張 超，李 丹，張 昌，李洪亮，殷 坤，張 雪，張東杰,2,

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 大慶 163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 國(guó)家雜糧工程技術(shù)研究中心，黑龍江 大慶 163319）

大米（Oryza sativa）被全世界三分之二的人作為主食消費(fèi)，隨著世界人口的不斷增加，國(guó)際稻米研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)到2025年全世界大米市場(chǎng)的消費(fèi)量將達(dá)到8億 t[1-2]。而在我國(guó)，大米的食用人口已超出總?cè)丝诘娜种⑶疫@一比例還在不斷上升[3]。

稻米中含有許多對(duì)人體有益的天然營(yíng)養(yǎng)物，如γ-谷維素、普利醇、VE（生育酚、生育三烯酚）、硫胺素、核黃素、煙酸和葉酸等[4]。其中γ-谷維素因最早在米糠中被發(fā)現(xiàn)，后得其名“γ-oryzanol”。γ-谷維素是由阿魏酸與三烯萜及甾醇酯化而成的一種天然植物營(yíng)養(yǎng)物，在米糠油中起著重要的抗氧化作用，目前已有30多種單體結(jié)構(gòu)被確認(rèn)[5-6]。在天然稻米中γ-谷維素主要由環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯、24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯、菜油甾醇阿魏酸酯、β-谷甾醇阿魏酸酯組成（結(jié)構(gòu)式如圖1所示），約占90%以上。糙米和米糠是γ-谷維素的重要獲取來(lái)源，其主要作用有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、降低膽固醇，并且對(duì)神經(jīng)和更年期起到一定的調(diào)節(jié)作用[7-8]。我國(guó)每年米糠的產(chǎn)量巨大，但只有小部分被開發(fā)利用，若在γ-谷維素提取和性質(zhì)方面加以重視和利用，將會(huì)給稻米副產(chǎn)物精深加工帶來(lái)巨大收益。在體外抗氧化實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，γ-谷維素可以減少植物油在煎炸過(guò)程中由高溫氧化造成的損失，同時(shí)在冷藏過(guò)程中可以抑制牛肉膽固醇氧化物的形成[9-10]，事實(shí)上γ-谷維素能有效避免膽固醇氧化產(chǎn)物對(duì)機(jī)體造成的損害[11-12]。

圖1 阿魏酸酯的結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structures of ferulic acid esters studied in this work

稻米中γ-谷維素含量變化受到環(huán)境、品種、產(chǎn)地因素的影響，除考察以上因素對(duì)稻米中γ-谷維素含量影響外，還有文獻(xiàn)報(bào)道了不同加工程度對(duì)稻米γ-谷維素總含量的影響[13]。不同阿魏酸酯單體的活性也存在明顯差別，但是對(duì)稻米γ-谷維素單體組成成分的分析相對(duì)較少；同時(shí)對(duì)米糠油中的γ-谷維素含量研究較多，對(duì)糙米的研究很少。此外，不同地區(qū)開展研究的水稻樣本量差異很大，Kim等[14]對(duì)韓國(guó)不同品種的稻米作了分析，發(fā)現(xiàn)γ-谷維素含量差異與基因型有關(guān)，另外有文獻(xiàn)報(bào)道歐洲地區(qū)稻米間的γ-谷維素含量，發(fā)現(xiàn)存在明顯差異[15]。而對(duì)我國(guó)稻米間γ-谷維素含量的研究幾乎為空白，僅徐冉等[16]報(bào)道了湖南75 份米糠油中γ-谷維素含量的變化。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)高效液相色譜檢測(cè)技術(shù)得出黑龍江省五大主產(chǎn)區(qū)糙米間γ-谷維素含量差異以及分析阿魏酸酯單體組成在自然條件下變化的關(guān)系，旨在以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填補(bǔ)對(duì)黑龍江區(qū)域內(nèi)糙米中谷維素含量研究的不足，為米制品及稻米深加工提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)稻米樣品2018年9—10月采自于黑龍江5 個(gè)地區(qū)農(nóng)田（方正、五常、響水、查哈陽(yáng)、建三江）；不同成熟期的水稻籽粒2018年7—9月采自寶泉嶺農(nóng)場(chǎng)，每隔7 d采收1 次，采收5 次，品種為龍粳-31（在黑龍江省種植面積最廣）。

