不同品種稻米的米飯風味分析

張 敏，苗 菁，蘇慧敏，王子元

不同品種稻米的米飯風味分析

張 敏1,2，苗 菁2，蘇慧敏1，王子元1,2

（1.北京食品營養與人類健康高精尖創新中心，北京工商大學，北京 100048；2.北京市食品添加劑工程技術研究中心（北京工商大學），北京 100048）

采用固相微萃取結合氣相色譜-嗅聞-質譜技術對7 種秈米、4 種粳米共11 種米飯樣品的風味化合物進行分析。結果表明，粳米中風味化合物種類略高于秈米。米飯中關鍵風味化合物在粳米、秈米樣品中存在顯著差異，2-乙酰基-1-吡咯啉在秈米樣品中未被檢出；4-乙烯基苯酚只在粳米中被檢測出；香草醛在粳米中的相對含量顯著高于秈米；而秈米中1-辛烯-3-醇、戊醛、己醛的相對含量顯著高于粳米。利用米飯風味物質的主成分分析方法，可以區分出粳米與秈米的品種差異。

秈稻；粳稻；米飯；風味；主成分分析

自古以來，米飯都是中國人最重要的主食之一。我國地域遼闊，地形氣候復雜，稻米的品種及食用品質繁雜多樣。根據大米的外形、營養物質含量等差異，通常將稻米分為粳稻、秈稻、糯稻等。一般來說，秈稻粒型長而窄、直鏈淀粉含量較多、黏性小；粳稻則與其相反。有關兩類稻米制作的米飯所產生風味物質，研究報道較少。隨著生活水平的逐漸提高，人們對于米飯的要求不再停留于果腹之需，而是更注重米飯的品質及風味，對于不同地域、不同品種的米飯風味研究尤為必要。

近年來，食品風味的研究方興未艾。固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME）作為一種新型風味物質提取技術，具有操作簡單、化合物提取進樣一體化、樣品消耗少、快速簡單、重復性好等特點，已被廣泛應用于揮發性物質的測定中。楊江帆等[1]采用SPME結合氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）方法檢測出茉莉花茶香氣的關鍵性風味化合物。陳海濤等[2]采用SPME-GC-MS檢測出羊肉的揮發性風味成分。盧曉丹等[3]采用SPME-GC-MS對豆汁的揮發性成分進行了研究。此外，牛肉、豬肉、腌肉等肉類產品[4-5]，牛奶、酸奶等奶類制品[6-7]，花生油[8]、油茶籽油[9]、洋蔥籽油[10]、橄欖油[11]等食用油類產品，黃酒[12]、葡萄酒[13]、白酒[14]等酒類產品，蘋果、桃等水果[15-17]的風味物質分析鑒定，均在不斷報道。

隨著食品風味化學測試手段和技術的進步，關于米飯風味化合物的研究也在深入。應興華等[18]通過SPMEGC-MS法研究表明，2-乙酰基-1-吡咯啉可使米飯呈現甜香氣味，而乙酸乙酯、辛酸乙酯等酯類物質可對米飯風味起烘托作用，使米飯香氣更加溫潤、飽滿。Park等[19]發現2-甲基-3-呋喃硫醇和2-乙酰-1-吡咯啉是韓國非香稻“Choochung”中風味活性最強的化合物，2-甲基-3-呋喃硫醇首次被認為是非香稻潛在的風味活性化合物。Zeng Zhi等[20]研究發現，某些有機雜環化合物如吡嗪、吡啶及呋喃類化合物與米飯甜香味有密切關系。另有研究證實，醛類化合物是米飯香氣的主要評價指標，而米飯中吡嗪類及吡啶類化合物含量與米飯品質呈現正相關關系[20]。

本研究在前期確定米飯關鍵風味化合物成分的研究基礎上[21]，采用SPME結合氣相色譜-嗅聞-質譜（gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry，GC-OMS）技術對我國不同地域生產的7 種秈米、4 種粳米樣品所蒸煮出的米飯風味化合物進行分析鑒定，旨在區分粳米、秈米的米飯風味組成，為米飯主食工業化生產提供科學依據和理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

7 種秈米樣品購自廣西水稻研究所，編號1～7的品種分別為桂育9號、龍豐優139、特優831、龍豐優1號、特優7571、美優622、豐田優533；4 種粳米樣品購于黑龍江省三江平原主產地，編號8～11的品種分別為昌優3號、稻花香、沙沙泥、稻香509。

7890A-7000B型GC-MS聯用儀（配有電子電離源及NIST 11數據庫）、手動SPME裝置、30/50 μm二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/ carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）萃取頭、萃取手柄 美國Agilent公司；DB-Wax毛細管柱（30 m×0 25 mm，0.25 μm） 美國J&W公司；Sniffer-9000嗅聞檢測器 德國Gerstel公司；Sniffer 9000嗅聞儀 瑞士Brechbuhler公司。

