米饭和米粉是稻谷常见的加工产品，米饭的食用品质随着稻谷陈化时间的延长而下降，而米粉的食用品质随着稻谷陈化程度的增强先上升后下降，因此不同陈化程度的稻谷对应的最佳食用方式不同。稻谷的食用品质评价指标较多，包括蒸煮品质、质构特性和感官品质等，在评价食用品质优劣时难以从单一指标进行评价，而主成分分析法可通过将少量的主成分与多个品质指标建立方程，以不同权重计算综合评分，最终用较少的因子变量代表原有变量的大部分信息，以达到识别数据集中最显著特征的目的。河南工业大学粮食和物资储备学院的张玉荣、刘舒娴、吴琼*等根据稻谷在储藏过程中储藏品质、糊化特性和最终食用品质的变化规律，探讨稻谷制品的食用品质与原粮特性之间的关系，结合稻谷的不同食用方式对其原粮品质的适用性要求，对不同陈化程度稻谷适宜的食用方式进行分析，并在相应的食用方式下对其食用品质的分级标度和阈值区间进行研究，最后结合酸碱指示剂检测稻谷陈化度的方法，确定基于稻谷食用品质的比色卡，旨在为稻谷原粮的合理加工利用提供依据和指导。由表2可知，稻谷发芽率在0～6 个月呈现显著下降趋势，第9个月降为0，可能是因为稻谷籽粒胚部在高温高湿储藏环境下受到破坏，致使其发芽率逐渐下降。直链淀粉含量随储藏时间的延长呈现先上升后下降趋势，储藏前期由于支链淀粉的α-1,6糖苷键断开，使其转化为直链淀粉，储藏后期由于脂肪酸含量增多，直链淀粉与脂肪酸结合，导致直链淀粉含量下降。MDA含量和电导率在整个储藏期间内呈现先升高后下降的趋势，经过12 个月储藏，其最终值分别为初始值的1.25、2.21 倍。在0～9 个月内，储藏温度较高，膜脂过氧化，进一步分解为MDA，使其含量增加；而稻谷生理活性不断下降，细胞膜通透性不断增加，使电导率不断上升。9 个月后，稻谷的发芽率为0，细胞死亡，氧化游离脂肪酸能力减弱，导致MDA含量减少；同时细胞膜屏障丧失，导致电导率下降。脂肪酸含量在整个储藏过程中逐步上升，最终达到50.41 mg/100 g，为初始值的2.98 倍，这与Wang Qiyang等的研究结果一致，主要原因是脂肪在脂肪酶的作用下水解为脂肪酸。
由表3可知，随稻谷储藏时间延长，大米粉糊化特性指标均有显著变化，这与周显青等的研究结果一致。峰值黏度先升高后降低，随着储藏时间的延长，淀粉酶活性降低导致峰值黏度先升高，而支链淀粉的部分支链生长抑制了淀粉的膨胀，可能是峰值黏度下降的原因。最低黏度整体呈现上升趋势，最终达到2 288.5 cP，最低黏度的增加表明经过12 个月的加速陈化，稻谷淀粉颗粒并未达到溶胀破裂的程度。最终黏度随稻谷储藏时间的延长整体呈波动上升趋势，可能是由于糊化降温期间直链淀粉聚集并形成凝胶网络结构，导致黏度增加至最终黏度。衰减值呈现先上升后下降趋势，在第2个月达到峰值后开始下降，下降的原因可能与淀粉结构逐渐加强且淀粉表面的电荷特性阻碍了糊化作用有关。回生值整体呈现上升趋势，直链淀粉的聚合度和支链淀粉的结构都会影响回生值的大小。通过稻谷原粮品质指标的变异系数可知，生化指标和糊化特性指标对稻谷品质的影响顺序为：发芽率>衰减值>电导率>脂肪酸含量>MDA含量>回生值>峰值黏度>直链淀粉含量>最终黏度>最低黏度。由表4可知：MDA含量、电导率、脂肪酸含量、最低黏度、最终黏度及回生值与储藏时间均极显著正相关；发芽率、峰值黏度及衰减值与储藏时间均极显著负相关。其中脂肪酸含量与储藏时间之间的相关性最高（P＜0.01、r＝0.998），即稻谷越陈，脂肪酸含量越高。同时，各指标之间有正相关也有负相关，且多数相关系数绝对值大于0.5，表明各指标间均存在不同程度的相关性，需要对各品质指标进行分类和简化，以达到提高品质综合评价的准确性。![]()