甲醇、乙腈、醋酸（均為色譜純） 上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；γ-谷維素標(biāo)準(zhǔn)品（環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯23%、24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯51%、菜油甾醇阿魏酸酯15%、β-谷甾醇阿魏酸酯10%） 日本W(wǎng)ako公司；去離子水為GB/T 6682—2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》推薦用水；提取用甲醇為國(guó)產(chǎn)分析級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

1260 高效液相色譜儀（配有二極管陣列紫外檢測(cè)器） 美國(guó)安捷倫公司；SMART-N純水機(jī) 上海Canrex公司；4N電子分析天平 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；DGG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精橋精密儀器有限公司；CT193旋風(fēng)式粉碎機(jī) 福斯分析儀器（蘇州）有限公司；JHSFY-60A水分快速測(cè)定儀 無(wú)錫市劍輝機(jī)電設(shè)備有限公司；CPX-3800HC型醫(yī)用數(shù)控超聲波清洗器（100 W） 美國(guó)超聲儀器有限公司；TDZ5-WS臺(tái)式離心機(jī) 湖南湘儀實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)有限公司；RE-2000B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

對(duì)采獲的樣品進(jìn)行編號(hào)，以便區(qū)分地區(qū)，并對(duì)稻米品種進(jìn)行記錄：“地區(qū)＋具體地點(diǎn)＋品種名（龍粳/綏粳/稻花香）＋序列編號(hào)”。取回實(shí)驗(yàn)室后儲(chǔ)藏于黑暗陰涼通風(fēng)處。實(shí)驗(yàn)前在烘干箱中45 ℃烘12 h后去殼，挑去帶有青色未成熟籽粒后于旋風(fēng)粉碎機(jī)中粉碎過(guò)40 目篩收集樣品于密封袋中，儲(chǔ)藏于4 ℃冰箱中。不同成熟期的水稻，每次采獲后，及時(shí)用液氮處理后置于－40 ℃冰箱中，冷凍干燥再去殼，粉碎方法同上。

水分的測(cè)定：取0.5 g粉于水分快速測(cè)定儀中測(cè)定水分含量。

γ-谷維素提取[17]：稱取約（3±0.10）g樣品于50 mL離心管中，加入10 mL甲醇，室溫條件下超聲60 min后，3 000 r/min離心10 min，取上清液于250 mL旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶中，50 ℃旋蒸50 r/min至近干，準(zhǔn)確加入6 mL甲醇定容，渦旋5 min，將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶中的甲醇過(guò)0.45 μm有機(jī)微孔濾膜裝進(jìn)樣瓶，待上機(jī)檢測(cè)。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)品的制備

取10 mgγ-谷維素標(biāo)準(zhǔn)品用甲醇溶解于10 mL棕色容量瓶中，定容至刻度線處，作為貯存液置于－20 ℃冰箱中；實(shí)驗(yàn)時(shí)將貯存液稀釋成以下不同質(zhì)量濃度梯度10、50、100、150、200 μg/mL作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.3 色譜條件[18]

色譜柱：C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動(dòng)相：乙酸-乙腈-甲醇（3∶44∶53，V/V），等度洗脫，流速1.4 mL/min；進(jìn)樣量10 μL；檢測(cè)波長(zhǎng)325 nm。

1.3.4 阿魏酸酯含量計(jì)算

式中：C1為樣品的檢測(cè)質(zhì)量濃度/（μg/mL）；V為甲醇回溶體積/mL；m為樣品質(zhì)量/g；ω為樣品含水量/%。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)利用SPSS分析軟件進(jìn)行處理，采用單因素方差分析（one-way ANOVA）、兩兩比較均值（Duncan）、相關(guān)性分析。P＜0.05，差異顯著。各組數(shù)據(jù)均采用±s表示，n=3。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定結(jié)果

