农产品加工适宜性评价与风险监控

第1章 农产品原料特性与制品品质 我国具有丰富的农产品原料资源，有稻米种质资源80000多份，花生种质资源8000余份，苹果种质资源2200余份，但缺乏适宜加工的专用品种，缺乏农产品加工适宜性品质评价方法和标准，制约了农产品加工业的健康发展。因此，本章系统梳理了我国主要农产品品种的原料特性与制品品质，包括粮油（稻米、小麦、花生、菜籽、大豆、玉米）、果蔬（苹果、桃、荔枝、番茄）、畜禽（猪肉、鸡肉、乳品）和水产（鱼肉），为农产品加工适宜性品质评价方法的建立、加工精准调控和高效制造奠定物质基础。 1.1 粮油原料特性与制品品质 1.1.1 稻米 稻米是世界上食用人口*多、种植范围*广的农作物，也是我国的主要粮食作物之一。不同类型的稻米呈现不同的口感，主要分为籼稻、粳稻和糯稻三种。在我国，籼稻主要种植于江浙、两湖、两广、云贵、四川等地；粳稻主要种植于东北地区，另外，在河北、山西、陕西、甘肃、宁夏、新疆等地广泛种植；我国糯稻分布广泛，各主要稻区均选育了符合当地地理、市场环境需要的品种，北方稻区以粳型糯稻为主，一般为晚稻，较耐寒耐旱；南方糯稻籼粳都有，品种类型繁多，尤其是长江中下游和福建育成的糯稻品种较多。本书分析了我国东北、广西、浙江、江苏等稻米主产区的30个稻米品种，具体品名见表1.1。 表1.1 30个稻米品种 1. 稻米原料特性 1）感官特性 稻米品种的感官特性，包括粒长、长宽比、千粒重三个指标，见表1.2。对不同地区稻米千粒重进行分析发现，千粒重的变化范围*大，*高可达28.23 g，*低达到22.09 g。千粒重*高的为东北地区的稻米，稻米品种分别是‘吉粳83’、‘长白20’、‘吉粳515’、‘吉粳88’。千粒重*低的为广西的稻米，稻米品种是（‘兆香1号’）。长宽比的变异系数*大为32.33%，说明各个品种的长宽比差异较大。比较均值和中位数发现，3个指标的变化都非常小，说明各个品种这些指标分布均匀。 表1.2 稻米感官特性描述性分析 2）理化特性 稻米主要成分包括淀粉、蛋白质、可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，以及棕榈酸、油酸、亚油酸等脂质。如表1.3所示，各稻米品种中水分含量都不高于14.00%，说明所有品种的水分含量都在安全水分含量范围之内（GB/T 1354—2018）。粗蛋白含量的变化范围为5.23%～8.98%，含量*高的为‘兆香1号’。粗脂肪含量的变化范围是0.21%～1.40%，含量*高的为‘宁粳43’。粳稻蛋白质含量为6.90%～13.60%，平均7.43%；籼稻蛋白质含量为6.30%～15.70%，平均8.57%。比较均值和中位数发现，各指标的差异不大，说明各个品种这些指标分布均匀。 表1.3 稻米部分理化特性分析 Sitakalin等（2001）的研究表明，不同品种的大米，其直链淀粉的含量与蒸煮后的黏度呈负相关，而与硬度呈正相关。表1.4对稻米的直链淀粉和支链淀粉占淀粉总量的比例进行了描述性分析，直链淀粉的含量为12.22%～25.92%，‘中嘉早17’、‘吉粳809’、‘天优998’的直链淀粉含量较高，其生产的大米经蒸煮后硬度较大。支链淀粉的含量为42.27%～76.69%，其中东北地区的稻米品种支链淀粉含量较高，分别为‘长白19’、‘长白9’、‘吉粳515’、‘吉黏9’、‘吉粳809’、‘吉粳512’、‘吉粳306’、‘吉粳511’、‘长白20’，支链淀粉含量高达60%以上，其生产的大米经蒸煮后黏度较大。 表1.4 稻米淀粉组分含量描述性分析 稻米中的脂肪含量较少，一般为0.21%～1.40%，但是稻米中脂肪含量是影响米饭可口性的主要因素。稻米脂肪含量较其他组分对稻米食味品质有更大的影响，脂肪含量越高的稻米，米饭光泽越好。不同品种稻米中脂肪酸组成几乎没有差别（Xu et al，2016）。稻米脂肪主要沉积在麸皮中，内胚乳中含量较低，在大米贮藏、加工和烹饪品质方面发挥着重要的作用。