不同地域粳稻的稻米食味品質(zhì)特性分析

孫旭超 岳紅亮 田錚 趙春芳 梁文化 趙慶勇 陳濤 朱鎮(zhèn) 張亞?wèn)| 旦巴 王才林

摘要：為了探討我國(guó)不同地區(qū)粳稻的食味品質(zhì)特性，以來(lái)自不同產(chǎn)地的75份粳稻品種為試驗(yàn)材料，對(duì)稻米直鏈淀粉含量（AC）、膠稠度（GC）、糊化溫度（GT）等理化指標(biāo)、快速黏度儀（RVA）特征值進(jìn)行了測(cè)定，比較了不同產(chǎn)地粳稻間的食味品質(zhì)性狀差異，分析了各理化性狀間的相關(guān)性。結(jié)果表明，各指標(biāo)中RVA譜消減值的變異系數(shù)最大，其余性狀的變異幅度和變異系數(shù)均較小。相比其他地區(qū)品種，黑龍江省和遼寧省的AC較高、GT較低，江蘇省的GT較高;黑龍江與吉林省品種的RVA譜相似，北京天津與山東河南省的品種在GC、GT和RVA譜特征值上相近。相關(guān)性分析表明，AC與GT相關(guān)性顯著，GT與多個(gè)RVA譜特征值相關(guān)性顯著，RVA譜特征值間大多相關(guān)性顯著。主成分分析表明，AC和RVA譜特征值為影響稻米食味品質(zhì)特性的最重要因素，因此在優(yōu)良食味粳稻育種中可以通過(guò)AC及RVA譜等理化指標(biāo)進(jìn)行食味品質(zhì)篩選和改良。

關(guān)鍵詞：粳稻;產(chǎn)地;直鏈淀粉含量;食味品質(zhì);理化指標(biāo);RVA譜

中圖分類(lèi)號(hào)：S511.2+20.37?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）14-0215-06

隨著生活水平的提高，人們對(duì)稻米食味品質(zhì)的要求越來(lái)越高，改善和提高稻米食味品質(zhì)已成為優(yōu)化我國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要舉措，對(duì)加快推進(jìn)水稻供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革具有重要意義[1]。水稻食味品質(zhì)是一個(gè)綜合性狀，評(píng)價(jià)方法較多，主要有感官直接評(píng)價(jià)法、稻米理化指標(biāo)評(píng)價(jià)法和儀器分析評(píng)價(jià)法。稻米理化指標(biāo)評(píng)價(jià)法是通過(guò)檢測(cè)稻米的物理和化學(xué)特性對(duì)稻米食味品質(zhì)進(jìn)行間接評(píng)判的方法，直鏈淀粉含量（amylose content，AC）、膠稠度（gel consistency，GC）和糊化溫度（gelatinization temperature，GT）是該評(píng)價(jià)方法的三大理化指標(biāo)。研究證實(shí)它們與米飯食味密切相關(guān)，稻米AC往往與蒸煮后米飯的黏度、彈性及綜合評(píng)價(jià)顯著負(fù)相關(guān)，而與硬度顯著正相關(guān)[2-3]，原因可能是在稻米AC較低時(shí)，支鏈淀粉比例升高，淀粉粒更易糊化，導(dǎo)致米飯的黏性增加，適口性提高[4-5]。GC體現(xiàn)蒸煮后米飯的軟硬程度，一般與AC負(fù)相關(guān)，與支鏈淀粉分支度比例及晶體結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系[6-7]。稻米GT是指淀粉粒在水中隨著水溫不斷地上升，其吸水并開(kāi)始發(fā)生無(wú)法逆轉(zhuǎn)的膨脹、逐漸變成溶解狀態(tài)（表面喪失折射特性）時(shí)的臨界溫度[8]，反映了淀粉粒糊化的難易程度，體現(xiàn)了稻米的蒸煮特性。GT越高，米飯往往因蒸煮過(guò)程中淀粉粒不易糊化而硬度增加，一般中低GT的稻米具有更好的適口性[9]。快速黏度分析儀（rapid visco analyzer，RVA）可以模擬稻米蒸煮過(guò)程中的黏度變化，是一種快速評(píng)價(jià)稻米品質(zhì)的儀器，檢測(cè)的RVA譜特征值能更貼切地反映品種的口感和質(zhì)地，已成為衡量稻米食味品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)[10-11]。近年來(lái)，稻米食味品質(zhì)分析儀器由于操作簡(jiǎn)單、快捷、重復(fù)性好等特點(diǎn)，在水稻育種材料食味品質(zhì)篩選和鑒定上得到廣泛應(yīng)用，研究結(jié)果已表明儀器測(cè)定值與食味品嘗綜合值極顯著正相關(guān)[12]。

