添加食用油對米飯食味影響的研究

畢 雪， 張 敏,*， 周 琦, 楊再山

(1.北京工商大學(xué) 北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心/北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心， 北京 100048； 2.北京康得利機械設(shè)備制造有限公司， 北京 100074)

大米的食味品質(zhì)一般由米飯的柔軟性、滋氣味、黏散性、色澤及光澤等因素決定，主要是指米飯入口后在咀嚼時的綜合感覺，是各個因素綜合作用的結(jié)果[1-3]。米飯的黏度、硬度和滋味作為評價食味的指標，通常由品嘗小組成員通過感官品評決定[4]。為避免個體因素差異使得感官評定的分數(shù)缺乏客觀性與說服力，近年來更多地借助質(zhì)構(gòu)儀、氣質(zhì)儀等現(xiàn)代儀器分析手段對稻米食味品質(zhì)進行評價[5]。在我國，人們普遍認為向大米，特別是陳米中加入少量食用油所蒸出的米飯更香、更好吃，可提高大米的食味品質(zhì)。有關(guān)添加食用油提高大米食味品質(zhì)的原因值得進一步研究。

組成大米脂肪的脂肪酸主要為亞油酸、油酸、棕櫚酸，還有少量的肉豆蔻酸、硬脂酸和微量的月桂酸、花生酸等[6]。稻米油中，油酸占38.99%～44.14%，亞油酸占29.41%～37.47%，棕櫚酸占15.62%～19.25%[7]；芝麻油中，亞油酸占45.99%～48.99%，油酸占35.74%～38.28%，棕櫚酸占8.39%～9.37%[8]；大豆油的脂肪酸組成及含量為亞油酸52%～56%，油酸25%～36%[9]。目前，米飯揮發(fā)性風(fēng)味的研究多集中于探究不同品種大米揮發(fā)性風(fēng)味的差異[10-15]，有關(guān)脂肪對米飯揮發(fā)性風(fēng)味影響的研究較少。本研究以這3種脂肪酸配比和風(fēng)味迥異的食用油為試材，研究添加食用油對米飯的質(zhì)構(gòu)特性及揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響，探究食用油改善米飯食味品質(zhì)的潛在原因，為米飯食味品質(zhì)研究及米飯制品的研發(fā)提供理論數(shù)據(jù)及實踐參考。

1 實驗部分

1.1 材料與試劑

金粳稻福臨門東北大米(食味值81.67±0.58)。基本理化指標：粗蛋白質(zhì)量比7.83%±0.06%、水分質(zhì)量比14.03%±0.06%、直鏈淀粉質(zhì)量比19.57%±0.15%。金龍魚谷維多稻米油、魯花芝麻香油、魯花非轉(zhuǎn)基因大豆油均由超市購買。2-甲基-3-庚酮(色譜純)， 北京化學(xué)試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JSWL200型大米食味計、RHS1A型米飯硬度黏度儀，日本株式會社佐竹制作所；7890B- G3442B型GC-MS聯(lián)用儀，美國Agilent公司；手動SPME裝置、50/30 μm二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(DVB/CAR/PDMS)灰色萃取頭及手柄，美國Supelco公司；DB- Wax型毛細管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，美國J&W公司；E- 1010型離子濺射儀、S- 3000N型掃描電鏡，日本Hitachi科技公司。

1.3 實驗方法

1.3.1大米食味值及基本理化指標的測定

食味值、粗蛋白質(zhì)含量(DB)、水分含量、直鏈淀粉含量，均由大米食味計測定。

1.3.2米飯的制備

參照苗菁等[16]的方法，稱取50 g大米樣品置于帶蓋鋁罐中，加入75 mL蒸餾水，常溫下浸泡30 min，上鍋蒸煮30 min，保溫燜制15 min。

1.3.3食用油樣品預(yù)處理

取一定量的食用油置于40 mL的頂空小瓶內(nèi)，用聚四氟乙烯隔墊密封。將密封好的頂空小瓶置于蒸鍋內(nèi)，蒸煮30 min，保溫燜制15 min。

1.3.4添加食用油米飯的制備

參照1.3.2的米飯制備方法，稱取50 g大米樣品置于帶蓋鋁罐中，加入75 mL蒸餾水和一定量的食用油，常溫下浸泡30 min，上鍋蒸煮30 min，保溫燜制15 min。

