馬佳佳， 喬中英， 黃桂麗， 孫靈湘， 隋思瑤， 王毓寧

(江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，蘇州 215105)

蘇香粳3號(hào)和蘇香粳100分別系蘇州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的中熟中粳和中熟晚粳優(yōu)質(zhì)水稻，具備豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性好、食味好、香味濃、綜合抗性好等特點(diǎn)，是蘇州及周邊地區(qū)種植優(yōu)質(zhì)水稻的上佳品種[1]。大米作為我國(guó)主要成品糧，風(fēng)味及品質(zhì)備受關(guān)注[2]。大米的風(fēng)味和口感受遺傳控制、產(chǎn)地環(huán)境、栽培措施及采后干燥方式等因素的影響，這些因素使得大米在化學(xué)物質(zhì)含量、揮發(fā)性成分以及蒸煮品質(zhì)等方面均存在差異[3]。目前關(guān)于蘇香粳3號(hào)和100的整體風(fēng)味特征和適口性研究尚未有相關(guān)報(bào)道。研究蘇香粳大米與其他品種的風(fēng)味口感差異，為蘇香粳大米育種技術(shù)提升提供理論依據(jù)，同時(shí)研究產(chǎn)地環(huán)境、干燥方式對(duì)其影響為其在優(yōu)質(zhì)栽培和推廣種植提供技術(shù)指導(dǎo)，對(duì)確保蘇香粳大米的風(fēng)味、食味特性有著極其重要的意義[4]。氣相離子遷移譜(GC-IMS)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)氣相分離檢測(cè)技術(shù)，可對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行快速無(wú)損定性分析，廣泛應(yīng)用于果蔬、食用菌、肉類(lèi)、乳品飲料等的產(chǎn)地溯源、食品鑒別、品質(zhì)評(píng)價(jià)分級(jí)等各個(gè)領(lǐng)域[5-7]。谷航等證實(shí)了GC-IMS 技術(shù)在氣味指紋圖譜方面優(yōu)勢(shì)明顯，可以用于大米早期霉變的檢測(cè)[8]。電子鼻技術(shù)可快速對(duì)樣品進(jìn)行定性判斷和定量預(yù)測(cè)。GC-IMS通過(guò)差異圖譜和指紋圖譜使差異性更直觀和準(zhǔn)確，電子鼻主要用來(lái)區(qū)分整體風(fēng)味的差異性[9]。

本研究以蘇香粳大米為對(duì)象，基于氣相離子遷移譜和電子鼻對(duì)大米的整體風(fēng)味特征進(jìn)行主成分分析，同時(shí)研究大米的外觀特性和適口性。與不同的優(yōu)質(zhì)大米品種、不同的區(qū)域種植環(huán)境及不同的干燥方式作比，探討蘇香粳大米的風(fēng)味和口感的表現(xiàn)差異性和對(duì)環(huán)境的敏感性，旨在進(jìn)一步分析蘇香粳大米的品質(zhì)特性。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)所用稻谷品種為蘇香粳3號(hào)、早香稻、蘇香粳100、南粳46，由蘇州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究室提供。產(chǎn)地概況如表1所示。

表1 蘇州望亭鎮(zhèn)、無(wú)錫羊尖鎮(zhèn)和蘇州金庭鎮(zhèn)實(shí)驗(yàn)地土壤主要養(yǎng)分含量

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)分為3組：第一組為中熟中粳：蘇香粳3號(hào)(編號(hào)1)、早香粳1號(hào)(編號(hào)2)；中熟晚粳：蘇香粳100(編號(hào)3)、南粳46(編號(hào)4)的揮發(fā)性成分、外觀品質(zhì)和適口性比較分析試驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)1)，4個(gè)品種均在蘇州望亭鎮(zhèn)種植；第二組為蘇香粳3號(hào)、蘇香粳100號(hào)稻谷在不同產(chǎn)地的大米風(fēng)味特征和適口性品質(zhì)比較試驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)2)，蘇香粳3號(hào)分別在蘇州望亭鎮(zhèn)(編號(hào)5)、無(wú)錫羊尖鎮(zhèn)(編號(hào)6)種植，蘇香粳100分別在蘇州望亭鎮(zhèn)(編號(hào)7)、蘇州金庭鎮(zhèn)(編號(hào)8)種植；第三組為蘇香粳3號(hào)稻谷自然晾曬(編號(hào)9)和低溫干燥(編號(hào)10)后的大米風(fēng)味特性和蒸煮特性品質(zhì)比較試驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)3)。

