師 江，李 倩，李維峰，陳云蘭，黃艷麗，劉興勇*

不同產(chǎn)地紫米營(yíng)養(yǎng)成分比較及其相關(guān)性分析

師 江1，李 倩2，李維峰1，陳云蘭1，黃艷麗1，劉興勇2*

1. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)熱帶作物學(xué)院，云南普洱 665099；2. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，云南昆明 650205

為評(píng)價(jià)不同品種紫米淀粉、脂肪、花青素、多酚、氨基酸和礦質(zhì)元素間的差異，探究不同營(yíng)養(yǎng)成分之間的關(guān)系，選取云南墨江（MJ）、湖南新化（HN）、貴州黎平（GZ）和陜西漢中（SX）4個(gè)產(chǎn)地的紫米，并與紅米（R）、黑米（B）進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，不同產(chǎn)地紫米成分含量存在差異，具有不同營(yíng)養(yǎng)特征。HN紫米的淀粉含量最低（68.13%），脂肪（2.38%）、礦質(zhì)元素Fe、K、Mg、Mn、Na、P、Zn含量最高，其中Mn（80.37 mg/kg）、Na（10.75 mg/kg）元素顯著高于其他產(chǎn)地；MJ和SX紫米花青素（533.03 mg/kg，412.54 mg/kg）、多酚（340.55 mg/100 g，387.91 mg/100 g）含量顯著高于其他產(chǎn)地，而GZ紫米花青素（156.55 mg/kg）和多酚（239.23 mg/100 g）顯著低于其他產(chǎn)地紫米。SX紫米氨基酸總量（74.37 g/kg）與必需氨基酸（total essential amino acids，ΣEAA，26.09 g/kg）含量最高，與其他紫米差異不顯著。紫米成分間相關(guān)性分析顯示，花青素與多酚呈極顯著正相關(guān)（0.625），二者分別與Ca呈顯著負(fù)相關(guān)（–0.571，–0.549）。Asp、Gly與Fe、Ca呈顯著正相關(guān)，大部分元素間呈顯著正相關(guān)。不同有色稻米間，紅米淀粉（74.73%）含量最高，花青素（9.05 mg/kg）、氨基酸總量（55.94 g/kg）、ΣEAA（19.78 g/kg）、Fe（6.51 mg/kg）、Mg（609.41 mg/kg）、P（1746.72 mg/kg）元素含量最低，與紫米和黑米差異顯著（<0.05）。黑米花青素（533.03 mg/kg）、多酚（453.53 mg/100 g）含量顯著高于（<0.05）其他有色稻；黑米和紫米氨基酸含量差異不顯著（>0.05），但顯著高于（<0.05）紅米。有色稻ΣEAA與非必需氨基酸總量（total non-essential amino acid，ΣNEA）比例在0.54左右。主成分分析將3種有色稻分為紅米、紫黑米兩組，前3個(gè)主成分可以解釋總方差的91%。第一主成分（PC1）貢獻(xiàn)率為67.5%，代表礦質(zhì)元素，說(shuō)明產(chǎn)地是有色稻米成分組成差異的主要原因。第二主成分（PC2）占總方差的18.2%，主要為總花青素含量、氨基酸等。

紫米；營(yíng)養(yǎng)；氨基酸；元素；主成分分析

有色稻米是色素沉積在水稻種子的種皮內(nèi)形成的一種重要的特異水稻種質(zhì)資源[1]，其食用歷史悠久，含有豐富的花青素、多酚等生物活性化合物，被歸為是對(duì)健康有益的強(qiáng)功能食品[2]。隨著人們對(duì)健康的日益關(guān)注，有色稻米潛在市場(chǎng)價(jià)值受到更高關(guān)注，其品質(zhì)因品種、產(chǎn)地氣候環(huán)境和農(nóng)業(yè)管理、收獲和加工方式而有所不同。紫米是我國(guó)珍貴有色稻米種質(zhì)資源，僅湖南、四川、貴州、云南等地有少量栽培[3]，是中國(guó)消費(fèi)量最大的功能稻米，大多屬秈型紫糯水稻。近年我國(guó)培育出了對(duì)當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境條件適應(yīng)性較強(qiáng)的新紫米品種，但不同來(lái)源紫米化學(xué)成分差異及營(yíng)養(yǎng)特征還缺乏認(rèn)識(shí)。

