優質重慶高山貢米篩選及其理化成分與食味特性關系研究

鄒 勇， 曾卓華， 方立魁， 鐘 耕， 趙 祎

(重慶市糧油質量監督檢驗站1，重慶 400040)(重慶市農業技術推廣總站2，重慶 401122)(西南大學食品科學學院3，重慶 400716)

水稻是重慶市第一大糧食作物，增加優質稻米供給是重慶市糧食產業結構調整的核心。高山貢米是重慶市著力打造的優質稻米，其種植區域平均海拔800 m以上，具有晝夜溫差大、伏旱發生頻率低、環境污染少等優越生態條件[1]。在重慶大力打造“好糧油”產品、發展品牌農業、加快推進農業供給側結構調整的背景下，貢米之鄉已經作為重慶優質水稻發展中心，寫入了《重慶市糧油產業發展“十三五”規劃》和《重慶市農業委員會關于進一步優化調整糧油產業結構的意見》。因此，篩選優質重慶高山貢米及研究其理化成分與食味特性關系對于重慶打造貢米之鄉具有重要意義。

為打造地域特色，國內外學者對不同產地優質稻米進行了組分及食味品質的相關性分析。夏雨杰等[2]以江淮地區大米作為研究對象，以江蘇產12種大米及市售3種大米作為研究對象，對比分析大米的外觀品質、營養品質、食味值等品質，進而分析不同品種大米品質特性，為江淮大米品質鑒定提供了借鑒。Chen等[3]對中國西南地區常種植的36個秈稻品種在化學成分、黏度和食味值之間的相關性進行了研究，發現蛋白質和淀粉會影響黏度和食味品質，其中蛋白質含量主要通過直接影響大米淀粉的糊化品質與其食味值呈顯著負相關，支鏈淀粉通過間接影響大米淀粉的糊化品質與其食味值呈顯著負相關。He等[4]研究了黑龍江12個溫帶水稻品種的化學組成、結構與糊化、熱力學、質構等理化性質的相關性，研究表明，直鏈淀粉、破損淀粉、蛋白質、脂肪和灰分對稻米的糊化、熱力學、結晶度和質構特性起著重要的作用。關于重慶地區特色稻米研究，李杰等[1]梳理了貢米產業在品牌建設、科技支撐等方面存在的不足，但目前鮮有對重慶地區高山貢米品質特性的研究報道。

本研究從切實提高重慶高山貢米特色品牌資源的實際出發，篩選出高外觀品質、高營養品質、高食味值，優質氨基酸配比的“三高一優”高山貢米品種進行推廣，并通過對理化成分與食味值的關聯性分析，為重慶高山貢米加工的適宜性研究提供理論基礎，同時反向指導作物育種，結合技術組裝集成，形成適宜不同區域的優質稻米綠色高效生產技術規范。

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產31種晚中稻稻谷，三種市售對照大米(江西萬年貢米、原陽大米、東北五常大米)。

氫氧化鈉、鹽酸、無水乙醇、碘、碘化鉀、石油醚、Tris-HCl、過硫酸銨、冰醋酸，試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

6N-40礱谷碾米一體機，JSWL大米食味計，SOX606全自動脂肪測定儀，L-8900011001氨基酸分析儀，Multiskan FC酶標儀。

1.3 方法

1.3.1 稻谷的碾磨加工

將原料稻谷經除雜后由礱谷機脫去稻殼，得到的糙米放入碾米機中碾磨，并在實驗過程中不斷觀察碾磨精度，參照GB/T 5502—2018《糧油檢驗 大米加工精度檢驗》，保證所有樣品均達到一級精碾程度[5]。

1.3.2 大米外觀品質測定

參照農業部行業標準NY 147—1988《中華人民共和國農業部米質測定方法》測定大米的外觀品質，包括碎米率、黃米率、不完善粒、堊白度[6]。

1.3.3 大米營養品質測定

大米水分含量、脂肪含量、蛋白質含量、灰分、淀粉含量、直鏈淀粉含量均參照食品安全國家標準進行測定[7-12]，支鏈淀粉含量參照Chen等[3]的方法進行測定。

1.3.4 大米氨基酸含量的測定

樣品經6 mol/L鹽酸水解24 h，參考GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測定》[13]，采用氨基酸自動分析儀測定。參考Biluca等[14]的方法計算氨基酸評分(Amino Acid Score，AAS)：1 g待測蛋白中該氨基酸占1 g標準蛋白質中該種必需氨基酸毫克數的比值。