1.3 儀器與設(shè)備

風(fēng)味分析儀(FlavourSpec?)，電子鼻(PEN3)，實(shí)驗(yàn)壟谷機(jī)(SY88-TH)，碾米機(jī)(SATAKE)，大米食味計(jì)(JSWL)，色差儀(CR400)，精白度計(jì)(MM1D)，質(zhì)構(gòu)儀(TMS-PRO)，電熱鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9055A)。

1.4 大米樣品制備

實(shí)驗(yàn)一組、實(shí)驗(yàn)二組稻谷收獲后曬干，實(shí)驗(yàn)三組低溫50 ℃烘干，終了含水量至14.5%，然后進(jìn)行壟谷得到糙米，統(tǒng)一碾米30 s獲得大米備用。

1.5 實(shí)驗(yàn)方法

1.5.1 食味值及蛋白質(zhì)的測(cè)定：儀器進(jìn)行預(yù)熱15 min，選擇檢測(cè)品種：白米，稱(chēng)取大米150 g進(jìn)樣，60 s內(nèi)完成測(cè)定，讀取結(jié)果(食味值、蛋白質(zhì)含量)，取3次檢測(cè)結(jié)果的平均值。

1.5.3 精白度測(cè)定：采用標(biāo)準(zhǔn)黑色和白色比色板分別進(jìn)行校準(zhǔn)，將大米樣品盛入測(cè)定槽，放入主機(jī)的測(cè)定單元，自動(dòng)完成測(cè)定，取5次檢測(cè)結(jié)果的平均值。

1.5.4 適口性指標(biāo)測(cè)定：新鮮米飯制備：采用直徑80 mm，高度60 mm的鋁盒，稱(chēng)取大米樣品15 g，加入蒸餾水18 g，蒸煮40 min，冷卻15 min, 米飯物性測(cè)試采用TPA模式，感應(yīng)元量程1 000 N，起始力：1.5 N，測(cè)試速度：30 mm/min，壓縮程度：60%，擠壓探頭直接下壓鋁盒中冷卻米飯，平行測(cè)定3次。

1.5.5 電子鼻檢測(cè)參考Song[10]樣品處理：準(zhǔn)確稱(chēng)取3.0 g 大米樣品于10 mL 的頂空瓶中，在25 ℃下加蓋密封60 min，待測(cè)。分析參數(shù)：手動(dòng)進(jìn)樣，采樣間隔1 s，零點(diǎn)微調(diào)時(shí)間10 s，預(yù)采樣時(shí)間5 s，清洗時(shí)間40 s，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為60 s，數(shù)據(jù)采集流量300mL/min。每個(gè)樣品做5個(gè)平行，取傳感器在52～56 s時(shí)獲得的穩(wěn)定信號(hào)進(jìn)行分析。

1.5.6 GC-IMS測(cè)試參考劉強(qiáng)[11]等方法，頂空進(jìn)樣條件：頂空孵育溫度：80 ℃；孵育時(shí)間：15 min；孵化轉(zhuǎn)速：500 r/min；進(jìn)樣針溫度：85 ℃；進(jìn)樣體積：500 μL，不分流，清洗時(shí)間：5 min。GC條件：色譜柱類(lèi)型：MXT-5 (15 m×0.53 mm×1μm)，色譜柱溫度：60 ℃；運(yùn)行時(shí)間：20 min；載氣：高純 N2(純度≥99.99%)；流速：初始 2.0 mL/min，在 2 min 內(nèi)線性增至 150 mL/min。IMS條件：漂移氣(N2，純度≥99.99%)；流速：150 mL/min；IMS 溫度：45 ℃；分析時(shí)間：20 min。取5 g大米樣品，置于20 mL頂空瓶中，80 ℃孵育15 min，頂空進(jìn)樣后用風(fēng)味分析儀直接測(cè)試，每個(gè)樣品做3 個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，經(jīng)配套軟件分析獲得樣品中揮發(fā)性有機(jī)物的差異譜圖；通過(guò)NIST 和IMS 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)揮發(fā)性氣味定性分析。