表1.5对稻米各脂肪酸占脂肪总量的含量进行了描述性分析，从表中得知，不同品种的稻米脂肪中亚油酸含量*高，可到40%以上，其次是油酸，可达到30%以上，棕榈酸也占脂肪的20%左右。其中，吉林地区的稻米品种亚油酸含量较高，分别为‘吉粳512’、‘吉粳511’、‘吉黏10号’、‘吉粳83’；油酸含量*高的稻米品种是‘兆香1号’，‘吉粳306’、‘吉粳511’、‘中嘉早17’含有的油酸含量与其相差很小；棕榈酸含量*高的是‘辽星1号’，其次为江苏地区的稻米。比较均值和中位数发现，5个脂肪含量的变化都非常小，说明各个品种间这些指标分布均匀，基本没有极端值。稻米脂肪中含有丰富的不饱和脂肪酸，如亚油酸、油酸和亚麻酸等，而棕榈酸属于饱和脂肪酸，适量食用有利于脂肪代谢，因此稻米具有很高的营养价值。 表1.5 稻米脂肪特性描述性分析 Shewry等（2002）根据蛋白质溶解性的不同，将贮藏蛋白分为4种，即碱溶性的麦谷蛋白、醇溶性的醇溶蛋白、水溶性的白蛋白（也称清蛋白）和盐溶性的球蛋白（globulin），它们在水稻蛋白质中所占的百分比分别为80%、5%、5%和10%。表1.6对稻米各蛋白质占稻米总成分的含量进行了描述性分析，由表中可知，麦谷蛋白含量*高，占稻米总成分的4.54%～10.51%，其中含量*高的稻米品种是‘中嘉早17’，其次是东北地区的稻米；球蛋白含量变化范围是0.32%～0.90%，其中含量*高的是东北地区的稻米，这与它独*的地域优势是分不开的。 表1.6 稻米蛋白质组成特性描述性分析 氨基酸是蛋白质的*小组成单位，30个品种的大米提取蛋白后水解，用氨基酸分析仪可以测定17种氨基酸的含量。分析表1.7可知，测定的30个稻米蛋白氨基酸中，谷氨酸（Glu）含量*高，半胱氨酸（Cys）含量*低，变异系数也*大，脯氨酸（Pro）变异系数*低，赖氨酸（Lys）是必需氨基酸中变异系数*大的氨基酸，这表明在所有品种中，半胱氨酸的含量差异*大，说明品种的差异直接导致了半胱氨酸的含量差异，而脯氨酸在不同品种的大米中含量相对稳定；比较均值和中位数，发现天冬氨酸（Asp）和谷氨酸存在差异，说明各个品种的天冬氨酸和谷氨酸分布不太均匀。在30个稻米品种中，‘宁81’的天冬氨酸含量*高，‘天丰优316’的苏氨酸（Thr）、异亮氨酸（Ile）、酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、赖氨酸、组氨酸（His）和脯氨酸含量*高，‘丰两优四号’的丝氨酸（Ser）、谷氨酸、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、半胱氨酸、缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）和精氨酸（Arg）含量*高，‘Y两优1号’的甲硫氨酸（Met）含量*高。 表1.7 稻米蛋白的氨基酸含量描述性分析 将氨基酸按含量不同进行聚类分析，如图1.1所示，图中1～15号稻米品名见表1.1。结果显示当聚类距离为10时，大米可以分为3组，‘沈农265’、‘宁粳43’、‘武运’、‘兆香1号’、‘Y两优1号’、‘天丰优316’、‘天优998’、‘南粳46’、‘特优582’、‘辽星1号’这10个品种为一组，其氨基酸含量组成较为相似，各种氨基酸含量分布较为平均；‘吉粳88’、‘桂育9号’为一组，其整体氨基酸含量较低，谷氨酸含量略高于其他氨基酸；‘宁81’、‘中嘉早17’和‘丰两优四号’为一组，其氨基酸含量略高于上一组，且谷氨酸含量显著高于其他氨基酸。 图1.1 部分稻米氨基酸聚类分析图 3）加工特性 将30种稻米的外观品质等指标与大米糊化的峰值黏度之间进行相关性分析（表1.8），结果表明，粗蛋白和粗脂肪含量与峰值黏度呈极显著正相关，总淀粉和支链淀粉含量与峰值黏度呈显著负相关，而麦谷蛋白与峰值黏度呈显著负相关，氨基酸中只有甘氨酸与峰值黏度呈极显著负相关。因此，粗蛋白、粗脂肪、总淀粉、支链淀粉、麦谷蛋白、甘氨酸可能是影响米饭糊化特性的重要指标。 表1.8 稻米组分含量和外观品质与大米糊化的峰值黏度之间的相关性