功并推向市场。 综上所述，米的食昧是由许多因子共同作用的结果，将这些影响因子整理在图1 - 1 中”1 。“米 的品质”主要是由糙米的外观、米饭的味道、营养价值3 个因子构成。另外，米饭的味道根据视 觉、嗅觉、味觉、触觉、听觉5 种感觉来判断，其中和食味关系最高的是触觉，即咀嚼米饭时感 觉到的米饭的物理性质1 。 1 3 2 食昧的国内研究现状 在国内朱永义介绍了大米食味评价豹方法”1 ，感官评价方法中包括评价人员的组成、米饭蒸 煮方法与品尝用具、品尝顺序、品尝报告表的统计，仪器测定方法中介绍了属于非近红外仪器的 理化特性的测定仪器、东洋味度仪和属于近红外仪器的食味计。包清彬介绍了大米食味的概念并 系统的阐述了日本大米食味理化学测定的方法“。金金宁阐述了食味的组成因素及食味的影响因 素“1 ，食味的组成因素有硬度、祜度、甜味、香气、味道、色泽、光泽、粒形等，影响食味的主 要园素有品种、干燥、精米加工、蒸煮等。 郑先哲研究了稻谷干燥温度对稻米食味品质的影响，结果表明，干燥温度是导致稻米食味下 降的主要因素，高温干燥后稻米脂肪酸和直链淀粉含量升高，蛋白质含量变化不显著，内部结构 由有序排列变得杂乱无序，并提出了稻谷临界干燥温度与初始含水率关系式t = e 5 。“0 5 s m ) ， 这对保证稻米干燥后食味品质有很大意义”。在后续的研究中，得到了利用大米的主要成分( 蛋 白质、直链淀粉、水分、脂肪酸) 预测食味的方程式( 其中的食味由食味仪s i r 一1 0 a 测定) 1 。 郁志宏研究了精米率及水分含量对食昧的影响( 样品为日本的越光) ，结果表明，在精米率 从1 0 0 8 8 变化的过程中，随着精米率的下降，米的营养成分含量均呈下降趋势，同时，食 味值呈上升趋势，并推荐米的食用精米率为9 2 9 0 ，水分含量为1 6 0 ”。 严文潮分析了动性弹性率、动性损失、损失正切值等米饭的质地指标与食味间的相关性，提 出利用米饭质地分析仪测定损失正切值可以快速有效地评价米饭食味的观点，并以4 1 6 份高代育 种材料的米饭质地筛选结果作了验证，其结果与食味感官评价结果基本一致1 。 赵居生研究了不同氮肥用量、氮肥种类及施肥方法对粳稻直链淀粉含量和蛋白质含量的影 响，结果表明“氮肥施用量对粳稻中蛋白质含量的影响呈显著正相关”对直链淀粉含量无显著影 响，使用有机肥和降低氮肥施用量有利于降低粳稻中蛋白质的含量，提高粳稻的食味品质“”。 刘建伟对籼型杂交稻米进行了理化特性的测定、食味感观评价及利用食味计进行成分测定和 食味检测，探讨了日本常用的食味评价方法对中国产稻米的适应性，同时考察了稻米理化特性与 食味的关系，并尝试建立了中国产稻米的食味推测式。该文德到以下结论：中目两国实施的米饭 食味感观评价的结果之间存在一定差异，但是通过比较和相关分析表明中日两国闻对稻米食昧的 认识、感觉、嗜好的倾向一致；炊饭型食味计的食味评价值与感观评价的结果一致性良好，米粒 红外型食味计的测定结果与感观评价结果稍有差异，这显示了我国直接应用日本生产的稻米食味 计进行成分测定和食味品质评价的可能性”。但是，该研究只是进行了米饭食味计的预测值与感 5 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 观评价结果的相关分析，其规模和地域受到较大限制，同时没有对试验结果进行s k e w 和b i a s 的 检验，因此，结论在可信度方面存在一定的问题。 