全 文 ：粮食与油脂
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快速黏度分析仪表征籼米陈化过程中蛋白质与
淀粉相互作用的研究
吴　伟，吴晓娟，李　彤，林亲录
（中南林业科技大学食品科学与工程学院，稻谷及副产物深加工国家工程实验室，　湖南长沙　410004）
摘　要：以新收获籼米为原料，在温度 37 ℃、相对湿度 85%条件下储藏 20周，采用快速黏度分析
仪研究，以不同浓度氯化钠、十二烷基硫酸钠（SDS）、β–巯基乙醇和抗坏血酸为测试溶剂对储藏过
程中籼米峰值黏度和回生值的影响。结果发现，随着储藏时间的增加，籼米峰值黏度先上升后下
降，回生值则持续上升；随着四种测试溶剂浓度的增加，峰值黏度增加，其中以 β–巯基乙醇和 SDS
为测试溶剂峰值黏度增加最为显著；回生值随氯化钠、β–巯基乙醇和抗坏血酸浓度的增加而下
降，随 SDS浓度的增加而增加，其中以 β–巯基乙醇为测试溶剂回生值下降最为显著。表明陈化导
致大米蛋白形成二硫键以及疏水相互作用，通过抑制大米淀粉颗粒的糊化性质从而降低稻米的蒸
煮食用品质。
关键词：籼米；陈化；蛋白质与淀粉相互作用；快速黏度分析仪
Study on interaction of protein and starch of indica rice during
ageing by rapid visco analyzer
WU Wei，WU Xiao-juan，LI Tong，LIN Qin-lu
（College of Food Science and Engineering，Center South University of Forestry and Technology，National
Engineering Laboratory for Rice and By-product Deep Processing，Changsha 410004，Hunan，China）
Abstract：Used new harvest indica rice as raw material，it was stored for 20 weeks under artificial
accelerated ageing condition which was temperature of 37 ℃，relative humidity of 85%. Effects of
different concentration of sodium chloride，sodium dodecyl sulfate，β–mercaptoethanol，and ascorbic
acid which used as test solution on peak viscosity and setback by rapid visco analyser were studied. The
results indicated that as storage time increased，peak viscosity firstly increased，and then decreased;
value of setback gradually increased. As concentration of the four kinds of test solution increased，
peak viscosity increased，and the increase extent was the most significant when β–mercaptoethanol
and sodium dodecyl sulfate were used. As concentration of sodium chloride，β–mercaptoethanol，and
ascorbic acid increased，setback gradually increased，but setback decreased when concentration of
sodium dodecyl sulfate increased. The results implied that rice ageing led to formation of disulfides and