1.6 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、作圖，SAS9.4統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和方差分析，主成分分析、線性判別分析由電子鼻自帶的軟件進(jìn)行分析，SPSS 20.0進(jìn)行因子分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 頂空氣相離子遷移譜分析大米風(fēng)味

2.1.1 不同品種的大米揮發(fā)性有機(jī)物指紋圖譜對(duì)比

通過(guò)GC-IMS的Reporter 插件程序制作出不同品種大米的二維圖譜，如圖1所示，1.0處紅色豎線為RIP峰，根據(jù)峰(色點(diǎn))的有無(wú)或者顏色深淺能夠直觀表現(xiàn)不同品種大米之間的組分及濃度差異。以品種1作為參照，對(duì)比顯示樣品中所有揮發(fā)性物質(zhì)在品種2、3、4中的差異情況。品種2的揮發(fā)性物質(zhì)含量明顯減少，品種3、4揮發(fā)性物質(zhì)含量和種類(lèi)變化明顯多于中熟中粳，為更直觀地對(duì)比不同大米品種的揮發(fā)性物質(zhì)的差異，選取信號(hào)峰進(jìn)行指紋圖譜比對(duì)。

圖1 不同品種大米揮發(fā)性物質(zhì)成分對(duì)比差異譜圖

注：圖中一行代表一個(gè)樣品的揮發(fā)性成分組成；圖中一列代表某種揮發(fā)性物質(zhì)在不同樣品中的信號(hào)峰；信號(hào)峰的顏色明暗代表該物質(zhì)的濃度高低；從圖中可以直觀看出每種樣品的完整揮發(fā)性有機(jī)物信息以及樣品之間揮發(fā)性有機(jī)物的差異。圖2 不同品種大米的Gallery Plot指紋譜圖

由圖2可知，共檢測(cè)出61種物質(zhì)，定性的有46種物質(zhì)。圖2橫坐標(biāo)為不同的揮發(fā)性成分，已定性的用其名稱(chēng)表示；未定性的物質(zhì)用編號(hào)表示。由圖2可知，區(qū)域A與B是中熟中粳1、2與中熟晚粳3、4共有的風(fēng)味物質(zhì)，A主要是酮和醛，環(huán)己酮、2-甲基丁醛、辛醛等，B主要是醇和醛，己醛、壬醛、戊醛、1-辛烯-3-醇、3-甲基丁烷-1-醇、2-戊基呋喃等，這些物質(zhì)對(duì)大米整體風(fēng)味輪廓起到關(guān)鍵作用。醛類(lèi)物質(zhì)主要是通過(guò)脂質(zhì)氧化和分解產(chǎn)生，其氣味閾值相對(duì)較低，可以產(chǎn)生原生、濃郁的香味[12]，在所有揮發(fā)性物質(zhì)種類(lèi)中對(duì)整體味道貢獻(xiàn)最大，是主要的風(fēng)味物質(zhì)[13]；酮類(lèi)化合物主要是由多不飽和脂肪酸的氧化、熱降解、氨基酸降解與微生物氧化而來(lái)，主要呈現(xiàn)為花香和果香；揮發(fā)性醇產(chǎn)生柔和的氣味[2]，不飽和醇類(lèi)化合物1-辛烯-3-醇具有極低的閾值，對(duì)大米的風(fēng)味具有一定的貢獻(xiàn)[13]。區(qū)別在于：中熟中粳1、2含有的風(fēng)味物質(zhì)集中于C區(qū)域，以醇、酮為主，苯甲醛、3-甲基丁醛含量也較高，中熟晚粳3、4含有的風(fēng)味物質(zhì)集中于D區(qū)域，除了未定性的物質(zhì)外，主要是乙酸乙酯和2-乙?；量┻液枯^高，2-乙?；量┻窍忝缀头窍忝椎闹饕獏^(qū)別芳香化合物，是由脯氨酸的strecker降解產(chǎn)物1-吡咯啉與淀粉降解產(chǎn)物葡萄糖發(fā)生反應(yīng)生成的香味物質(zhì)，閾值較低，可提高消費(fèi)者對(duì)大米的喜愛(ài)度[14]。中熟中粳風(fēng)味差異在于品種1中醇的相對(duì)含量更高，如2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、E-2-己烯醇、己醇、Z-2-戊烯醇等，品種2中主要以醛酮為主。中熟晚粳中的品種3苯甲酸乙酯、乙酸乙酯等酯類(lèi)含量要高于品種4。