周少川进行了华南籼稻晚造稻米蒸煮、外观和碾米品质与食味品质的相关性研究，结果表明： 华南籼稻晚造稻米的赢链淀粉含量、垩自粒率和垩自度与食味品质呈极显著负相关，胶稠度和粒 型与食昧品质呈极显著正相关。 朱昌兰从遗传和分子生物学角度研究了稻米食味品质，从淀粉组成和结构与食味品质的关 系、食味品质性状的基因定位和q t l 分析以及淀粉合成过程中的关键酶及其基因对淀粉品质的 表达调控等方面进行了综述，讨论了进一步开展稻米食味品质形成的遗传和分子生物学基础研究 的可能途径1 。 还有一些文章介绍用近红外光谱测定大米中的直链淀粉、蛋白质含量”“”、粳稻米淀粉特性 与食味间的关系”等。 1 1 3 3 总结 寰1 - 2 大米理化学测定指标与感观评价问的相关性m 1 t a b l e1 - 11 h e ，e l a t i o n s h i p b e l w e e ni a d c x o f p h y s i c sa n de h e m i s l r ya n ds e n s o r ye v a l u a t i o nf a rt i c * 注：j r ：a = o0 1 时，相关系数显著 6 从国内外关于食味的研究来看，比较成熟的研究结论主要集中在食味与大米的物性特性、糊 化特性、炊饭特性及大米的成分等之间的相关性分析方面，而比较新的研究主要是基因和分子水 平，希望找到影响食味的基因，然后通过人为干预，生产出具有好的食味的大米品种方面。下面 引用竹生等人的结果列表( 表1 - 2 ) 来说明。样品为1 9 8 2 年日本产米( 粳米) 。 1 4 近红外技术及在大米检测领域的应用。“3 6 。7 1 近红外光是英国天文学家h e r s c h e l 于1 8 0 0 年在天文观察中发现的，是肉眼看不见的光线， 是光谱中波长为7 8 0 2 5 0 0 n m 的光。近红外光谱分析技术是2 0 世纪8 0 年代发展起来的一项可以 实现无损检测的测试技术，近几年来，随着科学技术的不断发展，近红外分析技术取得了很大发 展。 在近红外光波长范围内，特定的原子群( 如水分、蛋白质、脂肪等) 均有其相应的特征吸收 波长而且符合比尔定律( b e e r sl a w ) ：即被吸收光量的对数值与样品中吸收该波长的原子聚集度 存在线性关系。因此，可以通过测定样品对某一特殊波长光的吸收值，来计算对应的原子群( 成 分) 的聚集度( 百分含量) 。 近红外技术是一种现代光谱技术，是现代电子技术、光谱技术、计算机技术和化学计量技术 的集合体。用近红外技术进行检测的主要流程是收集具有代表性的样品，进行样品的光学数据采 集；用标准的化学方法对样品进行化学成分测定：通过数学方法将光谱数据和检测数据进行关联， 将光谱数据进行转换，与化学测定值进行回归计算，然后得出定标方程。建立数据模型；分析未 知样品时，先对待测样品进行扫描，根据光谱并利用建立的模型可以计算出待测样品的成分含量。 近红外技术有以下的几个优点：( 1 ) 不需任何化学试剂，不需进行任何前处理，成本低、无 污染、方便、快捷、准确。( 2 ) 可以实现无损检测。( 3 ) 可以实现产品的在线检测。( 4 ) 多组分 同时检测。 由于近红外技术的上述优点，因而在粮食检测方面得到了广泛应用。n o r r i s 1 首先将近红外 分析技术应用到农业领域，在相继测试了谷物中的水分、蛋白质、脂肪之后，该项技术在谷物领 域中得到了快速发展，并且取得了较火成果。s t e a n i s ”把近红外分析技术测定的小麦样品与常规 方法测定的样品进行比较，发现：水分含量的相关系数r = 0 9 5 ，蛋白质含量的相关系数r = 0 9 8 ， 干面筋的相关系数r = 0 9 2 ：最后他认为近红外技术是一种快捷，准确，可无损测定小麦水分、蛋 白质及干面筋含量的方法。