與普通白米相比，紫米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高，不僅提供基本的蛋白質(zhì)、維生素、膳食纖維和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，其豐富的花青素已被證明可以降低患癌癥和肥胖等嚴(yán)重疾病的風(fēng)險(xiǎn)，具有抗癌、消炎、抗糖尿病和降血脂等生物活性[4-5]。裘凌滄等[6]分析發(fā)現(xiàn)紫米N、K、S、Mn、Al、B等元素高于其他種類稻米，朱智偉等[7]分析得出蛋白營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以紫黑米最好，必需氨基酸中賴氨酸、蘇氨酸的含量分別為3.86和3.82 g/kg，明顯高于其他色澤的稻米（3.55～3.72 g/kg，3.53～3.65 g/kg）。楊寧等[8]對(duì)云南墨江紫米營(yíng)養(yǎng)功能成分分析，得出紫米的蛋白質(zhì)、灰分含量分別較白米高23%、31%，紫米總花色苷和總多酚、總黃酮的含量均高于白米，多酚和黃酮以游離態(tài)為主，主要包括原兒茶酸、綠原酸、香草酸、咖啡酸、表兒茶素、-香豆素、蘆丁和阿魏酸等。紫米花色苷主要為矢車菊素-3-葡萄糖苷和芍藥-3-葡萄糖苷，含量可高達(dá)202.7和75.6 mg/kg[8]，有色稻米是多酚和抗性淀粉的良好來(lái)源，有助于減少2型糖尿病和其他相關(guān)慢性疾病的發(fā)病[9]。

稻米品質(zhì)形成是品種遺傳特性、環(huán)境條件和產(chǎn)地等因素綜合互作的結(jié)果，而品質(zhì)成分直接影響稻米外觀、食味、營(yíng)養(yǎng)等。環(huán)境條件對(duì)稻米品質(zhì)的影響是通過(guò)影響稻株和穎果的生理過(guò)程而發(fā)揮作用的[10-11]，而地質(zhì)環(huán)境對(duì)大米品質(zhì)形成有很強(qiáng)的選擇性、依賴性及適應(yīng)性，地質(zhì)環(huán)境與優(yōu)質(zhì)大米的形成具有聯(lián)系[12-13]。基于紫米的高營(yíng)養(yǎng)、高附加值及潛在功能價(jià)值表現(xiàn)，人們對(duì)其作為營(yíng)養(yǎng)功能性食品來(lái)降低疾病風(fēng)險(xiǎn)的興趣不斷增加，使得產(chǎn)地與稻米品質(zhì)關(guān)系受到關(guān)注。因此，比較不同來(lái)源紫米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)將非常有意義。目前，對(duì)紫米的研究主要是基于理化特征、具有抗氧化潛力的植物化學(xué)物質(zhì)鑒定、提取等因素方面進(jìn)行了大量研究，對(duì)紫米的化學(xué)特性、營(yíng)養(yǎng)功能成分進(jìn)行不同產(chǎn)地來(lái)源的比較評(píng)價(jià)研究較少。本研究旨在分析和評(píng)價(jià)云南墨江、湖南新化、貴州黎平和陜西漢中所產(chǎn)紫米主要營(yíng)養(yǎng)特性，并與黑米、紅米進(jìn)行比較，研究紫米成分間相互關(guān)系，以期為紫米營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)提供參考信息。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料與試劑 于2020年3—6月收集云南墨江（MJ）、湖南新化（HN）、貴州黎平（GZ）和陜西漢中（SX）4個(gè)具有地方特色的秈型紫糯稻品種及云南產(chǎn)黑米（B）紅米（R）。每份樣本采用四分法制樣，粉碎后過(guò)100目篩，恒溫干燥箱70℃干燥至恒重后自封袋密封常溫保存?zhèn)溆谩?/p>

氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（2.50 mmol/mL，胱氨酸為1.25 mmol/mL，美國(guó)sigma公司）；沒(méi)食子酸（99%，美國(guó)sigma公司）；多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（10 μg/mL，美國(guó)PerkinElmer公司）；高氯酸、硝酸、氫氧化鈉、氯化鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、茚三酮、乙醇、福林酚均為分析純，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)。

1.1.2 儀器與設(shè)備 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（Optima 8000，美國(guó)PerkinElmer公司）；氨基酸自動(dòng)分析儀[S-433(D)，德國(guó)Sykam公司]；紫外可見分光光度計(jì)（Specord 210 Plus，德國(guó)Analytikjena公司）；自動(dòng)旋光儀（SGW-1，中國(guó)儀電物光公司）；電子分析天平（BSA224S-CW，德國(guó)Sartorius公司）。

1.2 方法

1.2.1 礦質(zhì)元素測(cè)定 準(zhǔn)確稱取0.50 g米粉末置于100 mL燒杯中，加入5 mL硝酸和1 mL高氯酸，電熱板上加熱消解至溶液清亮，蒸至近干，加入1∶1鹽酸5 mL溶解殘?jiān)D(zhuǎn)入50 mL容量瓶定容待測(cè)；樣品經(jīng)濕法消解后，用鹽酸溶解殘?jiān)?，使待測(cè)元素轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)離子態(tài)。每個(gè)樣品重復(fù)3次，同時(shí)進(jìn)行樣品空白處理，采用ICP-OES方法[14]測(cè)定礦質(zhì)元素含量。

1.2.2 氨基酸測(cè)定 分別稱取100 mg樣品于水解管中，加入6 mol/L鹽酸10 mL，將水解管抽真空，封管，在110℃條件下水解22 h，冷卻后過(guò)濾，調(diào)節(jié)濾液pH至中性，定容至25 mL，取濾液與0.02 mol/L鹽酸按1∶1混合，混合液通過(guò)0.22 μm微孔濾膜過(guò)濾，用氨基酸自動(dòng)分析儀采用離子交換色譜-茚三酮柱后衍生法，測(cè)定樣品中Asp、Thr、Ser、Glu、Gly、Ala、Cys、Val、Met、Ile、Leu、Tyr、Phe、Lys、His、Arg、Pro 17種氨基酸的含量。色譜條件：Na型分析柱（4.6 mm× 150.0 mm，7 μm，塞卡姆，德國(guó)），緩沖液流速0.45 mL/min，茚三酮溶液流速0.25 mL/min，自動(dòng)進(jìn)樣50 μL。

1.2.3 總花青素測(cè)定 總花青素含量參照J(rèn)ATI等[15]的方法用pH示差法測(cè)定。分別稱取稻米粉末0.5000 g，按液固比20∶1 (mL/g) 加入含0.8%鹽酸的50%乙醇，在70℃水浴振蕩提取20 min后離心3 min取上清液，重復(fù)提取1次至浸提液為無(wú)色，合并2次提取液，抽濾后用浸提液定容至50 mL。分別取0.2 mL浸提液至2.8 mL pH 1.0緩沖液（125 mL 0.2 mol/L KCl，385 mL 0.2 mol/L HCl）和pH 4.5緩沖液（400 mL 1 mol/L 乙酸鈉，240 mL 1 mol/L HCl）。分別在513和700 nm處測(cè)定2種稀釋液的吸光度?？偦ㄇ嗨睾堪垂剑?）、（2）計(jì)算。

式中：為吸光度；為稀釋因子；為矢車菊花素-3-葡萄糖苷消光系數(shù)，26 900；為矢車菊花素-3-葡萄糖苷分子量，449.2 g/mol；為定容體積，mL；L為光程，1 cm。

