蒸煮過程中稻米糊化的形態(tài)學(xué)觀察

潘 婷， 趙凌霄， 韋存虛

(揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009)

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蒸煮過程中稻米糊化的形態(tài)學(xué)觀察

潘 婷， 趙凌霄， 韋存虛

(揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009)

[目的]探明蒸煮過程中稻米的形態(tài)變化。[方法]利用樹脂半薄切片法，將蒸煮過程中稻米整粒包埋切片，碘染色觀察稻米形態(tài)的變化。[結(jié)果]稻米糊化從外圍向內(nèi)部進(jìn)行，糯性稻米糊化較快。糊化過程中，淀粉粒體積增加，直鏈淀粉溢出，淀粉粒逐漸失去顆粒形態(tài)而相互粘連在一起。[結(jié)論]淀粉粒形態(tài)的變化可以反映稻米的糊化。

稻米；蒸煮；淀粉粒；形態(tài)變化

稻米經(jīng)過蒸煮糊化后供人們食用，蒸煮稻米的形態(tài)結(jié)構(gòu)與米飯的品質(zhì)有著直接和緊密的聯(lián)系。國內(nèi)外關(guān)于稻米的蒸煮糊化已做過較多的研究。Tamura等[1]利用石蠟切片法對(duì)蒸煮過程中稻米組織結(jié)構(gòu)的改變進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞壁是影響稻米糊化后質(zhì)地相關(guān)特性的重要因素。Ogawa等[2]利用掃描電鏡觀察和分析了蒸煮稻米出現(xiàn)的裂縫，認(rèn)為這些裂縫是蒸煮過程中水分進(jìn)入米粒的通道。Lu等[3]研究了直鏈淀粉含量對(duì)蒸煮稻米結(jié)構(gòu)和質(zhì)地的影響，發(fā)現(xiàn)蒸煮稻米的質(zhì)地特性主要受直鏈/支鏈淀粉含量比值的影響。前人雖然對(duì)稻米蒸煮過程中籽粒形態(tài)結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了研究，但主要利用石蠟切片法。雖然石蠟切片法能夠觀察細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)，但無法觀察胚乳細(xì)胞內(nèi)淀粉的糊化過程。筆者建立了谷類作物種子整粒樹脂包埋半薄切片法，研究了稻米蒸煮糊化過程中的形態(tài)變化，旨在為稻米蒸煮品質(zhì)的評(píng)價(jià)和利用提供參考。

1　材料與方法

1.1材料選取廣陵香糯(Guang-ling-xiang-nuo,GLXN,直鏈淀粉含量0.1%～0.2%)、武香9915 (Wu-xiang,WX,直鏈淀粉含量15.2%～16.8%)和特青(Te-qing,TQ,直鏈淀粉含量26.1%～28.1%)3種不同直鏈淀粉含量的水稻品種為材料[4]。水稻種植在揚(yáng)州大學(xué)試驗(yàn)田，按常規(guī)栽培方法進(jìn)行種植和管理，成熟籽粒脫殼去糙獲得精米供試驗(yàn)用。

1.2方法

1.2.1稻米蒸煮方法。將10粒整精米放入試管中，用5 mL去離子水中室溫浸泡1 h，在沸水浴中煮5～30 min，然后冷卻至室溫，將水倒出，將稻米放置在濾紙上吸干多余水分，轉(zhuǎn)移至2.5%戊二醛中固定過夜，4 ℃保存。

1.2.2稻米樹脂包埋和切片。參考楊洋[5]的水稻種子整體LR white樹脂包埋法對(duì)樣品進(jìn)行固定、脫水、樹脂滲透和包埋，獲得樣品包埋塊。包埋塊在萊卡超薄切片機(jī)上利用玻璃刀切取2 μm厚的半薄切片，切片粘于載玻片上。

