不同产地稻米的食味品质与化学组成的比较研究

刘常金，谢艳辉*，李 静，华泽田，张 杰，刘胜斌，宛红颖

(天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457)

摘 要：以21组分别产自天津、黑龙江和海南的稻米为实验材料，对蒸煮米的食味品质进行感官评价，并对直链淀粉含量和蛋白质含量进行分析。结果表明，北方低温稻区所产稻米的食味品质变幅为66.67～82.11，海南高温稻区则为64.23～79.99，南北两地稻米食味品质间显著差异(P＜0.05)；北方稻区稻米总蛋白含量在6.23%～8.99%之间，海南稻区的蛋白质含量为6.78%～11.19%之间，南北两地稻米间的总蛋白含量差异极显著(P＜0.01)，并且地理纬度越高，蛋白质含量越低，表明高温有利于蛋白质的累积；除香血糯外北方稻区直链淀粉含量变幅为15.39%～19.75%，海南稻区则为14.68%～19.34%，两地稻米的直链淀粉含量差异极显著(P＜0.01)。相关性分析表明，蛋白质及直链淀粉含量与蒸煮稻米的食味品质均呈负相关的关系。扫描电镜观察表明不同品种稻米的胚乳淀粉体结构不同，蒸煮后稻米的糊化程度也有较大差异。

关键词：稻米；蒸煮品质；蛋白质；淀粉；扫描电镜

Comparison of Taste Quality and Chemical Composition of Rice from Different Growing Areas

LIU Chang-jin，XIE Yan-hui*，LI Jing，HUA Ze-tian，ZHANG Jie，LIU Sheng-bin，WAN Hong-ying

(College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China)

Abstract：On the basis of sensory evaluation of taste quality, the amylose and protein contents in 21 groups of rice harvested from Tianjin, Heilongjiang and Hainan were analyzed using a conventional method. The results showed that the sensory score of cooked rice grown in North China ranged from 66.6 to 82.11, while the sensory score of cooked rice grown in Hainan ranged from 64.23 to 79.99. A significant difference in rice taste quality between the two growing areas was observed (P ＜ 0.05). The protein content of rice grown in North China was 6.23%–8.99%, compared to 6.78%–11.19% for those from Hainan indicating a significant difference (P ＜ 0.01). Meanwhile, rice from higher geographic altitude areas exhibited lower protein content. This result suggests that higher temperature could result in more protein accumulation in rice. The amylose contents of rice from northern areas and Hainan were 15.39%–19.75% and 14.68%–19.34%, respectively. The contents of both protein and amylose had a negative correlation with taste quality of cooked rice. Scanning electronic microscopy showed that the structure of rice endosperm starch granule as well as gelatinization degree of cooked rice was different in different rice varieties.

Key words：rice；cooking quality；protein starch；scanning electron microscopy (SEM)

中图分类号：TS201.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)22-0165-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201322033

水稻是世界上食用人口最多的粮食作物，人类食用稻米约有5000年的历史[1]。稻米在我国人民的食物构成中占举足轻重的地位。同时随着人民生活水平的提高，人们对稻米的品质，特别是食味品质提出了更高的要求[2]。稻米的化学成分是构成稻米的物质基础，各种化学成分在质和量上的差异，决定着稻米的品质。在含水量为14%的糙米中，淀粉与蛋白质的含量分别为76%～78%和8%～11%[3]。可见对稻米品质起决定性作用的物质主要是淀粉和蛋白质。

稻米中淀粉是以淀粉粒的形式贮藏于胚乳细胞中的。淀粉是稻米的主要成分，其按结构可分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉的含量是评价大米品质的一个重要指标，与米饭的黏性、光泽等食味官能鉴定值及淀粉糊化的特性值有密切的关系[4-5]。张小明等[6]研究表明，稻米直链淀粉含量与蒸煮后米饭的香味、黏度、综合评价分别呈显著或极显著负相关，与硬度、外观达显著正相关。为准确测定稻米的蒸煮食味品质，一般通过测定稻米淀粉的理化特性，即直链淀粉含量(AC)、胶稠度(GC)和糊化温度(GT)3项指标来进行综合评估[7-11]。稻米中的蛋白质含量仅次于淀粉。蛋白质不仅是稻米的重要营养品质指标，而且对稻米的其他品质也有较大影响[12]。