1.2.4 總酚測(cè)定 總酚的測(cè)定參照CALLCOTT等[16]采用Folin-Ciocalteau方法。稱取1.0000 g稻米粉樣品至50 mL容量瓶，加入60%乙醇溶液30 mL，40℃水浴超聲提取25 min，過(guò)濾待用。將200 μL樣品的甲醇提取物與1.8 mL 10倍稀釋的Folin-Ciocalteu試劑混合，然后添加60 g/L的1.8 mL碳酸鈉中，反應(yīng)90 min后，在725 nm處測(cè)量吸光度。用沒(méi)食子酸對(duì)照品做標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性方程為=0.0051–0.0309，2=0.9993，線性范圍為5～250 μg/mL?？偡雍恳悦堪倏舜竺赘芍氐臎](méi)食子酸（AGE）當(dāng)量的毫克數(shù)表示（mg/100 g）。

1.2.5 淀粉和脂肪測(cè)定 淀粉測(cè)定采用旋光法，具體為稱取1.0000 g試樣于50 mL容量瓶中，加入10 mL的1.0 mol/L鹽酸溶液，充分搖勻后將容量瓶浸入沸水浴中水解15 min，將容量瓶取出冷卻至室溫后分別加入1 mL乙酸鋅溶液和亞鐵氰化鉀溶液，搖動(dòng)混勻后用水稀釋至刻度，混勻并過(guò)濾。然后將此濾液盛入10 cm旋光管中，用旋光儀測(cè)定其總旋光度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用質(zhì)控樣黑麥粉（淀粉含量72.2%）確定準(zhǔn)確性。脂肪測(cè)定采用索氏提取法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用GraphPad Prism統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，Duncan’s多重比較分析有色稻米間、不同地域紫米間的組成差異和相關(guān)性分析，Origin軟件進(jìn)行主成分分析（對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理）篩選不同產(chǎn)地紫米的特征營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻米淀粉、脂肪、花青素和多酚含量比較

不同類型稻米的總淀粉含量在68.10%～ 76.37%之間（圖1A）。所有樣品存在3個(gè)統(tǒng)計(jì)上不同的樣品簇，紅米（R）淀粉含量最高，為74.73%；黑米和MJ、GZ、SX紫米含量分別為71.23%、72.15%、72.30%、72.55%；HN紫米含量最低，為68.13%。B、MJ、GZ、SX樣品之間的淀粉含量無(wú)顯著性差異，而與R、SX紫米間存在顯著差異。顯然，淀粉含量受稻米品種、產(chǎn)地等的影響。據(jù)報(bào)道，有色稻米的總淀粉含量為73.5%～79.6%[17-18]，本研究結(jié)果與該結(jié)果一致。

不同類型稻米的脂肪含量如圖1B所示，脂肪含量在1.12%～2.38%之間。各有色稻間存在顯著差異，HN紫米脂肪含量最高（2.38%），其次為B（2.27%）和GZ（1.88%），三者間無(wú)顯著差異。MJ和SX紫米平均脂肪含量分別為1.60%、1.63%，R含量最低（1.50%），差異不顯著?？傮w來(lái)講，脂肪含量由高至低為黑米>紫米>紅米，黑米、紫米脂肪含量差異不顯著，二者與紅米差異顯著。脂肪研究結(jié)果高于印尼種植的幾種商業(yè)有色稻（0.76%～1.37%）[17]。有色稻米脂類主要由三?；视?、游離脂肪酸和磷脂組成，主要為不飽和脂肪酸[19]。稻米中的脂肪集中在胚芽和麩皮中，含量雖然較低，但它是水稻加工和烹飪質(zhì)量的關(guān)鍵決定因素，指示稻米加工精度。

