優(yōu)質(zhì)重慶高山貢米篩選及其理化成分與食味特性關(guān)系研究

鄒 勇， 曾卓華， 方立魁， 鐘 耕， 趙 祎

(重慶市糧油質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站1，重慶 400040)(重慶市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站2，重慶 401122)(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院3，重慶 400716)

水稻是重慶市第一大糧食作物，增加優(yōu)質(zhì)稻米供給是重慶市糧食產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的核心。高山貢米是重慶市著力打造的優(yōu)質(zhì)稻米，其種植區(qū)域平均海拔800 m以上，具有晝夜溫差大、伏旱發(fā)生頻率低、環(huán)境污染少等優(yōu)越生態(tài)條件[1]。在重慶大力打造“好糧油”產(chǎn)品、發(fā)展品牌農(nóng)業(yè)、加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，貢米之鄉(xiāng)已經(jīng)作為重慶優(yōu)質(zhì)水稻發(fā)展中心，寫入了《重慶市糧油產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》和《重慶市農(nóng)業(yè)委員會(huì)關(guān)于進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整糧油產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的意見》。因此，篩選優(yōu)質(zhì)重慶高山貢米及研究其理化成分與食味特性關(guān)系對(duì)于重慶打造貢米之鄉(xiāng)具有重要意義。

為打造地域特色，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同產(chǎn)地優(yōu)質(zhì)稻米進(jìn)行了組分及食味品質(zhì)的相關(guān)性分析。夏雨杰等[2]以江淮地區(qū)大米作為研究對(duì)象，以江蘇產(chǎn)12種大米及市售3種大米作為研究對(duì)象，對(duì)比分析大米的外觀品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、食味值等品質(zhì)，進(jìn)而分析不同品種大米品質(zhì)特性，為江淮大米品質(zhì)鑒定提供了借鑒。Chen等[3]對(duì)中國(guó)西南地區(qū)常種植的36個(gè)秈稻品種在化學(xué)成分、黏度和食味值之間的相關(guān)性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)和淀粉會(huì)影響?zhàn)ざ群褪澄镀焚|(zhì)，其中蛋白質(zhì)含量主要通過(guò)直接影響大米淀粉的糊化品質(zhì)與其食味值呈顯著負(fù)相關(guān)，支鏈淀粉通過(guò)間接影響大米淀粉的糊化品質(zhì)與其食味值呈顯著負(fù)相關(guān)。He等[4]研究了黑龍江12個(gè)溫帶水稻品種的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與糊化、熱力學(xué)、質(zhì)構(gòu)等理化性質(zhì)的相關(guān)性，研究表明，直鏈淀粉、破損淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪和灰分對(duì)稻米的糊化、熱力學(xué)、結(jié)晶度和質(zhì)構(gòu)特性起著重要的作用。關(guān)于重慶地區(qū)特色稻米研究，李杰等[1]梳理了貢米產(chǎn)業(yè)在品牌建設(shè)、科技支撐等方面存在的不足，但目前鮮有對(duì)重慶地區(qū)高山貢米品質(zhì)特性的研究報(bào)道。

本研究從切實(shí)提高重慶高山貢米特色品牌資源的實(shí)際出發(fā)，篩選出高外觀品質(zhì)、高營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、高食味值，優(yōu)質(zhì)氨基酸配比的“三高一優(yōu)”高山貢米品種進(jìn)行推廣，并通過(guò)對(duì)理化成分與食味值的關(guān)聯(lián)性分析，為重慶高山貢米加工的適宜性研究提供理論基礎(chǔ)，同時(shí)反向指導(dǎo)作物育種，結(jié)合技術(shù)組裝集成，形成適宜不同區(qū)域的優(yōu)質(zhì)稻米綠色高效生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選用2020年度重慶高山貢米地區(qū)產(chǎn)31種晚中稻稻谷，三種市售對(duì)照大米(江西萬(wàn)年貢米、原陽(yáng)大米、東北五常大米)。

氫氧化鈉、鹽酸、無(wú)水乙醇、碘、碘化鉀、石油醚、Tris-HCl、過(guò)硫酸銨、冰醋酸，試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

