摘要: 稻米有多种消费形式，除精米和糙米外，未成熟青粒米也具有很好的营养价值和加工特性，但其作为加工过程中副产品未得到充分开发利用。为更好明确青粒米营养成分，本研究根据国家标准规定的理化方法，比较分析了高彦湾2号水稻品种的青粒米、精米和糙米中主要营养成分、矿质元素、维生素和糖类物质的含量。结果显示，青粒米中主要营养成分(蛋白质、脂肪)和矿质元素(钙、铁、磷)以及维生素B1含量略低于糙米，但显著高于精米；直链淀粉含量显著低于精米，还原糖、膳食纤维含量显著高于糙米和精米。
Abstract: Rice comes in various forms of consumption, aside from white and brown rice, immature green grains also possess significant nutritional value and processing characteristics. However, as a by-product of the processing process, immature green grains has not been fully developed and utilized. To better clarify the nutritional content of immature green grains, this study compared and analyzed the main dietary components, mineral elements, vitamins, and sugar content in green grain rice, polished rice, and brown rice of Gaoyanwan No. 2 rice variety according to the physical and chemical methods specified in national standards. The results showed that the main nutritional components (protein, fat), mineral elements (calcium, iron, phosphorus), and vitamin B1 in green grain rice were slightly lower than those in brown rice but significantly higher in polished rice. The content of amylose in green grain rice was lower than in polished rice, and the reduced sugar and dietary fiber were higher in brown rice and polished rice.
1. 引言
青粒米是表皮有叶绿素存留呈绿色且未能生长完全的米粒，一般在授粉后15~32天内被收获，水分含量为31%~43% [1]，属于不完善粒，又称青未熟粒。青粒米具有潜在的营养价值，与成熟谷粒相比青粒米的蛋白质、还原糖、钙、钾、铁、β-胡萝卜素、维生素C、维生素B2、B3、B6、E，生物活性物质γ-谷维素含量更高，可溶性膳食纤维与总膳食纤维的比例较高[2]。膳食纤维具有降低淀粉消化率、减缓血糖升高速率、调节免疫力等多种生理功效和保健效果[3]。发达国家50%的膳食纤维来源于谷物[4]，特别是细胞壁中非淀粉多糖[5]。研究显示，稻米麸皮中膳食纤维含量高达17.0%~29.0%，是精米的4~7倍[6]。营养成分的含量和结构变化也影响青粒米的加工特性[2] [7]，如粉质含量高、淀粉颗粒排列疏松，碾米过程中易折断和粉碎，增加碎米率、降低糙米率和整精米率，影响稻米加工品质[8]。因此，大多青粒米通过色选机被除去或作为加工副产品用于饲料使用，利用效率低，造成粮食资源浪费。随着优质米产业快速发展[9]，以青粒米为原料开发的产品也具有良好的前景，如在非洲坦桑尼亚，以未成熟青粒米粒制成的片状零食Pepeta，具有爆米花香味和美味的口感，成为当地备受欢迎的特产，增加当地农户的收入[2] [7]。本研究以高彦湾2号水稻品种为试材，通过比较未成熟青粒米、糙米和精米之间营养成分差异，为提高稻米有效利用率和经济效益提供有价值的数据参考。
2. 材料与方法
2.1. 实验材料
水稻品种高彦湾2号种植在黑龙江省绥化地区，按照当地的种植情况管理，收获未完全成熟青粒米和完全成熟糙米和精米为实验材料。
2.2. 实验方法
2.2.1. 主要成分含量测定
水分含量按照GB5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》测定；直链淀粉含量(干基)按照GB/T 15683-2008《大米直链淀粉含量的测定》测定；粗蛋白含量(干基)按照NY/T 3-1982《谷类、豆类作物种子粗蛋白质测定法》测定；脂肪(风干基)含量测定：按照GB 5009.6-2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》测定。
2.2.2. 矿质元素含量测定
钙含量按照GB 5009.92-2016《食品安全国家标准 食品中钙的测定》中火焰原子吸收光谱法测定；铁含量按照GB 5009.90-2016《食品安全国家标准 食品中铁的测定》中火焰原子吸收光谱法测定；磷含量按照GB 5009.87-2016《食品安全国家标准 食品中磷的测定》中钼蓝分光光度法测定。
2.2.3. 膳食纤维、还原糖、维生素B1和B2含量测定
膳食纤维含量按照GB 5009.88-2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》测定；还原糖含量按照GB 5009.7-2016《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》；维生素B1含量按照GB 5009.84-2016《食品安全国家标准 食品中维生素B1的测定》中高效液相色谱法测定；维生素B2含量按照GB 5009.85-2016《食品安全国家标准 食品中维生素B2的测定》中高效液相色谱法测定。
3. 结果
3.1. 主要成分含量比较分析
经收获后烘干，青粒米、精米和糙米的工作水分含量均为14%。由图1可见，青粒米和糙米的蛋白质含量、脂肪含量均极显著高于精米，直链淀粉含量极显著低于精米；与糙米相比，青粒米只有直链淀粉含量略高于糙米，蛋白质和脂肪含量均低于糙米。青粒米与糙米的主要营养成分含量比较接近，说明加工对稻米主要营养成分含量影响要显著高于收获时期的影响。
Figure 1. Comparative analysis of the main component contents in rice.