為了確定土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)糙米γ-谷維素含量造成的影響，按照NY/T 1377—2007《土壤pH的測(cè)定》測(cè)定，采用GB 9834—1988《土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定》測(cè)定土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，不同地區(qū)土壤中有機(jī)質(zhì)和pH值有所差別，結(jié)果如表1所示，土壤中有機(jī)質(zhì)均值最高的為五常地區(qū)，為（4.00±0.57）%；有機(jī)質(zhì)均值最低為響水，為（2.74±0.76）%。

表1 土壤有機(jī)質(zhì)含量和pH值Table 1 Organic matter contents and pH values of soil samples from five rice-producing regions

2.2 糙米中γ-谷維素的含量

所有糙米樣品經(jīng)45 ℃烘干12 h后，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍在14%～19%之間，計(jì)算樣品干基中γ-谷維素含量。糙米中的γ-谷維素含量變化顯著，五常地區(qū)的糙米均值含量最高（21.48±5.04）mg/100 g，響水地區(qū)的含量最低（16.56±6.29）mg/100 g，5 個(gè)區(qū)域糙米的γ-谷維素含量變化如表2所示。

表2 糙米樣品中γ-谷維素含量和阿魏酸酯組成Table 2 γ-Oryzanol contents and ferulic acid ester composition in brown rice samples

注：同一地區(qū)同列不同字母表示差異顯著（P＜0.05）；γ-谷維素均值為地區(qū)平均值±變化范圍值。

糙米中γ-谷維素含量的變化一直受到研究者的關(guān)注，歐州地區(qū)糙米γ-谷維素含量為23～63 mg/100 g[15]，韓國(guó)地區(qū)糙米的γ-谷維素含量為26.7～61.6 mg/100 g[14]。此外，有色糙米的γ-谷維素含量明顯高于普通糙米，Kim等[19]的研究表明有色糙米比普通糙米γ-谷維素含量高27%。研究報(bào)道印度地區(qū)的糙米γ-谷維素含量為50～72 mg/100 g[20]，可能在印度地區(qū)有色米種植量多，從而該地區(qū)的稻米γ-谷維素相比于其他地區(qū)最高，然而還需要研究者進(jìn)一步對(duì)該區(qū)域稻米做廣泛檢測(cè)，才能得出更明確解釋。但是有色糙米并不是γ-谷維素含量最高的品種，Aladedunye等[21]對(duì)比了北美州野生型稻米（Zizania palustris）和常規(guī)型稻米，結(jié)果得出北美野生型稻米的γ-谷維素含量（135.2 mg/100 g）是常規(guī)稻米的2 倍多。已有文獻(xiàn)還報(bào)道了其他地區(qū)糙米中的γ-谷維素含量為24.6～33.0 mg/100 g（巴基斯坦）和46.9～48.2 mg/100 g（日本）[22-24]，然而我國(guó)的相關(guān)數(shù)據(jù)卻難以獲得。與其他地區(qū)稻米對(duì)比，我國(guó)黑龍江地區(qū)糙米中γ-谷維素含量略低，為10.88～33.53 mg/100 g（表2），與巴基斯坦糙米極其相似，但在已有的文獻(xiàn)研究中，發(fā)現(xiàn)稻米樣本容量太小，進(jìn)而很難從整體上反映該地區(qū)稻米γ-谷維素含量的變化，還需要研究者進(jìn)一步提供數(shù)據(jù)。另外在實(shí)驗(yàn)中，檢測(cè)設(shè)備和方法的不同也會(huì)造成一定差異[25]，同時(shí)我國(guó)有色稻米的種植也受限，其他無(wú)色稻米中γ-谷維素含量也不高。在本實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)γ-谷維素含量最大值是最小值的3 倍左右，這與南美稻米米糠中谷維素含量（251～684 mg/100 g）變化范圍相似，此外也接近于自然條件下小麥（6.2～12.3 mg/100 g）和玉米（3.1～7.0 mg/100 g）中阿魏酸酯的變化量[26]。如表2所示，糙米中γ-谷維素含量遠(yuǎn)高于其他谷物的阿魏酸酯含量，如黑小麥（5 mg/100 g）、小麥（12 mg/100 g）、黑麥（6 mg/100 g）、大麥（0.4 mg/100 g）、玉米（7 mg/100 g）[27-29]。