hydrophobic interactions of rice protein，which decreased pasting properties of rice starch，resulting in
decrease of cooking and eating quality of rice.
Key words：indica rice；ageing；interaction of protein and starch；rapid visco analyzer
中图分类号：TS210.1 文献标识码：A 文章编号：1008―9578（2016）08―0025―04
收稿日期：2015–09–29
基金项目：国家自然科学基金（31201319）；湖南省教育厅项目（14C1181）；公益性行业（农业）科研专项（201303071）
作者简介：吴伟（1981― ），男，副教授，博士，研究方向为粮油加工。
我国是世界上稻谷总产量最高的国家，稻米是我
国居民膳食中最重要的主食。稻米的消费特点决定
了稻谷需要经历一定时间的储藏，目前我国的稻米平
均储藏时间为 14~16 个月。然而稻谷耐储性较差，
在常温下储藏半年至 1 年、在高温下储藏 1~3 个月
就会导致稻米陈化。在储藏过程中，稻谷中脂质、淀
粉和蛋白质发生系列变化，其中脂质主要发生水解反
应和氧化反应，产生游离脂肪酸和脂质过氧化产物；
淀粉中的不溶性直链淀粉含量增加，支链淀粉含量下
降，分子量增加，淀粉分子微晶束加强；蛋白质氧化和
聚集程度增加，溶解度下降〔1–2〕。
稻谷储藏过程中淀粉、脂质和蛋白质的变化通常
不是孤立发生的，而是相互影响相互制约的，最终导
致稻米蒸煮食用品质下降。在储藏过程中，稻谷脂质
水解形成的游离脂肪酸与直链淀粉形成螺旋状络合
物，抑制淀粉膨润〔3〕。此外，脂质过氧化产物也可进
一步诱导大米蛋白氧化。大米在陈化过程中最为显著
的氧化性修饰是游离巯基转变成为二硫键，使得大米
蛋白交联度和聚集程度增加，影响淀粉的膨润和米饭
的口感〔1〕。
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稻米的蒸煮食用性质与米淀粉颗粒的吸水、膨
润、糊化等性质相关。大米淀粉主要存在于米淀粉颗
粒内部，大米蛋白主要分布于米淀粉颗粒外围，米淀
粉与米蛋白结合紧密〔4〕。稻谷储藏过程中米蛋白结
构的改变可影响蛋白质与淀粉相互作用，从而影响稻
米蒸煮食用品质〔3〕。稻谷储藏过程中米蛋白结构的
改变主要表现在静电相互作用、疏水相互作用、二硫
键和氧化还原状态的改变，添加不同浓度的氯化钠、
十二烷基硫酸钠（SDS）、β– 巯基乙醇和抗坏血酸分别
改变蛋白质的静电相互作用、疏水相互作用、二硫键
和氧化还原状态，进而能够表征蛋白质与淀粉的相互
作用〔4〕。目前，对于稻米储藏过程中蛋白质与淀粉的
相互作用研究甚少，深入研究储藏过程中蛋白质与淀
粉的相互作用可为深度开发陈米奠定理论基础。本
文以新收获籼米为原料，在高温高湿环境下储藏不同
时间获得一系列陈化度不同的大米，采用快速黏度分
析仪（RVA）研究不同浓度氯化钠、SDS、β– 巯基乙醇
和抗坏血酸为测试溶剂对籼米 RVA 谱中峰值黏度和
回生值的影响，探讨蛋白质与淀粉相互作用对稻米糊
化性质的影响，为揭示稻米陈化机理提供一定的理论
指导。
1　材料与方法
1.1　材料与仪器
1.1.1　材料与试剂
新收获籼米由湖南粮食集团提供，将 2012 年新
收获籼稻种子在收获 1 个月内加工成精米，加工等级
为一级；氯化钠、十二磺基硫酸钠（SDS）、β– 巯基乙
醇、抗坏血酸（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限
公司。
1.1.2　主要仪器与设备
JXFM110 全自动锤式旋风磨：郑州中谷机械设
备有限公司；RXZ128 A 人工气候箱：宁波市新江南
仪器有限公司；RVA–Super4 型快速黏度分析仪：瑞
典波通仪器公司。
1.2　试验方法
1.2.1　籼米储藏
将新收获籼米置于人工气候箱中储藏，储藏温
度 37 ℃，相 对 湿 度 85%，贮 藏 时 间 为 20 周，每 周