稻米的品质除了主要受品种遗传基因控制外，同时也受环境因素的影响。稻米的食味是指消费者感受到的米饭外观光泽、黏性、硬度和气味等。本实验针对种植在不同地域的稻米的蒸煮食味品质、蛋白质及直链淀粉含量间的差异以及两者与稻米食味品质间的相关性进行 研究，旨在找出环境因素对稻米品质的主要影响，为稻米的育种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

21组产于海南和北方(天津和黑龙江)稻区的稻米品种，稻田按常规栽培管理，收割后晾晒，在实验室存放大约3个月使其水分平衡至大约14%。用砻谷机脱壳，精米机碾精，每个品种分成3份用于重复实验。

硫酸、盐酸、氢氧化钠、乙醇、冰乙酸、碘、硼酸、碳酸钠、硫酸铜、硫酸钾、甲基红、溴甲酚绿等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

JGJ45糙米机 杭州钱江仪器设备公司；Pearlest精米机 日本KETT科学研究所；K984自动凯氏定氮仪 济南海能仪器有限公司；SU-1510日立扫描电子显微镜 日本日立公司。

1.3 方法

1.3.1 食味品尝

参照国标GB/T 15682—2008《稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》[13]，以越光米为参照，对米种的蒸煮食味进行感官评定。最后评定结果取3次的平均值。

1.3.2 稻米蛋白含量的测定

用自动凯氏定氮仪测定稻米的蛋白质含量[14]。试样中蛋白质的含量按式(1)进行计算：

(1)

式(1)中：X为试样中蛋白质的含量/(g/100g)；V1为试样消耗盐酸标准滴定液的体积/mL；V2为空白消耗盐酸标准滴定液的体积/mL；c为盐酸标准滴定溶液浓度/(mol/L)；
0.014为1.0mL盐酸(1.0mol/L)标准滴定溶液相当的氮的质量/g；m为试样的质量/g；F为氮换算为蛋白质的系数，米为5.95；每个样品重复测定3次，以平均值为统计单位，结果表示为湿基蛋白含量。

1.3.3 稻米直链淀粉含量的测定

稻米用粉碎机粉碎，米粉过0.25mm孔径100mg，置于100mL容量瓶中，加入1mL乙醇，轻摇容量瓶，使样品湿润分散，加入9mL 1.0mol/L NaOH溶液，使碱液沿颈壁缓慢流下，旋转容量瓶，使碱液冲洗粘附于壁上的样品，将容量瓶置于沸水浴中煮15min，冷却至室温，定容。取5mL样液，加入已盛有半瓶蒸馏水的100mL容量瓶后，加入1.0mL 1.00mol/L乙酸溶液，使样品酸化，加入1.5mL碘液，充分摇匀，用蒸馏水定容，静置20min，以5mL 0.09mol/L NaOH溶液为空白，在620nm波长处测定吸光度并按公式(2)计算直链淀粉含量(以干质量计)。

(2)

式(2)中：G为从相应的混合标准曲线或回归方程求出的直链淀粉含量/mg；m为称取样品的质量/100mg；H为水分百分率/%。

1.3.4 稻米的显微结构

将样品中间掰断，横断面朝上粘在导电胶上，放入日立离子溅射仪中镀膜，然后放入扫描电子显微镜中进行观察与拍照。

1.4 数据分析

采用SPSS 17.0对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 蒸煮食味品质

大米的蒸煮食味品质比较复杂，由很多物化性质综合决定，所以对其进行精确评价是比较困难的。一些影响食味品质的关键物化指标包括直链淀粉、胶稠度、糊化温度、蛋白含量等。米饭的食味品质与黏性、甘甜风味、光泽度、适口性等有关，其中适口性与食味品质最直接相关，由黏性、弹性、软硬度决定[15]。