花青素或原花青素是有色稻米中重要的功效成分，最主要的是矢車菊素-3--葡萄糖苷和芍藥素葡萄糖苷，積累程度決定稻米的顏色，其組成與稻米的顏色參數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)[17]。圖1C顯示了不同類型稻米總花青素含量，范圍在0～543.55 mg/kg之間?；ㄇ嗨睾吭?0.05情況下分為4類，組間差異顯著。B花青素含量最高（533.03 mg/kg），顯著高于其他稻米，為第一組；其次是SX紫米（412.54 mg/kg）和MJ紫米（329.96 mg/kg），為第二組；再次是HN紫米（203.64 mg/kg）和GZ紫米（156.55 mg/kg），為第三組；R花青素含量最低（9.05 mg/kg），范圍為0～30.56 mg/kg，變異范圍較大，部分紅米中未檢出，為第四組。研究結(jié)果與日本黑米（705.2～5045.6 mg/kg）[18]、印尼紅米（10.3～201.8 mg/kg）[20]及YAMUANGMORN[2]報(bào)道的泰國(guó)（260～2540 mg/kg）、老撾（610～ 2230 mg/kg）、越南（0～1440 mg/kg）等當(dāng)?shù)刈厦椎难芯拷Y(jié)果相比，花青素總濃度偏低，與CALLCOTT[16]、賀江等[21]報(bào)道的紫米（256.3 mg/kg、281.13～680.97 mg/kg）含量相當(dāng)。本研究中黑米、紫米花青素顯著高于紅米，與以上研究趨勢(shì)一致。紫米和黑米中總花青素較高可能是由于糊粉層中花青素和原花青素的沉積，而紅米中只存在原花青素[22]。稻米儲(chǔ)藏時(shí)間、溫度、籽粒形狀及其交互作用都顯著影響花青素的穩(wěn)定性[23]，轉(zhuǎn)化為花青素。因此，本研究在紅米中檢出一定含量的花青素。

不同小寫字母表示處理間差異顯著（P<0.05）。

多酚是有色稻米重要的功效成分，其中阿魏酸是最豐富的游離酚類化合物[24]。不同稻米多酚含量的分析結(jié)果如圖1D所示，范圍為50.17～ 482.57 mg/100 g，其中紅米、紫米、黑米含量范圍分別為50.17～399.57、208.01～435.76、400.20～ 482.57 mg/100 g。黑米的多酚含量最高（453.53 mg/ 100 g），與其他稻米差異顯著（<0.05），R與MJ、GZ、HN、SX紫米差異不顯著（分別為219.10、340.55、239.23、240.55、387.91 mg/100 g）。所有稻米中R多酚含量變異最大，范圍為50.17～ 399.57 mg/100 g。PONGJANTA等[25]、SRIDEVI等[26]分別對(duì)不同色素水稻多酚含量的研究進(jìn)行了報(bào)道，紅米的酚類含量為56.36～174.48 mg/100 g，紫米為127.12～238.43 mg/100 g，黑米為81.28～ 214.34 mg/100 g，本研究結(jié)果高于以上報(bào)道。多酚含量研究結(jié)果的差異可能受到稻米品種和栽培環(huán)境的影響。

2.2 氨基酸含量比較

所有稻米的氨基酸組成見表1。為揭示樣品之間的特異性差異，基于平均值對(duì)所有氨基酸數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。稻米總氨基酸、必需氨基酸（EAA）、非必需氨基酸（NEA）紅米最低，與紫米、黑米之間存在顯著差異。所有稻米中EAA占總量的34.44%～35.95%，ΣEAA/ΣNEA無(wú)顯著差異。谷氨酸、天門冬氨酸、亮氨酸、精氨酸和纈氨酸是主要氨基酸，胱氨酸、蛋氨酸、酪氨酸和組氨酸含量相對(duì)較低，分別為0.23～0.39、0.96～ 1.54、1.21～2.46、1.61～2.16 g/kg。紫米和黑米各氨基酸含量無(wú)顯著差異，但天門冬氨酸、蘇氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、精氨酸和脯氨酸與紅米具有顯著差異。天門冬氨酸、谷氨酸是主要的鮮味氨基酸，脯氨酸為甜味氨基酸，以上呈味氨基酸的差異可能是造成紅米與紫米、黑米口感差異的主要氨基酸。賴氨酸作為稻米的限制性氨基酸，不同種類間無(wú)差異。以上結(jié)果證明，紅米與紫米、黑米相比，氨基酸差異特性較明顯。

表1 稻米氨基酸含量

注：同行不同字母表示差異顯著（<0.05）。

Note: Different letters in the same line indicate significant differences (<0.05).