6N-40礱谷碾米一體機(jī)，JSWL大米食味計(jì)，SOX606全自動(dòng)脂肪測(cè)定儀，L-8900011001氨基酸分析儀，Multiskan FC酶標(biāo)儀。

1.3 方法

1.3.1 稻谷的碾磨加工

將原料稻谷經(jīng)除雜后由礱谷機(jī)脫去稻殼，得到的糙米放入碾米機(jī)中碾磨，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷觀察碾磨精度，參照GB/T 5502—2018《糧油檢驗(yàn) 大米加工精度檢驗(yàn)》，保證所有樣品均達(dá)到一級(jí)精碾程度[5]。

1.3.2 大米外觀品質(zhì)測(cè)定

參照農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 147—1988《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部米質(zhì)測(cè)定方法》測(cè)定大米的外觀品質(zhì)，包括碎米率、黃米率、不完善粒、堊白度[6]。

1.3.3 大米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定

大米水分含量、脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、灰分、淀粉含量、直鏈淀粉含量均參照食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定[7-12]，支鏈淀粉含量參照Chen等[3]的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 大米氨基酸含量的測(cè)定

樣品經(jīng)6 mol/L鹽酸水解24 h，參考GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測(cè)定》[13]，采用氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定。參考Biluca等[14]的方法計(jì)算氨基酸評(píng)分(Amino Acid Score，AAS)：1 g待測(cè)蛋白中該氨基酸占1 g標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)中該種必需氨基酸毫克數(shù)的比值。

AAS=Ax/As×100

式中：Ax為待測(cè)蛋白質(zhì)中某種必需氨基酸含量/mg/g；As為FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)模式某種氨基酸含量/mg/g。

1.3.5 大米食味值的測(cè)定

食味值采用JSWL大米食味計(jì)測(cè)定。開機(jī)預(yù)熱標(biāo)準(zhǔn)樣品基準(zhǔn)米校準(zhǔn)后，測(cè)定并記錄結(jié)果，重復(fù)試驗(yàn)3次，取平均值。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS V. 22.0進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、顯著性差異分析和相關(guān)性分析，結(jié)果以X±SD表示，P<0.05表示顯著性差異，P<0.01表示極顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 重慶高山貢米的外觀品質(zhì)評(píng)價(jià)

測(cè)得的31種重慶高山貢米的外觀品質(zhì)如表1所示。在外觀品質(zhì)方面，31種重慶高山貢米的碎米率平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.49%，變異系數(shù)61.49%，數(shù)據(jù)之間的離散程度較高，其中能滿足GB 1354—2018《大米》中關(guān)于一級(jí)秈米碎米率≤15%的重慶高山貢米為長(zhǎng)壽三合米、梅壩貢米、孫家貢米等。同一碾磨程度下，夜郎貢米碎米率為63.13%，顯著高于其他品種貢米(P<0.05)，雞鳴貢米碎米率為1.72%，顯著低于其他品種貢米(P<0.05)。碾米過(guò)程中產(chǎn)生的碎米率與稻谷的含水率和爆腰率相關(guān)。褚洪強(qiáng)[15]研究發(fā)現(xiàn)水分對(duì)于稻谷碎米率的影響顯著，水分過(guò)低或過(guò)高都會(huì)影響碎米率。其中夜郎貢米的水分含量在31種樣品中最低，因此可以推測(cè)其碎米率較高的原因與其較低的含水量有關(guān)。

黃粒米是指與正常米粒相比呈明顯黃色的顆粒。黃粒米產(chǎn)生的原因主要有2種：1)被桔青霉、黃綠青霉等微生物分泌的色素浸染致黃；2)自身水分過(guò)高，從而還原糖中的羰基和氨基酸發(fā)生非酶促褐變從而導(dǎo)致大米變黃[16]。黃粒米不僅會(huì)影響大米的外觀品質(zhì)，也會(huì)影響大米的食用品質(zhì)。因此，我國(guó)在大米質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中限定黃粒米率低于1%[17]。表1中31種樣品中黃粒米率均平均值為0.38%，均不超過(guò)1%，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

