【摘 要】
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我国作为世界上水稻产量和消费量最大的国家,对大米的需求逐渐从过去的让人“吃饱”转变成现在的让人“吃好”,因此研究大米的食味品质至关重要。蛋白质作为大米中的第二大组成成分,可从多个方面影响食味品质。目前,蛋白质对大米食味品质的影响研究主要聚集于蛋白质及其组分的含量与大米理化特性的相关性分析,鲜有从蛋白质形态、结构和组成等多角度进行的全面剖析。基于此,本课题以相同亲本培育的直链淀粉含量相近,蛋白质含量
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我国作为世界上水稻产量和消费量最大的国家,对大米的需求逐渐从过去的让人“吃饱”转变成现在的让人“吃好”,因此研究大米的食味品质至关重要。蛋白质作为大米中的第二大组成成分,可从多个方面影响食味品质。目前,蛋白质对大米食味品质的影响研究主要聚集于蛋白质及其组分的含量与大米理化特性的相关性分析,鲜有从蛋白质形态、结构和组成等多角度进行的全面剖析。基于此,本课题以相同亲本培育的直链淀粉含量相近,蛋白质含量及组成有差异的3种大米样品(宁粳4号-高谷蛋白含量样品、LSS-1-低谷蛋白含量样品、LSS-2-低谷、球蛋白含量样品)为研究对象,分析大米在蒸煮过程中蛋白质形态、结构和组成的变化,探究蛋白质影响大米食味品质的机制。主要研究内容和结果如下:1.研究了蒸煮过程中不同阶段(生米、浸泡30 min、蒸煮至50°C、70°C、90°C、100°C和焖煮10 min)大米籽粒内蛋白质形态和结构的变化特征。扫描电子显微镜(SEM)结合激光共聚焦显微镜(CLSM)表明蛋白体在大米中以球形分布在复合淀粉体边缘,由外层至内层逐渐减少。在蒸煮初期(50°C~70°C),蛋白体在大米籽粒中的形态和分布未显著变化,但高温蒸煮后(90°C~100°C),3个样品的蛋白体都通过热诱导逐渐聚集,限制了淀粉凝胶的不断溶胀。蒸煮使得蛋白质的二级结构发生了变化,3个样品的无规则卷曲的含量分别从11.10%、11.10%和10.70%上升至28.27%、30.30%和30.62%,蛋白质的分子结构变松散。因此,高蛋白含量的样品宁粳4号,在大米中的空间分布致密程度高,在蒸煮过程中显著限制了米粒吸水和淀粉糊化。2.研究了蒸煮过程中大米籽粒内总蛋白及各蛋白组分的含量与分子量变化。结果显示,在50°C~70°C时,3个样品大米籽粒中的蛋白质发生渗出导致总蛋白含量降低,各组分蛋白含量的变化差异显著,谷蛋白、醇溶蛋白易发生热聚集效应,使得溶解度降低;清蛋白由于水溶性的特点在50°C时含量下降,蒸煮后可溶性蛋白增多使得含量转而升高;球蛋白由于大米中的微量矿物成分的存在发生了溶出,导致含量降低。3个样品谷蛋白的高分子量亚基在煮制过程中发生了解聚;醇溶蛋白在蒸煮过程中亚基分子量分布在10~15 k Da,热稳定好;清蛋白的低分子量亚基仅在蒸煮初期较为稳定;球蛋白经蒸煮后15 k Da左右的分子量发生了解聚。因此,3个样品都体现出了各组分蛋白在蒸煮过程中的微量的渗出和溶出,主要发生了不同程度的热聚集和解聚,由此影响淀粉分子链的运动。3.探究了蒸煮过程中蛋白质的动态特征变化对大米食味品质的影响。体视显微镜结果表明样品中蛋白质含量越高,蒸煮过程中米粒的外观形变越不明显,糊化进程越慢。低场核磁共振(LF-NMR)表明蛋白质含量越高的样品,在蒸煮初期(50°C~70°C)渗入米粒的水分越少,导致内部淀粉水合程度较低。核磁共振成像(MRI)表明焖煮可以改善不同蛋白含量米粒蒸煮后内部水分分布不均的现象。随着样品中蛋白含量的提高,样品的初始糊化温度(To)分别为59.22°C、65.36°C和72.83°C,糊化焓(ΔH)为3.68 J/g、3.08 J/g和2.19 J/g,食味值从65.60分、65.20分降低至56.90分,米饭的硬度升高,黏聚性降低,表明蛋白质含量越高,米粒的糊化程度越低,食味品质越差。其中,谷蛋白体现出对食味品质显著的负面作用(p<0.05),球蛋白对食味品质的作用不显著(p<0.05)。4.对米粒中的内源蛋白质使用不同浓度的蛋白酶(0%、0.1%、0.5%、1%和5%)进行酶解,探究蛋白质对大米食味品质的影响机制。随着酶解程度的提升,蒸煮后形成的蛋白质网络结构出现局部缺损,3个样品米粒的吸水量分别从59.57%、61.23%和62.46%提升至62.18%、62.36%和63.24%,吸热峰向右移,ΔH增加,内源蛋白的减少增加了淀粉水合程度。梯度酶解后3个样品的黏附层的质量增加,分别从0.35、0.35和0.40(g/25g)提高至0.69、0.71和0.91(g/25g),米饭的硬度显著下降,黏聚性显著提高。黏附层的质量与米饭的硬度呈极显著负相关(r=-0.741**),与黏聚性呈极显著正相关(r=0.639**)。酶解使得3个样品的食味值分别从56.9分、65.2分、65.6分,提高到74.0分、81.0分和85.3分,但5%酶解条件下米饭的外观、口感得分显著降低。综上,蛋白质含量越高,其空间位阻效应越强烈,不仅增强了对淀粉颗粒糊化膨胀的抑制作用,也提高了大米籽粒的耐热性,导致生成的黏附层的质量降低,米饭质地变差。
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