2.1.2 不同產(chǎn)地的大米揮發(fā)性有機(jī)物指紋圖譜對(duì)比

由圖3可知，蘇香粳3號(hào)大米中共檢測(cè)出60種物質(zhì)，定性的有47種物質(zhì)。區(qū)域A中，蘇州望亭鎮(zhèn)的大米揮發(fā)性物質(zhì)含量高于無(wú)錫羊尖鎮(zhèn)，主要是2-甲基-2-丁烯醛、(Z)-2-戊烯醇、3-甲基丁醇、2-戊酮等醇、酮為主。區(qū)域B中，無(wú)錫羊尖鎮(zhèn)的大米揮發(fā)性物質(zhì)含量和種類(lèi)要高于蘇州望亭鎮(zhèn)，其中苯甲酸乙酯，乙酸丙酯及2-乙酰-1-吡咯啉等香氣物質(zhì)含量突出。而且，庚醛、壬醛、辛醛、苯甲醛、(E)-庚-2-烯醛等醛類(lèi)物質(zhì)在無(wú)錫羊尖鎮(zhèn)中含量也較高，這些揮發(fā)性物質(zhì)的綜合效應(yīng)構(gòu)成了該產(chǎn)地大米特有的香氣[12]。

圖3 不同產(chǎn)地蘇香粳3號(hào)大米的Gallery Plot指紋譜圖

圖4 不同產(chǎn)地蘇香粳100大米的Gallery Plot指紋譜圖

圖5 不同干燥方式蘇香粳3號(hào)大米的Gallery Plot指紋譜圖

由圖4可知，蘇香粳100大米中共檢測(cè)出59種物質(zhì)，定性的有47種物質(zhì)。蘇州望亭鎮(zhèn)、蘇州金庭鎮(zhèn)的蘇香粳100大米均存在乙酸乙酯、苯甲酸甲酯、水楊酸甲酯、苯甲酸乙酯等酯類(lèi)物質(zhì)和2-乙酰-1-吡咯啉等香味物質(zhì)，是構(gòu)成香氣的主要揮發(fā)性物質(zhì)。其中，蘇州金庭鎮(zhèn)超過(guò)一半的揮發(fā)性物質(zhì)含量高于蘇州望亭鎮(zhèn)，主要在醇、醛、酮類(lèi)等物質(zhì)，如正己醇、3-甲基丁醇、戊烷-1-醇、異丁醇、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、壬醛、辛醛、戊醛、庚醛、2-丁酮、2-庚酮、2-戊酮、甲基異丁基酮。醇類(lèi)物質(zhì)是不飽和脂肪酸氧化的副產(chǎn)物，正己醇具有極低的閾值，微帶酒香、果香和脂肪氣味，對(duì)大米風(fēng)味有一定貢獻(xiàn)，而飽和醇類(lèi)化合物對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較小。酮類(lèi)物質(zhì)具有奶油味和果香味，C5-C8鏈狀酮類(lèi)化合物具有揮發(fā)性較強(qiáng)的果實(shí)味，但其閾值高于同分異構(gòu)體的醛類(lèi)物質(zhì)，對(duì)風(fēng)味物質(zhì)貢獻(xiàn)相對(duì)較小[13]。

