陳鳳蓮 賀殷媛 管哲賢 石彥國(guó) 張 娜 孫貴堯

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院；黑龍江省普通高等學(xué)校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；黑龍江省谷物食品與資源綜合加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150076)

稻米作為我國(guó)人民日常生活中的主食，以其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的優(yōu)點(diǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位[1]。稻米(干物質(zhì))蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.2%～15.2%，氨基酸配比合理，具有高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和低過(guò)敏性[2]，是谷物蛋白中營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的一種。

隨著生活水平和消費(fèi)水平的提高，人們對(duì)優(yōu)質(zhì)大米的需求量也日益增加。大米食用品質(zhì)主要包括外觀、適口性、氣味、味道等指標(biāo)。大米的適口性(硬度、黏性等)是衡量大米食用品質(zhì)的主要指標(biāo)之一，客觀反映了大米的質(zhì)地和組織結(jié)構(gòu)[3]。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[4-7]。目前針對(duì)稻米蛋白質(zhì)含量對(duì)蒸煮食味品質(zhì)的影響效應(yīng)，認(rèn)識(shí)尚不一致[8]。稻米的分類指標(biāo)主要集中于外觀品質(zhì)、碾磨品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)等，對(duì)其蒸煮后米飯質(zhì)構(gòu)作為分類指標(biāo)的研究鮮見報(bào)道。由于得天獨(dú)厚的自然條件，東北粳米素有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)著稱，本實(shí)驗(yàn)對(duì)東北34個(gè)粳稻品種的基本組成成分及其米飯的蒸煮質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行測(cè)定，并運(yùn)用相關(guān)性分析，探討大米蛋白組分間、各蛋白組分與米飯質(zhì)構(gòu)之間的相互關(guān)系，通過(guò)聚類分析方法評(píng)估粳米品質(zhì)性狀，為更好發(fā)展東北粳稻生產(chǎn)加工以及品質(zhì)評(píng)價(jià)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

東北地產(chǎn)34種水稻品種：五優(yōu)稻4號(hào)、松836、松粳9號(hào)、松粳18、松粳19、松粳14號(hào)、松粳28、松粳6號(hào)、松粳20由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院五常水稻研究所提供；牡育稻42、牡丹江28號(hào)、牡響1號(hào)、牡丹江35由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院提供；綏粳18由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院提供；龍粳21號(hào)、龍粳31號(hào)、龍粳39、龍粳46、龍粳50、龍粳63、龍粳64、龍粳65由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院提供；龍稻29、盛譽(yù)1號(hào)、綏粳14、綏粳26、墾稻32、空育131、長(zhǎng)粳717、中亞粳稻5、龍稻28由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供；吉粳512、吉農(nóng)大158、吉農(nóng)大738由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

721紫外可見分光光度計(jì)，TA.newplus質(zhì)構(gòu)儀，JLG-II型礱谷機(jī)，VP-32碾米機(jī)，JXFM110錘石旋風(fēng)磨，XMT-F9消化爐，JK-9830自動(dòng)凱氏定氮儀。

1.2 方法

1.2.1 原料預(yù)處理

稻米→晾曬→脫?！暨x→礱谷→碾米→大米→磨粉(80目篩)→米粉

1.2.2 組成成分測(cè)定

水分含量測(cè)定參照GB 5009.3—2016；蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照GB 5009.5—2016；脂肪含量測(cè)定參照GB 5009.6—2016；淀粉含量測(cè)定參照GB 5009.9—2016；直鏈淀粉含量測(cè)定參照GB/T 15683—2008。

1.2.3 粳米蛋白質(zhì)含量的測(cè)定

參照徐慶國(guó)等[9]的方法改進(jìn)測(cè)定。其中，絕對(duì)含量是蛋白質(zhì)占整個(gè)米粉的含量，相對(duì)含量是蛋白質(zhì)占總蛋白質(zhì)的含量。

清蛋白含量的測(cè)定：稱取1 g米粉于15 mL離心管中，加入10 mL蒸餾水，放置在搖床上振蕩提取2 h，然后在10 000 r/min條件下離心10 min，將上清液傾入100 mL燒杯中，重復(fù)提取3次，合并提取液，加10 mL 0.1%考馬斯亮藍(lán)-G250比色液定容至100 mL，然后用分光光度計(jì)于595 nm處比色。另外，配置牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液作工作曲線，從工作曲線上讀出清蛋白含量。