1.2 方法

1.2.1 大米樣品的制備

11 種稻谷樣品經過實驗礱谷機脫殼處理后，再通過8 min實驗碾米機進行碾磨處理，得到不同品種的大米樣品。

1.2.2 米飯樣品的制備

參照GB/T 15682—2008《糧油檢驗 稻谷、大米蒸煮食用品質感官評價方法》小量樣制備米飯，并適當改進。稱取大米樣品置于帶蓋密閉鋁盒中，加入適量蒸餾水淘洗，按水米質量比1.5∶1向鋁盒中加入蒸餾水，在25 ℃浸泡30 min后，上籠蒸煮30 min，然后保溫燜制15 min[21]。

1.2.3 米飯風味物質的提取

將30/50 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭在GC進樣口老化，老化溫度250℃，時間為10 min。取5 g米飯和10 μL質量濃度為0.163 2 μL/mL的2-甲基-3-庚酮溶液置于40 mL頂空瓶中，用封口膜封好，置于50 ℃水浴中平衡20 min。萃取針頂空吸附40 min后拔出萃取針，在溫度為250 ℃的進樣口中解吸5 min，進行GC-O-MS分析[22]。

1.2.4 GC-O-MS分析條件

GC條件：DB-WAX毛細管柱（30 m×0 25 mm，0.25 μm）；載氣為氦氣；流速1.2 mL/min；升溫程序：初溫40 ℃，保持3 min，以1.5 ℃/min升溫到65 ℃，再以2 ℃/min升到120 ℃，保持1 min，最后以15 ℃/min升到280 ℃，保持5 min。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；質量掃描范圍m/z 55～500。

嗅覺檢測器接口溫度200 ℃；毛細管末端流出物以1∶1的分流比分別流入MS和嗅聞檢測器。

1.2.5 米飯風味物質的分析

定性分析：化合物由質譜數據庫NIST、標準化合物保留指數（retention index，RI）以及香氣特征對比鑒定。若無標準化合物，則通過與芳香特性進行比對鑒定，從而確定米飯風味化合物的種類。化合物RI按下式計算，利用系列正構烷烴換算而成。

式中：ta為樣品a的保留時間/min；tn為正構烷烴Cn的保留時間/min；樣品a的保留時間在正構烷烴Cn和Cn+1之間。

定量分析：采用峰面積歸一法進行計算。

1.3 數據統計分析

采用Excel和DPS軟件進行數據統計與分析。

2 結果與分析

2.1 米飯樣品中的風味化合物相對含量

表1 秈米中鑒定出的米飯風味化合物分析Table 1 Volatile favor compounds identified in long-shaped rice

如表1、2所示，在1～7號秈米品種中，分別檢測出24、25、28、27、31、25、27 種風味物質。這與彭智輔等[23]獲得的大米香氣成分結果相類似。醛類[24]物質所占的比例為25.9%～37.3%，在所有物質類別中所占比例最大，是風味成分的主要貢獻者；其次是醇類物質，1號樣品中的醇類物質所占比例最小，僅為4.9%，而3號品種的醇類物質高達相對含量10.8%，醇類物質在不同秈稻樣品間的相對含量差異較明顯。具有熟大米氣味的3-巰基-2-丁酮只存在于部分品種的秈米米飯風味中；2-乙酰基-1-吡咯啉這一香米特有的米飯特征風味物質并未在秈米米飯中檢出，這與已有文獻[25]報道相一致。

8、9、10、11號4 種粳稻米飯分別檢測到28、31、 30、34 種風味物質。從風味化合物的種類上，粳米略高于秈米。醛類物質在種類和相對含量上均為粳稻米飯風味的主要貢獻者，8號樣品的醛類物質相對含量最高，達32.9%，其次是9號樣品相對含量為29.4%，11號樣品相對含量為26.8%，10號樣品相對含量為24.4%。相對含量居第2位的是醇類物質，具有蘑菇風味的1-辛烯-3-醇[26]相對含量不高，但因其閾值較低，故在4 種粳米樣品中都可以在嗅聞口處清晰地嗅聞到。酮類物質種類較少，只有2 種，但9號樣品中其相對含量高達10.7%；特別是3-巰基-2-丁酮作為含硫化合物，可以給米飯中增添熟大米風味。酯類及酚類物質的相對含量較低，它們烘托出米飯香氣，使米飯風味更加濃厚。

表2 粳米中鑒定出的米飯風味化合物分析Table 2 Volatile favor compounds identified in round-shaped rice