大米的不完善粒包括未熟粒、蟲蝕粒、病斑粒、生霉粒和糙米粒等尚有食用價(jià)值的米粒[18]。不完善粒的使用品質(zhì)較低，也易受到蟲、微生物等的侵害，不僅會(huì)影響稻谷儲(chǔ)存安全，也會(huì)影響加工大米的出米率和外觀質(zhì)量。31種樣品的平均不完善粒率為0.54%，變異系數(shù)為182.17%。雖然離散程度較高，但均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

堊白度是大米中堊白部位的面積占米粒投影面積的百分比[18]。表1中不同品種之間的堊白度平均值為6.06%，變異系數(shù)98.95%，離散程度高，體現(xiàn)了米質(zhì)之間的顯著性差異。其中，孫家貢米、栗子貢米、羅田貢米等均符合國(guó)標(biāo)中堊白度限量標(biāo)準(zhǔn)。

表1 重慶高山貢米理化指標(biāo)分析結(jié)果

2.2 重慶高山貢米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)

結(jié)合表1分析，31種重慶高山貢米的水分平均值為13.69%，變異指數(shù)為4.75%，變異指數(shù)較低，不同品種間水分含量差別較小。水分是影響大米硬度、黏度等的重要因素。除四院貢米和橫山貢米外，其他品種高山貢米均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中水分限量標(biāo)準(zhǔn)，夜郎貢米含水量較低，僅為11.75%。過(guò)低或過(guò)高的水分均會(huì)對(duì)大米的食味值產(chǎn)生影響[19]。因此在考慮水分含量閾值和控制值時(shí)，不能僅追求易于保存的低含水量，同時(shí)需要考慮食味值，將稻米水分含量控制在適宜范圍。

灰分主要為大米中的無(wú)機(jī)鹽類，如表1所示，31種重慶高山貢米的灰分平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.62%，其中榮昌區(qū)珍珠香米的最高，為1.51%，石龍貢米的最低，僅為0.22%。

脂肪含量與食味值密切相關(guān)[20]。如表1所示，31種重慶高山貢米的平均脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.03%，變異指數(shù)為39.75%，說(shuō)明不同高山貢米品種間脂肪含量差異明顯。所測(cè)樣本中脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的為羅田貢米，4.16%；脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的石蟆硒貢米，為0.75%?，F(xiàn)有稻米品質(zhì)評(píng)價(jià)體系中，還未納入脂肪含量這一指標(biāo)。張敏等[21]研究發(fā)現(xiàn)，脂類含量高的稻米不僅食味值好，光澤等外觀品質(zhì)也有所提高，脂肪含量高是多數(shù)優(yōu)質(zhì)稻米品種所共有的特性。

31種重慶高山貢米的蛋白質(zhì)平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.62%，變異指數(shù)為12.07%。其中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的為橫山貢米12.9%，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的為孫家貢米7.75%。大米蛋白不僅是大米的重要營(yíng)養(yǎng)成分，也影響著大米的蒸煮和食味值。研究表明，不同品種大米的蛋白質(zhì)及其組分含量有一定的差異，這種差異性對(duì)稻米的食味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)起著重要的作用[22]。

31種重慶高山貢米的淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為70.03%，變異指數(shù)為4.44%，說(shuō)明不同品種間的淀粉含量差異不明顯。橫山貢米的淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為73.00%，千丘田貢米淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為60.17%。大米淀粉主要分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，不同淀粉中，直支鏈淀粉比例存在差異性，這也導(dǎo)致淀粉性質(zhì)的不同[23]。重慶高山貢米的平均直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.44%，變異指數(shù)為4.83%，其中直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的為長(zhǎng)壽三合米21.75%，最低為千丘田貢米17.5%。重慶高山貢米的平均支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50.59%、變異指數(shù)為5.10%，夜郎貢米支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高達(dá)到56.10%，千丘田貢米的支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低為42.67%。多數(shù)研究者認(rèn)為，直鏈淀粉對(duì)于大米品質(zhì)的影響較大，但是也有少量研究發(fā)現(xiàn)支鏈淀粉中長(zhǎng)短鏈比例與米飯質(zhì)地相關(guān)聯(lián)[24]。

2.3 重慶高山貢米氨基酸評(píng)價(jià)

