冀北水稻揮發性物質及其香氣成分研究

中圖分類號：S511.2+2 文獻標志碼：A 文章編號：1673-6737（2025）03-0012-05

Abstract InordertoexplorethearomacomponentscontainedindiferentvarietiesofriceinnorthernHebei，epresentativerice samplesfrom Chengdeareawerecolectedasexperimental materials.Thevolatilesubstancescontained initweredetected by headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-massspectrometry.Theresults showed that there were 16common volatile substancesin1O ricesamples，including12 aromaticsubstances.Aldehydesandaromaticcompoundsarethe main substances thatcontribute tothearomaofrice，whileestersandalcoholsalsomakeimportantcontributionstothearomaofrice. Huabei Chengke 2O35 has the highest content of aromatic substances， accounting for 20.17% ，belonging to long grain japonica rice.Inadition，theapplicationoffertilizersandplantingtechniquesalsoplaysanimportantroleinimprovingthearomaand qualityofriceThisstudyprovidesatheoreticalbasisfortheproductionanddepdevelopmentandutilizationof high-quality rice.

Key Words： Rice， Aroma components; Gas chromatography-mass spectrometry; Headspace solid-phase microextraction

水稻是世界主要糧食作物之一，我國作為世界上最大的水稻生產國和出口國[，在解決世界人口糧食問題方面起著重要的作用。在農業可持續發展的進程中，水稻的品質受到廣大人民群眾的關注，其獨特的香味也受到群眾的喜愛。許多國家都開始重視水稻的生產，提高水稻的品質，增加水稻的香氣含量45。水稻中含有的揮發性物質會令食用者產生愉悅感，能夠增加消費者的接受程度與消費欲望，因此香味是影響水稻品質的一項重要指標。水稻中的香氣成分含有醇、酸、酯、醛、酮、烯烴等上百種揮發性物質，不同水稻品種的揮發性物質組成及其含量存在顯著差異，這些差異導致各品種能夠散發出各自獨特的香味[7-10]劉國棟等采用GC-IMS可以較好地鑒別不同香稻品種中揮發性物質的差異，張玉榮等利用頂空固相微萃取結合氣質聯用儀檢測影響稻米儲藏品質氣味的揮發性物質成分，經鑒定分析，稻米儲藏過程中揮發性成分有醚類、酮類、酚類、烴類、酯類、酸類、醇類及雜環類等多種成分。江蘇、吉林和原陽樣品中分別檢測到181、215、206種氣體成分，其中烴類、酯類、酮類、醛類和醇類是其主要揮發性成分2。但是對水稻中揮發性物質還缺少深入性的研究，對其香型也缺少更具體、更科學的闡述。本研究利用頂空固相微萃取－氣質聯用技術，對水稻中含有的揮發性物質及其香氣成分進行深入研究，旨在為高品質水稻的生產和深度開發利用提供理論依據。

1材料與方法

1.1 材料與儀器

以水稻為研究對象，采集河北省承德市具有代表性的水稻品種樣品10份（編號分別為：華北承科1048號、華北承科2007號、華北承科2010號、華北承科2013號、華北承科2033號、華北承科2035號、華北承科2050號、華北承科2071號、華北承科3068號、華北承科4004號）。

電子天平、氣相色譜儀質譜儀、 HP-5MS 色譜柱 ，試劑為氯化鈉。

1.2 樣品處理

稱取適量樣品于頂空瓶中，加入飽和氯化鈉，壓蓋，置于 80°C 水浴中平衡 20min ，再將固相微萃取針扎進頂空瓶中，放入80 °C 水浴中30min，250 C 進樣口解析 5min 。

1.3氣相色譜儀質譜儀使用條件

柱溫：初溫 50°C 保持 2min ，以 5‰ 升至180 C 保持 5min ，再以10 升至250C ，保持 5min ;進樣口溫度：250 C ；傳輸線溫度：280 C ；載氣流速： 1.0mL/min ；不分流模式；HP-5MS 色譜柱 30m×0.25mm×0.25μm） ；質譜條件為離子源溫度：230 C ，四級桿溫度： 150‰ ，質譜：EI源，模式：全掃40-600。

1.4數據處理與分析

采用儀器配套的VOCal軟件查看分析譜圖和數據的定性定量，應用軟件內置的NIST數據庫和IMS數據庫對揮發性物質進行定性分析，用Dy-namicPCA插件對樣品揮發性物質進行主成分分析，從中得到高質量的成分，繪制譜圖，然后通過與數據庫比對，對其進行物種注釋，最后基于注釋結果進行樣品品種復雜度分析以及組間物種的差異分析。

2結果與分析

2.1水稻樣品揮發性物質分析

化驗結果顯示，華北承科1048號、2071號、2007號、2010號、2013號、2033號、2035號、2050號、3068號、4004號分別具有揮發性物質42、40、45、42、39、48、55、53、57、37種。10份水稻樣品具有揮發性物質16種（表1），其中呈香物質12種：壬醛（Nonanal）2-（4-甲基苯基）吲哚嗪（Indolizine，2-（4-methylphenyl）-）、辛醇（1-Octanol）、3-氰基吲哚（3-Indolecarbonitrile）、3-芐基-2-苯基1H-吲哚（1H-Indole，3-benzyl-2-phenyl-）、1-甲基 -3- 苯基吲哚（1-Methyl-3-phenylindole）、5.6-二甲氧基吲哚（5，6-Dimethoxyindole）苯乙烯（Styrene）吲哚（Indole）、異丁酸酐（Propanoic acid，2-methyl-，anhydride）、5-氰基吲哚（1H-Indole-5-carbonitrile） 、4- 羥基-2-甲基吲哚（2-Methyl-4-indolol）。