2.3 礦質(zhì)元素含量比較

礦質(zhì)元素分析結(jié)果見表2。稻米中，K、Mg、P含量最豐富，變異較大，Cu、Na元素含量較低，結(jié)果與SHAO等[23]研究結(jié)果一致。不同類型稻米中，Ca、Cu及Zn元素含量無(wú)顯著差異，紅米各種元素含量均最低，其中Fe、Mg和P元素顯著低于紫米和黑米。湖南產(chǎn)紫米各種元素含量均最高。SRIDEVI等[26]報(bào)道紅米、黑米中Zn（18.9～ 26.8 g/kg、18～27.9 mg/kg）、Fe（9.3～19.4 mg/kg、8.40～13.4 mg/kg）含量，較本研究結(jié)果稍高。另外，稻米加工研磨度顯著影響礦質(zhì)元素含量[27]。我國(guó)飲食習(xí)慣上有色稻米大多以糙米為主，大多數(shù)元素分布在米糠中，使得有色大米礦質(zhì)元素含量高于非有色米和精米。稻米元素含量與種植區(qū)土壤元素含量具有緊密的相關(guān)性，產(chǎn)地直接影響元素的含量。

表2 稻米礦質(zhì)元素含量

注：同一行不同字母表示差異顯著（<0.05）。

Note: Different letters in the same line indicate significant differences (<0.05).

2.4 紫米各成分間相關(guān)性分析

紫米氨基酸與其他成分間相關(guān)性不顯著（圖2）。其他成分之間相關(guān)性分析見表3和圖3。Tyr與淀粉（2=–0.539），Asp與Ca（2=0.548）和Fe （2=0.537）元素，Gly與Ca（2=0.551）和Fe（2= 0.552），Ala與Ca（2=0.533）和Fe（2=0.567），Lys與Ca（2=0.528）分別呈顯著相關(guān)性?；ㄇ嗨嘏c多酚呈極顯著正相關(guān)（圖3A），Ca與二者呈顯著負(fù)相關(guān)（圖3I）。據(jù)KUSHWAHA等[28]報(bào)道，有色稻米中二價(jià)和三價(jià)礦物質(zhì)可與酚類化合物結(jié)合，間接促進(jìn)了鈣和鐵等礦物質(zhì)的積累，但本研究與該結(jié)論不一致，Ca與多酚呈顯著負(fù)相關(guān)（<0.05）（表3），且各元素之間大多呈顯著正相關(guān)，其中Ca與Fe（圖3H），Mn與Cu、Mg（圖3B、3E），K與Fe、P（圖3C、3D），P與Mg、Mn（圖3F、3G）分別呈極高的顯著性正相關(guān)。SHAO等[23]研究顯示，稻米元素間Mg與K呈正相關(guān)，與Fe呈負(fù)相關(guān)，Zn與Na、Cu含量也呈顯著正相關(guān)，而本研究結(jié)果顯示Mg與Fe呈顯著正相關(guān)（<0.05），與JIANG等[29]的研究結(jié)果一致。

圖2 紫米成分間相關(guān)性熱圖

表3 紫米礦質(zhì)元素之間及與其他成分相關(guān)性系數(shù)

注：*、**、和***分別表示在0.05，0.01及0.001水平差異顯著。

Note:*,**, and***indicate the significant levels at 0.05, 0.01, and 0.001, respectively.