j i nh w a nh o n g “在荞麦方面也得出了类似的结论。w i l l i a m s “”等用近 红外分析技术分析小麦的筋力强弱，将小麦分为了不同等级。除了蛋白质含量、水分和干面筋外， w e h r l e “还比较了利用近红外测定小麦角质率、矿物质含量、降落值和粘度的结果与常规测定结 果的差异，发现二者的相关性也很好，且近红外方法费用低，完全适合面粉生产过程中原料与产 品的品质评价及质量控制。 近红外定量分析技术现已成为美国谷物化学协会( a a c c ) 、公职分析化学工作者协会 ( a o a o 、谷物化学协会( i c c ) 等机构的标准分析方法。目前，国外近红外分析仪主要应用在工 业生产和商业等部门， 大部分仪器都是为这一目的设计和生产的。仪器使用时，厂商可根据用 7 户要求提供定标方程，使仪器应用起来简单方便，或是用所提供的数理统计软件通过电子计算 机进行多元回归，求出各产品、各项目的定标方程。从我国引进近红外测定仪的单位看，主要 是农业、粮食和食品部门。 在国内，主要利用近红外技术检测大米的蛋白质、直链淀粉和一些物性。据报道，刘建学“” 利用近红外分析了精米样品( 包括粳米、籼米和糯米) 的直链淀粉含量，并建立了回归方程式， 预测值与化学分析值的相关系数达o 9 5 ，预测标准差、平均相对误差分别为o 5 6 和3 1 。刘建 学“建立了大米( 包括粳米、籼米和糯米) 的蛋白质近红外测定回归方程式，大米蛋白质含量的 模型预测值与化学测定值之间的相关系数达到0 9 4 ，预测标准差、平均相对误差及平均绝对偏 差分别为0 4 3 、2 1 和0 2 1 。刘建学”建立了大米胶稠度的近红外分析回归式，定标用样品的回 归判定结果与化学分析方法测得结果的相关系数为0 9 5 ，定标标准差为0 6 6 ：预测样品的相关系 数为o 9 2 ，预测标准差为0 7 8 。另外，胡昌泉1 研究了糙米( 包括籼米和粳米) 直链淀粉的近红 外测定方法肖昕“”研究了精米( 包括籼米、粳米和糯米) 蛋白质的近红外透射光谱测定方法。 1 5 研究目的 从水稻种植情况来看，籼稻依然占有很大的比重，现在主要分布在1 6 个省( 市、区) 。产量 较高的几个省是湖南、四川、江西、广西、广东。现在随着粮食的流通，粳米逐步进入南方市场， 但是籼米在当前和未来依然会占有重要的地位。 籼型稻米具有粒形细长，容积重较小，垩白度高，粗蛋白质、直链淀粉含量及糊化温度较高 的特征。在日本和中国实施的米饭食味感观评价结果都表明包括杂交稻米在内的中国品种的籼米 米饭食味品质较差”。 随着我国农村经济体制改革的深入开展，粮食格局发生了重大变化，农业已告别了短缺，进 入综合生产能力基本满足国民温饱需要的新阶段。但粮食品种、结构和质量与市场不适应的问题 日益突出。优化结构，提高质量，已成为当前和今后粮食生产面i 临的重大而迫切的任务。发展优 质稻势在必行。因此深入研究籼米食味的影响因素及籼米食味的检测方法，对籼米食味的改良及 中国水稻整体质量的提高具有重要意义。 本课题研究了籼米的精米时间、透明度、碎米率等因素与食味的关系，籼米由于米粒细长、 垩白度高，中国特殊的大米储存条件使大米的含水率低，籼米的直链淀粉含量高并且蛋白质含量 高的特点，使籼米在精米时特别容易产生碎米，有的籼米的碎米率达到5 0 多，这严重影响了籼 米的食味。希望通过分析比较，找到一些合适的籼米加工方法。 