梁 靜，楊冬梅，田向榮，謝文華，李俊年,*，薛達(dá)元*

（1.吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境學(xué)院，湖南 吉首 416000；2.中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京 100081）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)優(yōu)質(zhì)稻谷的需求越來越迫切。香稻作為稻谷中極其重要的一類，煮出的米飯營(yíng)養(yǎng)豐富、香氣濃郁，故深受人們的歡迎[1]。米飯的香味是多種呈香的揮發(fā)成分綜合作用的結(jié)果，揮發(fā)物質(zhì)種類和比例的不同都可能導(dǎo)致香味的差異，且不具香氣的成分對(duì)于整體香味的形成具有輔助作用[2-4]。

我國(guó)地域遼闊，生態(tài)環(huán)境多樣，是世界第一水稻生產(chǎn)大國(guó)，擁有豐富的香稻品種[5]。從20世紀(jì)下半葉，我國(guó)農(nóng)業(yè)科研人員加強(qiáng)對(duì)國(guó)內(nèi)香稻資源的搜集和研發(fā)[6]。但在我國(guó)的邊遠(yuǎn)山區(qū)，一些潛在的香稻品種可能尚未被發(fā)掘。顆砂貢米產(chǎn)于湘西州永順縣顆砂鄉(xiāng)太坪村貓子莊的桂井坪，該地海拔較高，日照充足，出產(chǎn)的稻谷奇香，可謂“谷中珍品”，并成為歷史上彭氏土司上貢清廷的貢米。顆砂貢米不同于普通大米，它顆粒大、色澤白里透青，用其做成米飯，質(zhì)地糯軟、味道醇厚、清香撲鼻。迄今，顆砂貢米風(fēng)味物質(zhì)的研究尚未見報(bào)道。

水蒸氣蒸餾法是提取揮發(fā)性成分的傳統(tǒng)方法[7-11]，該操作簡(jiǎn)單、設(shè)備易得。盡管用水蒸氣蒸餾提取過程中，高溫環(huán)境可導(dǎo)致次生反應(yīng)，熱敏性香氣成分受熱分解，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[12]，但值得注意的是，該方法與現(xiàn)實(shí)生活中大米蒸煮過程相似，故能客觀地評(píng)價(jià)米飯的香味。本研究以懷化芷江米（非香米）和桃花香米作對(duì)照，采用水蒸氣蒸餾法結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對(duì)顆砂貢米香氣成分進(jìn)行提取與分析，為永順顆砂貢米的開發(fā)推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

懷化芷江米，產(chǎn)地湖南懷化芷江侗族自治縣，生產(chǎn)日期2012年9月6日購(gòu)自芷江凱豐米業(yè)有限公司；桃花香米，產(chǎn)地湖南常德市，生產(chǎn)日期2012年12月7日，購(gòu)自湖南金健米業(yè)有限公司；顆砂貢米來自湖南湘西州永順縣顆砂鄉(xiāng)太坪村村民自家稻田種植的稻谷，收割于2012年8月，并用打谷機(jī)和碾米機(jī)制成白米，無食品添加劑。

乙醚、無水硫酸鈉均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

GCMS-QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司；R-210步琦旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士Büchi公司；水蒸氣蒸餾裝置 自制。

1.3 方法

1.3.1 水蒸氣蒸餾法提取大米中揮發(fā)性成分

實(shí)驗(yàn)用蒸餾裝置由1 L平底燒瓶、A型蒸餾頭、冷凝管、真空接收管、錐形瓶組裝成。其中，A型蒸餾頭帶含溫度計(jì)的橡皮塞。將200 g大米和600 mL去離子水加入到平底燒瓶，控制電爐溫度，平底燒瓶?jī)?nèi)溫度100℃，保持2 h。蒸汽經(jīng)冷凝管進(jìn)入錐形瓶，錐形瓶放在冰塊間。

1.3.2 蒸餾液的萃取、濃縮

收集到的80 mL蒸餾液用40 mL無水乙醚重復(fù)萃取3次[10,13-14]，合并醚層。于－20 ℃冰箱過夜保存，迅速倒出乙醚層并用無水硫酸鈉干燥，過濾除去硫酸鈉。濾液在真空度0.08 MPa、轉(zhuǎn)速30 r/min、水浴溫度25 ℃條件下經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至約1 mL，于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 GC-MS分析條件

進(jìn)樣前，用0.22 μm孔徑有機(jī)濾器過膜。

色譜條件[10]：HP-5MS型色譜柱（30m×0.25mm，0.25μm），進(jìn)樣口溫度250 ℃，載氣氮?dú)?，流?.0 mL/min；升溫程序：起始溫度35 ℃，保持2 min；以3 ℃/min上升到140 ℃，保持5 min；8 ℃/min上升到230 ℃，保持10 min；進(jìn)樣量1 μL，分流比20∶1。

質(zhì)譜條件[10]：電子電離源；離子源溫度230 ℃；電子電離能量70 eV；四極桿溫度150 ℃；溶劑延遲2.7 min；掃描模式為全掃描；掃描質(zhì)量范圍35～500 u。

