全 文 ：!#$
陈建芳!，，付桂明!，，#，!，罗扬帆!，，陈勇辉!，，李红歌!，，王建涛!，，柴建新!，，万$ 茵!，
（!南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西南昌 ##$$%&；
’南昌大学生命科学与食品工程学院食品工程系，江西南昌 ##$$%&；
#南昌大学中德食品工程中心，江西南昌 ##$$%&）
摘( 要：将环糊精、有机酸和表面活性剂等早籼米品质改良剂配合使用，对早籼米进行系统的品质改良调理研究，以米
饭的感官品质、理化指标为检测指标，采用响应曲面法优化早籼米品质改良配方。单因素实验结果表明，各种大米品
质改良剂单独使用时可以提高早籼米的品质，最佳用量分别为：!)环糊精 $!*+，麦芽糊精 $$*+，单甘酯、蔗糖酯各
$!+，柠檬酸、苹果酸各 $$*+。,-实验结果显示，各大米品质改良剂对早籼米品质影响的主次顺序为：单甘酯、柠檬
酸 . !)环糊精 .麦芽糊精 .苹果酸 .蔗糖酯。响应曲面法优化得到早籼米品质改良的最佳配方为 $!*+ !)环糊精、
$!+单甘酯、$*/+柠檬酸，此时早籼米的食用品质得到明显改善。
关键词：早籼米，品质改良剂，响应曲面
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中图分类号：@0’!$!( ( ( ( 文献标识码：N( ( ( ( 文 章 编 号：!$$’)$#$/（’$!$）!’)$!’&)$*
收稿日期：’$$O)!!)#$( !通讯联系人
作者简介：陈建芳（!OP&)），女，硕士研究生，研究方向：农产品加工
工程。
基金项目：江西省教育厅 ’$$O 年科技项目（MQQ$O$/!）。
( ( 大米是世界范围内的主要食物之一。以大米为
主食的人，占我国人口的 /$+、世界人口的一半以
上。近年来随着世界人口的不断增长，对大米的需
求量上升，国际市场大米价格不断攀升，’$$P 年来涨
幅已超过 !$$+。我国的稻谷产量居世界之首，’$$&
年我国稻谷产量达 !P*PP 万 1，其中早稻总产量为
#!O/ 万 1。江西是我国早籼米的主产区之一，年早籼
米产量占全国的 ! R %。随着社会物质生活水平的不
断提高，人们在大米消费上由只求吃饱向要求吃好
转变，对大米的营养、蒸煮品质、色香味形等各方面
的要求日益讲究。早籼米因直链淀粉含量高、米饭
干硬、食用品质差，为大多数消费者所不喜爱，主要
作为米粉、酿造、医药等行业的原料，市场价格比晚
籼米低 ’$+以上，且年年大量积压。近年来，我国以
食用品种为目的的早籼稻良种选育取得突破性进
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2010.12.064
!#$
表 ! 理化评分标准
指标
吸水率 胶稠度 糊化度
!#$!% &’(#&$!# &’(#& )#**以上 +#$)#** +#**以下 %# 以上 !,$%# !#$!, &,$!# &, 以下
评分（分） &&#$&!# &##$&&# &## -# 以上 )#$-# )# 以下 .#$&## -#$.# 分 ’#$-# 分 )#$’# 分 )# 分以下
展，多个优质早稻品种已在全国大面积推广，有望与
晚籼米一同成为人们的主粮。虽然优质早籼米在食
用品质方面比普通早籼米有较大改善，但与晚籼米
尚有较大差距，需要进行品质改良与营养强化调理，
才能满足广大消费者对米饭品质美味、可口和营养
的要求。本文将酸味剂、表面活性剂和多糖类添加
剂等大米品质改良剂配合使用，对早籼米进行系统
的品质改良配方研究，并采用响应曲面法优化配方，
以使早籼米饭接近晚籼米饭的香气、滋味、硬度、粘
度等食用品质，大大提高了早籼米的食用品质和
价值。
! 材料与方法