2.1.3 不同干燥方式的大米揮發(fā)性有機(jī)物指紋圖譜對(duì)比

干燥方式和干燥程度對(duì)大米的爆腰率和含水率有較大影響，從而影響大米的風(fēng)味，低溫烘干是糧食行業(yè)用的最多的干燥方式，含水量降至14%～15%較為合適。由圖5可知，蘇香粳3號(hào)大米中共檢測(cè)出60種物質(zhì)，定性的有47種物質(zhì)。區(qū)域A中，自然晾曬的大米中含有較高含量的揮發(fā)性物質(zhì)3-羥基丁烷-2-酮、辛醛。區(qū)域B中，低溫烘干大米中能夠定性的揮發(fā)性物質(zhì)1-辛烯-3-醇，(E)-庚-2-烯醛含量高于自然干燥大米，2-戊基呋喃和乙酸丙酯含量比較突出，劉春菊等[15]在研究熱風(fēng)干燥后的慈姑中揮發(fā)性物質(zhì)1-辛烯-3-醇和亞油酸產(chǎn)物之一的2-戊基呋喃均增加。其他主要是醇類(lèi)(戊烷-1-醇、(Z)-2-戊烯醇、3-甲基丁醇、2-甲基丁醇等)和少數(shù)的醛類(lèi)((E)-2-辛烯醛、丁醛)含量較高。適宜的烘干溫度使烴類(lèi)物質(zhì)空間結(jié)構(gòu)改變，醛類(lèi)的增加可能為脂肪氧化、降解反應(yīng)產(chǎn)物[16，17]。

2.2 電子鼻分析大米的整體風(fēng)味

雷達(dá)圖如圖6a所示，所有樣品對(duì)芳香成分甲苯敏感的W1C、芳香成分苯敏感的W3C和短鏈烷烴芳香成分敏感的W5C傳感器的響應(yīng)值較高，均大于1，對(duì)W3S傳感器的響應(yīng)值接近1，對(duì)W5S、W6S、W1S、W2S傳感器的響應(yīng)值均小于1。所有樣品主要在 W1W(無(wú)機(jī)硫化物)、W2W(芳香成分、有機(jī)硫化物)、W5S(氮氧化合物)傳感器的響應(yīng)值有所區(qū)別，這3種響應(yīng)值最高的是8號(hào)(蘇州金庭蘇香粳100大米)，最低響應(yīng)值分別出現(xiàn)在1、5、9號(hào)樣品(蘇州望亭鎮(zhèn)蘇香粳3號(hào)大米)，6號(hào)樣品(無(wú)錫羊尖鎮(zhèn)蘇香粳3號(hào)大米)和2號(hào)樣品(蘇州望亭鎮(zhèn)早香稻大米)，表明硫化物、芳香化合物和氮氧化合物在大米樣品中的貢獻(xiàn)率大小是導(dǎo)致大米香味存在差異的主要原因。

注：a為電子鼻傳感器對(duì)不同品種、產(chǎn)地、干燥方式大米樣品的雷達(dá)圖；b為不同大米樣品的主成分分析(PCA)結(jié)果；c為不同大米樣品的線性判別分析(LDA)結(jié)果圖6 不同品種、產(chǎn)地、干燥方式大米的整體風(fēng)味信息

主成分分析(PCA)可以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)并揭示變量間的相互關(guān)系，作為一種多元統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)差異分析[6]。電子鼻可通過(guò)對(duì)大米中揮發(fā)性成分的分析預(yù)測(cè)大米的碾磨程度和儲(chǔ)藏時(shí)間[18]。由圖6a可知，主成分1(PC1)的貢獻(xiàn)率為97.94%，主成分2(PC2)的貢獻(xiàn)率為1.14%，主成分貢獻(xiàn)率總和為99.08%，能夠充分反映樣品的整體信息，差異主要體現(xiàn)在貢獻(xiàn)率為97.94%的第一主成分上。線性判別分析(LDA)對(duì)不同大米樣品的整體風(fēng)味信息進(jìn)行進(jìn)一步分類(lèi)，判別式LD1和判別式LD2的貢獻(xiàn)率分別為84.53% 和12.16%，總貢獻(xiàn)率為96.69%，可以完全區(qū)分這10個(gè)樣品。