圖3 成分間顯著性分析

2.5 主成分分析

對(duì)不同類型稻米存在差異的變量進(jìn)行主成分分析，如圖4所示。結(jié)果表明，前3個(gè)主成分可以解釋總方差的91.0%。第一個(gè)主成分（PC1）解釋了總方差的67.5%。PC1代表礦質(zhì)元素，說(shuō)明產(chǎn)地是造成有色稻米成分組成差異的主要原因。第二主成分（PC2）占總方差的18.2%，主要為總花青素含量、氨基酸等，說(shuō)明環(huán)境及遺傳因素是成分組成差異的重要原因。第三個(gè)主成分（PC3）又占總方差的5.3%。所有水稻樣品分為紫米、黑米及紅米二組（圖4A）。紅米的PC1為負(fù)值，位于PC1的負(fù)半軸。黑米的PC1和PC2呈正數(shù)，而紫米PC1和PC2正負(fù)均有（圖4B）。這是由于紫米和黑米在花青素、氨基酸等組分的含量相似，而紫米產(chǎn)地來(lái)源較廣，主成分較分散。從本研究主成分分析結(jié)果及成分含量可知，紫米與黑米在成分組成上無(wú)顯著差異。

3 討論

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，有三分之一以上的人口以稻米為主食，其品質(zhì)及功效成分一直受到關(guān)注。本研究所采用的紫米均屬秈型紫糯水稻，除遺傳因素外，生長(zhǎng)環(huán)境及當(dāng)?shù)卦耘嗉夹g(shù)的差異使得不同來(lái)源紫米在基本成分上存在差異，顯示出一些特征品質(zhì)，如湖南產(chǎn)紫米的高脂肪和礦質(zhì)元素含量，云南墨江和陜西紫米的高花青素及多酚含量。本研究中紫米花青素結(jié)果較以往研究偏低可能是所購(gòu)買紫米陳舊，花青素降解。有色稻米花青素和其他生物活性化合物存在于麩皮（果皮、種皮和糊粉層）的不同層中，黑米和紫米中主要花青素為矢車菊素-3--葡萄糖苷和芍藥素葡萄糖苷[30-31]，而紅米中主要為矢車菊素和飛燕草素，從麩皮外層到內(nèi)部含量逐漸降低，其穩(wěn)定性受到熱處理、儲(chǔ)存溫度、光照和紫外線、pH和金屬離子的影響[31]。加工精度也顯著影響花青素含量，加工精度越高，隨著米皮去除損失也越多?；ㄇ嗨卦诘久字械牟町惡艽螅蠖鄶?shù)有色水稻品種是傳統(tǒng)/當(dāng)?shù)厮?，反映了不同地區(qū)和生長(zhǎng)環(huán)境之間的差異，且隨其種植海拔高度的增加而增加[2, 28]。本研究系統(tǒng)分析了紫米成分間相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)花青素與多酚呈極顯著正相關(guān)，二者與Ca含量呈負(fù)相關(guān)，大部分元素間呈顯著正相關(guān)的關(guān)系。這可能是由于化學(xué)性質(zhì)非常相似的離子之間相互作用的結(jié)果，它們?cè)谥参锝M織中競(jìng)爭(zhēng)吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和功能的位點(diǎn)[29]，如鎂可調(diào)節(jié)其他必需元素的吸收，Zn2+在足夠Mg2+存在下通過(guò)維持較高的膜電位而有利于養(yǎng)分吸收。

4 結(jié)論

不同產(chǎn)地來(lái)源的紫米氨基酸含量差異不明顯，其中，湖南產(chǎn)紫米淀粉含量最低，脂肪、礦質(zhì)元素相對(duì)較高，其中Mn、Na元素顯著高于其他產(chǎn)地；MJ和SX紫米花青素、多酚含量顯著高于其他產(chǎn)地，而GZ紫米顯著低于其他產(chǎn)地紫米。相關(guān)性分析顯示花青素與多酚呈極顯著正相關(guān)，二者與Ca呈負(fù)相關(guān)，大部分元素間呈顯著正相關(guān)。紫米、黑米分別與紅米間花青素含量差異顯著，紫米和黑米在淀粉、氨基酸總量、必需氨基酸、Fe、Mg、P等元素差異不顯著。各有色稻ΣEAA與ΣNEA比例基本一致。紫米與黑米在營(yíng)養(yǎng)成分方面差異較小，但紅米與紫、黑米在花青素、脂肪、部分氨基酸和礦物質(zhì)方面存在差異。主成分分析將3種有色稻分為紅米、紫黑米兩組。本研究分析了不同來(lái)源紫米的營(yíng)養(yǎng)成分和品質(zhì)特點(diǎn)，比較了紫米與黑米、紅米間的成分差異，可為紫米消費(fèi)、營(yíng)養(yǎng)認(rèn)識(shí)提供一定信息。將來(lái)需要進(jìn)一步開展紫米保健成分累積的遺傳基礎(chǔ)解析、營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境互作的研究，滿足優(yōu)質(zhì)的消費(fèi)供給與需求。