为避免感官评价主观性带来的影响，采用SPSS数据处理系统的因子分析法对米饭的质构和感官品质进行综合评定。令X1为气味、X2为滋味、X3为色泽、X4为外观结构、X5为品尝评分、X6为硬度、X7为黏性、X8为弹性、X9为内聚性、X10为咀嚼性、X11为回复性，通过因子分析得到方差贡献率和累计方差贡献率，根据特征值大于1的原则进行提取。由表5可知，特征值大于1的主成分共2 个，累计方差贡献率为85.837%，说明所提取的这2 个主成分已反映米饭品质的绝大部分信息，各主成分具体的特征向量如表6所示。
主成分与各变量对应的关系式如下：F1=0.339X1+0.327X2+0.327X3+0.319X4+0.342X5-0.327X6+0.337X7+0.290X8+0.231X9-0.255X10-0.172X11；F2=-0.001X1-0.039X2-0.021X3+0.082X4-0.012X5-0.053X6+0.017X7+0.418X8+0.391X9+0.492X10+0.647X11。根据方差贡献率获得米饭品质的综合评分与2 个主成分的关系式为：Y＝0.885F1+0.115F2。由上述公式计算以不同储藏时间稻谷制作的米饭主成分得分和综合评分。由表7可知，米饭综合评分随稻谷储藏时间延长而下降，说明米饭的综合品质随稻谷陈化度的增强而降低。![]()
由图1可知，根据欧氏平方距离为10可以将米饭品质分为3 类。第1类综合评分为2.361～4.150，包括储藏时间为0～2 个月的稻谷加工制得的米饭，此类稻谷制得的米饭综合评分最高；第2类综合评分为-1.039～1.814，包括储藏时间为3～8 个月稻谷加工制得的米饭，此类稻谷加工的米饭综合评分中等；第3类综合评分为-3.671～-2.516，包括储藏时间为9～12 个月的稻谷加工制得的米饭，此类稻谷加工的米饭综合评分较低。
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基于聚类分析结果，将储藏12 个月不同陈化程度的稻谷制得的米饭品质分为优、中和差3 个等级，即Y≥2.361，米饭品质等级为优；-1.039≤Y＜2.361，米饭品质等级为中；Y＜-1.039，米饭品质等级为差。稻谷原料的品质特性对其加工制得的米饭品质有直接影响，但原料的品质指标较多，可选择对米饭综合评分影响显著的指标进行测定，从而判断米饭的品质。以米饭的综合评分为因变量（Y），以稻谷原料生化指标直链淀粉含量（X1）、发芽率（X2）、脂肪酸含量（X3）、MDA含量（X4）、电导率（X5）和糊化特性指标峰值黏度（X6）、最低黏度（X7）、衰减值（X8）、最终黏度（X9）、回生值（X10）为自变量，通过多重线性逐步回归，建立米饭品质与稻谷原粮特性的数学模型，结果如表8所示。在逐步回归的过程中，对米饭的综合品质与X3、X4、X6建立线性回归方程，3 个模型的R值显示均已达到极显著水平。与Y线性关系最强的是X3，其一元线性模型的相关系数高达0.989，说明米饭的综合评分与X3为强线性相关，这与夏凡等研究结果一致。模型引入X4后，建立Y与X3、X4的二元线性回归模型，相关系数为0.994，进一步引入X6后，相关系数提升至0.996，因此线性回归方程引入的自变量越多，模型越理想化，但考虑到变量的增加会使每个自变量的区间误差积累，从而影响总体误差，降低方程的稳定性，因此选用模型1为最优回归模型，其方程如式（4）所示：
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2.4 米饭品质优劣所对应稻谷脂肪酸含量阈值区间的确定