2.2 米飯關鍵風味化合物的相對含量差異

圖1 粳稻與秈稻中關鍵風味化合物相對含量的平均值Fig. 1 Average contents of the key flavor compounds in japonica rice and indica rice

前期研究表明，2-乙酰基-1-吡咯啉、香草醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、4-乙烯基苯酚[27]、4-乙烯基創木酚、己醛、辛醛、庚醛、戊醛為米飯中關鍵風味化合物[21]。如圖1所示，米飯香氣最關鍵的風味化合物2-乙酰基-1-吡咯啉只在3 種粳米樣品中被檢測出來，其相對含量為0.9%～1.6%，因其閾值很低，呈味作用明顯。育種研究表明，香稻生長過程中通過一對隱性基因（fgr）控制2-乙酰基-1-吡咯啉的產生，從而產生香味[28]。由此實驗結果可推測，這3 種粳米與香稻間具有一定的親緣關系。

此外，4-乙烯基苯酚只在粳米中被檢測出來；香草醛在粳米中相對含量顯著高于秈米；1-辛烯-3醇、戊醛、己醛則在秈米中相對含量顯著高于粳米。付深造[29]通過對粳米與秈米的蛋白電泳圖譜對比發現，45.2 kD與46.5 kD兩個條帶是粳米的特征條帶，而秈稻并不存在這2 個特征條帶。那么這2 個蛋白條帶的差異與兩類稻米風味物質間是否存在關聯，還需進一步研究。

2.3 米飯風味化合物的主成分分析

圖2 不同樣品米飯風味物質的主成分分析平面圖Fig. 2 PCA of the key flavor compounds in different rice samples

根據風味物質的定性定量及嗅聞檢測結果，結合相關文獻，對不同品種的米飯特征風味進行主成分分析。如圖2所示，主成分1為64.09%，主成分2為22.83%，主成分1與主成分2相加大于85%，可以用這2 個主成分來表征樣品的風味物質組成。主成分分析結果顯示，所有樣品明顯分為2 大族群，4 個粳稻樣品均集中于第1象限內，7 個秈米樣品則集中于第4象限內。利用風味物質的主成分分析手段，很好地將稻米品種進行了區分。

3 結 論

采用SPME-GC-O-MS技術對秈米及粳米11 個品種的米飯樣品進行風味分析。米飯中關鍵風味化合物香草醛、1-辛烯-3-醇、戊醛、己醛等物質相對含量在粳米、秈米樣品中有明顯差異。2-乙酰基-1-吡咯啉未在秈米樣品中檢出，4-乙烯基苯酚只在粳米中檢測出來。經主成分分析，粳米與秈米米飯風味化合物存在明顯差異。

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Analysis of Flavor Compounds in Different Varieties of Cooked Rice

ZHANG Min1,2, MIAO Jing2, SU Huimin1, WANG Ziyuan1,2
(1. Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health, Beijing Technology & Business University, Beijing 100048, China; 2. Beijing Engineering and Technology Research Center of Food Additives, Beijing Technology & Business University, Beijing 100048, China)

Solid phase micro-extraction combined with gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry (SPME-GCO-MS) was used to analyze the flavor compounds of cooked rice from seven indica rice cultivars and four japonica rice cultivars. The results showed that cooked japonica rice was slightly richer in volatile flavor compounds than cooked indica rice. The key flavor compounds of cooked indica and japonica rice were significantly different. Specifically, 2-acetyl-1-pyrroline was not detectable in indica rice samples while 4-vinylphenol was only detectable in japonica rice. The content of vanillin in japonica rice was significantly higher than in indica rice. However, the contents of 1-octene-3-ol, pentanal and hexanal in indica rice were significantly higher than in japonica rice. Thus, through principal component analysis (PCA) of the flavor components of cooked rice, we distinguished between indica and japonica rice.

indica rice; japonica rice; cooked rice; flavor; principal component analysis

10.7506/spkx1002-6630-201716017

TS207.3

A

1002-6630（2017）16-0110-05

張敏, 苗菁, 蘇慧敏, 等. 不同品種稻米的米飯風味分析[J]. 食品科學, 2017, 38(16): 110-114. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201716017. http://www.spkx.net.cn

ZHANG Min, MIAO Jing, SU Huimin, et al. Analysis of flavor compounds in different varieties of cooked rice[J]. Food Science, 2017, 38(16): 110-114. (in Chinese with English abstract)

10.7506/spkx1002-6630-201716017. http://www.spkx.net.cn

2016-12-14

國家自然科學基金面上項目（31371830）

張敏（1972—），女，教授，博士，研究方向為糧食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：xzm7777@sina.com