精白米

粮食丰收的季节快到了民以食为天立秋之际岛津带大家了解一下每天必吃的粮食 　　大米，来源于稻子。　　亚洲很多国家都有以大米为主食的习惯，尤其是处于东亚的我国和日本。随着经济的发展，人们越来越注重食物的营养和口味，对待主食亦是如此。　　一般判断食物的好坏，首先看外观，例如下面这两粒未加工稻米，也可称为谷粒，或籾（ní）粒。 　 肉眼观察其外观，显然左边的谷粒更加饱满，右边的谷粒瘪瘦。　　那么，它们的颖壳（谷壳）下面是怎样的？　　过去我们可以用切割研磨的方法剖出断面，然后用光学显微镜仔细去观察它的组织状态，但是被研磨掉的部分就无法观察了，而且在切割研磨过程中，断面位置的结构可能不能反应它的原始状态。　　现在，我们可以利用工业CT像看VR一样看到谷粒的内部结构。　　还是上面的两颗谷粒。 图2 健康籾粒的CT图像 图3 发育不良籾粒的CT图像 　一般来说谷粒的结构如图2右下角图。谷粒最外层的壳称为颖壳，向内依次是皮层，作用是保护内部组织，皮层内有胚芽和胚乳。这里复习一下中学知识，胚芽就是发育成芽和根的部分，胚乳主要给胚芽发育提供养分。 　　颖壳之下的米就是我们常说的糙米，糙米如果脱去皮层和胚芽，剩下的就是精白米。也就是胚乳部分。皮层含纤维素、脂肪，蛋白质和矿物质较多，胚芽富含蛋白质、脂肪、可溶性糖、维生素、谷维素、硒、糠醛、三价铬、纤维素、核酸酶、微量元素等物质，小小胚芽所含的营养物质占整粒稻谷的约70%。如果加工时不去除胚芽，那么成品俗称“胚芽米”（学名“留胚米”）。所以要多吃糙米或胚芽米。 ※糙米、胚芽米、精白米，是不同加工工艺下的产物。 　　看看图2和图3，显然健康的谷粒（图2），糙米很饱满，与颖壳之间的间隙也小一些，发育不良的谷粒（图3）糙米和颖壳的间隙要大很多。但是两者该有的部分一个都不少，结构上也没有大裂隙。 　　接下来用放大扫描的功能看看胚芽部分的细节，如图4： 图4 图2中健康谷粒的胚芽图像 　　在图2中看上去质地均匀的胚芽放大后呈现图4的结构。图中可见，胚芽部分放大后可清晰看到细胞和微米级别的孔隙。　　为了看上去更加直观，我们把两颗谷粒的CT图像进行渲染，得到图5的效果图。　　原来谷粒的内部的这个样子！　　图5上部的两幅图像分别是健康谷粒和发育不良谷粒的三维效果图。下面的两幅分别是将各自的颖壳半透明处理后糙米的样子。　　同时在胚芽位置进行剖视，可以看到胚芽的断面图像。 图5 健康谷粒（左边上下）和发育不良谷粒（右边上下） 　　我们除了将谷粒的内部信息进行无损的可视化处理，还可以对其进行量化比较。这里省略细节处理过程。　　经过分析，发育良好的谷粒的体积是发育不良的谷粒体积的1．5倍；而且，两者的胚芽体积，都占其整体的0．5％。虽然组成部分一个都不少，但是显然发育不良的谷粒胚芽还是比健康谷粒的小很多，那么营养方面就大打折扣。体积方面的分析计算只是其中之一，对于物理结构上其他的量化分析，比如孔隙率在这里就不赘述。　　这次试验的仪器是岛津微焦点X射线CT设备inspeXioSMX-100CTPlus 岛津微焦点X射线CT设备inspeXioSMX-100CTPlus 　　这款设备虽然是工业CT，但是因为其分辨率高于医用设备，所以用来观察稻谷这样的小东西正合适。　　文明的进步，不光体现在科技的发展，还作用于人类生活的各个方面。其中，食物品质的提高，多样化，风味和口感的进步，无一不显示着文明的进化。工业CT能够用于食物方面的研究也是这一进化的体现。　　岛津的宗旨是：为了人类和地球的健康。我们的愿望是：世界因我们而更加健康！

2012年8月29日，日本厚生劳动省发布G/SPS/N/JPN/302号通报，拟授权嘧菌酯(Azoxystrobin)和亚氯酸水(Chlorous Acid Water)用作食品添加剂，并建立了这两种物质的使用标准和规格标准。　　1.嘧菌酯　　只能用于柑橘类水果，残留量不得超过0.010g/kg。　　2.亚氯酸水　　可用于精白米，豆类，蔬菜(不包括蘑菇)，水果，海藻，新鲜的鱼类和贝类(包括鲜鲸鱼肉)，新鲜肉类(牲畜和家禽，包括野生动物)，加工肉类，加工鲸鱼肉以及其通过适当的处理方法，如盐腌或干燥，而得到的可保存的产品。在用于浸渍或喷涂的水中，最大使用量为0.40 g/kg。在最终食品前，所使用的亚氯酸水应被分解或去除。