球蛋白含量的測(cè)定：在上述提取過(guò)清蛋白的沉淀中加入5%的氯化鈉溶液10 mL，振搖、離心、上清液轉(zhuǎn)移，重復(fù)提取3次，定容同上。

醇溶蛋白含量的測(cè)定：在提取過(guò)球蛋白的米粉沉淀中加入70%的乙醇10 mL以提取醇溶蛋白，搖勻，離心，上清液轉(zhuǎn)移，重復(fù)提取3次，定容同上。

在提取過(guò)醇溶蛋白的米粉沉淀中加入0.2%的氫氧化鈉溶10 mL，放置在搖床上振蕩提取2 h，然后在10 000 r/min條件下離心10min，離心后將上清液傾入500 mL容量瓶中。提取重復(fù)3次后，合并提取液，定容。從定容液中取出30 ml轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，再向容量瓶中加入10 mL 0.1%考馬斯亮藍(lán)-G250比色液，并加水定容至100 mL；然后用分光光度計(jì)于595 nm處比色。

1.2.4 米飯的蒸煮以及質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

米飯的蒸煮品質(zhì)參照GB/T 15682—2008。米飯質(zhì)構(gòu)的測(cè)定擺放方法采用3粒法：將蒸煮好的米飯?zhí)舫?粒，呈放射性狀布置，應(yīng)用質(zhì)構(gòu)儀P35圓盤形擠壓探頭進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試前速度為1.00 mm/s、測(cè)試速度為1.00 mm/s、測(cè)試后速度為1.00 mm/s，壓縮比為50%，接觸點(diǎn)力為10.00 gf，上升高度為10 mm。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)試樣重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。所有數(shù)據(jù)均采用Excel和SPSS24數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯著性分析、相關(guān)性分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種粳稻的基礎(chǔ)組成成分

稻谷籽粒主要成分為淀粉和蛋白質(zhì)，其中以淀粉的形式儲(chǔ)藏能量。從表1可以看出，淀粉占其質(zhì)量(以干基計(jì))的83.53%～88.74%，居所有組成成分的首位。其中松粳18的淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，而龍粳64最低。一般優(yōu)質(zhì)米的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%～22%，本實(shí)驗(yàn)樣品的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)15.76%～22.57%，其中有26個(gè)樣品在此范圍內(nèi)，綏粳18質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，吉農(nóng)大738最低。直鏈淀粉含量直接影響米飯的質(zhì)地，盧毅等[10]研究表明大米直鏈淀粉含量是影響大米食用品質(zhì)的最主要因素，可作為衡量稻米食味品質(zhì)的重要指標(biāo)，一般直鏈淀粉含量過(guò)高，米飯質(zhì)地較硬，黏性較小。

稻米的蛋白質(zhì)含量?jī)H次淀粉，因品種、產(chǎn)地、生長(zhǎng)條件等不同而不同，本實(shí)驗(yàn)的34種稻米蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為7.20%～10.34%，吉農(nóng)大738的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，墾稻32次之，而松粳20的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。Champagne等[11]通過(guò)增加施氮量來(lái)增加稻米中的蛋白質(zhì)含量，結(jié)果表明蛋白質(zhì)含量與米飯的黏性、光滑性負(fù)相關(guān)，和硬度、吸水性正相關(guān)，同時(shí)此研究還表明不同的稻米之間至少要相差2個(gè)百分點(diǎn)的蛋白質(zhì)含量其黏性才會(huì)發(fā)生變化。

除淀粉和蛋白質(zhì)組分影響外，脂肪也是影響食味品質(zhì)的重要因素。有研究表明稻米的脂肪含量不高，精米約為0.80%，多為優(yōu)質(zhì)的不飽和脂肪酸或淀粉脂肪的復(fù)合物，是影響稻米食用品質(zhì)的重要因素[12]。本實(shí)驗(yàn)的稻米樣品的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%～2.19%，江谷馳弘等[13]研究表明提高脂肪含量有利于改良粳稻的蒸煮食味品質(zhì)。