對(duì)黑龍江省主要產(chǎn)區(qū)稻花香長(zhǎng)粒米（五常10 份、方正2 份、響水5 份）與粳稻圓粒米（查哈陽(yáng)10 份、方正8 份、響水3 份、建三江10 份）樣本分析后發(fā)現(xiàn)，γ-谷維素含量分別為20.26 mg/100 g和19.25 mg/100 g，如表2所示，可以得出該區(qū)域內(nèi)稻花香長(zhǎng)粒米比粳稻圓粒米γ-谷維素含量高。以兩區(qū)域間同一品種為考察因素，比較查哈陽(yáng)（10 份）與建三江（9 份）龍粳稻，發(fā)現(xiàn)建三江地區(qū)糙米中γ-谷維素的平均值稍高于查哈陽(yáng)地區(qū)。同時(shí)在比較五常地區(qū)（10 份樣品）與響水地區(qū)（5 份樣品）的稻花香系列時(shí)，發(fā)現(xiàn)五常地區(qū)均值（21.48 mg/100 g）明顯高于響水地區(qū)（20.64 mg/100 g）。如表2所示，5 個(gè)地區(qū)間的γ-谷維素含量存在明顯差異，五常均值為21.48 mg/100 g、建三江均值為21.40 mg/100 g、查哈陽(yáng)均值為20.53 mg/100 g、方正均值為17.33 mg/100 g、響水均值為16.56 mg/100 g，發(fā)現(xiàn)這一結(jié)果與表1土壤有機(jī)質(zhì)均值呈正相關(guān)。

同一區(qū)域相同品種間的差異也很大，發(fā)現(xiàn)五常稻花香糙米的γ-谷維素最大值（27.25 mg/100 g）是最小值（12.32 mg/100 g）的2 倍多；建三江龍粳系列糙米中，γ-谷維素最大值為26.06 mg/100 g比最小值16.77 mg/100 g高出近10 mg/100 g，但是由于在同一地區(qū)陽(yáng)光等其他氣候條件幾乎沒有太大差異，產(chǎn)生此現(xiàn)象是由人為環(huán)境差異所造成，即田間管理方式（如土壤施肥情況）等，Cho等[30]報(bào)道有機(jī)土壤栽培的稻米比傳統(tǒng)栽培的稻米中γ-谷維素含量高5 mg/100 g；此外還有研究者以中國(guó)臺(tái)灣粳稻Tainung 71為對(duì)象，設(shè)計(jì)4 組土壤有機(jī)質(zhì)的變化對(duì)水稻生長(zhǎng)情況的影響，當(dāng)電導(dǎo)率值為8 dS/m時(shí)，稻米中谷維素含量最高（19.2 mg/100 g），其值比最低組高出5.8 mg/100 g，但是γ-生育酚含量卻降到最低[31]；在本研究中也得到相同的結(jié)果，土壤中有機(jī)質(zhì)較高的地區(qū)，糙米中γ-谷維素含量也相對(duì)較高，如表1、2所示。由此可以通過(guò)土壤有機(jī)質(zhì)的提高，從而改善稻米中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累。