大米中磷脂类化合物的空间分布质谱成像分析 “五谷者，万民之命，国之重宝”，粮食生产是安天下、保供给、促发展、稳民心的战略产业。大米是地球上主要的粮食作物之一，里面含有90%以上人体所需的营养物质，是全世界一半人口的主要食粮。磷脂是大米中重要的脂类化合物，占谷物总脂质含量的10%，具有重要的营养价值。然而，大米在储藏过程中，磷脂会发生水解产生醛、酮、酚等挥发性有机化合物，导致大米产生腐败气味，降低其食用和利用价值。因此，系统性研究大米中磷脂类化合物的空间分布分析，对改善大米存储条件、减缓大米陈化、保障食品安全、提高大米的食用品质等具有十分重要的意义。 基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱成像（MALDI-TOF-MSI）是近年发展起来的新型分子成像技术，可直接分析样品组织，同时获得多种生物分子，如蛋白、多肽、脂质、糖类等内源性代谢物的空间分布信息。本研究工作利用具有高空间分辨率、高灵敏度的MALDI-TOF-MSI质谱成像技术成功实现了大米中磷脂类化合物的空间分布分析（Fig.1）。 Fig. 1. 基于MALDI-TOF-MSI技术的大米中磷脂类化合物空间分布分析示意图 1. iMScope TRIO 成像质谱显微镜测试条件 10% 明胶水溶液包埋大米，-80°C 冷冻8小时, 采用CM1950 切片机 (Leica, Wetzlar, 德国) 进行冷冻切片，切片厚度为16 μm。所得组织切片放置在ITO导电载玻片上 (100Ω/ m2，日本大阪松浪玻璃)，用基质升华仪iMLayer (Shimadzu，Kyoto，日本) 在大米组织切片上均匀沉积 2,5-二羟基苯甲酸（DHB）基质。采用成像质谱显微镜iMScope TRIO (Shimadzu，Kyoto，日本) 对大米组织切片进行MALDI 质谱成像，使用Imaging MS solution Ver.1.30 (Shimadzu) 软件分析质谱数据，根据二级质谱图与文献、脂质数据库联用进行分析物鉴定。质谱条件如下：正离子模式，质量扫描范围为m/z 500-1000；激光强度25，激光斑点大小设置为1（大约为10 μm，an arbitrary unit of iMScope），激光频率为1000 Hz；检测电压1.85 kV；步长35μm。 iMScope TRIO 2. 基于 iMScope TRIO 成像质谱显微镜进行大米中磷脂类化合物的空间分布分析 采用iMScope TRIO成像质谱显微镜在分子水平上对大米中磷脂类化合物的空间分布进行精准分析。如图Fig.2，正离子模式下，m/z 500-1000 范围内共获得12个代表性磷脂分子的空间分布图像，显然，磷脂分子的分布模式与糙米植物学结构密切相关，在糙米组织切片中显示出不同的空间分布模式。溶血卵磷脂类化合物（LPC）分布于整个糙米籽粒中，内胚乳中的含量相对较高。卵磷脂类化合物（PC）主要位于胚芽和种皮中，胚芽中含量相对较高，内胚乳中含量极少。本研究实现了大米中磷脂化合物的可视化，为大米营养价值的评价提供了理论依据。 3. 基于iMScope TRIO 成像质谱显微镜进行大米加工过程中磷脂类化合物变化规律探究 粮食安全是事关国家和社会稳定的重大问题，个别商贩通过低价收购陈化大米，经二次加工添加矿物油、石蜡、色素等物质改变陈米外观形态，将其推向市场牟取利益。因此，为保证粮食安全，采用MALDI-TOF-MSI质谱成像技术，对大米加工过程中磷脂类化合物变化规律进行探究，结果表明（图Fig.3），糙米经过研磨、抛光，美白等系列加工过程，去除了米糠层和胚芽成为精白米，这一加工过程中随着研磨、抛光程度的增加，大米表层卵磷脂的含量逐渐减少直至消失，由此说明大米表面的卵磷脂可以作为重要指标用以大米加工程度的鉴定。 Fig. 2. 糙米组织切片中12个磷脂化合物MALDI-TOF-MS质谱图像Fig. 3. 精白米和糙米中磷脂类化合物的MALDI-TOF-MS质谱图像 本文相关内容由中国科学院兰州化学物理研究所张燕霞博士生提供，详细研究内容已正式发表于Journal of Chromatography A 1651 (2021) 462302。 文献题目《Spatial distribution analysis of phospholipids in rice by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry imaging》 使用仪器岛津iMScope TRIO 作者Yan-Xia Zhang a, b, Xiao-Bo Zhao a, Wei Ha a, Yi-Da Zhang a,*, Yan-Ping Shi a,*a Chinese Academy of Sciences Key Laboratory of Chemistry of Northwestern Plant Resources and Key Laboratory for Natural Medicine of Gansu Province, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, Chinab University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China