1.4 定性定量分析

對(duì)檢測(cè)出的成分采用計(jì)算機(jī)NIST 05、NIST 05s譜庫(kù)檢索，當(dāng)匹配度＞80（最大值為100）時(shí)，即為鑒定結(jié)果，并用峰面積歸一法測(cè)定其相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 顆砂貢米與桃花香米、芷江米揮發(fā)性成分比較

水蒸氣蒸餾法所得顆砂貢米、桃花香米、懷化芷江米的揮發(fā)性物質(zhì)GC-MS總離子流圖如圖1所示。3種大米揮發(fā)成分及各成分的相對(duì)含量，如表1所示。

圖 1 芷江米、桃花香米及顆砂貢米揮發(fā)性成分的GC-MS總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatiles from Zhijiang rice,Taohua aromatic rice and Kesha tribute rice

由表1可知，從顆砂貢米、桃花香米及芷江米中分別鑒定出33、31、40種揮發(fā)性成分，主要種類包括烴類、醇類、醛類、酮類、酯類、酚類、有機(jī)酸及雜環(huán)類。顆砂貢米與桃花香米共有成分為22種，占顆砂貢

米總揮發(fā)物的81.94%。研究表明，醛類、酮類、醇類、酯類、有機(jī)酸類、雜環(huán)類等是對(duì)米飯香氣形成起重要作用的化合物種類[14-17]。比較3 種大米揮發(fā)性成分發(fā)現(xiàn)，桃花香米（21.64%）和顆砂貢米（20.44%）烴類相對(duì)含量均低于芷江米（32.88%）；同時(shí)，顆砂貢米中醛類相對(duì)含量達(dá)24.23%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了桃花香米（5.13%）和芷江米（2.90%）；顆砂貢米中醇類（6.19%）、酸類（6.64%）、雜環(huán)類（6.35%）相對(duì)含量均高于桃花香米（醇類、酸類、雜環(huán)類分別為 0.74%、1.35% 、0.66%）和芷江米（醇類、酸類、雜環(huán)類分別為1.03%、0.68%、2.36%），但酯類和酚類的相對(duì)含量均低于桃花香米和芷江米（表2）。

表 1 顆砂貢米、桃花香米及芷江米揮發(fā)性成分的GC-MS 分析結(jié)果Table 1 GC-MS analysis of volatiles from Kesha tribute rice, Taohua aromatic rice and Zhijiang rice

表 2 顆砂貢米、桃花香米及芷江米揮發(fā)性成分含量及種數(shù)Table 2 Difference in the content and number of volatiles among Table 2 Difference in the content and number of volatiles among Kesha tribute rice, Taohua aromatic rice and Zhijiang rice Kesha tribute rice, Taohua aromatic rice and Zhijiang rice樣品 指標(biāo) 揮發(fā)性成分烴類 醛類 醇類 酯類 酮類 酸類 酚類 雜環(huán)類芷江米 含量/%種數(shù)32.88 14 2.90 5 1.03 2 1.71 5 2.46 4 0.68 1 4.24 2 2.36 3桃花香米 含量/%種數(shù)21.64 13 5.13 4 0.74 1 2.21 3 0.93 1 1.35 1 4.50 1 0.66 1顆砂貢米 含量/%種數(shù)20.44 11 24.23 5 6.19 2 0.95 2 1.84 2 6.64 1 1.61 1 6.35 2

2.2 顆砂貢米與桃花香米、芷江米香氣成分比較

米飯的香氣是由多種呈香的揮發(fā)性成分組成[18-19]。在鑒定出的所有揮發(fā)性成分中，正己醇（8.232 min）具有水果芳香，相對(duì)含量達(dá)4.82%，是顆砂貢米特有的香味物質(zhì)。比較顆砂貢米、桃花香米及芷江米香氣成分發(fā)現(xiàn)，具有青香、橙香和奶香的2-壬醇（保留時(shí)間與相對(duì)含量：23.071 min，0.94%）和具有杏香、桃香及蘆筍香3-壬烯-2-酮（30.973 min，0.94%）僅存在于顆砂貢米與芷江米，且在顆砂貢米中的相對(duì)含量高于芷江米（分別為0.39%、0.39%）。此外，在顆砂貢米、桃花香米及芷江米中， 具黃瓜香的E-2-壬烯醛（22.193 min）相對(duì)含量分別為17.77%、2.39%、0.94%，含藥草香及焦糖香的5-乙基二氫-2（3H）呋喃酮（16.849 min）相對(duì)含量分別為3.39%、0.66%、0.39%，擁有強(qiáng)烈的花果香和油脂香的（E,E）-2,4-壬二烯醛（24.848 min）分別為1.55%、0.47%、0.40%，呈玫瑰香的正十一醛（47.049 min）相對(duì)含量分別為1.66%、0.73%、0.47%（表1），這4 種香味物質(zhì)相對(duì)含量在顆砂貢米中均高于桃花香米、芷江米。由此說明，顆砂貢米含有的香味物質(zhì)種類和相對(duì)含量均比桃花香米多。此外，顆砂貢米揮發(fā)性成分，如E-2-壬烯醛、（E,E）-2,4-壬二烯醛、2-庚烯醛、（Z）-9-十八烯酸、正十八烷，也存在于在其他類型的香米中[10,20]。