!#! 材料与仪器
早籼米、优质晚籼米 江西省樟树市粮油公司；
!/环糊精、麦芽糊精、分子蒸馏单甘酯、蔗糖酯、柠檬
酸、苹果酸、氢氧化钾（012）、碘、盐酸、氢氧化钠、硫
代硫酸钠、硫酸、无水乙醇、.,3乙醇、冰乙酸等 均
为国产分析纯；麝香草酚蓝 国产生化试剂；糖化酶
国产食品级。
45-# 型粉碎机 天津市泰特斯仪器有限公司；
52/ -)) 旋涡混合器 太仓市科教器材厂；
678/%&#(%电子分析天平 北京赛多斯仪器系统有
限公司；22/ + 数显恒温水浴锅 国华电器有限
公司。
!#$ 实验方法
&(!(& 大米吸水率的测定［&］ 称取 ,#(#9 早籼米 %
份，分别装入 % 个刺过孔称好重量的一次性塑料杯
中，将杯放入装有 %##*7蒸馏水的烧杯中，使早籼米
完全浸入水中，室温浸泡 !#*:;，滤沥 %*:;，将早籼米
散布在滤纸上 ,*:;，以除去米粒表面的水，称取早籼
米重量。
吸水率（3）<（吸水早籼米增加的重量 =早籼米
吸水前的重量）> &##3
&(!(! 胶稠度的测定［!］ 按 ?@ = A!!!.+/!##- 执行。
&(!(% 早籼米糊化度的测定 糊化度的测定参照参
考文献［%］进行。
&(!(+ 蒸煮实验［+］ 按 ?@ = A&,)-)/&.., 执行。感
官评分标准见表 &。
&(!(, 理化评分标准 见表 !。
&(!() 单因素实验 对 !/环糊精、麦芽糊精等多
糖，单甘酯、蔗糖酯等表面活性剂，柠檬酸、苹果酸等
有机酸等大米品质改良剂进行单因素实验，分析它
们对早籼米吸水率、胶稠度、糊化度和米饭感官品质
的影响。
&(!(’ B@实验 利用 C6C-(! 软件，根据单因素实验
结果，设计 B@实验表，进行蒸煮实验。
&(!(- 响应曲面分析 根据 B@ 实验结果，选取三个
对早籼米品质影响相对显著的因素。利用 C6C-(! 软
件，设计 8D;EFGH 8I*JIK:ED 响应曲面分析实验表，进
行蒸煮实验。根据响应曲面分析实验结果，得到改
善早籼米品质的最优配方，并进行验证实验。
表 & 感官评分标准
项目 评分标准
评分
（分）
气味
天然米饭香气浓郁
天然香气不浓，但无不良气味
无米饭香气，有明显不良气味
!#$!,
&%$&.
#$&!
色泽
呈白色或正常色，颜色均一，光泽好
颜色不均一，光泽不足
有异色或颜色发暗
-$&#
,$’
#$+
外观结构
饭粒结构紧密，无爆腰
饭粒结构较紧密，有少量爆腰
饭粒结构松散，有大量爆腰
-$&#
,$’
#$+
适口性
具有一定的粘弹性，有嚼劲，软硬适当
粘弹性不足，较硬或较软
粘弹性差，或有夹生或有软烂
!+$%#
&,$!%
#$&+
滋味
滋味丰厚悠长
滋味一般
滋味较差
!#$!,
&%$&.
#$&!
$ 结果与讨论
$#! 单因素实验结果
!(&(& !/环糊精、麦芽糊精对早籼米品质的影响
从表 % 可知，早籼米吸水率、感官品质评分都随着
!/环糊精浓度的增加而增加。!/环糊精（826）分
子为 ’ 个葡萄糖单元形成的环状中空圆筒，其外侧
的亲水基能提高早籼米表面亲水性，从而提高早籼
米吸水率。826 在水溶液中能与有机化合物形成结
晶性的有色络合物，有色络合物可以交连多种官能
基团，生成各种衍生物，从而保持米饭香和味的稳定
性，并改善米饭的表面光泽。826 分子能够提高淀
粉的溶解度，使早籼米蒸煮后的米饭变软；826 分子
还可以防止米饭的呈香物质在蒸煮时的氧化、挥发，
从而使米饭的食味得到改善［,］。因此随着 826浓度
的增加，早籼米的吸水率、综合评分均出现增加的
趋势。
表 % !/环糊精对早籼米吸水率、感官品质的影响
浓度
（3）
吸水率
（3） 感官评分 理化评分 综合评分
#(## &’(’+ ’% &#+(% -!(+
#(#& &.(+- ’+ &&+(, -)(!