中熟中粳(1、2)對(duì)電子鼻傳感器的感應(yīng)值距離接近，說(shuō)明整體風(fēng)味信息相似，中熟晚粳(3、4)整體風(fēng)味信息較為接近，中熟中粳和中熟晚粳的風(fēng)味差異較為明顯。從距離上看，蘇香粳3號(hào)的兩個(gè)產(chǎn)地(5、6)大米部分重疊，說(shuō)明整體風(fēng)味存在共性，PCA不能有效區(qū)分，蘇香粳100的兩個(gè)產(chǎn)地(7、8)大米整體風(fēng)味接近，但仍存在差異。不同干燥方式的蘇香粳3號(hào)大米(9，10)無(wú)交叉地分布在不同區(qū)域，說(shuō)明低溫烘干后大米樣品的揮發(fā)性組分發(fā)生較大的變化，干燥方式對(duì)風(fēng)味影響明顯。由圖6可知，對(duì)大米整體風(fēng)味影響順序依次是干燥方式、品種、產(chǎn)地。

2.3 大米外觀品質(zhì)分析

大米透明度是大米外觀品質(zhì)重要且直觀的指標(biāo)之一，直接影響商品大米的銷(xiāo)售情況。在水稻成熟過(guò)程中大米的透明度受溫度、遺傳效應(yīng)影響，同時(shí)受精米質(zhì)地、堊白度，堊白米率，粒型等因素影響。精白度近年來(lái)被應(yīng)用在大米透明度指標(biāo)檢測(cè)上[19]。由表2所示，在相同碾磨工藝下，蘇香粳3號(hào)和蘇香粳100大米的精白度分別高于同一成熟期的早香稻和南粳46，不同產(chǎn)地對(duì)相同品種的大米精白度影響較大，低溫烘干后的大米精白度會(huì)下降。

由表2所示，蘇香粳系列大米外觀的亮度高于同一成熟期的代表大米，以蘇香粳3號(hào)大米作為基準(zhǔn)，不同品種大米的色差值依次為蘇香粳100<早香稻<南粳46，劉敏等[20]研究表明不同品種的米飯色差值存在顯著差異。無(wú)錫羊尖的蘇香粳3號(hào)大米明亮度要高于蘇州望亭，蘇州望亭的蘇香粳100大米又高于蘇州金庭，以蘇州同一產(chǎn)地的蘇香粳3號(hào)和蘇香粳100分別作為基準(zhǔn)，蘇州金庭的大米色差要高于無(wú)錫產(chǎn)地，說(shuō)明大米的外觀色澤不僅與品種有關(guān)，與產(chǎn)地環(huán)境、栽培模式差異等因素相關(guān)性較大。低溫烘干對(duì)大米的色澤改變影響較小。

2.4 大米適口性分析

大米蛋白不僅是大米的重要營(yíng)養(yǎng)成分，而且影響著大米的食味和蒸煮品質(zhì)[21]。大米的適口性差異可由硬度、膠黏性、咀嚼性等物性學(xué)特性來(lái)表示，是衡量大米食用品質(zhì)首要的評(píng)價(jià)指標(biāo)[22]。由表3所示，蘇香粳系列大米(1、3)的蛋白質(zhì)、硬度、膠黏性、咀嚼性含量高于同一成熟期(2、4)的代表大米，食味值表現(xiàn)相反，可能與淀粉含量差異有關(guān)，除蛋白質(zhì)以外淀粉是影響大米淀粉糊化特性和米飯食味品質(zhì)的重要因素。不同產(chǎn)地的蘇香粳系列大米食味值、蛋白質(zhì)含量均不同，而且硬度、膠黏性、咀嚼性差異明顯。由表3可知，蘇香粳3號(hào)大米蘇州產(chǎn)地除氮、鎂以外，其余元素均高于無(wú)錫產(chǎn)地，蘇香粳100蘇州望亭產(chǎn)地除P、K以外，其余元素均高于蘇州金庭產(chǎn)地，氮和硫素營(yíng)養(yǎng)是增加稻米蛋白質(zhì)含量的重要因素，鈣、鎂元素的積極效應(yīng)促進(jìn)稻米蒸煮和食用品質(zhì)的改進(jìn)。低溫烘干對(duì)大米食味值和蛋白質(zhì)含量影響甚小，而大米硬度、膠黏性、咀嚼性要高于自然晾曬。產(chǎn)地環(huán)境和大米干燥方式的改變，蛋白質(zhì)與適口性不僅僅是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，因?yàn)椴煌鞍捉M分對(duì)米飯感官和物性參數(shù)的影響不同，不僅取決于蛋白組分種類(lèi)和含量，也可能與其結(jié)構(gòu)組成及其蒸煮行為動(dòng)態(tài)有關(guān)[23]。