由于光照、溫度及栽培條件不同，我國(guó)不同地域培育的粳稻稻米品質(zhì)存在較大差異，一般東北地區(qū)粳稻的稻米品質(zhì)普遍高于其他地區(qū)，而江淮地區(qū)粳稻的稻米外觀(guān)品質(zhì)和食味品質(zhì)偏低。目前，對(duì)于東北稻區(qū)、江淮稻區(qū)等區(qū)域性常規(guī)粳稻品種的稻米食味品質(zhì)相關(guān)性狀的研究已有較多報(bào)道[13-16]，但是利用不同地域粳稻品種為材料對(duì)稻米R(shí)VA譜特征值及食味品質(zhì)特性進(jìn)行系統(tǒng)研究的報(bào)道尚少，將各省份粳稻進(jìn)行同時(shí)比較的研究不多。本研究收集了75份來(lái)自黑龍江、吉林、遼寧、北京、天津、山東、江蘇等產(chǎn)地培育的優(yōu)質(zhì)粳稻稻谷及江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院新培育的粳稻品系，比較了不同產(chǎn)地粳稻間稻米食味特性的差異，分析了各性狀間的相關(guān)性及主成分，旨在明確我國(guó)不同地域粳稻的食味品質(zhì)特性，為粳稻的食味品質(zhì)改良提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用75份常規(guī)粳稻品種（系）為試驗(yàn)材料，其中黑龍江省10份、吉林省17份、遼寧省6份、北京市和天津市共4份、山東省和河南省共4份、江蘇省34份。除24份新品系以外的51份粳稻品種名稱(chēng)及來(lái)源見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

34份江蘇省粳稻品種（系）于2017年正季種植于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院南京水稻育種基地，每份材料種植5行，每行12株，株行距為16.7 cm×16.7 cm。試驗(yàn)田平整、土壤肥力中等均勻，采用人工播種、人工移栽方式，水肥管理同常規(guī)大田管理。同年其他省份粳稻品種由各培育單位在當(dāng)?shù)胤N植，收獲后提供稻谷。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品前處理 稻谷經(jīng)礱谷機(jī)（SY88-TH，韓國(guó)雙龍）去殼出糙，小型精米機(jī)（BLH-3120，臺(tái)州伯利恒科技有限公司）出精后獲得精米。用水分分析儀（Metteler，瑞士）測(cè)定精米含水量。用旋風(fēng)式磨（CT193，F(xiàn)OSS，瑞典）研磨米粉，過(guò)100目篩篩除大顆粒，獲得精米米粉用于品質(zhì)性狀測(cè)定。

1.3.2 稻米理化指標(biāo)測(cè)定 直鏈淀粉含量和膠稠度分別按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15683—2008《大米直鏈淀粉含量的測(cè)定》[17]和GB/T 22294—2008《糧油檢驗(yàn)大米膠稠度的測(cè)定》[18]進(jìn)行測(cè)定。糊化溫度用谷物快速黏度分析儀（Perten，瑞典）上讀取的成糊溫度。每個(gè)樣品測(cè)定3次重復(fù)，取平均值為性狀值。