1.2.3切片染色和拍照。利用碘液對(duì)樣品中的淀粉進(jìn)行染色。將染色后的樣品置于奧林巴斯顯微鏡下觀察和拍照。

2　結(jié)果與分析

2.1稻米糊化過程觀察為了研究水稻精米在沸水浴中糊化不同時(shí)間形態(tài)的變化，將糊化不同階段的精米整粒固定和樹脂包埋，精米中部完整橫切，碘染色觀察結(jié)果見圖1。一般稻米的糊化即淀粉粒受熱后晶體破壞，形態(tài)發(fā)生改變，淀粉粒內(nèi)直鏈淀粉溢出。根據(jù)淀粉粒形態(tài)和碘染色情況，借助整體切片，可以分析稻米的糊化過程。廣陵香糯稻米淀粉為糯性淀粉，直鏈淀粉含量接近0，所以未糊化稻米整粒切片碘染色呈均勻的粉紅色(圖1-A1)。沸水浴煮5 min后，切片碘染色變淺，外圍細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞較嚴(yán)重(圖1-A2)。沸水浴煮10 min，廣陵香糯稻米已完全糊化，稻米整粒破壞較大，無法獲得完整稻米的整粒切片。武香9915和特青稻米沸水浴煮不同時(shí)間的整粒切片碘染色結(jié)果(圖1-B和1-C)顯示，根據(jù)碘染色的深淺，稻米的糊化從外圍開始逐步向中部進(jìn)行，沸水浴煮20 min稻米糊化基本完成。Chung等[6]認(rèn)為糯稻淀粉主要由晶體區(qū)域組成，只需要很少的能量就可以開始融化，而普通水稻淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉混合組成，這就需要更多的能量來融化。因此，廣陵香糯淀粉沸水浴煮5 min，稻米糊化就基本完成，而武香9915和特青稻米沸水浴煮20 min糊化才基本完成。

注：A.廣陵香糯;B.武香9915; C.特青;1.糊化0 min; 2.糊化5 min; 3.糊化10 min; 4.糊化15 min;5.糊化20 min. 標(biāo)尺=500 μm。　Note:A. GLXN; B. WX 9915; C. TQ; 1,2,3,4,5. The gelatinization time for 0,5,10,15 and 20 min; Scale bar =500 μm.圖1　稻米糊化過程中籽粒中部橫切碘染色結(jié)果Fig.1　The results of iodine-stained transverse section at the midregion of milled rice during cooking

注：A～C.糊化0 min; D～F.糊化5 min; A、D.籽粒背部區(qū)域; B、E.籽粒腹部區(qū)域; C、F.籽粒中部區(qū)域. 標(biāo)尺=20 μm。Note:A-C. The gelatinization for 0 min; D-F. The gelatinization for 5 min; A,D. The dorsal region of kernel; B,E. The ventral region of kernel; C,F. The central region of kernel; Scale bar =20 μm.圖2　 廣陵香糯稻米不同區(qū)域淀粉粒在糊化過程中的形態(tài)Fig.2　The morphology of starch granule in different regions of GLXN during cooking

2.2稻米不同區(qū)域淀粉粒在糊化過程中的形態(tài)變化未糊化稻米不同區(qū)域胚乳細(xì)胞充滿淀粉粒，淀粉粒為多角形，棱角分明清晰，許多顆粒聚集在一起形成1個(gè)復(fù)粒淀粉(圖2-A～C,圖3-A～C,圖4-A～C)。廣陵香糯淀粉為糯性淀粉，所以呈粉紅色且染色較淺，而武香9915和特青淀粉含有直鏈淀粉，碘染色呈藍(lán)色，染色較深且很清晰。胚乳不同區(qū)域淀粉粒的形態(tài)無明顯差異，但胚乳中部明顯比外圍區(qū)域充實(shí)更多淀粉粒。特青稻米因在腹部存在堊白，所以腹部區(qū)域淀粉粒多呈球形，排列疏松。

廣陵香糯稻米沸水浴煮5 min后，籽粒腹部及背部的細(xì)胞壁輪廓已完全破壞，淀粉粒變成絮狀，相互粘連在一起，表明淀粉已完全糊化(圖2-D,2-E)。中部的細(xì)胞輪廓依然清晰，淀粉粒的形態(tài)破壞程度較小(圖2-F)。沸水浴煮10 min，廣陵香糯稻米所有區(qū)域的淀粉都完全糊化。

武香9915稻米沸水浴煮10 min時(shí)，籽粒背部淀粉粒體積明顯增大(圖3-D)。而腹部淀粉粒輪廓難以分辨，有些相互粘連在一起，在淀粉粒之間有些染色呈深藍(lán)色的為從淀粉溢出的直鏈淀粉(圖3-E)。籽粒中部區(qū)域細(xì)胞壁輪廓和淀粉粒的形態(tài)與未蒸煮稻米相似，表明沸水浴煮10 min對(duì)籽粒中部區(qū)域的淀粉未產(chǎn)生明顯影響(圖3-F)。武香9915稻米沸水浴煮20 min時(shí)，籽粒背部區(qū)域淀粉粒失去顆粒形態(tài)而相互粘連在一起，淀粉完全糊化，大量的直鏈淀粉溢出被染成深藍(lán)色(圖3-G)。籽粒腹部區(qū)域胚乳細(xì)胞已無法辨認(rèn)，淀粉完全糊化(圖3-H)。籽粒中部區(qū)域，淀粉粒體積明顯膨大，但顆粒輪廓依然存在，表明淀粉粒已部分糊化(圖3-I)。