1.3.5米飯感官評價方法

參照GB/T 15682—2008 《糧油檢驗：稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評價方法》附錄B的評分規(guī)則對米飯的氣味、外觀結(jié)構(gòu)(顏色、光澤、飯粒完整性)、適口性(黏性、彈性、軟硬度)、滋味及冷飯質(zhì)地，進行觀察、品評。“+++”、“++”、“+”依次代表強、中、弱。

1.3.6米飯質(zhì)構(gòu)測定

準確稱取8 g米飯樣品，采用米飯硬度黏度儀測定硬度、黏度、彈性等指標。

1.3.7食用油及米飯揮發(fā)性風(fēng)味化合物測定

揮發(fā)性物質(zhì)萃取：向頂空小瓶內(nèi)加入75 μL食用油或5 g新鮮米飯，再加入1 μL含量為0.816μg/mL的2-甲基-3-庚酮。密封后在60 ℃的條件下水浴平衡20 min，插入萃取纖維，頂空吸附萃取40 min。于GC-MS進樣口解析5 min，進行GC-MS聯(lián)機分析。

氣相條件：DB-WAX毛細管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；載氣為氦氣，流速為1.2 mL/min；不分流進樣；進樣口溫度為250 ℃；升溫程序為初溫40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升溫到200 ℃，再以10 ℃/min升到230 ℃，保持3 min。

質(zhì)譜條件：電子電離源，電子能量70 eV，傳輸線溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，質(zhì)量掃描范圍m/z 55～500。

1.3.8食用油及米飯揮發(fā)性風(fēng)味化合物分析

揮發(fā)性風(fēng)味化合物的定性分析：以NIST 11譜庫檢索及保留指數(shù)(retention index，RI)為主，結(jié)合人工譜圖解析。

揮發(fā)性風(fēng)味化合物的定量分析：采用面積歸一化法計算各風(fēng)味成分的峰面積相對比例，根據(jù)內(nèi)標物質(zhì)2-甲基-3-庚酮的量，與各揮發(fā)性風(fēng)味化合物的色譜峰面積進行比較，計算出揮發(fā)性風(fēng)味化合物相對于內(nèi)標物的含量，計算公式見式(1)。

(1)

式(1)中：C是揮發(fā)性風(fēng)味化合物的質(zhì)量濃度，μg/kg；Ci是內(nèi)標物的質(zhì)量濃度，μg/μL；Sj是揮發(fā)性風(fēng)味化合物的峰面積；Si是內(nèi)標物的峰面積。

氣味活度值(OAV值)分析：通過由色譜峰面積計算出的揮發(fā)性風(fēng)味化合物含量，結(jié)合揮發(fā)性風(fēng)味化合物的嗅覺閾值，計算出揮發(fā)性風(fēng)味化合物的氣味活度值，計算公式見式(2)。

(2)

式(2)中：C是揮發(fā)性風(fēng)味化合物的質(zhì)量濃度，μg/kg；揮發(fā)性風(fēng)味化合物的嗅覺閾值通過文獻查得。

1.3.9米飯微觀結(jié)構(gòu)觀察

將新鮮蒸制的米飯樣品置于培養(yǎng)皿內(nèi)，在-80 ℃的冰箱內(nèi)冷凍約1 h，再置于真空冷凍干燥機內(nèi)冷凍干燥過夜。將干燥的米粒粘于鋁箔片上，米粒剖面平行于鋁箔片平面。將鋁箔片在15 mA的電流下噴金90 s后，進行掃描觀察并拍照。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPS軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，所有實驗重復(fù)3次，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 米飯的感官評價結(jié)果

表1為添加稻米油、芝麻油、大豆油的米飯感官評價結(jié)果。食用油添加量超過100 μL油脂/(50 g米)時，米飯樣品有油脂氧化酸敗的氣味，米飯的感官表現(xiàn)較差，本實驗選取0～100 μL油脂/(50 g米)的添加范圍進行感官評價。本實驗中，中強度(++)或高強度(+++)均為米飯氣味、顏色、光澤、飯粒完整性、彈性和滋味的可接受范圍；中強度(++)為米飯黏性的可接受范圍；高強度(+++)為米飯硬度的可接受范圍。由表1結(jié)果可知，與對照組的米飯相比，添加食用油，米飯表面的光澤度提升，米飯的硬度增大，米粒完整性降低。食用油的相同添加量，米飯的口感沒有顯著差異；添加芝麻油的米飯具有醇厚的焙烤、焦香香氣；添加稻米油和大豆油的米飯香氣較為清淡。添加75 μL食用油的米飯具有較好的米飯感官表現(xiàn)。