定期取适量籼米研磨，过 80 目筛后测定大米淀粉
RVA 谱。
1.2.2　籼米淀粉 RVA 谱峰值黏度和回生值的测定
采用快速黏度分析仪测定籼米淀粉 RVA 谱，并
用 TCW（thermal cycle for windows）配套软件进行
分析。测定根据美国谷物化学家协会操作规程要求，
即样品水分含量在 14% 时，样品量 3.00 g，蒸馏水
25.00 mL，或者分别用 1、3、5 mmol/L 氯化钠、SDS、β–
巯基乙醇和抗坏血酸溶液代替蒸馏水，RVA 谱特征值
主要用峰值黏度和回生值表示。
2　结果与分析
2.1　 储藏时间对以水和氯化钠为测试溶剂的籼米
RVA谱特征值的影响
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图 1　储藏时间对以水和氯化钠为测试溶剂籼米
RVA谱中峰值黏度（a）和回生值（b）的影响
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当水和不同浓度氯化钠作为测试溶剂时，随着
储藏时间的延长，峰值黏度呈现先上升后下降趋势，
并且在储藏时间为 5 周左右时达到最大值；回生
值则呈现先缓慢上升后迅速增加趋势。峰值黏度
和回生值是 RVA 糊化曲线最重要的参数，在 RVA
测试过程中，温度逐渐升高，淀粉颗粒不断吸水溶
胀，当温度超过某临界温度时，淀粉颗粒吸收大量
水，体积急剧膨胀，黏度迅速增加，达到的最大黏度
即为峰值黏度。稻米在储藏过程中峰值黏度呈现
先 上 升 后 下 降 变 化 趋 势 在 Park 等〔5〕和 卞 科 等〔6〕
的研究中均有报道，这是由于新米在储藏初期内源 α–
淀粉酶活性较高，内源 α– 淀粉酶使得部分米淀粉水
解为糊精和可溶性糖，导致米糊黏度增大〔5〕。随着储
藏时间的延长，内源 α– 淀粉酶逐渐失活，不溶性淀粉
含量增加，并且处于淀粉颗粒外围的米蛋白聚集，溶
解性下降，使得糊化过程中淀粉颗粒吸水和溶胀能力
下降〔7〕，导致峰值黏度下降。回生值是指最终黏度与
保持黏度之间的差值，表示米糊在冷却过程中淀粉分
子的回生或重排程度。籼米回生值随着储藏时间的延
长而逐渐上升，一方面是由于稻米在储藏过程中不溶
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性直链淀粉含量增加，淀粉分子微晶束加强〔4〕，另一
方面是由于大米蛋白在储藏过程中交联度和聚集程
度增加，在淀粉颗粒周围形成坚固的网络结构，限制
淀粉颗粒的糊化〔2–8〕。
氯化钠作为一种强电解质对淀粉糊化性质有一
定的影响，但影响程度较小，在低浓度时影响程度可
忽略不计，本文采用氯化钠的最高浓度小于 1‰，远低
于相关研究中的氯化钠浓度〔9〕，因此本文可认为氯化
钠主要通过调节大米蛋白静电相互作用而影响籼米
糊化性质。由图 1 可知氯化钠浓度对籼米 RVA 谱峰
值黏度和回生值的影响较小，说明籼米在储藏过程中
调节大米蛋白静电相互作用不能改变籼米淀粉的糊
化性质。
2.2　 储藏时间对以 SDS为测试溶剂的籼米 RVA谱
特征值的影响
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图 2　储藏时间对以水和 SDS为测试溶剂籼米
RVA谱中峰值黏度（a）和回生值（b）的影响
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如图 2 所示，随着储藏时间的延长，峰值黏度呈
现先上升后下降趋势，回生值缓慢上升。在相同储藏
时间条件下，峰值黏度和回生值随着 SDS 浓度提高而
增加。大米蛋白主要分布于米淀粉颗粒的外围，随着
稻米储藏时间的延长，大米蛋白逐渐被氧化，疏水性
增加，分子聚集，溶解性下降〔1〕。SDS 具有破坏蛋白
质氢键和疏水相互作用的能力，可溶解淀粉颗粒外周
的氧化大米蛋白，提高淀粉颗粒的溶胀能力，从而使
得峰值黏度升高。SDS 对大米蛋白的增溶作用使得
糊化后的米淀粉与米蛋白处于彼此独立的两相体系
中，使得在冷却阶段米淀粉失去米蛋白水化作用的保
护，米淀粉分子迅速回生，导致回生值增加。