2.3 糙米中阿魏酸酯的組成分析

2.3.1 地區(qū)間阿魏酸酯的含量變化

圖2 樣品液相色譜圖Fig.2 Liquid chromatograms of samples

如表2、圖2所示，環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯和24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯含量最多，其次是β-谷甾醇阿魏酸酯和菜油甾醇阿魏酸酯，這些結(jié)論與其他研究者報(bào)道的結(jié)果一致[14-15]，但糙米中阿魏酸酯單體均有顯著變化，這與小麥和玉米中阿魏酸酯的組成及變化有所不同，玉米和小麥中4,4’-二甲基植物甾醇阿魏酸酯含量極少，甚至無(wú)法合成；此外多個(gè)小麥和玉米樣品間的菜油甾醇阿魏酸酯和β-谷甾醇阿魏酸酯相比變化不明顯，組成比例趨于穩(wěn)定[28]。

同一地區(qū)內(nèi)同一品種的阿魏酸酯組成比有所不同，對(duì)建三江地區(qū)的9 份龍粳樣品分析，得出β-谷甾醇阿魏酸酯占比是菜油甾醇阿魏酸酯占比的1～3 倍，樣品間的變化差異較大；同時(shí)對(duì)查哈陽(yáng)地區(qū)的10 份龍粳樣品分析，也得出相同的結(jié)果，如表2所示，但是它們的環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯和24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯的比例很穩(wěn)定，均約為1∶2，并且4,4’-二甲基類甾醇阿魏酸酯（環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯、24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯）與4,4’-去甲基類甾醇阿魏酸酯（菜油甾醇阿魏酸酯、β-谷甾醇阿魏酸酯）比為2.6∶1。稻花香長(zhǎng)粒米與綏粳圓粒米間阿魏酸酯的組成與前面的分析結(jié)果一致，也是環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯和24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯占比均趨于1∶1.7的比例，并且4,4’-二甲基植物甾醇阿魏酸酯與4,4’-去甲基植物甾醇阿魏酸酯比均約為2.8∶1。

2.3.2 阿魏酸酯含量的相關(guān)性

圖3 黑龍江水稻糙米中阿魏酸酯的組成（占總γ-谷維素比例）Fig.3 Ferulic acid ester composition of Heilongjiang-grown brown rice(proportions relative to total γ-oryzanol)

在本實(shí)驗(yàn)樣本中4,4’-二甲基植物甾醇阿魏酸酯的占比和4,4’-去甲基植物甾醇阿魏酸酯的占比相對(duì)恒定，分別為76.80%～60.85%和39.15%～23.20%，兩類阿魏酸酯間呈負(fù)相關(guān)，如圖3A所示。如圖3B、C所示，環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯、24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯分別和4,4’-去甲基植物甾醇阿魏酸酯呈負(fù)相關(guān)：r2=－0.455、r2=－0.590?？赡苁窃谧匀粭l件下代謝中4,4’-二甲基植物甾醇阿魏酸酯和4,4’-去甲基植物甾醇阿魏酸酯存在相互轉(zhuǎn)化，然而目前還未能探明阿魏酸酯的代謝機(jī)理，需進(jìn)一步的研究。

Miller等[15]研究發(fā)現(xiàn)糙米中4,4’-二甲基植物甾醇阿魏酸酯和4,4’-去甲基植物甾醇阿魏酸酯各自的變化不大，認(rèn)為4,4’-二甲基植物甾醇阿魏酸酯和4,4’-去甲基植物甾醇阿魏酸酯的含量相對(duì)恒定。從研究的共同結(jié)果看，可以得出4,4’-二甲基植物甾醇阿魏酸酯約是4,4’-去甲基植物甾醇阿魏酸酯的2～3 倍，如表2所示。如圖3D所示，β-谷甾醇阿魏酸酯變化12.62%～20.49%相對(duì)恒定，是由于β-谷甾醇阿魏酸酯與4,4’-二甲基植物甾醇阿魏酸酯呈負(fù)相關(guān)（r2=－0.422）。如圖3E、F所示，菜籽甾醇阿魏酸酯分別與環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯為r2=－0.316，與24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯為r2=－0.528的負(fù)相關(guān)性。