注：A～C.糊化0 min; D～F.糊化10 min; G～I(xiàn).糊化20 min; A、D、G.籽粒背部區(qū)域; B、E、H.籽粒腹部區(qū)域; C、F、I.籽粒中部區(qū)域. 標(biāo)尺=20 μm.Note:A-C. The gelatinization for 0 min; D-F. the gelatinization for 10 min; G-I. The gelatinization for 20 min; A,D,G. The dorsal region of kernel; B,E,H. The ventral region of kernel; C,F,I. The central region of kernel; Scale bar =20 μm.圖3　武香9915稻米不同區(qū)域淀粉粒在糊化過程中的形態(tài)Fig.3　The morphology of starch granule in different regions of WX 9915 during cooking

特青稻米沸水浴煮10 min時(shí)，籽粒背部和腹部淀粉粒體積增大，顆粒輪廓難以分辨，有些相互粘連在一起，表明淀粉已完全糊化(圖3-D,3-E)。籽粒中部區(qū)域細(xì)胞壁輪廓和淀粉粒的形態(tài)與未蒸煮稻米相似，但體積增大，染色明顯變淺，表明直鏈淀粉從淀粉粒中溢出，但淀粉粒未完全糊化(圖3-F)。特青稻米沸水浴煮20 min時(shí)，籽粒背部和腹部淀粉粒已全部粘連在一起(圖3-G,3-H)。籽粒中部區(qū)域胚乳細(xì)胞雖然輪廓清晰，但細(xì)胞內(nèi)的淀粉已膨大失去其顆粒形態(tài)，有些相互粘連在一起，表明淀粉粒已部分糊化(圖3-I)。

注：A～C.糊化0 min;D～F.糊化10 min; G～I(xiàn).糊化20 min; A、D、G.籽粒背部區(qū)域; B、E、H.籽粒腹部區(qū)域; C、F、I.籽粒中部區(qū)域；標(biāo)尺=20 μm.　Note: A-C. The gelatinization for 0 min; D-F. The gelatinization for 10 min; G-I. The gelatinization for 20 min; A,D,G. The dorsal region of kernel; B,E,H. The ventral region of kernel; C,F,I. The central region of kernel; Scale bar =20 μm.圖4　 特青稻米不同區(qū)域淀粉粒在糊化過程中的形態(tài)Fig.4　The morphology of starch granule in different regions of TQ during cooking

3　結(jié)論

稻米糊化從外圍向內(nèi)部進(jìn)行，糯性稻米糊化較快。糊化過程中，淀粉粒體積增加，直鏈淀粉溢出，淀粉粒逐漸失去顆粒形態(tài)而相互粘連在一起。蒸煮過程中，淀粉粒形態(tài)的變化可以反映稻米的糊化。

[1] TAMURA M,NAGAI T,HIDAKA Y,et al. Changes in histological tissue structure and textural characteristics of rice grain during cooking process[J].Food structure,2014,1:164-170.

[2] OGAWA Y,GLENN G M,ORTS W J,et al.Histological structures of cooked rice grain[J].Journal of agricultural and food chemistry,2003,51:7019-7023.

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Morphological Observation of Milled Rice during Cooking Process

PAN Ting,ZHAO Ling-xiao,WEI Cun-xu

(College of Bioscience and Biotechnology,Yangzhou University,Yangzhou,Jiangsu 225009)

[Objective] To reveal the morphological variation of milled rice during cooking process. [Method] The whole milled rice was embedded with resin during cooking process. The embed block was sectioned with semithin section method and stained with iodine. The morphological variation of milled rice was observed. [Result] The milled rice was gelatinized from the outer region to the inner region of grain. The waxy rice was quickly gelatinized. The volume of starch granule increased,the amylose was leached,and starch granules gradually lost their granule morphology and adhered together during cooking process. [Conclusion] The morphological variation of starch granule might indicate the gelatinization of milled rice.

Milled rice; Cooking; Starch granule; Morphological variation

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31270221)。

潘婷(1992- )，女，江蘇蘇州人，碩士研究生，研究方向：谷類作物淀粉發(fā)育和特性。

2016-06-03

S 511

A

0517-6611(2016)21-003-04