氨基酸的含量和組成是評(píng)估大米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)，決定了大米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[25]。31種重慶高山貢米及3種對(duì)照樣本中均可檢測(cè)出16種氨基酸，其種類及含量見表 2，不同品種的各氨基酸含量之間均存在顯著性差異(P<0.05)。如表2所示，大米中氨基酸含量最高的是谷氨酸(Glu)，其次是天冬氨酸(Asp)、亮氨酸(Leu)和精氨酸(Arg)?？傮w來(lái)看，含量最高的必需氨基酸為L(zhǎng)eu，其次是纈氨酸(Val)和苯丙氨酸(Phe)，這3種必需氨基酸是最容易攝入人體內(nèi)，與蛋白質(zhì)含量的關(guān)系也較密切。此外，賴氨酸(Lys)為谷物中的第一限制性氨基酸，與其他谷物相比，大米中Lys含量更高[26,27]，本研究所測(cè)31種重慶高山貢米的Lys含量在219.65～551.7 mg/100 g，平均值為317.97mg/100 g，其中橫山貢米Lys含量為551.70 mg/100 g，是對(duì)照品萬(wàn)年貢米的2.08倍，原陽(yáng)大米的1.45倍，東北五常大米的2.19倍。此外，大德桂花米、夜郎貢米、孫家貢米也具有較高的Lys含量。氨基酸評(píng)分(AAS)是食品中某種必需氨基酸含量與FAO/WHO評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)必需氨基酸含量比值計(jì)算而來(lái)，能夠反映蛋白質(zhì)中限制性氨基酸的缺乏水平。如圖1所示，31種重慶高山貢米的平均AAS評(píng)分為69.2，其中孫家貢米AAS評(píng)分顯著高于其他高山貢米品種，并且顯著高于對(duì)照品江西萬(wàn)年貢米與東北五常大米(P<0.05)。

圖1 重慶高山貢米必需氨基酸AAS評(píng)分圖

表2 重慶高山貢米氨基酸含量mg/100 g

續(xù)表2

2.4 重慶高山貢米食味值評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)31種重慶高山貢米和3種對(duì)照品的食味值分析，結(jié)果如圖 2所示，31種重慶高山貢米中孫家貢米的食味值評(píng)分最高，達(dá)到88.5分，與東北五常大米無(wú)顯著性差異(P>0.05)，顯著高于江西萬(wàn)年貢米和原陽(yáng)大米(P<0.05)。

2.5 重慶高山貢米外觀品質(zhì)與食味值相關(guān)性分析

碎米率與食味值關(guān)聯(lián)性分析，相關(guān)系數(shù)r=-0.423 1，P<0.05，說(shuō)明相關(guān)系數(shù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，碎米率與食味值呈顯著負(fù)相關(guān)。施利利等[28]通過(guò)對(duì)相同品種不同整精米率大米的蒸煮特性以及米飯中整粒和碎粒的質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，碎米的硬度和黏附力小于整米的硬度和黏附力，整米的食味值顯著高于碎米的食味值。由于碎米的水分滲透的路線增多，滲透路線變短，因此其吸水速度比整米?？欤鋽嗝娴矸凼姑琢１砻娉蓾{糊狀，食味品質(zhì)較差[29]。黃粒米率、不完善粒與食味值關(guān)聯(lián)分析P>0.05，黃粒米率、不完善粒與食味值無(wú)顯著相關(guān)性。堊白度與食味值關(guān)聯(lián)性分析，相關(guān)系數(shù)r=-0.36，P<0.05，說(shuō)明相關(guān)系數(shù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，堊白度與食味值顯著負(fù)相關(guān)。大米堊白度主要影響米飯的硬度，這可能由于原料米堊白部分淀粉粒的疏松結(jié)構(gòu)在加水加熱糊化之后，米飯?jiān)谝欢▔毫l件下更容易變形，應(yīng)力性較差，因而硬度較低[30]。同時(shí)，堊白度高的大米淀粉分子之間排列疏松，在加工過(guò)程中容易破碎產(chǎn)生碎米，整精米率下降，影響米飯的完整性，所以蒸煮后整體形態(tài)較差，堊白部位較其他部位更容易糊化，影響米飯的口感[31]。

