全 文 ：相同水分活度的粳米和籼米吸湿产生裂纹的研究
刘友明 张家年 谭 军 熊汉国
(华中农业大学食品科技学院 ,武汉 430070)
摘 要 本文研究了在不同湿空气热力学环境中 ,品种 、垩白 、水分活度及环境相对湿度对精白米吸湿产
生裂纹的影响。结果表明:水分活度和垩白对精米吸湿产生裂纹的影响极显著 ,环境相对湿度的影响显著 ,品
种的影响不显著 ,认为采用水分活度来评定稻谷的储藏安全性比安全含水量更能反映稻谷储藏的真实情况。
关键词 垩白 精白米 水分活度 吸湿裂纹
0 前 言
稻谷裂纹是直接影响加工过程中大米整米率高
低的最重要因素 ,稻谷加工后的碎米数量与加工前谷
壳中的米粒已产生裂纹甚至破碎的数量非常接近〔1〕 。
可见 ,减少稻谷加工之前的裂纹具有极为重要的实用
价值 。稻谷裂纹是指稻壳中的米粒出现了裂隙 ,俗称
爆腰 。实际上 ,稻谷吸湿产生裂纹的现象远比干燥过
程中产生裂纹的现象严重 。目前 ,已有大量关于含水
量和环境条件对稻米吸湿产生裂纹影响的报道。本
文试图探讨在不同湿空气热力学环境中 ,品种 、垩白 、
水分活度(aw)及环境相对湿度(RH)对精白米吸湿产
生裂纹的影响。
垩白是指稻米胚乳中不透明的部分 ,根据其发生
部位的不同 ,又可分为心白 、腹白和背白 。它是受环
境条件或遗传因素影响 ,在成熟过程中养分填充不
足 ,使得蛋白质与淀粉颗粒的积累不够密实所致〔2〕 。
同时 ,有垩白的稻米不仅外观品质差;而且由于内部
结构疏松 ,硬度低 ,加工时易破碎 ,从而降低了整精米
率。
1992 ～ 1995年湖北省水稻品种区域米质分析总
结〔3〕表明 ,垩白粒率大于 60%的品种有 97个 ,占被检
总数的 67.4%。可见 ,垩白的存在是非常普遍的。
目前 ,国外有关垩白对稻米吸湿产生裂纹的影响尚未
见报道。张家年和程秋琼的研究表明 ,垩白对米粒浸
水产生裂纹有明显的影响 ,在同一浸水条件下 ,有垩
白的米粒其裂纹率明显高于无垩白的米粒;有
垩白的粳米产生裂纹快于籼米〔4-5〕 。但需进一步研
收稿日期:2001-09-28
刘友明:男 , 1975年出生 ,硕士 ,食品科学与工程专业
究垩白在湿空气不同热力学环境中对稻米吸湿产生
裂纹的影响 ,本试验先忽略稻壳和糙米皮层对稻米吸
湿产生裂纹的影响 ,采用精白米为材料 ,便于观察米
粒中是否存在垩白 ,研究不同湿空气热力学环境中相
同 aw 的粳米和籼米吸湿产生裂纹的差异。
1 试验材料与方法
1.1 材料
精白米:籼米和粳米 ,其含水量和水分活度见表
1。
表 1 不同水分活度(aw)籼米 、粳米的含水量
品种 aw(25℃) 含水量(w·b)
籼米 0.737 13.90%
粳米 0.737 14.35%
籼米 0.613 12.53%
粳米 0.610 13.02%
1.2 方法
1.2.1 裂纹的观察方法
将盛有稻米的培养皿放在台式投影仪工作台上
方 ,光源发出的光经聚光镜照射被检稻米 。若稻米有
裂纹存在 ,则光线透过稻米时 ,在裂纹两侧有亮度差
异;若无裂纹 ,则透过稻米的光线亮度是一致的 ,以此
判断稻米是否存在裂纹。
1.2.2 稻米含水量的测定 按 GB5497-85方法。
1.2.3 aw的测定 用 Novasina水分活度仪测定。
1.2.4 不同 aw 精白米样品的制备
精白米(籼米和粳米)测定其含水量 ,然后在室温
下(25℃)置于干燥器中 ,采用 P2O5 吸湿至相同 aw
(25℃),测定含水量 ,然后将其密封于玻璃瓶中于室
温下贮存 。做实验时 ,将其置于恒温生化培养箱中
2003年 4月
第18卷第 2期
中国粮油学报
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
Vol.18 ,No.2
Apr.2003
表 2 精白米在湿环境中吸湿产生裂纹的实验结果
水分活度 品种 垩白 RH(%)
吸湿时间(h)
0.5 1 2 3 4 5 6
总裂纹率
(%)
0.737 籼米 有 84.3 7 4.3 1.7 1.0 0.7 0 0 14.7
0.737 粳米 有 84.3 18 8.3 3.3 0.3 0 0 0 30
0.737 籼米 无 84.3 2.3 0 0 0 0 0 0 2.3
0.737 粳米 无 84.3 6.3 1.0 0.3 0 0 0 0 7.6
0.737 籼米 有 75.3 7.3 3.7 2.7 0 0 0 0 13.7
0.737 粳米 有 75.3 9.0 5.3 3.3 1.0 0 0 0 18.6
0.737 籼米 无 75.3 1.7 0 0 0 0 0 0 1.7
0.737 粳米 无 75.3 2.3 1.7 0 0 0 0 0 4.0
0.613 籼米 有 84.3 — 69.7 16.3 3 1.0 0 0 90.0
0.610 粳米 有 84.3 — 75.3 11.3 3.7 0 0 0 90.3
0.613 籼米 无 84.3 — 24.0 3.3 1.3 0.7 0 0 29.3