图 1 稻米的感官评价

Fig.1 Sensory evaluation of rice samples

由21组稻米蒸煮食味品质测定结果表明(图1)，种植于北方稻区稻米食味品质变幅为66.67～82.11，海南稻区稻米食味品质变幅为64.23～79.99。由方差分析可知(表1)，两地稻米食味品质间有显著的差异(P=0.049＜0.05)。北方稻区稻米的蒸煮食味品质优于海南稻区的稻米。说明温度高对稻米的食味不利。随着全球温度的变暖，为使稻米符合人们的口味，找出直接影响稻米口味的因素刻不容缓。R42品种稻米的海南食味品质优于北方，说明此米种适宜于温度高的地方种植，并且其食味品质不错，是一个值得开发的优质品种，有利于育种。

表 1 感官评价结果的方差分析

Table 1 Analysis of variance for sensory evaluation

2.2 稻米总蛋白含量的测定

图 2 稻米蛋白质含量

Fig.2 Protein content of rice samples

表 2 蛋白质含量测定结果的方差分析

Table 2 Analysis of variance for protein content

稻米蛋白质含量及其组成因品种、产地、生长发育条件、加工精度等的不同而有所不同[16]。从对21组稻米的蛋白质含量测定结果(图2)表明，北方稻区稻米的蛋白质含量变幅在6.23%～8.99%，海南稻区的变幅为6.78%～11.19%。由方差分析(表2)可知，两地稻米蛋白质含量间有极显著的差异(P=0.000＜0.01)。海南稻区生产的稻米的总蛋白质含量高于北方稻区的稻米。并且随着种植的地区越靠北，与海南稻区相应稻米间的蛋白含量差异越大。这与金正勋等[17]的研究，结实期高温可显著提高稻米蛋白质含量，两者的相关系数高达0.9235。孟亚利等[18]的研究，蛋白质含量对温度的反应因品种不同而异，大多数品种随结实期日均温的升高而逐渐增加相符。可见，温度低不利于蛋白的积累，从而影响稻米的营养品质。可见找出一种适宜于海南地区种植的食味品质好的稻米是至关重要的。

2.3 稻米直链淀粉含量的测定

直链淀粉含量的高低除受水稻本身遗传基因控制外，在一定程度上还受环境因素的影响[19]。对21组稻米直链淀粉含量测定结果表明(图3)，除香血糯外，北方稻区稻米的直链淀粉含量变幅为15.39%～19.75%，海南稻区稻米的直链淀粉含量变幅为14.68%～19.34%。由方差分析(表3)可知，两地稻米直链淀粉含量间有极显著的差异(P=0.001＜0.01)。产于北方稻区稻米的直链淀粉含量高于海南稻区的稻米，且糯米中几乎不含有直链淀粉。这与盛婧等[20]的研究：高温对直链淀粉的积累具有促进作用不太相符，她是对同一稻区稻米灌浆结实期不同时段温度的研究得出的结论。而本实验是研究种植于不同地域的稻米的直链淀粉含量，因此结论有所不同。

图 3 直链淀粉含量

Fig.3 Amylose content of rice samples

表 3 直链淀粉含量测定结果的方差分析

Table 3 Analysis of variance for amylose contents

2.4 相关性分析

表 4 相关性分析

Table 4 Correlation analysis

用SPSS软件对21组稻米的蛋白质及直链淀粉含量与感官得分进行相关性分析得知(表4)，稻米蒸煮食味品质与其蛋白质含量间呈负相关。与张启莉等[21]的研究：蛋白质含量与味度值呈负相关，蛋白质含量的提高降低了稻米的食味相符。稻米蒸煮食味品质与其直链淀粉含量间也呈负相关关系。可见，蛋白质及直链淀粉含量高，对稻米的食味品质不利。