#(#, !#(+% ’+ &!#(& -’(-
#(&# !&(#& ’. &!%(, .!(+
#(&, !&(+% -# &!)(# .%(-
对照 &’(#& &## &##(# &##(#
注：对照样品为玉珠优质晚籼米。综合评分 <理化评分 > #(%
L感官评分 > #(’。
添加麦芽糊精对早籼米品质影响情况见表 +。
随着麦芽糊精浓度的增加，早籼米的吸水率、综合评
分先增加后减小，当麦芽糊精浓度为 #(#,3时，早籼
米的吸水率、综合评分最大。由于麦芽糊精具有强
!#$
表 ! #$实验结果
实验号 %& !’环糊精 %( 麦芽糊精 %) 单甘酯 %* 蔗糖酯 %+ 柠檬酸 %, 苹果酸 评分
& ’ &（-.&(/） ’ &（-.-(/） ’ &（-.-+/） &（-.&+/） &（-.,/） &（-.,/） 0-.(
( &（-.&0/） ’ & ’ & ’ &（-.-+/） ’ &（-.*/） & 1!.-
) ’ & &（-.-0/） ’ & ’ & & ’ &（-.*/） 0&.(
* & & ’ & & ’ & ’ & 1!.(
+ ’ & ’ & &（-.&+/） & ’ & ’ & 0-.(
, & ’ & & ’ & & ’ & 0*.0
1 ’ & & & ’ & ’ & & 0&.(
0 & & & & & & 0,.0
吸水性，当麦芽糊精浓度低时，粘附在早籼米表面的
麦芽糊精可提高早籼米吸水率［,］；当麦芽糊精浓度高
时，分支程度低的大分子物质会重新缔合，使麦芽糊
精溶液的稳定性下降，从而早籼米吸水率下降［1］。
表 * 麦芽糊精对早籼米吸水率、感官品质的影响
浓度
（/）
吸水率
（/） 感官评分 理化评分 综合评分
-.-- &1.1* 1) &-*.) 0(.*
-.-& &!.-* 1+ &&&.! 0,.&
-.-+ (-.&( 11 &&0.) 0!.*
-.&- &!.1) 1, &&+.0 01.!
-.&+ &!.&+ 1! &&(., 0!.&
对照 &1.-& &-- &--.- &--.-
(.&.( 单甘酯、蔗糖酯对早籼米品质的影响 单甘
酯对早籼米品质影响情况见表 +。随着单甘酯浓度
的增加，早籼米胶稠度急剧下降，综合评分先增加后
下降。胶稠度越小，米饭越硬。单甘酯属于表面活
性剂，一方面具有乳化作用，使米粉流动性下降，降
低其胶稠度和理化评分；另一方面，能吸附在米粒表
面，由于它们的亲水基，可提高早籼米粒表面的亲水
性，使水分容易均匀地渗透到米粒内部，从而可适当
提高米饭的柔软性和粘弹性，改善米饭的口感［0］。因
此单甘酯的添加量在低浓度（-.&/）时，感官和理化
综合评分最高。
表 + 单甘酯对早籼米胶稠度、感官品质的影响
浓度
（/）
胶稠度
（22） 感官评分 理化评分 综合评分
-.- &().) 1) !!.+ 0&.-
-.& &&,.- 0) !1.( 01.)
-.( &-(.) 0- !).- 0).!
-.) !*.- 0- !-.+ 0).(
-.+ ,(.) 11 0-.1 10.&
-.0 +*.) 0- 1*.) 10.)
对照 &(+ &-- &--.- &--.-
添加蔗糖酯对早籼米品质影响情况见表 ,。从
表 , 可看出，蔗糖酯与单甘酯都属于表面活性剂，蔗
糖酯对早籼米胶稠度、感官品质的影响与单甘酯相
似，一方面增加口感，另一方面降低其胶稠度和理化
评分，但添加低浓度蔗糖酯（-.&/）时，胶稠度下降
速度快于单甘酯，而添加蔗糖酯浓度大于 -.(/时，
胶稠度下降比较平缓。
(.&.) 柠檬酸、苹果酸对早籼米品质的影响 酸可
浸透到米粒后能软化米细胞壁，能切断淀粉分子，破
坏一部分牢固的微胶粒，使水分充分进到淀粉细胞
内微晶束结构中，从而使大米淀粉的吸水能力、膨胀
能力增加，结构变得更松散［!］，也使米饭中葡萄糖、水
溶性含氮物及水溶性有味物质含量增加，食味改
善［&-］。但添加有机酸的量过高时，会使米饭有酸味，
影响早籼米品质。从表 1 可知，早籼米糊化度随着
柠檬酸浓度的增加而增加。添加少量的柠檬酸也能
使早籼米的品质得到明显改善。柠檬酸添加量为
-.-+/时，早籼米品质最好。
表 , 蔗糖酯对早籼米胶稠度、感官品质的影响
浓度
（/）
胶稠度
（22） 感官评分 理化评分 综合评分
-.- &().) 1) !!.+ 0&.-
-.& &&+.- 0- !,.! 0+.&
-.( 1).) 0* 0*.& 0*.-
-.) ,!.) 0( 0(.! 0(.)