另外，还分析了评价员的性别、年龄、所在省份等因素对食味分析的影响。以后随着人员的 大量流动，人们对籼米的嗜好会发生变化，希望这样的结果会对以后大米消费者嗜好起到一个引 导的作用。 近红外光谱技术现在已经成为一项比较成熟的技术，其原理已经进行过相当多的研究，并且 已经获得广泛的推广利用，起初从谷物成分的无损检测发展起来，现在已经用于乳制品、肉制品、 饮料、加工食品等方面。近红外技术多用于检测大米的成分( 蛋白质、脂肪酸、直链淀粉、水分 8 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 等) ，但是作为大米品质的综合评价指标，食味值的高低显得更加全面、直接和准确。这一评价 技术可以应用在粮食收购、j i t 、流通和品种培育时的品质分析上，有利于提高l 雪产大米的竞争 力。但是现有近红外食味评价体系是建立在日本产短粒米的基础上的，而且完全以日本消费者的 嗜好为基准，因此利用现有体系对国产大米进行评价，评价值普遍偏低。本项目的主要研究内容 是对大米进行近红外光谱分析，并在大量的感官评价的基础上，考察影响国产大米特别是中、长 粒米食味的主要因素和近红外光谱检测条件，确立适合我国情况的食味评价指标构成和评分标 准，建立充分考虑中国消费者习惯和嗜好的，适合国产大米食味评价的近红外光谱、感官评价值 间的相关关系的数学模型，为适用于国产大米的食味评价体系的建立和食味计的开发提供理论依 据。 9 中国农业大学硕士学位论文 第二章样品的准备及感官评价试验 2 1 引言 第二章样品的准备及感观评价试验 2 1 1 稻谷及精米加工 稻谷加工的目的是通过适当的碾磨，除去杂质和糠皮，以增进食物的感官性状，便于食用和 消化吸收。由于谷物里各种营养成分分布很不平衡，维生素和膳食纤维多存在于胚芽和米糠中， 而谷类是b 族维生素的重要来源，加工越精细的大米所含的米糠和谷胚越少，这样，食味虽然得 到改善，但营养损失较大。稻谷籽粒主要由颖( 稻壳) 和颖果( 糙米) 两部分组成。 1 、颖 稻谷的颖由内颖、外颖、护颖和颖尖( 颖尖伸长为芒) 四部分组成。外颖比内颖略长；内、 外颖沿边缘卷起成钩状，互相钩合包住颖果，起保护作用。砻谷机脱下来的颖壳称为稻壳或大糠、 砻糠。 颖的表面生有针状或钩状茸毛，茸毛的疏密和长短因品种而异，有的品种颖面光滑而无毛。 一般籼稻的茸毛稀而短，散生于颖面上。粳稻的茸毛多，密集于棱上，且从基部到顶部逐渐增多， 项部的茸毛也比基部的长。因此粳稻的表面一般比籼稻粗糙。颖的厚度为2 5 3 0 u m ，粳稻颖的 质量占谷粒质量的1 8 左右。籼稻颖的质量占谷粒质量的2 0 左右。颖的厚薄和质量与稻谷的类 型，品种，栽培及生长条件，成熟及饱满程度等因素有关。一般成熟、饱满的谷粒，颖薄而轻。 粳稻的颖比籼稻的薄，而且结构疏松，易脱除。早稻的颖比晚稻的颖薄而轻。未成熟的谷粒，其 颖富于弹性和韧性，不易脱除。 内、外颖基部的外侧各生有护颖一枚，托住稻谷籽粒，起保护内、外颖的作用。护颖长度为 外颖的1 5 1 4 。 内外颖都具有纵向脉纹，外颖有五条，内颖有三条。外颖的尖端生有芒，内颖一般不生芒。 一般粳稻有芒者居多数，而籼稻大多无芒，即使有芒。也多是短芒。有芒稻谷容重小。流动性差， 而且其米饭胀性较小，而粘性较大。 2 、颖果 稻谷脱去内、外颖后便是颗果( 即糙米) 。内颖所包裹的一侧( 没有胚的一侧) 称为颖果的 背部，外颖所包裹的一侧( 有胚的一侧) 称为腹部，胚位于下腹部。在胚乳和胚的外面紧密包裹 着的是皮层。