如圖3G所示，環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯和24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯負(fù)相關(guān)（r2=－0.451），但4,4’-二甲基植物甾醇阿魏酸酯占比恒定，可以得出土壤環(huán)境對(duì)環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯和24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯有重要的影響，如表2所示。已經(jīng)有文獻(xiàn)研究得出在蒲公英中發(fā)現(xiàn)環(huán)木菠蘿烯醇脂肪酸酯與24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇脂肪酸酯呈負(fù)相關(guān)；此外在尚未成熟的椰子油中發(fā)現(xiàn)，β-谷甾醇含量與Δ5-燕麥甾醇也存在明顯的負(fù)相關(guān)[32]，但對(duì)糙米樣本的分析并沒有得出β-谷甾醇阿魏酸酯與菜油甾醇阿魏酸酯存在負(fù)相關(guān)。

2.4 不同成熟期稻米中γ-谷維素和阿魏酸酯單體的含量變化

2.4.1 不同成熟期稻米中γ-谷維素含量變化

表3 不同成熟期水稻籽粒干物質(zhì)中γ-谷維素代謝合成量變化Table 3 Changes in γ-oryzanol content at different maturity stages in dry matters

表3為龍粳-31水稻在成熟過(guò)程中γ-谷維素含量和阿魏酸酯單體的比例，由開花后7 d的5.49 mg/100 g增加到開花后21 d的19.92 mg/100 g，后又降低到開花后35 d的16.62 mg/100 g。水稻成熟度也對(duì)γ-谷維素含量有一定的影響，在早期含量最少，在成熟的過(guò)程中逐漸合成，后期γ-谷維素合成量基本停止，含量趨于穩(wěn)定。水稻籽粒在成熟過(guò)程中主要涉及淀粉的積累，占籽粒最終干質(zhì)量的90%左右，有33 種重要酶參與該過(guò)程，其中主要酶為蔗糖合成酶、轉(zhuǎn)化酶、二磷酸腺苷葡萄糖焦磷酸酶、淀粉合成酶、粒結(jié)合型淀粉合成酶以及淀粉分支酶[33]，水稻籽粒灌漿速率在開花后30 d左右基本降低為零，后期基本維持不變，是由于淀粉合成酶、粒結(jié)合型淀粉合成酶以及淀粉分支酶的活性從開花后12 d到開花后36 d開始逐漸降低[34]，水稻籽粒在成熟后期主要以脫水為主。由表3可知，開花后21 d籽粒中γ-谷維素含量達(dá)到最大值，隨后又開始下降，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析可以得出γ-谷維素在開花后21 d前期合成速率大于淀粉合成速率，開花后21 d時(shí)淀粉的合成處在旺盛期，γ-谷維素合成的速率低于淀粉合成率，開花后21 d后以淀粉累積為主導(dǎo)，從而在開花后21 d后γ-谷維素含量呈逐漸降低趨勢(shì)。