1.3.3 RVA譜特征值測(cè)定 RVA譜特征值采用谷物快速黏度分析儀測(cè)定，參照美國(guó)谷物化學(xué)家協(xié)會(huì)AACC61-01和61-02操作規(guī)程進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。儀器自動(dòng)讀出的一級(jí)參數(shù)包括峰值黏度（peak viscosity，PV）、熱漿黏度（though viscosity，TV）、最終黏度（final viscosity，F(xiàn)V）、峰值時(shí)間（peak time，PeT）。二級(jí)參數(shù)包括崩解值（breakdown viscosity，BDV=PV-TV）、消減值（setback viscosity，SBV=FV-PV）和回復(fù)值（consistency viscosity，CSV=FV-TV）。每個(gè)樣品測(cè)定2次重復(fù)，取平均值為性狀值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2010軟件和SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性比較、相關(guān)性分析、主成分因子分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻米理化指標(biāo)變異

如表2所示，75份粳稻中各理化性狀均存在一定變異，其中消減值的變異系數(shù)最大，其次為崩解值;峰值時(shí)間和糊化溫度的變異系數(shù)最小，其余性狀的變異系數(shù)均在9.3%～14.5%之間。直鏈淀粉含量的平均值介于14.21%～22.57%，說(shuō)明供試材料屬于中等直鏈淀粉含量品種。

2.2 稻米理化指標(biāo)及食味值的地域差異

為了明確各?。ㄊ校┚酒贩N的食味品質(zhì)特性及差異，將75份粳稻品種（系）按來(lái)源分為6組。由表3可知，東北三省的直鏈淀粉含量最高，其次為山東河南2省，京津地區(qū)和江蘇省最低。江蘇省的膠稠度最大，東北三省次之，其余2組較低。在糊化溫度上，江蘇省、北京天津和山東河南組較高，其余3組較低。在RVA譜特征值上，黑龍江省的峰值黏度最高，江蘇省次之，山東河南的最低;黑龍江省的熱漿黏度和最終黏度值最高，山東河南最低;吉林省和江蘇省的崩解值最大，其余組間差異不顯著;黑龍江省的消減值最大，吉林省最小;黑龍江省的回復(fù)值最大，遼寧省最小;峰值時(shí)間在6組間差異不顯著。為了直觀(guān)顯示各組RVA譜的總體變異，以6組RVA譜黏度值的平均值繪制曲線(xiàn)圖（圖1）。

2.3 相關(guān)性分析

2.3.1 稻米理化指標(biāo)及RVA譜特征值間的相關(guān)性 為了明確食味品質(zhì)相關(guān)性狀間的關(guān)系，對(duì)各性狀進(jìn)行了相關(guān)性分析。由表4可見(jiàn)，膠稠度與其他指標(biāo)之間相關(guān)性均不顯著。直鏈淀粉含量與糊化溫度極顯著負(fù)相關(guān)。糊化溫度與峰值黏度極顯著正相關(guān)，與熱漿黏度和崩解值顯著正相關(guān)，與消減值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。峰值黏度與峰值時(shí)間相關(guān)性不顯著，與消減值顯著負(fù)相關(guān)，與其他RVA譜特征值都呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。熱漿黏度與回復(fù)值相關(guān)性不顯著，與崩解值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與其他RVA譜特征值都呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。最終黏度除了與崩解值相關(guān)性不顯著之外，與回復(fù)值、消減值、峰值時(shí)間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。崩解值與回復(fù)值極顯著正相關(guān)，與消減值和峰值時(shí)間均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。而消減值與峰值時(shí)間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，回復(fù)值與峰值時(shí)間顯著負(fù)相關(guān)。