表1 不同品種的粳稻的基本組成成分/%

2.2 不同品種粳稻的4種蛋白組分含量

稻米蛋白質(zhì)基于溶解性可分為清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白是4種主要的大米蛋白質(zhì)組分。谷蛋白和醇溶蛋白是貯藏蛋白，主要分布在胚乳中，而清蛋白、球蛋白主要分布在糊粉層。這4種蛋白質(zhì)在稻米中的含量相差很大，就同一種蛋白質(zhì)而言，不同稻米品種中的含量也是有差異的。由表2可知，谷蛋白絕對(duì)含量和相對(duì)含量平均值最高，變異系數(shù)最小，說(shuō)明谷蛋白是大米中的主要蛋白成分，并且各品種間谷蛋白含量的差異相對(duì)比較小。而醇溶蛋白、清蛋白和球蛋白的絕對(duì)含量和相對(duì)含量差別不大，變異系數(shù)相差略大，表明這3種蛋白質(zhì)各大米品種間的蛋白含量相差略大。

表2 不同品種粳稻的蛋白組分差異性分析

2.3 粳稻蛋白組分含量與總蛋白含量的關(guān)系

由表3可知，不同品種粳稻的總蛋白含量只與谷蛋白含量存在顯著的相關(guān)性(r=0.91)，與其他3種蛋白含量無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其中谷蛋白與其他3種蛋白均呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)，與醇溶蛋白和球蛋白呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，表明粳稻中隨著谷蛋白含量增高，而醇溶蛋白和球蛋白的含量明顯減少。醇溶蛋白與球蛋白呈極顯著正相關(guān)(r=0.58)，與清蛋白含量沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。球蛋白含量與其他3種蛋白有極顯著的相關(guān)性(P<0.01)，其中與谷蛋白含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)(r=-0.51)，但醇溶蛋白含量和清蛋白含量呈極顯著正相關(guān)。這與徐慶國(guó)等[9]的研究結(jié)果不一致，可能是選取的稻米種類及品種不一樣，蛋白質(zhì)組分含量略有差異。

表3 不同品種粳稻蛋白組分含量的相關(guān)系數(shù)

2.4 粳稻蛋白組分含量與米飯質(zhì)構(gòu)的關(guān)系

由表4可知，不同粳稻品種中各蛋白組分含量與其蒸煮米飯質(zhì)構(gòu)中的內(nèi)聚性、膠著性、回復(fù)性和黏附性均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。粳稻的總蛋白質(zhì)含量?jī)H與米飯的彈性存在顯著正相關(guān)性(r=0.42)，而蛋白質(zhì)含量和食味品質(zhì)之間的關(guān)系不能用簡(jiǎn)單的相關(guān)性[14]來(lái)表述，并且有研究認(rèn)為食用品質(zhì)的影響是由于不同的水稻品種引起的[7]。而本研究采用粳稻品種較多，且產(chǎn)地不同，各組成成分差異性大，因此與Park等[15]的研究不一致。Singh等[16]的實(shí)驗(yàn)表明，蛋白質(zhì)含量的增加會(huì)使米飯的黏性降低，蛋白質(zhì)含量的改變可能導(dǎo)致稻米的物理化學(xué)特征以及組織特征的改變。錢春榮等[14]的實(shí)驗(yàn)表明，在一定范圍內(nèi)減少蛋白質(zhì)含量可以提高食用品質(zhì)大米，但如果蛋白質(zhì)含量過(guò)高或過(guò)低，烹飪和飲食質(zhì)量不同程度下降，表明蛋白質(zhì)含量之間不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

谷蛋白是稻米的主要蛋白質(zhì)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占總蛋白的70%～85%。在本實(shí)驗(yàn)中，谷蛋白含量?jī)H與米飯的硬度有顯著正相關(guān)性(P<0.05)。有研究表明稻米蛋白質(zhì)含量與米飯黏性呈負(fù)相關(guān)[17]，與米飯硬度呈正相關(guān)[18]。其他3種蛋白的含量與米飯的硬度和彈性均呈負(fù)相關(guān)，即隨著這3種蛋白含量的增加，米飯的硬度和彈性都減小。醇溶蛋白的含量與米飯的彈性有顯著負(fù)相關(guān)性(r=-0.43)。