-.+ ,).1 1( 0&.& 0&.1
-.0 +!.) 1! 1!.) 1!.&
对照 &(+.- &-- &--.- &--.-
表 1 柠檬酸对早籼米糊化度、感官品质的影响
浓度
（/） 糊化度 感官评分 理化评分 综合评分
-.-- &!.() 1) ,0.+ 1&.1
-.-& (&.&+ 10 1(.) 1,.)
-.-( ().-0 0( 1,.( 0-.)
-.-) (*.-0 0& 10.( 0-.(
-.-+ (+.!, 0& 0&.! 0&.)
-.-0 (+.!, 0- 0&.! 0-.,
对照 )*.(+ &-- &--.- &--.-
表 0 的实验结果表明，苹果酸对早籼米糊化度、
感官品质的影响与柠檬酸相似，且综合评分略高于
柠檬酸。苹果酸添加量为 -.-+/ 时，早籼米品质
最好。
表 0 苹果酸对早籼米糊化度、感官品质的影响
浓度
（/） 糊化度 感官评分 理化评分 综合评分
-.-- &!.() 1) ,0.+ 1&.1
-.-& (&.&+ 0* 1(.) 0-.+
-.-( ((.&( 0) 1*.( 0-.*
-.-) (*.-0 0+ 10.( 0).-
-.-+ (+.!, 0, 0&.! 0*.0
-.-0 (,.!( 0) 0).0 0).(
对照 )*.(+ &-- &--.- &--.-
!!# $%实验结果
#$实验结果见表 !。
利用 3430.( 对表 ! 数据进行分析，结果列于表
&-。从表 &- 可知，对早籼米品质影响的各因素的主
次顺序为：单甘酯和柠檬酸 5 !’环糊精 5麦芽糊精
!#$
表 !# 响应曲面分析实验结果分析报告
因素
主模型 预测模型
估计值 标准差 $值 %& ’ ( $ ( 估计值 标准差 $值 %& ’ ( $ (
)! * +,-!+.- +,-//.0 * +,011. +,220!2
)- !,//+.1 +,-//.0 -,-!.-2 +,++0/! !,//+./ +,2!2330 -,!+32. +,++301
). !,-- +,-//.0 -,2-!/- +,++3.!- !,-- +,2!2330 -,+0-1 +,++.21
)!)! * +,/+./. +,-0/! * ,!-+32 +,+./1./
)!)- +, +,.+03-. +,-1-1/2 +,0+!/32
)!). * +,! +,.+03-. * +,!1311 +,/200/
)-)- * +,3/!! +,-0/! * !,/+-20 +,!+!200
)-). * +,0. +,.+03-. * +,.2!0- +,.11/3/
).). * !,!00+1 +,-0/! * -,!!!0 +,+!!+ * !,+231 +,2+++-! * ,3+3. +,+!1+/3
表 !-# 品尝评分记录表
样号
气味
（. 分）
色泽
（!+ 分）
外观结构
（!+ 分）
适口性
（-+ 分）
滋味
（. 分） 综合评分
添加添加剂 + / / . - /2
无添加剂 !1 / 0 + !1 0-
’苹果酸 ’蔗糖酯。其中单甘酯、柠檬酸对早籼米
品质影响较显著。因此，本文中选择 !*环糊精、单
甘酯、柠檬酸进行响应曲面分析。
表 !+# %4实验结果分析报告
因素 估计值 标准差 $值 %值
)! !,0. +,2. -,///1 +,!3+
) !,+. +,2. ,---- +,.0/
)- -,-. +,2. 0,2222 +,+/.+
)2 +,+. +,2. +,!!!!! +,113
). -,-. +,2. 0,2222 +,+/.+
)3 +,2. +,2. !,++++ +,.+++
!#$ 响应曲面分析
表 !! 为响应曲面分析实验结果。
表 !!# 响应曲面分析实验结果
实验号 )! )- ). 评分
! * !（+,!5） * !（+,+.5） * !（+,25） 00,+
* ! * ! !（+,35） /,/
- * ! !（+,!.5） * ! /!,-
2 * ! ! ! /-,-
. !（+,!/5） * ! * ! 00,-
3 ! * ! ! /+,+
0 ! ! * ! 01,0
/ ! ! ! /2,+
1 * !,3/!01 + + /,-
!+ !,3/!01- + + /!,/
!! + * !,3/!01 + /+,.