0.610 粳米 无 84.3 — 32.3 6.0 3.3 1.3 0 0 43.0
0.613 籼米 有 75.3 19.3 19.0 11.7 5.0 2.7 1.7 0 59.4
0.610 粳米 有 75.3 22.3 16.3 8.3 3.0 2.0 0 0 52
0.613 籼米 无 75.3 3.3 2.0 1.3 1.0 0 0 0 7.6
0.610 粳米 无 75.3 3.0 2.3 0.7 0.3 0 0 0 6.3
注:①裂纹率为三组实验的平均值 ,每组 100粒样品。 ②“ —”表示未检测
恒温 ,以避免热导湿 。
1.2.5 恒温恒湿环境的控制
在恒温环境中制备饱和盐溶液 ,倒入磨口标本瓶
中 ,密封。将标本瓶放入恒温生化培养箱中 ,待标本
瓶内外温度一致时 ,饱和盐溶液上方即为恒温恒湿环
境。在实验温度(25℃)条件下 NaCl和 KCl饱和盐溶
液上方的 RH分别为 75.3%、84.3%。
1.2.6 裂纹检测室室内环境湿度的控制
裂纹检测室配以除湿机 ,确保室内 RH 稳定在实
验湿度范围之内 。
2 结果与讨论
2.1 精白米吸湿产生裂纹进程及方差分析
本实验从相同 aw 的籼米和粳米中挑出有垩白和
无垩白的无裂纹米粒 ,分别置于温度为 25℃、RH 为
75.3%和 84.3%的环境中观察其产生裂纹的进程 ,其
结果见表 2。
对表中的数据应用 SAS 中的 ANOVA 过程进行
方差分析 ,因素分别为:品种(A)、aw(B)、RH(C)、垩白
(D),结果见表 3。由方差分析表可以看出:aw(B)和
垩白(D)对精白米吸湿产生裂纹的影响达到极显著
水平 , RH(C)和 aw 与 RH 的交互作用(B＊C)亦达到
显著水平 ,品种对精白米吸湿产生裂纹的影响不显
著。
表 3 方差分析表
方差来源 白由度 偏差平方和 均方差 F 值 Pr>F
A 1 68.48 64.48 0.45 0.5172
B 1 5087.26 5087.26 33.48 0.0002
C 1 1294.20 1294.20 8.52 0.0153
D 1 4452.23 4452.23 29.30 0.0003
B＊C 1 765.91 765.91 5.04 0.0486
误差 10 1519.37 151.94
2.2 水分活度(aw)对精白米吸湿裂纹的影响
稻米是吸湿性的物料 ,当稻米与一定温度和 RH
的湿空气相接触时 ,稻米是吸附水分还是解吸水分取
决于稻米的 aw 和空气的 RH的大小 。当 aw>RH时 ,
稻米解吸水分 ,即为干燥过程;当 aw
水分也不吸湿。在吸湿环境中 , aw 主要影响精白米
吸湿的传质推动力(湿空气的水蒸气分压与同温度下
精白米的水蒸气分压之差)。在 RH 为 84.3%时 , aw
分别为 0.737和 0.613的无垩白籼米的吸湿裂纹率
分别为 2.3%和 29.3%;在相同条件下 ,粳米的吸湿
裂纹率分别为7.6%和43%,即在 RH一定的条件下 ,
aw 越低 ,传质推动力越大 ,精白米越容易吸湿产生裂
纹 ,并且吸湿后产生裂纹的响应时间越短 。
2.3 环境相对湿度(RH)对精白米吸湿裂纹的影响
RH 也是影响精白米吸湿的传质推动力 ,水分活
度为 0.613 的无垩白籼米在 RH 分别为 84.3%和
18 中国粮油学报 2003年第 2期
75.3%时 ,总的吸湿裂纹率分别为 29.3%和 7.6%;
而 aw为 0.610 的无垩白米在 RH 分别为 84.3%和
75.3%时 ,总的吸湿裂纹率分别为 43%和 6.3%,即
在一定的 aw 时 RH 越大 ,传质推动力越大 ,精白米就
越容易吸湿产生裂纹 。从方差分析表我们可以看到 ,
aw与 RH的交互作用对精白米吸湿产生裂纹的影响
达到显著水平 ,从而也证实了以上推论 。
2.4 垩白对精白米吸湿裂纹的影响
从表 2中可看到:水分活度为 0.737的有垩白粳
米和无垩白粳米在 RH为 84.3%条件下 ,总的吸湿裂
纹率分别为30%和 7.6%;aw为 0.613的有垩白籼米
和无垩白籼米在 RH 为 84.3%条件下 ,总的吸湿裂纹
率分别为 90%和 29.3%,这说明垩白的存在使精白
米吸湿产生裂纹的敏感性增加。垩白对精米吸湿产
生裂纹的影响可能与垩白的形成有关 ,垩白是因稻米
胚乳中淀粉和蛋白质颗粒填塞疏松充气所致 ,因此垩
白部分结构较疏松 ,其抗拉抗压强度较小 ,从而易产
生裂纹。
2.5 品种对精白米吸湿裂纹的影响
Kunze和 Hall(1965)采用 4个长粒籼米品种试
验 ,结果表明:直链淀粉含量低的 、糊化温度高的品种
最抗裂〔6〕。 Juliano(1993)指出 ,在关键含水量以下 ,品
种间抗裂性差异很大〔7〕。Siebenmorgen 等(1998)认
为:裂纹的产生与粒型有关 ,厚的品种比薄的品种更
易产生裂纹〔8〕 , Jindal和 Siebenmorgen(1994)也有类似
的结论〔9〕 。程秋琼也认为 ,早稻和晚稻吸湿产生的裂
纹比中稻多 ,粳稻比籼稻易产生裂纹 ,中长粒型的品