2.3　 储藏时间对以β–巯基乙醇为测试溶剂的籼米
RVA谱特征值的影响
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图 3　储藏时间对以水和β-巯基乙醇为测试溶剂
籼米 RVA谱中峰值黏度（a）和回生值（b）的影响
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图 3 是储藏时间对以 β– 巯基乙醇为测试溶剂籼
米 RVA 谱峰值黏度和回生值的影响，随着储藏时间
的延长，峰值黏度呈现先上升后下降趋势，回生值缓
慢上升。在相同储藏时间条件下，峰值黏度随着 β–
巯基乙醇浓度提高而增加，回生值则随着 β– 巯基乙
醇浓度提高而下降。Zhou 等〔10〕在研究陈化米粉糊
化性质时同样发现添加 β– 巯基乙醇可提高米粉 RVA
谱峰值黏度，降低回生值；近年来国内外学者〔11–13〕也
发现添加还原剂二硫苏糖醇可提高陈米的峰值黏度，
降低回生值。稻米在储藏过程中大米蛋白发生氧化
反应，游离巯基转化成为二硫键，导致米蛋白聚集〔2〕。
添加 β– 巯基乙醇或二硫苏糖醇可使得氧化形成的二
硫键转化成为游离巯基，促使淀粉颗粒溶胀，从而可
以提高米糊的糊化性质和抑制米淀粉回生。
2.4　 储藏时间对以抗坏血酸为测试溶剂的籼米 RVA
谱特征值的影响
储藏时间对以抗坏血酸为测试溶剂籼米 RVA 谱
中峰值黏度和回生值的影响如图 4 所示，随着储藏时
间的延长，峰值黏度呈现先上升后下降趋势，回生值
缓慢上升。在相同储藏时间条件下，随着抗坏血酸浓
度的增加，峰值黏度呈现逐渐增加趋势，回生值则表
现为持续下降趋势。Guo 等〔13〕在研究陈化稻米糊化
性质时也发现添加抗坏血酸可提高稻米 RVA 谱中
峰值黏度，降低回生值。抗坏血酸是一种抗氧化剂，
可将氧化米蛋白中的二硫键还原为游离巯基，促使淀
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粉颗粒溶胀，提高峰值黏度和降低回生值。当抗坏血
酸添加浓度为 1 mmol/L 时，图 4 中部分峰值黏度小
于以水为溶剂测定的峰值黏度，部分回生值小于以水
为溶剂测定的回生值，这是由于抗坏血酸很容易被氧
化，失去一个氢原子而成为脱氢抗坏血酸，脱氢抗坏
血酸可以直接夺取游离巯基上的氢原子，从而促使二
硫键形成，因此抗坏血酸会由于自身氧化而转变为促
氧化剂。
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图 4　储藏时间对以水和抗坏血酸为测试溶剂籼
米 RVA谱中峰值黏度（a）和回生值（b）的影响
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对比氯化钠、SDS、β– 巯基乙醇以及抗坏血酸为
测试溶剂籼米 RVA 谱中峰值黏度和回生值可以发现，
以 SDS、β– 巯基乙醇和抗坏血酸为测试溶剂均可提
高储藏籼米的峰值黏度，以 β– 巯基乙醇和抗坏血酸
为测试溶剂均可降低储藏籼米的回生值。在本文采用
的浓度范围内，添加相同浓度 SDS 和 β– 巯基乙醇增
加陈米峰值黏度效果相当，添加 β– 巯基乙醇和高浓
度抗坏血酸（5 mmol/L）可有效降低储藏籼米的回生
值，说明稻米在陈化过程中大米蛋白氧化不仅仅局限
于游离巯基转化成为二硫键，而且还涉及到疏水相互
作用和氢键的改变。
3　结论
采用快速黏度分析仪测定不同储藏期籼米在水、
氯化钠、SDS、β– 巯基乙醇和抗坏血酸溶剂中 RVA 谱
中峰值黏度和回生值。结果发现，随着储藏时间的增
加，籼米峰值黏度先上升后下降，回生值则持续上升；
随着四种测试溶剂浓度的增加，峰值黏度增加，其中
以 β– 巯基乙醇和 SDS 为测试溶剂峰值黏度增加最为
显著；回生值随氯化钠、β– 巯基乙醇和抗坏血酸浓度
的增加而下降，但随 SDS 浓度的增加而增加，其中以
β– 巯基乙醇为测试溶剂回生值下降最为显著。试验
结果表明，陈化导致大米蛋白形成二硫键以及疏水相
互作用，通过抑制大米淀粉颗粒的糊化性质从而降低
稻米的蒸煮食用品质。
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