! + !,3/!01- + /2,-
!- + + * !,3/!01 /+,+
!2 + + !,3/!01- /,+
!. + + + /!,-
!3 + + + /2,+
!0 + + + /-,0
!/ + + + /2,
!1 + + + /.,+
+ + + + /2,+
# # 利用 676/, 对表 !! 数据进行分析的结果见表
!，得到响应回归方程为
# 8! 9/,32!11 :!,//+./)- :!,--).*!,+23/0).).
式（!）
对上述方程进行一阶求导，得 ). 9 +,32。由于
式（!）中 )- 的幂数为 !，不能一阶求导；)! 对早籼米
食用品质的影响非显著，因此，它们都取单因素中的
最佳水平。所以，最佳配方为：)! 9 +,!.5、)- 9
+,!5、). 9 +,.325，即为 +,!.5 !*环糊精、+,!5单
甘酯、+,.35柠檬酸。
图 !# 单甘酯、柠檬酸与综合评分的响应曲面
# # 按上述配方进行蒸煮实验，各项指标得分情况
见表 !-，结果表明，单甘酯、柠檬酸对早籼米品质影
响极显著，!*环糊精对早籼米品质的影响不显著。
利用响应曲面分析得到最佳配方：!*环糊精 +,!.5、
单甘酯 +,!5、柠檬酸 +,.35。按最佳配方蒸煮，与没
有添加添加剂的相比，早籼米的感官品质得到明显
改善，特别是适口性和滋味。米饭感官评分为 /2
分，与响应回归方程预测的 /-,. 分十分吻合。
#$ 结论
本文在不改变人们食用大米习惯的前提下，将
!*环糊精、麦芽糊精、单甘酯、蔗糖酯、柠檬酸、苹果
酸等大米品质改良剂配合使用，对早籼米进行系统
的品质改良配方研究。实验结果显示，各种大米品
质改良剂单独使用时可以提高早籼米的品质，最佳
用量分别为：!*环糊精 +,!.5，麦芽糊精 +,+.5，单
甘酯、蔗糖酯各 +,!5，柠檬酸、苹果酸各 +,+.5。%4
实验结果显示，各种米品质改良剂对早籼米品质影
响的主次顺序为：单甘酯、柠檬酸 ’ !*环糊精 ’麦芽
糊精 ’苹果酸 ’蔗糖酯。响应曲面分析表明，+,!.5
!*环糊精、+,!5单甘酯、+,.35柠檬酸配合使用时，
效果最佳，可以提高早籼米淀粉的吸水性、糊化度和
# # # # # （下转第 !// 页）
!#
细，而且未见其考察磺胺胍等抗性［!#$］。实验中发现
菌株在固态和液态条件下的生长等情况基本一致。
在 %&实验中，’(##) 和 *+#$,! 的耐受范围较广；
在抗性和产酸研究中发现，产酸最高的 ’(##) 只有
在磺胺胍抗性中占有明显优势，猜测 ) 种抗性物质
中磺胺胍耐受程度与产酸量之间的关系较大。
本实验通过研究发现 ’(##) 的各种特性都略优
于其他菌株，因此选取 ’(##) 作为出发菌株，进行后
续改造实验，以期能得到更加高产而且具有 %& 广域
耐受性的优良菌株。由于 %& 耐受机理不明［#)#!］，不
能采用定点突变等基因工程手段，本实验室拟采用 -
射线诱变以及 ./’诱变改造 ’(##)，改造后的筛选使
用梯度平板［#+］以防止漏筛。梯度平板采用发酵培养
基，其具体的浓度设计则依据 ’(##) 的 %& 特性，即
低 %& 方向，%&$0( 生长，%&$0, 不长；高 %& 方向，
% ! 能够生长且产酸，%&##01 不能生长，设计低
%&梯度平板的两层 %&分别为 )01 和 $0+，高 %&梯度
平板的两层 %& 分别为 #10! 和 ##02。因为产量一般
与抗性之间有一定联系，所以在 %& 梯度平板中又加
入磺胺胍 23、酮基丙二酸 102!3、丙二酸 #0+3和香
豆素 1023，这样可以在保证抗性的基础上筛选 %&
特性提高的菌株。该筛选方法对其他菌的筛选有一
定的借鉴作用。
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（上接第 #$1 页）
米饭的粘弹性，使早籼米的食用品质得到明显改善，
接近晚籼米饭的口感，大大提高了早籼米的食用品
质和价值，不仅有效利用了我国大量的早籼米资源，
也可缓解当前世界性粮食紧张、粮食价格暴涨的
问题。
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