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Comparison of Nutritional Components and Correlation Analysis in Different Purple Rice Varieties

SHI Jiang1, LI Qian2, LI Weifeng1, CHEN Yunlan1, HUANG Yanli1, LIU Xingyong2*

1. School of Tropical Crops, Yunnan Agricultural University, Pu’er, Yunnan 665099, China; 2. Institute of Quality Standard and Testing Technology for Agro-products, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming, Yunnan 650205, China

In this study, four purple rice from Mojiang County (MJ) , Xinhua County (HN), Hunan, Liping County (GZ), Guizhou and Hanzhong County (SX), Shaanxi were selected to evaluate the differences in starch, fat, anthocyanins, polyphenols, amino acids and elements between different origins, to determine the relationship among nutrient components, and to compare with red rice and black rice. The nutritional characteristics of the purple rice of different origins were different. Purple rice from HN had the lowest starch content (68.13%), highest fat, Fe, K, Mg, Mn, Na, P and Zn elements content, among which Mn (80.37 mg/kg) and Na (10.75 mg/kg) were significantly higher than other origins (<0.05). Anthocyanins (533.03 mg/kg, 412.54 mg/kg), polyphenols (340.55 mg/100 g, 387.91 mg/100 g) content in purple rice from MJ and SX were significantly higher than those from the other origins (<0.05), while anthocyanins (156.55 mg/kg) and polyphenols (239.23 mg/100 g) in purple rice from GZ were significantly lower (<0.05) than those from the other origins. SX purple rice had the highest content of total amino acids (74.37 g/kg) and total essential amino acids (ΣEAA, 26.09 g/kg), which was not significantly different from other purple rice. Correlation analysis between the components of purple rice showed that anthocyanins was positively correlated with polyphenols (0.625), and both were negatively correlated with Ca (–0.571, –0.549), respectively. Asp and Gly were significantly positively correlated with Fe and Ca, respectively, and among most of each elements was significantly positively correlated. Among colored rice, red rice had the highest starch content (74.73%) , but the lowes content of anthocyanins (9.05 mg/kg), total amino acids (55.94 g/kg), ΣEAA (19.78 g/kg), Fe (6.51 mg/kg), Mg (609.41 mg/kg), and P (1746.72 mg/kg), which were significantly different with purple rice and black rice (<0.05). The contents of anthocyanin (533.03 mg/kg) and polyphenols (453.53 mg/100g) of black rice were significantly higher (<0.05) than that of other colored rice. The difference in amino acid content between black rice and purple rice was not significant (>0.05), but significantly higher than that of red rice (<0.05).. The ratio of ΣEAA/ΣNEA was about 0.54 among colored rice. Principal component analysis (PCA) divided the three colored rice into two groups. red rice, purple and black rice. The first three principal components could explain 91% of the total variance. The contribution of the first principal component (PC1) was 67.5%, which represented mineral elements, indicating that the origin was the main reason for the difference in the composition of colored rice. The second principal component (PC2) accounted for 18.2% of the total variance, mainly including total anthocyanin and amino acids.This study could provide some reference for nutritional evaluation of purple rice.

purple rice; nutrition; amino acid; element; principal component analysis (PCA)

TS201.4

A

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.11.017

2022-01-25；

2022-04-17

云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目（No. 2021J0129）。

師 江（1984—），女，碩士，講師，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工。*通信作者（Corresponding author）：劉興勇（LIU Xingyong），E-mail：lxy@yaas.org.cn。