Furukawa等[19]的研究表明，分別加入外源的醇溶蛋白和谷蛋白都會(huì)導(dǎo)致米飯的食味下降，而同時(shí)這2種蛋白則會(huì)使米飯的硬度接近對(duì)照，黏性增加。清蛋白含量與米飯的硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.44)。Baxter[20]報(bào)道清蛋白與凝膠硬度呈負(fù)相關(guān)，與黏度呈正相關(guān)。球蛋白含量則與米飯的硬度和彈性呈極顯著的負(fù)相關(guān)(P<0.01)。

表4 稻米蛋白組分含量與米飯質(zhì)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)

2.5 基于粳稻組成成分和米飯質(zhì)構(gòu)性狀的聚類分析

以粳稻的組成成分及米飯質(zhì)構(gòu)特性為指標(biāo)進(jìn)行聚類分析,可將其分為 4 類(圖1)。第Ⅰ類包括五優(yōu)稻4號(hào)、松836、松粳9號(hào)、松粳18、松粳19、牡育稻42、牡丹江28號(hào)、牡響1號(hào)、龍稻29、綏粳18、龍粳21號(hào)、龍粳31號(hào)、龍粳39、龍粳46、龍粳50、龍粳63、龍粳64、綏粳26、墾稻32、空育131、龍粳65、長(zhǎng)粳717、吉粳512、中亞粳稻5，共計(jì)24種粳稻。這類品種的粳稻其蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值最高為8.64%，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為1.22%，谷蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高為6.44%，蒸煮米飯的質(zhì)構(gòu)特性中彈性和膠著性的平均值最高，而黏附性比較小。

第Ⅱ類包括松粳14號(hào)、松粳28、松粳6號(hào)、牡丹江35、盛譽(yù)1號(hào)、綏粳14、吉農(nóng)大158和吉農(nóng)大738等8個(gè)品種粳稻。這類品種的粳稻其蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值比較高為8.60%，清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白的含量平均值比較高，分別為0.51%、0.81%和0.65%。蒸煮后的米飯質(zhì)構(gòu)特性中硬度、膠著性和回復(fù)性的平均值最低。

第Ⅲ類只有松粳20。松粳20的蛋白質(zhì)和脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，總淀粉和直鏈淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值最高；球蛋白和醇溶蛋白的含量平均值最高；谷蛋白含量平均值最低；米飯質(zhì)構(gòu)特性中內(nèi)聚性、回復(fù)性最高，而硬度、彈性和黏附性偏低。

第Ⅳ類僅有龍稻28。其淀粉和直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較高，且清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白的含量最低，谷蛋白含量最高；而米飯質(zhì)構(gòu)特性中硬度和黏附性最高。

圖1 粳稻的組成成分和米飯質(zhì)構(gòu)性狀聚類分析

3 結(jié)論

對(duì)34個(gè)東北粳稻的基本組成成分與米飯質(zhì)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，各品種粳稻的組成成分不同，蛋白質(zhì)各組分含量之間存在差異。相關(guān)性分析表明谷蛋白含量與總蛋白含量存在正相關(guān)，與醇溶蛋白含量存在極顯著負(fù)相關(guān)。球蛋白含量與醇溶蛋白含量和清蛋白含量存在極顯著正相關(guān)，與谷蛋白含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明各蛋白組分含量間彼此互相影響。

粳米中總蛋白含量?jī)H與米飯的彈性相關(guān)，4種蛋白含量與米飯的硬度和彈性顯著相關(guān)。谷蛋白質(zhì)含量高的粳米品種，其米飯硬度較大，彈性較低，而有關(guān)粳米中各蛋白組分在蒸煮米飯過(guò)程中如何影響米飯質(zhì)構(gòu)特性有待深入研究。

應(yīng)用系統(tǒng)聚類方法將34個(gè)東北粳稻品種分為4類，其中Ⅰ類24個(gè)品種的谷蛋白含量比較高，蒸煮米飯的質(zhì)構(gòu)特性中彈性和膠著性比較高，而黏附性比較?。虎蝾?個(gè)品種的清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白的含量比較高，蒸煮后的米飯質(zhì)構(gòu)特性中硬度、彈性、膠著性和回復(fù)性比較低；Ⅲ類松粳20的球蛋白和醇溶蛋白的含量最高；米飯質(zhì)構(gòu)特性中內(nèi)聚性、回復(fù)性最高，而硬度、彈性偏低；Ⅳ類龍稻28的清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白的含量最低，谷蛋白含量偏高；而米飯質(zhì)構(gòu)特性中硬度和黏附性最高。