种最抗裂〔5〕 。从本试验的方差分析表中可知 ,品种对
精白米吸湿产生裂纹的影响不显著 。很明显 ,本试验
的结果与这些学者的结论不一致 。我们认为造成这
种差异的原因主要是由于他们在实验时采用相同的
初始含水量作为比较稻谷吸湿裂纹率高低的评判标
准。由于在相同含水量下 ,不同品种的稻谷 aw 不同 ,
稻谷在吸湿时 ,有不同的传质推动力 ,从而导致吸湿
产生裂纹存在差异 。在本试验中 ,当籼米和粳米的
aw(25℃)为 0.737时 ,其含水量分别为 13.90%和 14.
35%,αw为 0.6M 时 ,其含水量分别为 12.5%和 13.
02%,反之亦然 ,在同一环境温度 、相同含水量的条件
下;粳米的αw 比粗米的αw 低。因此 ,当相同含水量
的粳米和籼米置于同一吸湿环境中 ,粳米的吸湿传质
推动力就大 ,更易吸湿 ,产生裂纹的响应时间就短。
从表观上看来 ,粳米比籼米吸湿后更易产生裂纹 ,即
粳米产生裂纹的速度和强度均大于籼米。这与Kun-
ze 等(1965)的结论〔6〕“在吸湿过程中 ,不同品种的糙
米产生裂纹的速度和强度不同”相一致。程秋琼的研
究〔5〕也证实了这一结论。
aw 、RH和垩白是影响精米吸湿产生裂纹的主要
因素 ,品种的影响不显著 。因此 ,我们在评价不同品
种稻谷的耐贮藏性时 ,以稻谷的 aw 为依据更能反映
贮藏过程中的各种变化。目前国家收购稻谷均以含
水量为准 ,虽然 GB1350-1999中规定了籼稻谷和粳
稻谷含水量的最大值以及稻谷储藏的安全水分标准 ,
但对于稻谷含水量的最低标准却未规定。 Juliano
(1993)指出:稻谷品种不同产生裂纹的关键含水量也
不同 ,抗性品种的关键含水量为 14%(干季)或 12%
(雨季),而敏感品种为 16%,在关键含水量以下 ,品
种间抗裂性差异很大〔7〕 。Siebenmorgen等(1998)的研
究则认为 ,稻谷产生裂纹的严重程度受籽粒与环境间
平衡含水量差异的影响 ,即在低湿(RH<40%)环境
中含水量高的稻谷其碎米率高;而在高湿环境(RH>
75%)中 ,则相反;在中等湿度的环境中含水量大于
15%的稻谷 ,其碎米率几乎是含水量为 13%～ 14%稻
谷的两倍〔8〕 。稻谷的生化变化和品质劣变都与 aw 有
关 。因此利用 aw来评定稻谷的储藏安全性比安全含
水量更能反映稻谷安全储藏的真实情况。一般 aw 在
0.65 ～ 0.70的情况下 ,稻谷的变质非常缓慢 ,为了储
藏的安全 ,要控制粮食的 aw在 0.65左右〔10〕 。同时为
了降低吸湿裂纹率 ,我们还要尽量减少稻米中垩白的
发生和降低垩白的程度 ,选用无垩白的品种 ,这就要
求稻谷生产者改进栽培技术和田间管理 ,育种者尽量
选育出无垩白的品种 。
3 结论
aw 、RH和垩白是影响精米吸湿产生裂纹的主要
因素 ,品种的影响不显著;采用 aw 来评定稻谷的储藏
安全性比安全含水量更能反映稻谷储藏的真实情况 ,
更具有实际应用意义 。
参 考 文 献
〔1〕Swamy Y M I , Bhattacharya K R.Breakage of Rice during Milling
Effect of Kernel Defects and Grain Dimensions.J.Food.Proc.En-
gng., 1980 , 3:29-42
〔2〕赵式英.稻米的垩白(综述)。国外农学—水稻 , 1982 , (6):
43-46
〔3〕汪莲爱.1992 ～ 1995 年湖北省水稻品种区域米质分析总
结.华中农业大学学报 , “湖北省农作物品种区域试验”专
集 , 1997 , 24(增刊)
19第 18卷第 2期 刘友明等 相同水分活度的粳米和籼米吸湿产生裂纹的研究
〔4〕张家年 ,程秋琼 , 谭军.垩白对稻米吸湿产生裂纹的影响.
中国粮油学报 , 2001 , 16(1):40-42
〔5〕程秋琼.品种及化学组成对稻谷吸湿裂纹影响的研究.硕
士学位论文 ,武汉:华中农业大学 , 1999
〔6〕Kunze O R , Hall C W.Relative Humidity Changes that Cause
Brown Rice to Crack.Trans.of the AsAE , 1965 , 8(3):396-399 ,
405
〔7〕Juliano B O , Perez C M.Critical Moisture Content for Fissure in
Rough Rice.Cereal Chem., 1993 , 70(5):613-615
〔8〕Siebenmorgan T J , Nehus Z T and Archer T R.Milled Rice Break-
age Due to Environment Conditions.Cereal Chem..1998 , 75(1):
149-152
〔9〕Jindal V K , Siebenmorgen T J..Effect of Rice Kernel Thickness