2.6 重慶高山貢米營(yíng)養(yǎng)組分與食味值相關(guān)性分析

水分、灰分、脂肪、淀粉、支鏈淀粉與食味值關(guān)聯(lián)分析P>0.05，水分、灰分、脂肪、淀粉、支鏈淀粉與食味值之間無(wú)顯著相關(guān)性。蛋白質(zhì)與食味值關(guān)聯(lián)性分析，非正態(tài)相關(guān)系數(shù)r=-0.836 9，P<0.05，蛋白質(zhì)與食味值顯著負(fù)相關(guān)。Khatun等[32]研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量與米飯的黏稠度顯著相關(guān)，蛋白質(zhì)增加了米粒結(jié)構(gòu)的緊密型，蒸煮時(shí)間延長(zhǎng)或者淀粉糊化率降低，米飯松散且硬。蛋白質(zhì)含量過(guò)高導(dǎo)致米飯變硬，過(guò)低則導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)變差，因此適中的蛋白質(zhì)含量對(duì)大米品質(zhì)至關(guān)重要。直鏈淀粉與食味值關(guān)聯(lián)性分析，相關(guān)系數(shù)r=-0.625 4，P<0.05，直鏈淀粉與食味值顯著相關(guān)。Zhu等[33]研究發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉含量不但影響大米的膨脹率和吸水率，亦影響米飯的顏色、光澤、黏性及硬度。

圖2 重慶高山貢米食味值評(píng)分圖

2.7 重慶高山貢米氨基酸含量與食味值相關(guān)性分析

Asp、絲氨酸(Ser)、Glu、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、半胱氨酸(Cys)、Val、蛋氨酸(Met)、異亮氨酸(lle)、酪氨酸(Tyr)、Lys、組氨酸(His)與食味值關(guān)聯(lián)性分析結(jié)果P>0.05，說(shuō)明上述氨基酸與食味值之間無(wú)顯著相關(guān)性。Leu與食味值關(guān)聯(lián)性分析，相關(guān)系數(shù)r=-0.331 4，P<0.05，說(shuō)明Leu與食味值呈負(fù)相關(guān)。Phe與食味值關(guān)聯(lián)性分析，相關(guān)系數(shù)r=-0.369 4，P<0.05，Phe與食味值顯著性負(fù)相關(guān)。Arg與食味值關(guān)聯(lián)性分析，r=-0.401 7，P<0.05，Arg與食味值顯著性負(fù)相關(guān)。不同氨基酸組成的食物風(fēng)味不同，參與風(fēng)味物質(zhì)合成的氨基酸被稱為呈味氨基酸，呈味氨基酸主要分為鮮味氨基酸、甜味氨基酸和苦味氨基酸，其中苦味氨基酸主要有Val、lle、Leu、Tyr、Phe、Lys、His和Arg[34]。根據(jù)氨基酸呈味特性，可以推測(cè)重慶高山貢米的氨基酸成分中一些苦味氨基酸中與食味值顯著負(fù)相關(guān)。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)31種重慶高山貢米的外觀品質(zhì)、組分含量、氨基酸含量和食味值品質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定和差異性分析，繼而分別考察了外觀品質(zhì)、組分含量、氨基酸含量與食味值之間的相關(guān)性。結(jié)果表明重慶高山貢米品種之間各組分含量差異較大且對(duì)其食味值有不同程度的影響。通過(guò)對(duì)31種重慶高山貢米進(jìn)行篩選，以食味值為主要評(píng)判指標(biāo)，結(jié)合外觀品質(zhì)、基礎(chǔ)組分含量以及氨基酸含量，得到最佳稻米品種為孫家貢米。外觀品種中碎米率和堊白度均與食味值顯著負(fù)相關(guān)，營(yíng)養(yǎng)組分中蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量與食味值顯著負(fù)相關(guān)，氨基酸中Leu、Phe、Arg與食味值顯著負(fù)相關(guān)。通過(guò)重慶高山貢米的篩選及食味值相關(guān)指標(biāo)的研究，可以反向指導(dǎo)作物育種，結(jié)合技術(shù)組裝集成，形成適宜不同區(qū)域的高山貢米綠色高效生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范。