基于结构剖析和实时监测研究大米食味品质的影响机制
发布时间：2021-10-29 00:14
大米食味品质是衡量大米优劣的重要指标。大米的成分组成、分子结构和煮制过程是影响其食味品质的关键因素,基于改善大米食味品质的研究也大多围绕这些因素开展。但大米成熟籽粒结构致密、坚硬难以剖析,其组分分布及结构依然不是很清晰,对大米食味影响的研究也仅限于相关性分析的结果。同时,大米煮制的研究大多是为电饭煲产品开发服务,其理论基础还十分薄弱。为此,本论文以粳米为研究对象,以力学、热力学特性作为大米食味品质的关联指标,深入研究大米煮制过程中食味影响的物质基础,通过对大米成熟籽粒不同层级结构的全面剖析和观察,研究各组分在大米籽粒中的实际存在状态和变化过程;通过建立大米煮制过程的实时监测方法,全面跟踪并分析大米在煮制过程中的水分迁移、物质渗漏及组分构象转变等规律,探明各因素对大米食味品质的影响机制。其主要研究内容如下:基于成熟大米籽粒硬度高、易碎等特征,通过固定液、包埋工艺的优化,改善其韧性、降低脆性,实现了完整成熟籽粒的半薄和超薄切片。在此基础上,采用体视显微镜的正相立体感,观察籽粒整体形态、透亮度及表面结构,冷冻淬断结合扫描电子显微镜（SEM）观察到籽粒内结构紧致且有细小间隙,由此建立了成熟大米...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
稻谷结构及加工简略图[22]
Я矗?纱丝芍??竺资澄镀分什唤鲇胫绷吹矸塾泄兀?嘤胫Я吹矸?密不可分。支链淀粉在淀粉中占较高比例，是以α-D-葡萄糖为单位组成的高度分支的大分子，主链由α-1,4糖苷键构成，支链通过α-1,6糖苷键与主链相连，DPw较高（9600~15900），链长19~23，Mn高达1.0×105kDa~5.2×109kDa[81]。目前较为公认的支链淀粉分子结构为“束簇”模型，即一个支链淀粉包含一条主链（C链），若干个支链（B链）以及外链（A链）。支链淀粉侧链簇构成淀粉颗粒的结晶区，侧链簇与侧链簇之间为非结晶区，C链和长B链贯穿结晶区和无定形区（如图1-2所示）[88,89]。图1-2支链淀粉结构示意图[90]Fig.1-2Thestructuremodelofamylopectin[90]支链淀粉结构复杂，其精细结构的不同使得淀粉糊化特性存在较大差异，进而呈现出大米不同的食味品质，尤其是籼米、粳米和糯米之间，支链淀粉各分支的链长比差异明显[84,91]。不同品种大米中支链淀粉结构可分为L型和S型，还有介于二者之间的M型（极少数品种）[92,93]。粳米中支链淀粉为S型，表现为较短的A链和B1链，且短链（DP≤10）比例较高[94]。籼米中支链淀粉中短链比例较低，表现为L型[92]。根据组成各分支所含葡萄糖单元的数目，支链淀粉的链长分布主要包含DP值5~12，13~24，25~36及>37四种类型[95]。研究表明，DP为92~98的长链和DP≤25的短链直链淀粉对米饭口感和质构影响最大[96]。Li等人[83]发现长支链淀粉在淀粉中占较高的比例，会赋予米饭较佳的硬度和弹性。反之，大量短链淀粉的存在，使得煮制米饭偏软[96-98]。亦有研究者认为，淀粉中的长直链和支链淀粉的长链部分共同决定了米饭的质地[99,100]。总之，有关淀粉组成及结构的解析已较为深入，但这些因素对大米食味品质影响的研究却多依赖于?