on Head Rice Yield Reduction Due to Moisture Adsorption.
Trans.of the ASAE.1994 , 27:487-490
〔10〕路茜玉主编 , 粮油储藏学.中国财政经济出版社 , 1989:39
-46
Study on Cracking Caused by Moisture Adsorption
for Long-grain and Short-grain Milled Rice
of the Same Water Activity
Liu Youming Zhang Jianian Tan Jun Xiong Hanguo
(Huazhong Agricultural University ,Wuhan 430070)
Abstract Under various environments of humid atmosphere thermodynamics , the effects of variety , chalkiness ,water
activity and environment relative humidity on rice moistureadsorption cracking are studied.The results show that water activi-
ty and chalkiness are the highly significant factors , environment relative humidity the significant factor and variety the in-
significant factor , suggesting that water activity be applied instead of water content to predict rice preserve stability.
Key words milled rice , chalkiness ,water activity ,moisture-adsorption cracking
(上接第 8页)
Study on the Physicochemical Properties
of Rice Amylose and Amylopectin
Xiong Shanbai Zhao Siming Zhang Shenghua
(Huazhong Agricultural University ,Wuhan 430070)
Abstract Physicochemical properties of amylose and amylopectin from three rice varieties were studied.Results indi-
cate that starch fractions of indica rice(long-grain rice), japonica rice(round-grain rice)and waxy rice are different.BV
value of amylose(0.20 ～ 0.25OD/0.1g starch)is higher than that amylopectin(0.03 ～ 0.10OD/0.1g starch).Iodine affa-
bility(IA)of amylose is 19.99 ～ 20.31mgI2/g starch ,While that of amylopectin is 0.06 ～ 0.095mgI2/g starch.λmax is 600
～ 620nm for amylose-iodine compound and 520 ～ 540nm for amylopectin-iodine compound.Crystal degree of amylose is
about 23%～ 25%,while amylopectin is non-crystal。 Intrinsic viscosity of amylose is 74 ml/g ～ 108ml/g , that of amy-
lopectin is 430 ～ 930ml/g.Molecular weight of rice amylopectin is 47×106(indica rice)～ 235×106(waxy rice).Molecular
weight of rice amylose is 0.44×106(indica rice)～ 1.62×106(japonica rice).The molecular weight of starch fraction is
highly relative with BV and intrinsic viscosity .
Key words rice , amylose , amylopectin ,physicochemical properties
20 中国粮油学报 2003年第 2期