水稻作为人类日常生活中重要的主食来源,是世界上产量第二的农作物。随着物质生活的提高,为了获得具有高营养价值的粮食产品,需要对植物生产中每个阶段的生物活性物质含量进行研究。然而目前对于稻米活性物质成分研究,因学科领域不同从而无法系统将采前因素和采后加工结合。因此,本研究从农学和食品两个角度将采前因子和采后因子联系起来,希望从田间种植到食品加工进而到消化吸收形成系统的研究,探究稻米活性物质成分的变化规律,以期能够为水稻育种人员提供提高植物化学活性物质水平的各种理论知识,同时也为食品制造商提供高营养价值粳米食品的信息。本文研究了不同粳米品种、不同施肥处理模式、不同施氮肥量和不同施磷肥量这四类采前因子,对两种碾磨程度粳米(糙米和精米)的多酚类和植物甾醇类这两大类活性成分的变化规律以及抗氧化活性的影响。采用典型相关性分析和多重线性回归分析方法综合评价了采前因子对粳米抗氧化能力的整体影响,并初步建立了抗氧化能力与生物活性成分间的线性回归方程。通过抗氧化能力筛选出影响较大的采前因子(氮水平),进一步运用转录组学和代谢组学联合分析,在分子水平上探讨了氮水平对糙米中多酚和植物甾醇这两大类活性成分的生物合成调控机制影响。与此同时,研究了三种烹饪方法和体外模拟口腔-胃肠消化对糙米的生物可及性和抗氧化能力的影响程度。得到以下主要结果:(1)通过分析辽宁省盐碱地区的9个主栽水稻品种的酚类和植物甾醇类物质组成以及抗氧化活性,发现除了总酚和黄酮,植物甾醇也是抗氧化活性的重要组成部分。结果显示,9个品种糙米和精米总酚、总黄酮含量范围分别为241.98-296.76和133.08-215.06GAE mg/100 g,225.30-276.80和119.81-211.03 RE mg/100 g,其中糙米盐丰47品种的含量最高。结合酚和游离黄酮对多酚和黄酮总量贡献比例高于50%。9个品种中不同植物甾醇比例根据高低排序分别为:β-谷甾醇>豆甾醇>菜油甾醇>麦角甾醇>岩藻甾醇,其中β-谷甾醇所占总甾醇比例高于50%。此外,糙米和精米中酚类化合物含量与抗氧化能力呈线性相关。抗氧化活性与β-谷甾醇和对羟基苯甲酸有关,并受其外观和颜色特征的影响。通过独立性权重法计算四种抗氧化活性的权重比例,综合评价9种品种的抗氧化水平,结果表明在糙米中盐丰47的综合抗氧化能力是最高,在精米中盐丰47的综合抗氧化能力排第二。(2)以糙米综合抗氧化能力最高的盐丰47为研究对象,综合分析了五种不同施肥处理模式下稻米酚类和植物甾醇类物质组成以及抗氧化活性,发现稻米的抗氧化物质的形成与抗氧化活性受田间生产模式的影响较大。与不施肥相比,常规施肥模式(FP)的总酚、总黄酮含量较高,分别高于其他模式30-50%。秸秆还田模式在总酚和植物甾醇含量上高于非秸秆还田。(3)综合分析了不同氮肥和磷肥的施用量对酚类和植物甾醇类物质组成以及抗氧化活性的影响。根据抗氧化活性指数,糙米中N260、P90处理和精米中N210、P90处理的综合抗氧化能力最好。此外,通过多重线性回归分析法建立了抗氧化的多元校正模型,线性方程为Y=1.9557X1+0.2593X4-1.86479X7+0.7635X8+1.8192X9+0.3193X10+1.4554X11+7.8782X12+2.3109X13-1.1194X14-1.4586X15+0.0714X16-4.5411X17。根据线性方程得出,施氮肥的处理其抗氧化能力比施磷肥的高,同时氮肥对糙米活性物质影响的变异系数比磷肥的高。(4)基于转录组和非靶向代谢组学研究,与N0组相比,低氮组(N2)有2495条DEGs,有119个差异代谢物,而高氮组(N6)有3970条DEGs,有191个差异代谢物。根据生物信息学分析揭示了糙米细胞内核糖体结构和分子活性对增加氮水平具有积极正向作用。b HLH和MYB等转录因子主要参与了防御反应,影响了莽草酸和甲戊二羟酸(MVA)途径,促使代谢物植物甾醇和酚类物质能够大量合成。糙米在氮水平的刺激下,会刺激磷酸戊糖途径、氨基酸代谢途径,促进黄酮的生物合成,起到抗氧化作用。稻米施氮水平增加后,光合作用增强,促进了植物糖代谢,通过糖酵解和三羧酸循环过程提供能量,诱导基因转录,从而加快了碳代谢,促进了莽草酸和苯丙氨酸的合成,为次级代谢产物咖啡酸、阿魏酸、芥子酸等提供碳骨架和前体物质。同时调控了苯丙烷代谢途径过程中SOD、PAL、CAT酶的基因表达,促进酚类物质合成。(5)研究了常见烹饪方法对酚类物质和植物甾醇类物Imidazole ketone erastin质的影响,结果表明三种烹饪方法(蒸制、微波处理和煮制)导致上述两类物质的含量有不同程度的损失。与未加工相比,蒸制和微波处理的总酚和总黄酮含量降低在40%以上,蒸制后阿魏酸E7080浓度、对羟基苯甲酸、丁香酸和对香豆酸含量分别降低了21.07-22.11%、9.73-10.76%、8.44-11.04%和14.92-22.84%,而微波处理后含量分别下降了14.03-14.66%、5.44-9.36%、6.79-13.66%和8.16-14.01%。N210-260的样品烹饪后酚酸含量较高。在同一施氮水平下的样品,微波处理比蒸制的酚类含量损失小。烹饪后糙米中豆甾醇和β-谷甾醇含量增加,而岩藻甾醇、麦角甾醇和菜油甾醇含量的损失均在30%以上。不同施氮水平糙米的抗氧化活性指数由大到小的顺序是:未加工>微波处理>蒸制>煮制。(6)体外模拟口腔-胃肠消化后未加工、蒸制和微波处理的糙米饭与未消化样品相比,总酚的生物可及性为34.34-42.50%、61.90-76.42%和86.53-92.37%。endocrine autoimmune disorders在体外消化过程中,烹饪后糙米中的菜油甾醇、麦角甾醇和岩藻甾醇还有阿魏酸在胃中消化释放量较高,而黄酮、对羟基苯甲酸和丁香酸在小肠中消化释放量较高。通过因子分析,体外消化后经过微波处理的糙米的生物可及性和抗氧化活性较高。N160-260糙米样品蒸制和微波处理的综合得分较高。