未成熟的颖果呈绿色，成熟后一般为淡黄色、灰白色及红色、紫色等。新鲜的米粒 具有特殊的米香味。一般，颖壳与糙米之间的结合很松，尤其是当稻谷的水分较低时，几乎没有 结合力。另外，稻谷内、外颖结合线顶端的结合力更薄弱，同时，在稻谷的两端及颖壳和颖果之 间皆有一定的间隙。这都成为受力而破裂的薄弱点，也是有利于脱壳的内在条件。颖果由果皮、 种皮、珠心层、糊粉层( 外胚乳) 、胚乳、胚等几部分组成。 果皮 l o 中国农业大学硕士学位论文第二章样品的准备及感官评价试验 果皮是由于房壁老化干缩而成的一薄层，厚度约为1 0 m 。果皮又可分为外果皮、中果皮、 内果皮( 叶绿层管状细胞) 。籽粒未成熟时，由于叶绿层中尚有叶绿素，米粒呈绿色；籽粒成熟 后叶绿素消化、黄化或淡化成玻璃色。果皮中含有较多的纤维素，由粗糙的矩形细胞组成。果皮 占整个谷粒重的1 2 。 种皮 种皮在果皮的内侧，由较小的细胞组成，细胞构造不明显，厚度极薄，只有z “m 左右。有些 稻谷的种皮内常含色素，使糙米呈现不同的颜色。 珠心层 珠心层位于种皮和糊粉层之间的折光带，极薄，为l 知m ，无明显的细胞结构。 糊粉层( 外胚层) 糊粉层为胚乳的最外层，有1 5 层细胞，与胚乳结合紧密，是由胚乳分化而成的，主要由 含氮化合物组成，富含蛋白( 类球蛋白和植酸盐) 、脂肪和维生索等。糊粉层中磷、镁、钾的含 量也较高。稻谷中糊粉层厚薄及其位置与稻谷品种及环境等因素有关。糊粉层厚度为2 0 4 蛳m ， 而且糙米中背部糊粉层比腹部厚，其质量约占糙米的4 6 。 胚乳 胚乳细胞为薄皮细胞，是富含复合淀粉粒的淀粉体。其最外两层细胞( 次糊粉层) 富含蛋白 质和脂类，所含淀粉体和淀粉粒的颗粒比内部胚乳的小。淀粉粒为多面体形状，而蛋白质多以球 形分布在胚乳中。 胚乳占颖果质量的9 0 左右。胚乳主要由淀粉细胞构成。淀粉细胞的间隙填充以蛋白。填充 蛋白愈多，胚乳结构则越紧密而坚硬，使米粒呈半透明状，截面光滑平整，因此称这种结构为角 质胚乳。若填充蛋白较少，胚乳结构则疏松，米粒不透明，断面粗糙呈粉状，那么称这种结构为 粉质胚乳。 胚 胚位于颖果的下腹部，其富含脂肪、蛋白及维生素等。由于胚中含有大量易氧化酸败的脂肪， 所以带胚的米粒不易储藏。胚与胚乳连结不紧密，在碾制过程中，胚容易脱落。 具体结构见图2 1 ： 图2 - 1 稻谷籽粒的形态结构 f i g 2 - 1t h es t r u c t u r eo f p a d d ys e e d 1 1 中国农业大学硕士学位论文 第二章样品的准备及感官评价试验 稻壳含有大量的粗纤维、木质素、矿物质等，质地坚硬，加工时应除去a 糙米的果皮、种皮中含量较高的是纤维素，其次是脂肪、蛋白质和矿物质等。因人体不能消 化纤维素，同时糙米的食用品质很差，所以加工过程中大量的皮层也被碾去。 胚乳除含有淀粉外，还含有蛋白质，脂肪，矿物质和纤维素它是稻谷籽粒中最有利用价值 的部分，加工时应尽量完整的将胚乳全部保留下来。 米胚位于糙米腹面的基部，萌发后能长成新的个体。胚是稻米的精华所在，是具有生命力的 物质，是稻米的分生组织，富含生命运动所必需的营养素，富集数十种之多的生物活性成分，是 一种得天独厚的天然营养源，又是一个难得的食品功能因子宝库。胚含有较多的脂肪、蛋白质及 维生素等，营养价值极高，也是极有利用价值的部分。但因其中的脂肪易酸败变质，使大米不耐 储藏。当加工高等级大米时，应尽量碾去胚，以保证大米的精度，同时也可提高大米的耐储性。 当加工留胚米时，则应尽量保存大米的胚芽。为了保证产品有良好的储藏性，应辅之以特