AAS=Ax/As×100

式中：Ax為待測蛋白質中某種必需氨基酸含量/mg/g；As為FAO/WHO標準模式某種氨基酸含量/mg/g。

1.3.5 大米食味值的測定

食味值采用JSWL大米食味計測定。開機預熱標準樣品基準米校準后，測定并記錄結果，重復試驗3次，取平均值。

1.3.6 數據處理

利用SPSS V. 22.0進行實驗數據統計、顯著性差異分析和相關性分析，結果以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 結果與分析

2.1 重慶高山貢米的外觀品質評價

測得的31種重慶高山貢米的外觀品質如表1所示。在外觀品質方面，31種重慶高山貢米的碎米率平均質量分數為20.49%，變異系數61.49%，數據之間的離散程度較高，其中能滿足GB 1354—2018《大米》中關于一級秈米碎米率≤15%的重慶高山貢米為長壽三合米、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)。碾米過程中產生的碎米率與稻谷的含水率和爆腰率相關。褚洪強[15]研究發現水分對于稻谷碎米率的影響顯著，水分過低或過高都會影響碎米率。其中夜郎貢米的水分含量在31種樣品中最低，因此可以推測其碎米率較高的原因與其較低的含水量有關。

黃粒米是指與正常米粒相比呈明顯黃色的顆粒。黃粒米產生的原因主要有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)自身水分過高，從而還原糖中的羰基和氨基酸發生非酶促褐變從而導致大米變黃[16]。黃粒米不僅會影響大米的外觀品質，也會影響大米的食用品質。因此，我國在大米質量標準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1%，符合國家標準。

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值的米粒[18]。不完善粒的使用品質較低，也易受到蟲、微生物等的侵害，不僅會影響稻谷儲存安全，也會影響加工大米的出米率和外觀質量。31種樣品的平均不完善粒率為0.54%，變異系數為182.17%。雖然離散程度較高，但均符合國家標準。

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98.95%，離散程度高，體現了米質之間的顯著性差異。其中，孫家貢米、栗子貢米、羅田貢米等均符合國標中堊白度限量標準。

表1 重慶高山貢米理化指標分析結果

2.2 重慶高山貢米營養品質評價

結合表1分析，31種重慶高山貢米的水分平均值為13.69%，變異指數為4.75%，變異指數較低，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家標準中水分限量標準，夜郎貢米含水量較低，僅為11.75%。過低或過高的水分均會對大米的食味值產生影響[19]。因此在考慮水分含量閾值和控制值時，不能僅追求易于保存的低含水量，同時需要考慮食味值，將稻米水分含量控制在適宜范圍。

灰分主要為大米中的無機鹽類，如表1所示，31種重慶高山貢米的灰分平均質量分數為0.62%，其中榮昌區珍珠香米的最高，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[20]。如表1所示，31種重慶高山貢米的平均脂肪質量分數為2.03%，變異指數為39.75%，說明不同高山貢米品種間脂肪含量差異明顯。所測樣本中脂肪質量分數最高的為羅田貢米，4.16%；脂肪質量分數最低的石蟆硒貢米，為0.75%?，F有稻米品質評價體系中，還未納入脂肪含量這一指標。張敏等[21]研究發現，脂類含量高的稻米不僅食味值好，光澤等外觀品質也有所提高，脂肪含量高是多數優質稻米品種所共有的特性。

31種重慶高山貢米的蛋白質平均質量分數為8.62%，變異指數為12.07%。其中蛋白質質量分數最高的為橫山貢米12.9%，蛋白質質量分數最低的為孫家貢米7.75%。大米蛋白不僅是大米的重要營養成分，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及其組分含量有一定的差異，這種差異性對稻米的食味和營養品質起著重要的作用[22]。

31種重慶高山貢米的淀粉質量分數平均值為70.03%，變異指數為4.44%，說明不同品種間的淀粉含量差異不明顯。橫山貢米的淀粉質量分數最高，為73.00%，千丘田貢米淀粉質量分數最低，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，這也導致淀粉性質的不同[23]。重慶高山貢米的平均直鏈淀粉質量分數為19.44%，變異指數為4.83%，其中直鏈淀粉質量分數最高的為長壽三合米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量分數為50.59%、變異指數為5.10%，夜郎貢米支鏈淀粉質量分數最高達到56.10%，千丘田貢米的支鏈淀粉質量分數最低為42.67%。多數研究者認為，直鏈淀粉對于大米品質的影響較大，但是也有少量研究發現支鏈淀粉中長短鏈比例與米飯質地相關聯[24]。