2.2水稻樣品香氣成分分析

10份水稻樣品具有的12種呈香物質中，酯類化合物1種、醇類化合物1種、醛類化合物1種、芳香族化合物9種。其中，醛類化合物相對含量最高的是華北承科2035號，為 7.99% ，相對含量最低的是華北承科3068號，為 2.77% ；芳香族化合物相對含量最高的是華北承科2035號，為11.12% ，相對含量最低的是華北承科2013號，為0.23% ；酯類化合物僅華北承科2050號含有，相對含量為 5.1% ；醇類化合物相對含量最高的是華北承科2033號，為 1.4% 、相對含量最低的是3068號，為 0.98% （圖1）。

華北承科2035號含有的醛類化合物和芳香族化合物相對含量最高，其次為醇類化合物。醛類化合物中僅含有壬醛，含量為 7.99% ；芳香族化合物含有2-（4-甲基苯基）吲哚嗪、3-氰基吲哚、1-甲基-3-苯基吲哚、5，6-二甲氧基吲哚、苯乙烯，其中含量最高是苯乙烯，為 7.88% ，含量最低是3-氰基吲哚，為 0.14% ；醇類化合物僅含有辛醇，含量為 1.06% 。

華北承科2033號含醛類化合物和醇類化合物。醛類化合物中僅含有壬醛，含量為 6.96% ；醇類化合物中僅含有辛醇，含量為 1.4% 。

華北承科2050號含有醛類化合物、酯類化合物和芳香族化合物。醛類化合物中僅含有壬醛，含量為 6.08% ；酯類化合物僅含有異丁酸酐，含量為5.1% ；芳香族化合物僅含有吲哚，含量為 2.2% 。

華北承科2013號含醛類化合物和芳香族化合物。醛類化合物中僅含有壬醛，含量為 6.34% ：芳香族化合物中僅含有4-羥基 -2- 甲基吲哚，含量為 0.23% 。

華北承科3068號含醛類化合物、醇類化合 物和芳香族化合物。醛類化合物中僅含有壬醛， 含量為 2.77% ；醇類化合物中僅含有辛醇，含量 為 0.98% ；芳香族化合物含有2-（4-甲基苯基） 吲哚嗪和3-氰基吲哚，含量分別為 0.31% 和 0.25% 。

以上分析可知，醛類化合物和芳香族化合物是主要呈香物質，醇類化合物和酯類化合物對水稻呈香也有重要作用。而壬醛和吲哚類化合物對水稻香氣有著重要作用。

2.3水稻最佳匹配譜圖

由上述的對比分析可得出，華北承科2035號的香氣品質優于其他水稻品種，且屬于長粒粳稻。其最佳匹配譜如圖2所示。

3結論與討論

水稻中揮發性物質的香氣成分是影響其品質的關鍵因素之一。深入研究水稻中的揮發性物質，并對香氣成分進行調優，能夠有效提升水稻的整體品質，進而開發出更優質的水稻品種。這不僅有助于推動優質水稻的廣泛推廣，還能顯著提高消費者對水稻的接受度和消費意愿，從而促進水稻產業的可持續發展。伴隨著農業的可持續發展，人們對美好生活的需求也越來越高，因此，水稻的品質及香氣越來越受到人民大眾的關注。近年來，頂空固相微萃?。瓪赓|聯用技術廣泛應用于研究水稻中的揮發性物質。在以上的分析中，共檢測出12種香氣成分，包括1種酯類化合物、1種醇類化合物、1種醛類化合物、9種芳香族化合物。10份水稻樣品中均含有大量的醛類化合物，且芳香族化合物種類最多。醛類化合物和芳香族化合物是水稻呈現特征性香氣的主要化合物，酯類化合物和醇類化合物對水稻的特征性香氣成分也有一定的影響，其中導致水稻產生特征性香氣的成分有：壬醛、吲哚類化合物。這些揮發性物質都是水稻呈香不可或缺的物質。

在檢測的10份水稻樣品中，醛類化合物和芳香族化合物含量最高的為華北承科2035號，含有7種香氣成分，分別為：壬醛、2-（4-甲基苯基）吲哚嗪、辛醇、3-氰基吲哚、1-甲基-3-苯基吲哚、5.6-二甲氧基吲哚、苯乙烯。該水稻品種優質，香氣濃郁，且為長粒粳稻。

除了這些揮發性物質外，一些肥料也對水稻的品質和香氣產生重要影響。鉀肥能普遍提高香稻的游離脯氨酸含量和脯氨酸脫氫酶活性，進而提高糙米香氣2-AP的含量，同時，增施鉀肥能改善香稻稻米的外觀品質和提高香稻稻米的營養品質[13-15]。鑭肥顯著提高了水稻的糙米香氣含量、結實率和千粒重，從而顯著提高了水稻的產量。鑭肥還改善了水稻稻米的外觀品質等[6，I7。同樣，一些種植技術也可以對水稻香氣產生重要影響：免耕方式香稻草還田配套同步深施肥機插秧模式下有助于提高水稻產量、改善水稻品質、維持水稻香氣2-AP含量于較高水平，是協同提高水稻香氣2-AP與產量的較優耕種管理模式[18-20]。因此，合理種植水稻優質品種，并輔以適宜的儲存條件、加工方式等，對提高水稻香氣，改善水稻品質起著重要作用。

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（責任編輯：王丹）