3 結(jié) 論

顆砂貢米與桃花香味共有的揮發(fā)性成分達(dá)81.94%，其香氣成分主要集中在醛類（24.23%）、酸類（6.64%）、雜環(huán)類（6.35%）、醇類（6.19%）。顆砂貢米含有的香氣成分包括E-2-壬烯醛（17.77%）、正己醇（4.82%）、5-乙基二氫-2（3H）呋喃酮（3.93%）、正十一醛（1.66%）、（E,E）-2,4-壬二烯醛（1.55%）、2-壬醇（0.94%）、3-壬烯-2-酮（0.94%），且相對(duì)含量均高于桃花香米、芷江米。

綜上所述，顆砂貢米含有豐富的香氣物質(zhì)，可能是一種潛在的優(yōu)質(zhì)水稻。但除香味外，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也是衡量水稻品質(zhì)的重要指標(biāo)，故需進(jìn)一步對(duì)顆砂貢 米蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、礦質(zhì)元素等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，以期推動(dòng)顆砂貢米的研究和開發(fā)，為我國(guó)的香稻育種研究提供優(yōu)質(zhì)的水稻資源。

[1]謝新華, 肖昕, 李曉方, 等. 水稻香味的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2004, 20(1): 57-59.

[2]周顯青, 王學(xué)鋒, 張玉榮, 等. 米飯食味品質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)展[J]. 糧油食品科技, 2013, 21(1): 56-61.

[3]CHAMPAGNE E T. Rice aroma and flavor: a literature review[J].Cereal Chemistry, 2008, 85(4): 445-454.

[4]于言敏, 王永華. 水稻香味研究現(xiàn)狀[J]. 黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010(8):115-117.

[5]謝黎虹, 段斌伍, 孫成效. 香稻的淵源、香味及遺傳[J]. 世界農(nóng)業(yè),2003(11): 49-50.

[6]林光. 香稻的發(fā)展現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2009, 25(8):164-168.

[7]SEMWAL A D, SHARMA G K, ARYA S S. Flavor degradation in dehydrated convenience foods: changes in carbonyls in quick-cooking rice and Bengal gram dhal[J]. Food Chemistry, 1996, 57(2): 233-239.

[8]王曉杰, 馬越, 楊國(guó)偉, 等. 水蒸氣蒸餾法提取佛手揮發(fā)油的工藝研究[J]. 食品科技, 2009, 34(3): 85-88.

[9]姜顯光, 侯冬巖, 回瑞華, 等. 馬蘭種子及其種皮中揮發(fā)組分的GC-MS分析[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(18): 263-264.

[10]劉玉平, 苗志偉, 陳海濤, 等. 4 種市售香米中揮發(fā)性成分提取與分析[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(20): 181-184.

[11]趙興杰, 籍保平, 趙磊, 等. 佛手揮發(fā)油不同提取方法的比較研究[J].食品科學(xué), 2007, 28(4): 147-170.

[12]黃玉清, 陳藝欣, 田厚軍. 植物香氣成分提取方法的研究進(jìn)展[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 40(7): 245-247.

[13]任清, 黃明泉, 楊震安, 等. 同時(shí)蒸餾萃取燕麥炒米香味物質(zhì)的氣相色譜-質(zhì)譜分析[J]. 食品科學(xué), 2012, 33(14): 158-161.

[14]黃懷生, 朱旗, 李擁軍, 等. 香米在加工過程中香氣成分的變化[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2007, 33(1): 87-89.

[15]GRIMM C C, DERGMAN C, DELGAAD J T, et al. Screening for 2-acetyl-1-pyrroline in the headspace of rice using SPME/GC-MS[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2001, 49(1): 245-249.

[16]ZENG Zhi, ZHANG Han, ZHANG Tao, et al. Analysis of avor volatiles of glutinous rice during cooking by combined gas chromatography-mass spectrometry with modi ed headspace solidphase microextraction method[J]. Journal of Composition and Analysis, 2009, 22(4): 347-353.

[17]康東方, 何錦風(fēng), 王錫昌, 等. 頂空固相微萃取與GC-MS聯(lián)用法分析米飯及其制品氣味成分[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2007, 22(5): 147-149.

[18]丁耐克. 食品風(fēng)味化學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 1996: 189-227.

[19]王彰, 許時(shí)嬰, 湯堅(jiān). 食品化學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 1999:311-320.

[20]楊潔, 熊光權(quán), 程薇, 等. 頂空固相微萃取與氣質(zhì)聯(lián)用法分析香米中的揮發(fā)性成分[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 49(11): 2898-2902.