稻米香味检测的研究进展

1. 引言 Open Access 生产上等稻米，可提高稻谷的商品率，保障生产者(农户和育种单位)，销售者(大米加工企业和终端 零售)和消费者各方利益，从而有利于水稻产业的可持续发展[1] [2]。香味是稻米品质*重要的性状之一， 香味程度会影响消费者的购买意愿及决定是否再次购买，所以香味的市场隐含价格较高[3] [4]。香米的价 格比普通稻米常高出多倍，一些高价的上等品牌米可能掺有香米或香料[5] [6] [7] [8] [9]。2017年的中央 一号文件指示“确保口粮****，重点发展上等稻米”，以满足稻米消费市场需求。鉴于稻米香味性 状的重要性，科研人员对稻米香味的化学组成，遗传基础和分子机制进行了广泛研究，并开发了检测稻 米香味的诸多方法。 

2. 稻米的香味成分 

3. 稻米香味控制的遗传及分子基础 
水稻中已鉴别出近500种挥发性化合物，这些化合物的浓度及其可感受的阈值构成了不同稻米的香
味[10]。2-AP (2-乙酰基-1-吡咯啉，2-acetyl-1-pyrroline)、1-辛烯-3-醇、正己醇、己醛和辛醛等挥发性成
分是稻米的关键风味化合物[11]。不同香米品种的香味浓烈程度和类型可能不同，可分为爆米花、
紫罗兰和山核桃等香型[12] [13]。研究认为2-AP是稻米香味的主要成分,可使米饭呈现甜香气味，而乙酸
乙酯和辛酸乙酯等酯类物质对米饭风味起烘托作用，使米饭香气温润和饱满[14] [15]。2-AP是一种低沸
点小分子杂环化合物，具有烤面包、坚果和爆米花的香气，每千克天然香米的2-AP含量常低至微克[12] 
[16]。2-AP 在空气中具有极低的气味阈值(0.02 ng/L)，香米中极低含量的2-AP也能被人类嗅觉系统所感
知[17]。因此，2-AP含量已作为衡量香稻品质的重要指标[16]。 
水稻的香味主要受第8号染色体上的一个隐性基因(badh2, fgr, LOC_Os08g32870)控制[18]。OsBADH2
编码一个甜菜碱醛脱氢酶,显性基因抑制2-AP的生物合成，所以含全长BADH2的水稻没有香味[19]。突
变的badh2导致BADH2 蛋白功能缺失，促进2-AP的积累，使水稻具有香味[19] [20]。badh2的功能等
位变异主要包括第7外显子有8bp缺失和第2外显子有7bp缺失[20] [21]。badh2受到强烈的人工选择，
超过80%的香米资源有第7外显子的8bp缺失[22]。 
稻米香味除受2-AP的影响外，其他香味物质对也有一定的作用，但其机制有待进一步研究[4]。 
4. 稻米香味的检测 
4.1. 基于质谱技术的化学分析 
目前，研究人员用水、盐酸、乙醇、二氯甲烷、CO2等溶剂分离纯化稻米中的香味化合物，然后对
16 
食品与营养科学 
DOI: 10.12677/hjfns.2021.101003 
陈庭 等 
纯化的物质进行检测或结构分析。Nadaf等对Basmati及其他香米样品进行水蒸气减压蒸馏，再用二氯甲
烷对收集的水蒸气冷凝物进行萃取，进一步浓缩、干燥后进行 GC/MS (Gas chromatography/mass spec
trometer)分析，测得几种香米中2-AP的含量范围是0.028~0.061 mg/kg [23]。Limpawattana 等对100 g大
米加入150 mL蒸馏水蒸煮，采用气相色谱闻嗅法(Gas chromatography-olfactometry)，米饭有 13种香味属
性，不同香米类型之间的风味差异远比单一的2-AP的浓度变化要复杂得多[4]。Wijit等先用盐酸溶液对
泰国香米种子中的挥发性成分进行提取，再用二氯甲烷反萃取，对纯化后的化合物进行GC/MS检测，
测出35 了种挥发性成分[13]。应兴华等用无水乙醇和二氯甲烷提取结合GC/MS分析，发现清香米、泰
香R207、Texmati、桂香丝糯和健2号等5个品种中含有2-AP [24]。Hien等用乙醇萃取，采用气相色谱-质谱/选择离子扫描法(Gas chromatography-mass spectrometry-selected ion monitoring, GC-MS-SIM )检测，
测出36个香米中2-AP 含量为0~430.7 μg/kg，不同香米品种的2-AP含量差别较大[25]。随着质谱技术
的进一步发展，Lee等利用顶空固相微萃取(HS-SPME，Headspace solid phase microextraction)对无菌包装
的即食香米饭进行检测，发现 2-AP 是米饭中*重要的香味化合物[4]。孙谦等采用固相微萃取和气相色
谱-质谱联用(SPME-GC-MS)检测稻米中的2-AP，用于快速鉴别香米真伪[26]。Hopfer等结合顶空固相微
萃取和气相色谱-串联质谱(Gas chromatography tandem mass spectrometry, HS-SPME-GC-MS/MS)实现了
单粒米中2-AP的定量测定[27]。 
总体来看，该类技术用溶剂提取，顶空(吸附)萃取和固相微萃取等分离香味化合物，然后用色谱质谱
分析，研究揭示了稻米香味的本质。该类技术常涉及较长周期的样品准备、昂贵的设备和专业技术人员
对设备维护及操作，在一般的育种单位和大米加工企业不容易应用此类技术。由于2-AP已经实现人工合
成，市面可能存在“掺香”或“添香”情况，稻米加工企业、食品管理部门和消费者并不容易通过该类
技术判断稻米香味的真实性。另外，育种单位及种子生产企业在选育过程中不能利用该类技术对杂合单
株和显性单株进行判断。 
4.2. 育种及加工过程中的简单检测 
4.2.1. 嗅闻法 
对抽穗开花期间的植株或成熟的稻米，可通过嗅闻样品来判别香味的有无及香味的浓淡程度。自然
条件下，稻米或植株释放出的香味可能较淡。为了增加香味，将稻米籽粒或稻株营养器官放在密闭玻璃
瓶内，加热后嗅其香味[28]。碱可促进香稻中的2-AP挥发，研究人员将水稻样品放入小玻璃培养皿中，
加氢氧化钾溶液处理后闻嗅，用以判别香味的有无及评定香味的等级[29]。嗅闻法简单易行，常在品种选
育和大米选购过程中采用，但由于缺乏客观标准，其分析结果不一定准确可靠，可能错失优良单株及材
料。 
4.2.2. 咀嚼法 
咀嚼品尝糙米籽粒、市场销售的大米或米饭，以评判有无香味及香味的浓淡程度。遗传育种试验中，
常将糙米横切为两半，咀嚼不含胚的那一半，若有香味，则将另一半含胚的糙米培育成香稻植株[12]。稻
米香味受遗传基因的控制，也与一定的环境条件和存储加工因素有关。个人对大米香味的感受能力不尽
相同，咀嚼法不一定能判断稻米香味的真实性。由于badh2是隐性基因，咀嚼法和嗅闻法都不能对优良
的杂合或显性纯合单株进行判断和选择。 
4.3. 分子标记鉴定香味控制基因 
水稻的香味主要由badh2 控制，利用该位点的优良等位变异进行分子标记辅助香稻资源鉴定、恢复
系和不育系选育等已有大量研究(表1) [21] [22] [30]-[48]。约超过80%香米资源的badh2第7外显子有8bp