表1 添加食用油的米飯感官評價結(jié)果

2.2 米飯質(zhì)構(gòu)的變化

表2是添加不同食用油的米飯質(zhì)構(gòu)變化情況。由表2數(shù)據(jù)可知，添加食用油后，米飯硬度顯著上升，黏度顯著降低，彈性顯著上升。與對照組的米飯樣品相比，添加75 μL的稻米油、芝麻油、大豆油的米飯，硬度分別上升了47.50%、52.17%與44.64%；黏度分別降低了34.51%、29.13%與41.74%。添加不同種類食用油，對米飯質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響，差異不顯著。根據(jù)日本株式會社佐竹制作所RHS1A米飯硬度黏度儀提供的評價標準，當米飯的硬度為39.2～49.0 N，黏度為2.94～3.92 N時，彈性為6.86～7.06 N時，米飯的軟硬、黏性、彈性適中。對照組米飯硬度為27.24 N，黏度為5.39 N，彈性為6.27 N，是偏軟偏黏且彈性較差的米飯。添加75 μL食用油，米飯的硬度、黏度、彈性均處于適中范圍內(nèi)。

表2 添加食用油對米飯質(zhì)構(gòu)的影響

不同字母表示樣品之間具有顯著差異(p<0.05)。

表3是添加不同量稻米油米飯的質(zhì)構(gòu)變化情況。由表3數(shù)據(jù)可知，隨著稻米油添加量的升高，米飯的硬度上升，黏度降低，彈性增加。與對照組的米飯樣品相比，添加50、75、100 μL稻米油的米飯樣品的硬度分別上升了29.15%、47.50%與52.90%；黏度分別降低了20.04%、34.51%與36.36%。稻米油的添加量超過75 μL，米飯樣品的質(zhì)構(gòu)變化差異不顯著。

表3 稻米油添加量對米飯質(zhì)構(gòu)的影響

不同字母表示樣品之間具有顯著差異(p<0.05)。

米飯質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)的變化表明，添加食用油對米飯的適口性有顯著影響。大米蒸煮時米粒吸收油脂與水分，米粒內(nèi)部存在較大的剪切力，致使米粒產(chǎn)生龜裂，淀粉從裂縫流出，米飯黏度會受此影響而下降[17]。在此過程中，脂肪會與直鏈淀粉形成復(fù)合物，直鏈淀粉分子之間相互聚合及蛋白質(zhì)- 淀粉之間的相互作用力變強[18]，從而使米飯的硬度增大。謝新華等[19]指出，脂肪的添加降低了小麥淀粉的峰值黏度，這是脂肪限制了淀粉在糊化過程中吸水溶脹造成的。淀粉- 脂肪復(fù)合物的形成，使得米粒結(jié)構(gòu)更為緊實、淀粉粒間空隙變小，導(dǎo)致米粒的吸水能力變?nèi)?，難以糊化，造成蒸煮后的米飯黏度低，米粒略顯松散[20]。Zhou等[21]指出，脂肪可能會在淀粉表面形成一層脂質(zhì)膜，增加了淀粉的疏水性，阻礙了水分進入到淀粉顆粒的內(nèi)部，進而使淀粉的糊化不充分，黏度下降。由此可見，添加食用油引起米飯硬度增加、黏度減小，應(yīng)該與油脂擴散進入米粒內(nèi)部，使米粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊實、致密，導(dǎo)致米飯的吸水量減少，淀粉難以糊化有關(guān)；由于淀粉表面形成的脂質(zhì)膜包裹住淀粉，阻礙了淀粉的溶出，從而引起米飯硬度增加、黏度降低。