图1. 稻米主要成分含量比较分析
3.2. 矿质元素含量比较分析
由图2可知，在钙、铁、磷含量方面，青粒米和糙米均极显著高于精米，糙米也极显著高于青粒米。说明稻米的不同消费形式对钙、铁、磷等矿质元素的积累存在影响。
Figure 2. Comparative analysis of different mineral element contents in rice
图2. 稻米中不同矿质元素含量比较分析
3.3. 维生素B1和B2含量比较分析
由图3可知，青粒米和糙米维生素B2含量显著高于精米，糙米的维生素B2含量显著高于青粒米；维生素B1含量在精米、青粒米和糙米中均无显著差异。说明稻米中维生素B1含量较低，仅维生素B2含量在糙米和青粒米中略高。
Figure 3. Comparative analysis of vitamin B1 and B2 content in rice
图3. 稻米中维生素B1和B2含量比较分析
3.4. 还原糖、膳食纤维、抗性淀粉含量比较分析
由图4可知，青粒米和糙米在膳食纤维含量、还原糖含量方面显著高于精米；青粒米的膳食纤维(5.0%)和还原糖(1.9%)含量显著高于糙米；精米中抗性淀粉含量最高，显著高于糙米，青粒米中抗性淀粉高于糙米但不显著。说明稻米中除直链淀粉外，其他糖类存在较大差别。膳食纤维包括非淀粉多糖和抗性淀粉，青粒米和糙米中的膳食纤维主要成分是非淀粉多糖而不是抗性淀粉。
Figure 4. Comparative analysis of carbohydrate content in rice
图4. 稻米中糖类含量比较分析
4. 讨论
4.1. 营养物质分布与稻米消费形式的关系
稻米中营养成分分布不均匀导致不同消费形式的稻米营养物质含量差异大。稻米胚乳中主要成分为淀粉、少量蛋白和脂类，胚乳之外的糠层主要成分为蛋白质、脂类、膳食纤维、维生素和矿物质等多种营养物质[10]。本研究中高彦湾2号精米直链淀粉含量约为19%，而糙米和青粒米中直链淀粉含量约为17%。由于精米是经过碾磨和抛光之后去除了胚、表皮和糊粉层的胚乳组织，故单位质量的米粉中精米直链淀粉含量更高，而青粒米和糙米由于保留了稻米完整的结构，所以直链淀粉含量相对较低。与成熟的糙米相比，青粒米中直链淀粉含量略高。成熟的糙米和精米呈现透明状态，淀粉颗粒初期形成圆形或椭圆形的淀粉体，随着淀粉体的充实和数量逐渐增加，淀粉体因相互挤压而形成多面体，其边缘棱角分明，整个胚乳透明度提高[11] [12]，而青粒米的淀粉体尚未完全充实，故呈现粉质状态。Xu等通过转录组测序发现在胚发育的中期和后期，淀粉和蔗糖代谢、蛋白质变性相关基因高度表达[3]。本研究中精米蛋白质含量相对较少，而糙米和青粒米中相对较多，可能与其分布不均匀有关。蛋白质在籽粒中分布也存在差异且与稻米食味品质密切相关，如醇溶蛋白分布均匀的品种食味品质也较好，若集中分布于米粒周边，则米粒吸水性降低，米饭较硬、粘性降低[11]。稻米中脂类主要为淀粉脂和非淀粉脂两大类，淀粉脂主要分布于胚乳中，越往内部淀粉晶体分布越紧密，脂类含量越低；非淀粉脂在皮层中含量最高，胚中含量较少，随着稻米脱糙和精制过程非淀粉脂大部分被去除。稻米脂类含量相对较低且主要分布于糠层，糙米中的粗脂肪含量约为2.0%~4.0%，精米中粗脂肪含量较低仅为0.1%~1.5%。本研究中精米脂肪含量也显著低于青粒米和糙米。稻米中维生素B1含量约为0.1%~1.7%与本研究结果相近，维生素B2的含量在不同品种中的差异比较大[5]，本研究中维生素B2在不同稻米形式中也存在显著差异。
4.2. 膳食纤维和未成熟稻米应用潜力
稻米是高血糖指数食品，仅食用精米会提高了淀粉消化率和血糖指数，而摄入膳食纤维会降低淀粉消化率、减缓血糖升高速率、调节免疫力等多种生理功效和保健效果[6]。研究报告显示，含水量为14%的精米中，膳食纤维含量一般低于4%，糙米中的膳食纤维含量为2.9%~4.0%，精米中含量仅为0.7%~2.3%，而稻米麸皮中含量高达17.0%~29.0% [13]。本研究中青粒米(5.0%)和糙米(4.8%)中膳食纤维含量均高于4%。青粒米中膳食纤维，可以为开发有利于人体健康的功能型稻米产品提供了重要的原料。以青粒米为原料开发的产品Pepeta是烘烤未成熟的米粒，之后将其在研钵中脱充并捣碎并获得扁平的米粒碎片就制成了Pepeta。Pepeta的生产，使水稻收获提前并减少了收获后管理过程(如干燥和储存)，从而降低了水稻生产成本[2]。在我国也开展了以未熟粒糙米富集γ-氨基丁酸和饮料的研发[14]，尚未有以未成熟青粒米为原料开发的产品的相关报道，因此对青粒米营养成分的研究将在稻米深加工方面有广阔的应用前景。
5. 结论
本研究通过比较高彦湾2号水稻品种未成熟青粒米、糙米、精米营养物质发现，青粒米与糙米营养物质含量相近，但膳食纤维含量更高，为以青粒米为原料开发富含膳食纤维功能食品或加工成其他产品提供了重要的数据支撑。
基金项目
黑龙江省自然科学基金优秀青年项目(YQ2022C032)；黑龙江省省属科研院所科研业务费青年项目(CZKYF2024-1-C001)，黑龙江省农业科学院引进博士人员科研启动金项目。
NOTES
*通讯作者。