表2 不同品種、產(chǎn)地、干燥方式下的大米外觀品質(zhì)

表3 不同品種、產(chǎn)地、干燥方式下的大米適口性

2.5 大米感官品質(zhì)和適口性的主成分分析

利用因子分析可以更直觀的分析不同品種、產(chǎn)地、干燥方式下的大米品質(zhì)特性。由于各指標(biāo)有不同的量綱，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，按照特征值大于1的原則進(jìn)行因子分析，結(jié)果見(jiàn)圖7所示。其中，第1個(gè)公因子F1=-0.168X1+0.078X2+0.032X3+0.090X4+0.202X5-0.151X6+0.204X7+0.235X8+0.206X9，指標(biāo)食味值、a、b、硬度、膠黏性、咀嚼性在第一主成分上有較高載荷，第一主成分集中反映了大米的食味品質(zhì)，第2個(gè)公因子F2=-0.087X1+0.350X2+0.346X3+0.095X4+0.149X5+0.266X6-0.141X7-0.015X8-0.04X9，指標(biāo)蛋白質(zhì)含量、L值、精白度在第二主成分上有較高載荷，第二主成分集中反映了大米的外觀品質(zhì)。第一主成分對(duì)應(yīng)的主要貢獻(xiàn)品質(zhì)指標(biāo)是硬度、咀嚼性、膠黏性，對(duì)第一主成分起負(fù)作用的指標(biāo)主要是食味值。第二主成分對(duì)應(yīng)的主要貢獻(xiàn)品質(zhì)指標(biāo)是L值、a值、b值、蛋白質(zhì)含量，對(duì)第二主成分起負(fù)作用的指標(biāo)主要是精白度。

圖7 大米外觀品質(zhì)和適口性的主成分分析結(jié)果

3 討論

GC-IMS結(jié)果顯示環(huán)己酮、2-甲基丁醛、辛醛、己醛、壬醛、戊醛、1-辛烯-3-醇、3-甲基丁烷-1-醇、2-戊基呋喃等醛、酮、醇類(lèi)是中熟中粳和中熟晚粳共有的揮發(fā)性物質(zhì)，其中中熟晚粳的香氣物質(zhì)(酯類(lèi)和2-乙酰基吡咯啉)含量較高，蘇香粳3號(hào)中揮發(fā)性物質(zhì)含量較為突出的是醇類(lèi)，蘇香粳100大米的揮發(fā)性物質(zhì)中含量較高的是酯類(lèi)，香味更加突出。蘇香粳100中尚有區(qū)別于南粳46的7種揮發(fā)性成分尚未定性，有待進(jìn)一步研究。同一品種大米在不同種植環(huán)境下?lián)]發(fā)性物質(zhì)含量和種類(lèi)均存在差異，無(wú)錫羊尖種植的蘇香粳3號(hào)與蘇州金庭種植的蘇香粳100風(fēng)味均優(yōu)于蘇州望亭，除了土壤條件的影響，還受光照、溫差及種植方式等因素的影響。主要香味物質(zhì)的含量在晝夜溫差較大時(shí)有顯著的提高，無(wú)錫羊尖和蘇州金庭屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，溫差要高于屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候的蘇州望亭。大米香味和風(fēng)味是大量揮發(fā)性和半揮發(fā)性化合物的結(jié)果，影響售價(jià)及消費(fèi)者的接受度。后續(xù)研究建議結(jié)合脂肪酸代謝及基因差異表達(dá)方面，系統(tǒng)性闡明不同品種和不同生態(tài)區(qū)大米揮發(fā)性物質(zhì)合成及釋放的分子調(diào)控機(jī)制。