由2.2.3节结果可知，米饭的综合评分与稻谷的脂肪酸含量具有显著相关性，由2.2.2节米饭的综合品质优劣划分，结合米饭综合评分与脂肪酸含量的最优回归模型，可得脂肪酸含量所对应米饭品质的阈值区间，即X3≤23 mg/100 g，米饭品质等级为优；23 mg/100 g＜X3≤37 mg/100 g，米饭品质等级为中；X3＞37 mg/100 g，米饭品质等级为差。
令X1为色泽、X2为气味、X3为外观、X4为筋道、X5为爽滑、X6为品尝评分、X7为硬度、X8为黏性、X9为弹性、X10为内聚性、X11为咀嚼性、X12为回复性，通过因子分析得到方差贡献率和累计方差贡献率，根据特征值大于1的原则进行提取。由表9可知，特征值大于1的主成分共3 个，累计方差贡献率为87.280%，说明所提取的这3 个主成分已反映米粉品质的绝大部分信息，各主成分具体的特征向量如表10所示。主成分与各个变量对应的关系式如下：F1=0.363X1+0.365X2+0.325X3+0.259X4+0.345X5+0.368X6+0.281X7-0.288X8+0.075X9-0.249X10+0.272X11-0.072X12；F2=0.116X1+0.146X2+0.284X3+0.328X4-0.108X5+0.167X6-0.378X7+0.320X8+0.534X9+0.066X10-0.394X11+0.216X12；F3=-0.138X1-0.002X2+0.021X3+0.259X4+0.014X5+0.029X6+0.200X7-0.019X8-0.264X9+0.227X10+0.140X11+0.855X12。根据方差贡献率获得米粉品质的综合评分，计算公式为：Y＝0.647F1+0.254F2+0.099F3。
由上述公式，计算以不同储藏时间稻谷制作的米粉主成分得分和综合评分。由表11可知，米粉综合评分随稻谷储藏时间延长呈现先上升后下降的趋势，说明米粉的综合品质随储藏时间延长得到改善而后又发生劣变。
由图2可知，根据欧氏平方距离为15可以将米粉品质分为3 类。第1类综合评分为0.244～2.635，包括储藏时间为4、5、6、7、8、9、10 个月的稻谷加工制得的米粉，此类稻谷加工的米粉综合评分最高；第2类综合评分为-1.589～-0.893，包括储藏时间为2、3、11、12 个月的稻谷加工制得的米粉，此类稻谷加工的米粉综合评分适中；第3类综合评分为-2.586～-2.515，包括储藏时间为0、1 个月的稻谷加工制得的米粉，此类稻谷加工的米粉综合评分较低。![]()
基于聚类分析结果，将储藏12 个月不同陈化程度的稻谷制得的米粉品质分为优、中和差3 个等级，即Y≥0.244，米粉品质等级为优；-1.589≤Y＜0.244，米粉品质等级为中；Y＜-1.589，米粉品质等级为差。以米粉的综合评分为因变量（Y），以稻谷原粮生化指标直链淀粉含量（X1）、发芽率（X2）、脂肪酸含量（X3）、MDA含量（X4）、电导率（X5）、峰值黏度（X6）、最低黏度（X7）、衰减值（X8）、最终黏度（X9）、回生值（X10）为自变量，通过多重线性逐步回归建立数学模型，结果如表12所示。对米粉的综合品质与X1、X3、X7建立线性回归方程，3 个模型均已达到极显著水平。Y与X1建立的模型相关系数为0.972，引入X3后，相关系数为0.978，再加入X7后，相关系数达到最高，为0.989。考虑到将米饭、米粉的品质评价方法相统一，选用模型2为最优模型，其方程式如式（5）所示：
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3.4 稻谷的直链淀粉含量与脂肪酸含量的数学关系模型
由2.3.3节可知，米粉的综合评分与稻谷的直链淀粉含量具有强线性关系。这也与Srikaeo等研究结果一致，其认为米粉的弹性与直链淀粉有显著的相关性。通过建立稻谷的直链淀粉含量与脂肪酸含量的关系可将稻谷的食用品质评价相统一。因此，以直链淀粉含量（X1）为因变量，脂肪酸含量（X3）为自变量，采用SPSS软件数据处理系统的曲线估计建立回归方程，结果如表13所示。![]()