2.3 米飯揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化

表4為未添加食用油米飯、稻米油、添加稻米油米飯、芝麻油、添加芝麻油米飯、大豆油及添加大豆油米飯中各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量。對照組的米飯共鑒定出34種揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括醛類8種、醇類1種、酮類4種、酚類4種、酸類1種、酯類3種、烴類7種、其他類6種。添加稻米油、芝麻油、大豆油的米飯中分別鑒定出32、38、28種揮發(fā)性風(fēng)味成分。加入3種食用油后，米飯各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量均顯著降低，如圖1。添加稻米油后，米飯中的醛類物質(zhì)總含量減少了74.98%，其中，米飯關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的己醛、辛醛、壬醛與癸醛[16]的含量變化最顯著，與對照組相比，這4種醛類分別減少了約85.56%、80.33%、74.01%、77.65%。這些米飯關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味化合物含量的減少，使添加稻米油后米飯揮發(fā)性香氣變淡。添加芝麻油后，米飯中的醛類物質(zhì)總含量下降了68.17%，并檢測出芝麻油的特征性風(fēng)味物質(zhì)吡嗪類化合物。添加芝麻油米飯出現(xiàn)由芝麻油中的吡嗪類化合物產(chǎn)生的醇厚焙烤、焦香香氣。添加大豆油后，米飯中的醛類物質(zhì)減少了73.02%。對大豆油整體風(fēng)味輪廓起關(guān)鍵作用的己醛、辛醛、壬醛與1-辛烯-3-醇的含量，在添加到米飯后，亦顯著降低。添加大豆油的米飯香氣較為清淡，無明顯特征性的香氣化合物生成。

己醛、辛醛、壬醛、苯酚、2-戊基呋喃與反-2-辛烯醛這幾種揮發(fā)性風(fēng)味成分，不僅存在于3種食用油中，而且在對照組的米飯中含量也較高，但在添加了食用油的米飯中含量減少甚至消失。針對此種現(xiàn)象，Guichard[22]指出，添加脂肪改變了食品中淀粉及蛋白質(zhì)或某些復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，從而影響了揮發(fā)性風(fēng)味成分在食品基質(zhì)中的保留和釋放。Arvisenet等[23]指出，直鏈淀粉與支鏈淀粉會與某些揮發(fā)性風(fēng)味化合物發(fā)生相互作用進而影響風(fēng)味成分被感知的強度。Boland等[24]認為，硬度較大的凝膠體系抑制了揮發(fā)性風(fēng)味成分的擴散，從而使揮發(fā)性風(fēng)味成分在硬度大的凝膠體系中的釋放量減少。雖然本實驗在添加食用油的米飯中檢測到的揮發(fā)性風(fēng)味成分的總量減少，但結(jié)合感官評價的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加食用油后米飯的滋味更加醇厚。由此可見，添加食用油會在一定程度上抑制米飯中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)釋放，更多的風(fēng)味物質(zhì)保留在米粒內(nèi)部，使米飯的滋味更加醇厚。

表4 食用油及米飯揮發(fā)性風(fēng)味成分的GC-MS鑒定結(jié)果

續(xù)表4 μg·kg-1

圖1 添加食用油米飯各類風(fēng)味物質(zhì)的含量Fig.1 Contents of flavor substances in cooked rice with different edible oils

吡嗪類化合物主要呈現(xiàn)燒烤味、堅果味，是芝麻油香味的特征成分[25]。吡嗪類化合物主要是由異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸反應(yīng)所生成的二羰基化合物生成的[26]。在芝麻油樣品和添加了芝麻油的米飯樣品中共同檢測到了6-甲基2-乙基吡嗪、3-甲基-2-乙基吡嗪、2-乙烯基-3-乙基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、2-甲基-3,5-二乙基吡嗪、5-甲基-2,3-二乙基吡嗪與3-苯基-2-丙烯醛等物質(zhì)。這表明，芝麻油中的特征性風(fēng)味物質(zhì)同樣給予了米飯?zhí)厥獾南銡狻?/p>

食用油及米飯揮發(fā)性風(fēng)味成分的氣味活度值變化如表5。添加食用油，米飯的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的數(shù)量減少，揮發(fā)性風(fēng)味化合物在不同樣品中的貢獻作用差異顯著。

表5 食用油及米飯揮發(fā)性風(fēng)味成分的OAV值

對照組米飯氣味活度值較高的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)有8種：己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃、D-檸檬烯，添加稻米油、芝麻油、大豆油米飯的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)分別為4種、5種、5種。D-檸檬烯與2-戊基呋喃僅為對照組米飯的關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味化合物；各米飯樣品中，己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇貢獻作用顯著下降。添加稻米油后，對整體風(fēng)味貢獻作用較大的風(fēng)味物質(zhì)是壬醛、辛醛、己醛、1-辛烯-3-醇，米飯中柑橘香氣與蘑菇青香氣的風(fēng)味輪廓更加清晰；添加芝麻油后，氣味活度值最大的揮發(fā)性風(fēng)味化合物為2-乙基-3,5-二甲基吡嗪，這種芝麻油特有的焦香香氣掩蓋了米飯的特征香氣；添加大豆油的米飯，貢獻作用較大的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與對照組相同，但各物質(zhì)的貢獻作用明顯降低。