以淀粉体形式存在，颗粒较小，一般呈多角形，平均粒径约为2μm~9μm[49]。淀粉颗粒形态不同，大米品质存在差异，主要表现为优质大米中淀粉颗粒为多面体且排列紧致，而劣质大米中淀粉颗粒分布较为松散，粒型棱角较钝[55,103]。与此同时，研究发现大米中垩白部位淀粉多为异形粒，因发育不良而呈类圆形、亦有部分呈卵形，其糊化特性与非垩白部分存在一定差异[22,49]。然而，由于成熟籽粒结构难以剖析，不同部位淀粉的糊化进程及差异性难以获悉，煮制过程中籽粒内淀粉颗粒形态及结构转变对大米食味品质影响机制研究较少。图1-3淀粉不同层级结构示意图[101,102]Fig.1-3Themulti-scalestructureofstarch[101,102]淀粉颗粒内结晶区和无定形区交替排列形成环层结构，这种结构为淀粉生长环，其尺度分布在120nm~150nm[90]。Blocklet结构为生长环中的类球状结构，其直径介于20nm~500nm之间，位于无定形区的Blocklet尺寸较小且排列疏松，而位于半结晶区的尺寸相对较大，排列致密[104,105]。半结晶结构的生长环由一些半结晶层堆叠而成，这些层状结构厚度约为9nm，结晶片层主要是支链淀粉的短侧链以双螺旋形式堆叠而成，无定形片层则是由支链淀粉分支和直链淀粉组成[106]。因支链淀粉侧链的链长、侧链间距离及簇内链的分致密度不同，淀粉的结晶形态可分为A-型、B-型和V-型[102]。大米淀粉的结晶结构主要为A-型，双螺旋与水分子排列紧密，呈单斜晶系，晶胞内每个双螺旋含4个水分子[83,107]。一般而言，糯米淀粉的结晶度高于粳米，而粳米则高于籼米[108]。结晶度与淀粉糊化难易程度密切相关，较低结晶度表现出较高的糊化温度，反之，呈现较低的糊化温度，但分子链难以解聚[109]。因此，由糯米所煮制的米饭黏、弹性较高，而籼米所煮制的?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of Varieties and Cooking Methods on Physical and Chemical Characteristics of Cooked Rice[J]. Merynda Indriyani SYAFUTRI,Filli PRATAMA,Friska SYAIFUL,Achmad FAIZAL. Rice Science. 2016(05)
[2]三种大米淀粉的物性研究[J]. 谢淑丽,袁佰华,庞慧敏,赵思明,荣建华. 粮食与饲料工业. 2014(08)
[3]蛋白质影响水稻米饭食味品质的机理[J]. 谢黎虹,罗炬,唐绍清,陈能,焦桂爱,邵高能,魏祥进,胡培松. 中国水稻科学. 2013(01)
[4]大米主要品质指标与米饭质构的相关性分析[J]. 周显青,任洪玲,张玉荣,王军锋. 河南工业大学学报(自然科学版). 2012(05)
[5]热变性米蛋白的性质与结构研究——Ⅲ米蛋白与糖的结合特性[J]. 王章存,董吉林,郑坚强,姚惠源. 中国粮油学报. 2008(03)
[6]不同生态条件下籼稻米饭质地和淀粉RVA谱的特性[J]. 谢黎虹,杨仕华,陈能,段彬伍,朱智伟,廖西元. 作物学报. 2006(10)
[7]我国水稻品种的蛋白质含量及与米质的相关性研究[J]. 陈能,罗玉坤,谢黎虹,朱智伟,段彬伍,章林平. 作物学报. 2006(08)