由X1与X3之间建立的曲线模型可知，二次曲线模型的R2最大，因此选用二次模型为最优拟合模型。由常数项以及b1和b2可得X1与X3之间的关系式，如式（6）所示：
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3.5 米粉品质优劣所对应稻谷脂肪酸含量阈值区间的确定
由式（5）、（6）可得，米粉综合评分与脂肪酸含量的回归方程式如式（7）所示：
由3.2节对米饭的综合品质优劣划分，结合米粉综合评分与脂肪酸含量的最优回归模型，可得脂肪酸含量所对应米粉品质的阈值区间，由2.2 节可知脂肪酸含量较低的稻谷更适合做米饭，因此脂肪酸含量＜31 mg/100 g的稻谷不考虑作为米粉。即31 mg/100 g≤X3≤37 mg/100 g，米粉品质等级为优；37 mg/100 g＜X3≤45 mg/100 g，米粉品质等级为中；X3＞45 mg/100 g，米粉品质等级为差。
由2.2节和2.3节可知，米饭品质与米粉品质的优劣均与脂肪酸含量相关，而酸碱指示剂法检测稻谷陈化度的溶液颜色明显，因此建立稻谷脂肪酸含量（X）与酸碱指示剂法中溶液的颜色特征值L*、a*和b*之间的关系，如表14所示。由表15和图3可知，当稻谷作为米饭食用时，脂肪酸含量≤23 mg/100 g，检测溶液为绿色时，米饭的品质为优；23 mg/100 g＜脂肪酸含量≤37 mg/100 g，检测溶液的绿色变浅，米饭的品质为中；脂肪酸含量＞37 mg/100 g，检测溶液的颜色为黄色时，米饭的品质为差。当稻谷作为米粉食用时，31 mg/100 g≤脂肪酸含量≤37 mg/100 g，检测溶液呈现黄绿色，米粉的品质为优；脂肪酸含量≤45 mg/100 g时，检测溶液呈现桔黄色，米粉品质为中；脂肪酸含量＞45 mg/100 g时，检测溶液开始发红，米粉品质为差。![]()
综合米饭和米粉的品质变化及颜色对照图可知，当稻谷脂肪酸含量较小时，稻谷适宜做米饭；当稻谷脂肪酸含量为23～37 mg/100 g时，稻谷既可做米饭，也可做米粉，若达到优质优用的效果，则脂肪酸含量在31～37 mg/100 g时更适宜做米粉；当脂肪酸含量较大时，即大于37 mg/100 g，则不适合做米饭，制作米粉更加合适。本研究通过稻谷加速陈化储藏实验，将测得稻谷的原粮指标及其加工成大米和米粉的食用品质指标进行测定，并通过主成分分析法、聚类分析法和逐步回归法将米饭和米粉的食用品质综合评分与对应的稻谷脂肪酸含量进行拟合，划定出优、中、差3 个水平的米粉和米饭对应的稻谷原粮的脂肪酸含量阈值范围，最后结合酸碱指示剂检测稻谷陈化度的方法制作出稻谷食用品质比色卡，用于快速判别米饭和米粉的食用品质，研究结果为稻谷原粮的合理加工利用提供了依据和指导。
本文《基于稻谷原粮品质的米饭和米粉食用品质快速判别》来源于《食品科学》2024年45卷第7期263-271页，作者：张玉荣，刘舒娴，梅雪丽，陶华堂，王游游，张咚咚，吴 琼。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230808-044。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。实习编辑；云南师范大学生命科学学院 母朵银；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。
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