表6為添加不同量稻米油米飯中各揮發(fā)性風(fēng)味成分含量的變化情況。其中，1-辛烯-3-醇的含量是隨稻米油添加量的增加而逐漸降低。壬醛、己醛、辛醛這些米飯關(guān)鍵風(fēng)味化合物[16]的含量隨著稻米油添加量的增加，呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢；稻米油添加量為75 μL時，這3種醛類物質(zhì)的含量最少。在0～75 μL油脂/(50 g米)的添加范圍內(nèi)，糠醛的含量隨稻米油添加量的增加而升高；添加100 μL稻米油米飯中未檢測到糠醛。隨著稻米油添加量增加，1-辛烯-3-醇含量的降低，可能是小分子的揮發(fā)性風(fēng)味化合物被更多的脂肪- 淀粉復(fù)合物吸收，從而抑制了它們的揮發(fā)釋放[27]。

稻米油添加量對米飯揮發(fā)性風(fēng)味成分的貢獻作用如表7。稻米油添加量的增加，米飯的關(guān)鍵風(fēng)味化合物的數(shù)量減少，揮發(fā)性風(fēng)味化合物在不同樣品中的貢獻作用差異顯著。

對照組米飯的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)共有8種：己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃、D-檸檬烯，香氣輪廓較為豐富，甜香味較為濃郁。添加50、75、100 μL稻米油米飯的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)分別為6、4、6種，稻米油添加量的增加使各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對米飯風(fēng)味的貢獻作用有所降低，D-檸檬烯僅為對照組米飯的主體揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)；癸醛和2-戊基呋喃在對照組、添加50 μL和100 μL稻米油的米飯中為關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)；己醛、庚醛、辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇在各米飯中的貢獻作用均有所下降。添加50 μL和100 μL稻米油米飯的關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味化合物組成及貢獻程度都極為相似，這兩種米飯在氣味上極為相像。

表6 稻米油添加量對米飯揮發(fā)性風(fēng)味成分的GC-MS鑒定結(jié)果

續(xù)表6 μg·kg-1

表7 稻米油添加量對米飯揮發(fā)性風(fēng)味成分的OAV值

放大倍數(shù)為500倍。圖2 米飯樣品的掃描電鏡圖Fig.2 Scanning electron micrographs of rice

2.4 添加食用油對米飯微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖2為各米飯樣品的掃描電鏡圖。與對照組米飯的微觀結(jié)構(gòu)相比，添加植物油的米飯顯微組織結(jié)構(gòu)明顯致密，橫剖面的孔洞數(shù)量明顯減少。隨著稻米油添加量的增加，米飯的橫剖面凹凸不平，橫剖面的孔洞數(shù)量和密度逐漸減小，呈現(xiàn)出片層結(jié)構(gòu)。添加稻米油米飯的橫剖面孔洞??；添加芝麻油米飯的橫剖面孔洞大；添加大豆油米飯的橫剖面呈現(xiàn)出致密片層排列的結(jié)構(gòu)，橫剖面的孔洞較少。這與Sachiko等[28]的研究結(jié)果相類似。

米粒橫剖面的孔洞均為水分子散失后形成的。添加食用油后，米粒橫剖面孔洞的數(shù)量與密集程度明顯減少，且孔洞的直徑較小，深度較淺。許曼筠等[29]指出，食品中的揮發(fā)性風(fēng)味成分會隨著水分的溢出而揮發(fā)釋放。添加食用油后米粒內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的改變，使一些揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)被包埋在米粒內(nèi)部，從而抑制了揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)釋放。此結(jié)論與前面揮發(fā)性風(fēng)味成分含量減少的結(jié)果一致。

3 結(jié) 論

向粳稻中添加適宜量的食用油，米飯的質(zhì)構(gòu)特性變化顯著，米飯的硬度和彈性升高，黏度降低。添加食用油，使部分揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)被包埋在米粒內(nèi)部，抑制米飯中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的釋放，米飯的揮發(fā)性風(fēng)味化合物的含量顯著降低，米飯的滋味更加醇厚，這與米飯微觀結(jié)構(gòu)的改變密切相關(guān)。添加稻米油及大豆油，米飯中無新的特征性風(fēng)味物質(zhì)生成；添加芝麻油的米飯呈現(xiàn)出醇厚的焙烤、焦香香氣，主要是由芝麻油的特征性風(fēng)味物質(zhì)吡嗪類化合物產(chǎn)生的。