2.4.2 不同成熟期稻米中阿魏酸酯單體的含量變化

如表3所示，在水稻籽粒成熟過(guò)程中環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯從開花后7 d的1.04 mg/100 g增加到開花后21 d的7.17 mg/100 g，后又減少到開花后35 d的4.30 mg/100 g；24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯含量最高，開花后7～14 d含量急劇增加，后緩慢增加到開花后28 d的9.09 mg/100 g；菜油甾醇阿魏酸酯含量前后變化不大，由開花后7 d的0.67 mg/100 g緩慢增加到開花后28 d的1.14 mg/100 g；β-谷甾醇阿魏酸酯由開花后7 d的0.59 mg/100 g增加到開花后21 d的3.30 mg/100 g，后趨于穩(wěn)定。在整個(gè)水稻籽粒成熟過(guò)程中4,4’-二甲基植物甾醇阿魏酸酯占比由開花后7 d的77%降低到開花后35 d的75%，基本保持不變，其中24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯占比呈先急劇下降后緩慢增加，環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯占比則相反，呈先急劇增加后緩慢下降的趨勢(shì)，在開花后21 d是比例變化突變點(diǎn)。4,4’-去甲基植物甾醇阿魏酸酯在整個(gè)籽粒成熟過(guò)程中的百分比變化不大，其中菜油甾醇阿魏酸酯占比由開花后7 d的12.24%顯著降低到開花后14 d的5.10%，后期基本保持不變；β-谷甾醇阿魏酸酯占比從開花后7 d的10.82%顯著增加到開花后21 d的16.60%，在開花后14 d是比例變化突變點(diǎn)。圖4為植物體甾醇的合成路徑，環(huán)木菠蘿烯甾醇作為前體經(jīng)過(guò)24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯甾醇中間體后分別通過(guò)不同的路徑合成菜油甾醇和β-谷甾醇。γ-谷維素是由阿魏酸酯與甾醇酯化合成的脂質(zhì)體化合物[35]，在籽粒35 d生長(zhǎng)過(guò)程中，甾醇代謝前體環(huán)木菠蘿烯醇甾醇及中間代謝體24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇甾醇和阿魏酸結(jié)合的酯化物（環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯、24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯）占比量最高，有文獻(xiàn)報(bào)道來(lái)源于黏稠色桿菌（Chromobacterium viscosum）和念球菌（Candidacylindracea）的脂肪酶對(duì)甾醇A環(huán)羥基有專門酯化作用[36]，除了酶的專一性可能還與甾醇體結(jié)構(gòu)性的差異有關(guān)，環(huán)木菠蘿烯醇甾醇及24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇甾醇的甾醇體末端羥基鄰位4號(hào)碳上存在2 個(gè)甲基，導(dǎo)致醇羥基上的氧電負(fù)性增強(qiáng)，更容易親核攻擊阿魏酸上的羧基碳，從而使水稻在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中環(huán)木菠蘿烯醇甾醇及中間代謝體24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇甾醇更容易酯化，但是水稻籽粒中甾醇與阿魏酸酯的酯化合成路徑還需要經(jīng)一部的研究。

圖4 植物中甾醇的代謝合成路徑Fig.4 Biosynthesis pathways of sterols and fatty acids in plants

3 討 論

基于高效液相色譜檢測(cè)技術(shù)分析了自然條件下黑龍江五大稻米產(chǎn)區(qū)糙米樣品中γ-谷維素的含量差異，并且得出阿魏酸酯單體含量之間存在一定的相關(guān)性。區(qū)域γ-谷維素均值的最大極差值為4.92 mg/100 g（五常均值最高，響水均值最低），所有樣品中4,4’-二甲基植物甾醇阿魏酸酯（環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯、24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇）和4,4’-去甲基植物甾醇阿魏酸酯（菜油甾醇阿魏酸酯、β-谷甾醇阿魏酸酯）占比為2.6∶1，可能是由于環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯和24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯和甾醇代謝通路也存在如圖4相同的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，維持比例的恒定。菜籽甾醇阿魏酸酯與24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯相關(guān)性最強(qiáng)。水稻籽粒在開花后28 d后淀粉合成基本停止，后期以脫水為主，理論上谷維素含量應(yīng)該呈平穩(wěn)趨勢(shì)或者呈略微者上升趨勢(shì)，但是在本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中開花后28 d后水稻籽粒干物質(zhì)中谷維素含量仍呈下降趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出土壤有機(jī)質(zhì)含量影響糙米谷維素的含量（表1、2），這一結(jié)果與Cho[30]和Tung[31]等的研究結(jié)果一致，而在本實(shí)驗(yàn)中土壤pH值的變化未發(fā)現(xiàn)影響糙米谷維素的含量，同時(shí)發(fā)現(xiàn)稻米谷維素含量也受不同成熟度的影響。

本實(shí)驗(yàn)分析了水稻籽粒不同成熟階段的阿魏酸酯單體變化，為進(jìn)一步探究水稻籽粒中阿魏酸酯單體代謝提供參考。得出的數(shù)據(jù)能為黑龍江省稻米業(yè)的精深加工以及掌握該區(qū)域內(nèi)稻米中主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)γ-谷維素含量提供依據(jù)。