[8]大米淀粉的结构、组成与应用[J]. 顾正彪,李兆丰,洪雁,李文哲. 中国粮油学报. 2004(02)
[9]稻米淀粉及其级分的凝胶色谱分析[J]. 刘巧瑜,赵思明,熊善柏,张声华. 中国粮油学报. 2003(01)
博士论文
[1]线性糊精的制备、相行为及应用[D]. 孙冰华.江南大学 2018
硕士论文
[1]抑制淀粉分支酶表达对水稻籽粒淀粉原位糊化和水解的影响[D]. 潘婷.扬州大学 2018
[2]五常大米品牌建设研究[D]. 张泽浩.东北农业大学 2016
[3]稻米蛋白质及组成对其蒸煮食味品质影响的研究[D]. 王鹏跃.浙江工商大学 2016
[4]高直链淀粉水稻和玉米异形淀粉粒的特性和发育研究[D]. 蔡灿辉.扬州大学 2015
[5]稻米籽粒吸附/解吸过程水分扩散规律及玻璃化转变温度研究[D]. 张龙.河南工业大学 2015
[6]黑龙江省农产品区域品牌效应研究[D]. 郝鑫.东北林业大学 2015
[7]稻米淀粉功能特征研究及相关性分析[D]. 朱平.浙江大学 2015
[8]泰国大米国际竞争力的研究[D]. 郭佩佩.浙江大学 2014
[9]黑龙江市场大米品牌竞争力研究[D]. 王畔畔.东北农业大学 2013
[10]关于谷物胚乳淀粉体的发生和蛋白体形成的研究[D]. 王玲玲.扬州大学 2013
本文编号：3463585
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
稻谷结构及加工简略图[22]
Я矗?纱丝芍??竺资澄镀分什唤鲇胫绷吹矸塾泄兀?嘤胫Я吹矸?密不可分。支链淀粉在淀粉中占较高比例，是以α-D-葡萄糖为单位组成的高度分支的大分子，主链由α-1,4糖苷键构成，支链通过α-1,6糖苷键与主链相连，DPw较高（9600~15900），链长19~23，Mn高达1.0×105kDa~5.2×109kDa[81]。目前较为公认的支链淀粉分子结构为“束簇”模型，即一个支链淀粉包含一条主链（C链），若干个支链（B链）以及外链（A链）。支链淀粉侧链簇构成淀粉颗粒的结晶区，侧链簇与侧链簇之间为非结晶区，C链和长B链贯穿结晶区和无定形区（如图1-2所示）[88,89]。图1-2支链淀粉结构示意图[90]Fig.1-2Thestructuremodelofamylopectin[90]支链淀粉结构复杂，其精细结构的不同使得淀粉糊化特性存在较大差异，进而呈现出大米不同的食味品质，尤其是籼米、粳米和糯米之间，支链淀粉各分支的链长比差异明显[84,91]。不同品种大米中支链淀粉结构可分为L型和S型，还有介于二者之间的M型（极少数品种）[92,93]。粳米中支链淀粉为S型，表现为较短的A链和B1链，且短链（DP≤10）比例较高[94]。籼米中支链淀粉中短链比例较低，表现为L型[92]。根据组成各分支所含葡萄糖单元的数目，支链淀粉的链长分布主要包含DP值5~12，13~24，25~36及>37四种类型[95]。研究表明，DP为92~98的长链和DP≤25的短链直链淀粉对米饭口感和质构影响最大[96]。Li等人[83]发现长支链淀粉在淀粉中占较高的比例，会赋予米饭较佳的硬度和弹性。反之，大量短链淀粉的存在，使得煮制米饭偏软[96-98]。亦有研究者认为，淀粉中的长直链和支链淀粉的长链部分共同决定了米饭的质地[99,100]。总之，有关淀粉组成及结构的解析已较为深入，但这些因素对大米食味品质影响的研究却多依赖于?