2.4 主成分因子分析

對(duì)10個(gè)性狀進(jìn)行主成分分析，由圖2可知，前4個(gè)主成分特征值均大于1，且累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到8899%，說(shuō)明這4個(gè)成分可以作為主因子，解釋影響稻米食味品質(zhì)性狀變異的89%以上（表5）。第1主成分特征值為3.575，貢獻(xiàn)率為35.747%，RVA譜中的熱漿黏度、最終黏度和峰值時(shí)間載荷值較大，說(shuō)明第1主成分影響食味品質(zhì)的主要因素反映在稻米的黏性和回生性上，表明熱漿黏度、最終黏度越大，黏性越小、回生性越大，最終米飯品質(zhì)越差。第2主成分特征值為2.677，貢獻(xiàn)率為26768%，峰值黏度和崩解值載荷值較大，主要反映在稻米的黏性上，峰值黏度和崩解值越大，黏性越大，米飯品質(zhì)越高。第3主成分特征值為1.574， 貢獻(xiàn)率為15.735%，直鏈淀粉含量、糊化溫度和回復(fù)值載荷值較大，主要反映在稻米的軟硬及回生性上。第4主成分特征值為1.074，貢獻(xiàn)率為10.743%，膠稠度載荷值最大，主要反映在稻米的柔軟性上。綜上，直鏈淀粉含量、膠稠度和RVA譜特征值的載荷值較高，在稻米食味品質(zhì)分析中起重要作用，因此，在稻米食味品質(zhì)篩選過(guò)程中應(yīng)兼具考慮多個(gè)性狀。

3 討論

水稻品種對(duì)光溫變化、土壤性質(zhì)等環(huán)境條件存在明顯的依賴(lài)性，北方粳稻在南方種植時(shí)往往表現(xiàn)出抽穗期提前、植株矮小、籽粒灌漿差等特點(diǎn)，而南方粳稻在北方種植時(shí)會(huì)出現(xiàn)抽穗和結(jié)實(shí)困難等現(xiàn)象[19-22]。因此，在進(jìn)行南北方水稻品種的稻米品質(zhì)比較時(shí)，通過(guò)選取在品種原產(chǎn)地種植的稻米為研究對(duì)象，而非將不同地域品種進(jìn)行統(tǒng)一種植，可避免品種自身生長(zhǎng)習(xí)性差異，體現(xiàn)品種間稻米食味品質(zhì)的真實(shí)差異。本研究將品種培育地收集的75份粳稻按原產(chǎn)地進(jìn)行分組，進(jìn)行食味品質(zhì)特性比較，發(fā)現(xiàn)不同地域間存在一定差異。東北三省粳稻品種的各指標(biāo)比較接近，主要表現(xiàn)在直鏈淀粉含量較高，糊化溫度較低，RVA譜中等;山東河南2省與北京天津2市品種的多數(shù)指標(biāo)相接近，主要表現(xiàn)在糊化溫度較高，直鏈淀粉含量較低，RVA值中等。江蘇省品種直鏈淀粉含量較低，但膠稠度較軟，峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度均較低，導(dǎo)致崩解值不高、消減值和回復(fù)值不低（均居中），說(shuō)明稻米黏性不低，米飯較硬，回生性差（冷飯容易回生）。按理講，較低的直鏈淀粉含量應(yīng)該有較高的膠稠度，較好的柔軟性和回生性。這是與江蘇省粳稻成熟期間的氣候條件密切相關(guān)的?？偟膩?lái)說(shuō)，東北三省的品質(zhì)特性大體相同，其中吉林省較好，三省中直鏈淀粉含量最低，膠稠度最大，崩解值最大，消減值最低;京津、山東河南、江蘇3地的品質(zhì)特性也大體相同。該研究結(jié)果說(shuō)明粳稻食味品質(zhì)受到環(huán)境條件和遺傳的雙重影響[23]，其中直鏈淀粉含量受環(huán)境因素影響較大，而糊化溫度和RVA譜主要由遺傳因子控制。已有研究表明，籽粒灌漿期高溫可以降低粳稻W(wǎng)x基因的表達(dá)水平和相應(yīng)的酶活性，從而減少淀粉中的直鏈淀粉含量[24-25]。江蘇省粳稻的灌漿期主要處于8月中旬至9月中旬的高溫時(shí)間段，形成高溫脅迫，造成直鏈淀粉含量降低，而東北地區(qū)粳稻的灌漿期溫度適宜，利于稻米灌漿和淀粉形成，稻米的食味品質(zhì)也較高。從膠稠度和RVA譜上看，江蘇省粳稻表現(xiàn)出較軟的米質(zhì)特性，應(yīng)該是直鏈淀粉含量降低的緣故。本研究揭示了不同省份區(qū)域品種稻米的食味品質(zhì)特征及品種資源，為江蘇省粳稻食味品質(zhì)改良提供了理論和物質(zhì)基礎(chǔ)。