蘇香粳大米食味分值高，且蛋白質(zhì)含量、精白度和亮度、膠黏性、咀嚼性均高于同一成熟期的早香粳1號(hào)和南粳46大米品種，呈現(xiàn)優(yōu)質(zhì)稻米的特性。大米淀粉和蛋白質(zhì)的的合成與水稻對(duì)氮素的吸收和同化有關(guān)，蘇香粳3號(hào)在蘇州望亭、無(wú)錫羊尖與蘇香粳100在蘇州望亭、蘇州金庭的大米外觀品質(zhì)和食用品質(zhì)差異既涉及水稻在兩地氮素吸收的差異，又與氮素在水稻器官中的同化與轉(zhuǎn)運(yùn)密切相關(guān)。姜元華等[24]研究表明相同品種水稻施氮量越高，米飯香氣和口感越差。蘇香粳3號(hào)在無(wú)錫產(chǎn)地施氮水平要高于望亭產(chǎn)地，表現(xiàn)的蒸煮品質(zhì)與氮素含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，蘇香粳100在望亭產(chǎn)地的施氮水平高于金庭鎮(zhèn)，蛋白質(zhì)含量和適口性指標(biāo)與其均呈現(xiàn)正相關(guān)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不完全一致，說(shuō)明氮肥的營(yíng)養(yǎng)固然重要，氮磷鉀的平衡供應(yīng)、合理配合使用才是最有利于提高稻米品質(zhì)的因素。硫、鎂、鈣等元素有利于提高大米的品質(zhì)[25]，蘇香粳3號(hào)、蘇香粳100在蘇州望亭鎮(zhèn)的適口性好于另外產(chǎn)地，與土壤中高的Ca、Mg、S元素相關(guān)，然而鈣、鎂和硫等中量元素的養(yǎng)分協(xié)調(diào)管控對(duì)稻米食味品質(zhì)的影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究。低溫烘干對(duì)大米的外觀品質(zhì)影響較小，相比自然晾曬略有提升大米的食用品質(zhì)，低溫烘干保持在稻谷臨界干燥溫度以?xún)?nèi)，在一定程度上改變了大米淀粉顆粒特性，有序排列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了適度變化。

4 結(jié)論

頂空氣相離子遷移譜結(jié)果顯示GC-IMS共檢測(cè)出61種物質(zhì)，能定性的47種，其中蘇香粳100大米的香味更加突出，產(chǎn)地環(huán)境改變和低溫烘干可以提升揮發(fā)性物質(zhì)含量尤其是香氣物質(zhì)。電子鼻通過(guò)對(duì)整體揮發(fā)性成分的主成分(總貢獻(xiàn)率99.08%)和線性判別分析(總貢獻(xiàn)率96.69%)，可有效區(qū)分粳稻品種、種植生態(tài)區(qū)與干燥方式，其中中熟中粳和中熟晚粳大米、自然晾干和低溫烘干的大米在揮發(fā)性成分上差異明顯。蘇香粳大米蛋白質(zhì)含量、外觀品質(zhì)與蒸煮品質(zhì)均高于同一成熟期的早香粳1號(hào)和南粳46大米品種，不同產(chǎn)地環(huán)境下大米外觀品質(zhì)和蒸煮特性存在顯著差異，低溫烘干方式可提升大米的適口性指標(biāo)。綜合不同品種、產(chǎn)地、干燥方式的大米品質(zhì)指標(biāo)，因子分析提取出2個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到74.4%，差異主要體現(xiàn)在貢獻(xiàn)率為45.2%的第一主成分上，第一主成分對(duì)應(yīng)的主要貢獻(xiàn)品質(zhì)指標(biāo)是硬度、咀嚼性、膠黏性，集中反映大米的適口性。本研究可為蘇香粳系列大米推廣應(yīng)用、不同生態(tài)區(qū)優(yōu)質(zhì)栽培以及干燥方式優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。