2.5 稻米胚乳中的淀粉体结构的显微结构观察

a

b

c

d

e

f

a、b、c分别为香雪糯籽粒胚乳的腹部、心部、背部；d、e、f分别为龙粳26号籽粒胚乳的腹部、心部、背部。Csg为复合淀粉粒；P为蛋白体；SSg为单个淀粉粒。

图 4 稻米胚乳中的淀粉体结构

Fig. 4 Starch structure of rice endosperm

不同品种米粒背部、中部和腹部胚乳中淀粉粒的形态特征见图4，稻米胚乳细胞中主要存在两种淀粉粒，即单粒淀粉粒(直径2.0～8.0μm)和复合淀粉粒(直径7.0～20μm)，还有一些是分散在淀粉粒周围的蛋白体。复合淀粉粒(Csg)呈多面体且棱角不分明，这是由于许多淀粉体相互挤压造成的结果；单粒淀粉粒(SSg)呈晶状多面体形，棱角明显并相互镶嵌。并且籽粒内部有缝隙，这些缝隙有利于蒸煮时水分的进入，有利于食味品质的提高。各品种的腹部、心部和背部的淀粉粒相比(图4)，背部和心部的淀粉粒排列比较紧密，复合淀粉粒的数目多于腹部。糯性稻米(图4a、b、c)与粳稻(图4d、e、f)差异较大，粳稻的单粒淀粉粒居多，而糯稻的淀粉粒多为复合粒，背、心部排列紧密，淀粉粒间排列比较紧密，淀粉粒的周围被大量的小圆球形蛋白体包围着(图4c)。

a

b

c

d

a、b分别为龙粳26号北方、海南稻米的SEM观察；c、d分别为R42北方、海南稻米的SEM观察。

图 5 熟米粒的SEM观察

Fig.5 SEM observation of cooked rice

SEM观察4个品种米饭经过真空冷冻干燥后的显微结构(图5)，可见产于北方稻区的龙粳26号和产于海南稻区的R42品种稻米的胚乳细胞结构完全不可见(图5a、d)，结构疏松，整个饭粒中布满小而密的气孔。而产于海南稻区的龙粳26号稻米蒸煮后(图5b)没有气孔形成，而是呈现出一个紧凑、密实的结构，淀粉基质呈“融化”状态，依稀可见蛋白体溶于其中。产于北方稻区的R42稻米(图5c)中心部位糊化不完全，存在大而疏的气孔。可见，不同品种不同产地稻米的糊化程度不同，从而导致了蒸煮食味品质间的差异。

3 结 论

北方稻区稻米的食味品质与海南稻区稻米间有显著差异，北方稻区稻米的蒸煮食味品质优于海南稻区稻米，说明温度高对稻米的食味不利。北方稻区稻米的蛋白质含量与海南稻区稻米间有极显著差异。北方稻区稻米的蛋白质含量比海南稻区的低，并且越靠北，其蛋白含量与海南的相差越大。北方稻区稻米的直链淀粉含量与海南稻区间也有极显著差异，北方稻区稻米的直链淀粉含量比海南稻区的高。蛋白质及直链淀粉含量与食味品质都呈负相关，与前人的研究结果相同。观察籽粒的胚乳淀粉体结构，可见稻米的淀粉粒由复合淀粉粒和单个淀粉粒组成，中间还夹杂有小的蛋白颗粒，并且单个淀粉粒呈多面体晶型，棱角分明。糯稻的淀粉粒多为复合淀粉粒，粳稻的淀粉粒结构以单粒淀粉粒居多。稻米蒸煮后，其淀粉的糊化程度不同，糊化好的米种，结构疏松，整个饭粒中布满小而密的气孔，蒸煮后的食味品质较好；而淀粉糊化不完全的米种，呈现出紧凑、密实的结构，蒸煮后的食味品质较差。在以后的研究中，通过进一步的深入实验找出不同稻区间各分蛋白(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白)的差异及各分蛋白对食味品质的影响是至关重要的。

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