以淀粉体形式存在，颗粒较小，一般呈多角形，平均粒径约为2μm~9μm[49]。淀粉颗粒形态不同，大米品质存在差异，主要表现为优质大米中淀粉颗粒为多面体且排列紧致，而劣质大米中淀粉颗粒分布较为松散，粒型棱角较钝[55,103]。与此同时，研究发现大米中垩白部位淀粉多为异形粒，因发育不良而呈类圆形、亦有部分呈卵形，其糊化特性与非垩白部分存在一定差异[22,49]。然而，由于成熟籽粒结构难以剖析，不同部位淀粉的糊化进程及差异性难以获悉，煮制过程中籽粒内淀粉颗粒形态及结构转变对大米食味品质影响机制研究较少。图1-3淀粉不同层级结构示意图[101,102]Fig.1-3Themulti-scalestructureofstarch[101,102]淀粉颗粒内结晶区和无定形区交替排列形成环层结构，这种结构为淀粉生长环，其尺度分布在120nm~150nm[90]。Blocklet结构为生长环中的类球状结构，其直径介于20nm~500nm之间，位于无定形区的Blocklet尺寸较小且排列疏松，而位于半结晶区的尺寸相对较大，排列致密[104,105]。半结晶结构的生长环由一些半结晶层堆叠而成，这些层状结构厚度约为9nm，结晶片层主要是支链淀粉的短侧链以双螺旋形式堆叠而成，无定形片层则是由支链淀粉分支和直链淀粉组成[106]。因支链淀粉侧链的链长、侧链间距离及簇内链的分致密度不同，淀粉的结晶形态可分为A-型、B-型和V-型[102]。大米淀粉的结晶结构主要为A-型，双螺旋与水分子排列紧密，呈单斜晶系，晶胞内每个双螺旋含4个水分子[83,107]。一般而言，糯米淀粉的结晶度高于粳米，而粳米则高于籼米[108]。结晶度与淀粉糊化难易程度密切相关，较低结晶度表现出较高的糊化温度，反之，呈现较低的糊化温度，但分子链难以解聚[109]。因此，由糯米所煮制的米饭黏、弹性较高，而籼米所煮制的?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of Varieties and Cooking Methods on Physical and Chemical Characteristics of Cooked Rice[J]. Merynda Indriyani SYAFUTRI,Filli PRATAMA,Friska SYAIFUL,Achmad FAIZAL. Rice Science. 2016(05)
[2]三种大米淀粉的物性研究[J]. 谢淑丽,袁佰华,庞慧敏,赵思明,荣建华. 粮食与饲料工业. 2014(08)
[3]蛋白质影响水稻米饭食味品质的机理[J]. 谢黎虹,罗炬,唐绍清,陈能,焦桂爱,邵高能,魏祥进,胡培松. 中国水稻科学. 2013(01)
[4]大米主要品质指标与米饭质构的相关性分析[J]. 周显青,任洪玲,张玉荣,王军锋. 河南工业大学学报(自然科学版). 2012(05)
[5]热变性米蛋白的性质与结构研究——Ⅲ米蛋白与糖的结合特性[J]. 王章存,董吉林,郑坚强,姚惠源. 中国粮油学报. 2008(03)
[6]不同生态条件下籼稻米饭质地和淀粉RVA谱的特性[J]. 谢黎虹,杨仕华,陈能,段彬伍,朱智伟,廖西元. 作物学报. 2006(10)
[7]我国水稻品种的蛋白质含量及与米质的相关性研究[J]. 陈能,罗玉坤,谢黎虹,朱智伟,段彬伍,章林平. 作物学报. 2006(08)
[8]大米淀粉的结构、组成与应用[J]. 顾正彪,李兆丰,洪雁,李文哲. 中国粮油学报. 2004(02)
[9]稻米淀粉及其级分的凝胶色谱分析[J]. 刘巧瑜,赵思明,熊善柏,张声华. 中国粮油学报. 2003(01)
博士论文
[1]线性糊精的制备、相行为及应用[D]. 孙冰华.江南大学 2018
硕士论文
[1]抑制淀粉分支酶表达对水稻籽粒淀粉原位糊化和水解的影响[D]. 潘婷.扬州大学 2018
[2]五常大米品牌建设研究[D]. 张泽浩.东北农业大学 2016
[3]稻米蛋白质及组成对其蒸煮食味品质影响的研究[D]. 王鹏跃.浙江工商大学 2016
[4]高直链淀粉水稻和玉米异形淀粉粒的特性和发育研究[D]. 蔡灿辉.扬州大学 2015
[5]稻米籽粒吸附/解吸过程水分扩散规律及玻璃化转变温度研究[D]. 张龙.河南工业大学 2015
[6]黑龙江省农产品区域品牌效应研究[D]. 郝鑫.东北林业大学 2015
[7]稻米淀粉功能特征研究及相关性分析[D]. 朱平.浙江大学 2015
[8]泰国大米国际竞争力的研究[D]. 郭佩佩.浙江大学 2014
[9]黑龙江市场大米品牌竞争力研究[D]. 王畔畔.东北农业大学 2013
[10]关于谷物胚乳淀粉体的发生和蛋白体形成的研究[D]. 王玲玲.扬州大学 2013
本文编号：3463585
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qgylw/3463585.html