一般認(rèn)為水稻品種的峰值黏度和崩解值越高、膠稠度越長(zhǎng)、直鏈淀粉含量和消減值越低，食味越好[26-28]，但是本研究中江蘇省品種具有較大的膠稠度、峰值黏度和崩解值，較小的消減值。膠稠度、RVA譜特征值是模擬蒸煮食味特性的理化指標(biāo)，從研究結(jié)果看，江蘇省品種具有較好的食味品質(zhì)特性。事實(shí)上，近年來(lái)通過(guò)引進(jìn)日本和東北優(yōu)質(zhì)粳稻作為育種親本，江蘇省優(yōu)良食味粳稻品種培育上取得了較大進(jìn)步，培育出一系列全國(guó)知名品種，如南粳46、南粳9108、寧粳8號(hào)、泗稻15、泗稻301等。值得注意的是，江蘇省品種存在一些含有極高糊化溫度的品系，糊化溫度是影響稻米蒸煮糊化特性的主要因素，因此在育種材料選育過(guò)程中，應(yīng)重視低糊化溫度材料的選擇，可通過(guò)糊化溫度控制基因OsSSIIa的分子標(biāo)記進(jìn)行輔助選擇[29-30]。

主成分分析表明直鏈淀粉含量、膠稠度和RVA譜載荷值較高，因此，這些理化性狀是在進(jìn)行粳稻品種食味品質(zhì)鑒定上的重要參考指標(biāo)。在粳稻品種食味品質(zhì)改良過(guò)程中，應(yīng)盡可能利用這些理化性狀進(jìn)行初步篩選，再結(jié)合人工品嘗的感官評(píng)價(jià)。稻米食味測(cè)定儀、近紅外谷物分析儀等儀器是基于近紅外光譜投射原理，間接、快速地測(cè)定稻米食味品質(zhì)特征的方法，盡管以往研究表明稻米食味值與感官評(píng)價(jià)具有顯著相關(guān)性[12]，但從原理上講，測(cè)定結(jié)果易受稻米外觀(guān)品質(zhì)、含水量及化學(xué)組分的影響，可能對(duì)同一產(chǎn)地的水分含量和直鏈淀粉含量相似的待測(cè)材料具有更好的篩選效果，但是在不同地域生產(chǎn)稻米的食味品質(zhì)篩選過(guò)程中應(yīng)慎重使用。

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收稿日期：2020-02-12

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃（編號(hào)：2015BAD01B02）;江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號(hào)：CX[18]1001];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)（編號(hào)：CARS-01-62）;江蘇省種業(yè)創(chuàng)新基金（編號(hào)：PZCZ201703）;南京農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)學(xué)研合作示范基地項(xiàng)目（編號(hào)：2019RHJD101）;江蘇省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（編號(hào)：BE2019343）。

作者簡(jiǎn)介：孫旭超（1992—），男，河南葉縣人，碩士研究生，主要從事水稻遺傳育種研究。E-mail：1017253536@qq.com。

通信作者：王才林，博士，研究員，主要從事水稻遺傳育種研究。E-mail：clwang@jaas.ac.cn。