2.3 重慶高山貢米氨基酸評價

氨基酸的含量和組成是評估大米營養品質的重要指標，決定了大米的營養價值[25]。31種重慶高山貢米及3種對照樣本中均可檢測出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)。總體來看，含量最高的必需氨基酸為Leu，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，與蛋白質含量的關系也較密切。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，是對照品萬年貢米的2.08倍，原陽大米的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。氨基酸評分(AAS)是食品中某種必需氨基酸含量與FAO/WHO評分標準中相應必需氨基酸含量比值計算而來，能夠反映蛋白質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評分為69.2，其中孫家貢米AAS評分顯著高于其他高山貢米品種，并且顯著高于對照品江西萬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評分圖

表2 重慶高山貢米氨基酸含量mg/100 g

續表2

2.4 重慶高山貢米食味值評價

通過對31種重慶高山貢米和3種對照品的食味值分析，結果如圖 2所示，31種重慶高山貢米中孫家貢米的食味值評分最高，達到88.5分，與東北五常大米無顯著性差異(P>0.05)，顯著高于江西萬年貢米和原陽大米(P<0.05)。

2.5 重慶高山貢米外觀品質與食味值相關性分析

碎米率與食味值關聯性分析，相關系數r=-0.423 1，P<0.05，說明相關系數有統計學意義，碎米率與食味值呈顯著負相關。施利利等[28]通過對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構特性進行了研究發現，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，食味品質較差[29]。黃粒米率、不完善粒與食味值關聯分析P>0.05，黃粒米率、不完善粒與食味值無顯著相關性。堊白度與食味值關聯性分析，相關系數r=-0.36，P<0.05，說明相關系數有統計學意義，堊白度與食味值顯著負相關。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構在加水加熱糊化之后，米飯在一定壓力條件下更容易變形，應力性較差，因而硬度較低[30]。同時，堊白度高的大米淀粉分子之間排列疏松，在加工過程中容易破碎產生碎米，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 重慶高山貢米營養組分與食味值相關性分析

水分、灰分、脂肪、淀粉、支鏈淀粉與食味值關聯分析P>0.05，水分、灰分、脂肪、淀粉、支鏈淀粉與食味值之間無顯著相關性。蛋白質與食味值關聯性分析，非正態相關系數r=-0.836 9，P<0.05，蛋白質與食味值顯著負相關。Khatun等[32]研究發現，蛋白質含量與米飯的黏稠度顯著相關，蛋白質增加了米粒結構的緊密型，蒸煮時間延長或者淀粉糊化率降低，米飯松散且硬。蛋白質含量過高導致米飯變硬，過低則導致營養品質變差，因此適中的蛋白質含量對大米品質至關重要。直鏈淀粉與食味值關聯性分析，相關系數r=-0.625 4，P<0.05，直鏈淀粉與食味值顯著相關。Zhu等[33]研究發現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分圖

2.7 重慶高山貢米氨基酸含量與食味值相關性分析

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)與食味值關聯性分析結果P>0.05，說明上述氨基酸與食味值之間無顯著相關性。Leu與食味值關聯性分析，相關系數r=-0.331 4，P<0.05，說明Leu與食味值呈負相關。Phe與食味值關聯性分析，相關系數r=-0.369 4，P<0.05，Phe與食味值顯著性負相關。Arg與食味值關聯性分析，r=-0.401 7，P<0.05，Arg與食味值顯著性負相關。不同氨基酸組成的食物風味不同，參與風味物質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]。根據氨基酸呈味特性，可以推測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相關。

3 結論

通過對31種重慶高山貢米的外觀品質、組分含量、氨基酸含量和食味值品質進行了測定和差異性分析，繼而分別考察了外觀品質、組分含量、氨基酸含量與食味值之間的相關性。結果表明重慶高山貢米品種之間各組分含量差異較大且對其食味值有不同程度的影響。通過對31種重慶高山貢米進行篩選，以食味值為主要評判指標，結合外觀品質、基礎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相關，營養組分中蛋白質和直鏈淀粉含量與食味值顯著負相關，氨基酸中Leu、Phe、Arg與食味值顯著負相關。通過重慶高山貢米的篩選及食味值相關指標的研究，可以反向指導作物育種，結合技術組裝集成，形成適宜不同區域的高山貢米綠色高效生產技術規范。