日本寒地北海道稻作極限地帶糯米外觀品質(zhì)的年度間地區(qū)間差異及其產(chǎn)生因素

丹野 久

（日本水稻品質(zhì) ?食味研究會，日本 東京都中央?yún)^(qū)，104-0033）

北海道的糯稻種植地區(qū)處于氣候條件嚴(yán)峻的稻作極限地帶，為了避免糯稻品種與粳稻品種花粉雜交而產(chǎn)生粳性籽粒，在遠(yuǎn)離粳稻種植地區(qū)形成了糯稻生產(chǎn)區(qū)[1]。因此，北海道的糯稻收成容易受氣候條件的影響（圖 1），米粒的外觀品質(zhì)也不穩(wěn)定（圖2）。

圖1 北海道糯稻的糙米產(chǎn)量及1等米比率的年度推移[1]

圖2 北海道糯稻的糙米產(chǎn)量與1等米比率之間的關(guān)系（1993—2003年）[1]

此外，碾米加工企業(yè)和外餐企業(yè)最重視的品質(zhì)指標(biāo)是整粒比率[2]。外觀不好是不使用北海道糯米的理由之一，提高米粒整齊度或減少變色粒等是改善外觀品質(zhì)的重要事項(xiàng)（圖 3）。所以，糯米的外觀品質(zhì)在流通上是極其重要的，為了穩(wěn)定糯米品質(zhì)有必要明確年度間和地區(qū)間的差異及其產(chǎn)生因素。

圖3 不使用北海道糯米的理由以及希望改進(jìn)的事項(xiàng)（針對碾米加工企業(yè)和外餐 ?深加工企業(yè)的問卷調(diào)查和答復(fù)數(shù)）[2]

另一方面，糯稻籽粒在收獲后的高水分時是半透明的，烘干時隨著水分降低會變成乳白色，稱為“白變”。但有極少部分籽粒在烘干后不會變成乳白色（未白變粒，陰糯籽粒），在外觀上與粳稻籽粒沒有區(qū)別。生產(chǎn)者為了使陰糯籽粒白變，烘干時將水分降低到比糙米定等水分要低很多，由于過度烘干有時會產(chǎn)生爆腰粒。所以，需要了解未白變籽粒的發(fā)生條件及其品質(zhì)特征[3-4]。

使用混入粳米的糯米原料會大幅度降低糯米食品的品質(zhì)。糯稻糙米的農(nóng)產(chǎn)物檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了粳米混入比率的最高限度，標(biāo)準(zhǔn)中的 1、2、3等其允許混入的限度分別為1%、2%、3%以下[5]。但是，種子親本的糯稻與擴(kuò)散的粳稻花粉雜交而使胚乳變成粳性的籽粒，這種粳性籽粒的混入比率高時，會成為糯米品質(zhì)上的大問題。這種異粉籽粒發(fā)生的頻率與粳稻品種和糯稻品種的稻田距離成反比例[6]。另外，根據(jù)以往的研究在冷害年份產(chǎn)生秕粒的情況下，異粉籽粒的混入比率明顯上升[7]。因此，在產(chǎn)生秕粒條件下明確隔離距離與粳稻花粉雜交帶來的異粉粒發(fā)生率之間的關(guān)系很重要。

綜上所述，本文針對收集的北海道糯米收成變化較大的4個年度（2000—2003年）度以及6個栽培地區(qū)的糯稻品種“天鵝糯米”，分析了與農(nóng)產(chǎn)物定等檢驗(yàn)有關(guān)的米粒外觀品質(zhì)，即整粒、未熟粒、受害粒和著色粒其發(fā)生比率的年度間差異和地區(qū)間差異，以及與各生育期的氣候、生育特性、大米蛋白質(zhì)含量（以下稱“蛋白質(zhì)”）、米粒白度之間的關(guān)系，得到了改善品質(zhì)的見解[9-10]。另外，還解明了陰糯籽粒的產(chǎn)生與烘干過程（米粒水分）之間的關(guān)系以及未白變的陰糯籽粒和白變的糯米籽粒之間的理化特性差異[3]。在糯稻品種產(chǎn)生秕粒的情況下，將種子親本糯稻品種和花粉親本粳稻品種的稻田距離最長隔離到600 m，闡明了隔離距離和異粉籽粒發(fā)生率之間的關(guān)系[11]。

1 米粒外觀品質(zhì)、各生育期氣候以及生育特性的年度間地區(qū)間差異

年度間的最小值最大值之差和變異系數(shù)與地區(qū)間的相比，整粒比率分別為1.4、1.6倍，年度間要比地區(qū)間大；未熟粒比率分別為1.1、1.3倍，要稍微大些；受害粒和著色粒比率都為 0.6倍，反而要?。ū?1）。如此，米粒外觀品質(zhì)之間其最小值最大值之差以及變異系數(shù)的年度間與地區(qū)間之比存在大的差異。

另一方面，蛋白質(zhì)的最小值最大值之差以及變異系數(shù)，其年度間是地區(qū)間的1.0、1.3倍，為相同或稍大，糙米白度和大米白度是 1.6～2.6倍為年度間要大。在各生育期的氣候上，抽穗后40天之間的日累計日照時間其年度間是地區(qū)間的1.1～1.3倍，要稍大些。抽穗前24天以后的30天之間（以下稱為“障礙型冷害危險期”）的平均氣溫以及抽穗后40天之間的日平均累計氣溫（以下稱“灌漿氣溫”）為 3.8～8.5倍，秕粒比率、千粒重以及糙米產(chǎn)量的生育特性為 1.3～1.8倍，都是年度間要比地區(qū)間大（表 1）。也就是說，由于各生育期氣候的最小值最大值之差以及變異系數(shù)其年度間要比地區(qū)間大，因而生育特性同樣為年度間要大，整粒比率、未熟粒比率、蛋白質(zhì)及米粒白度也是同樣的結(jié)果。

表1 北海道糯米不同試驗(yàn)?zāi)甓群偷貐^(qū)的米粒外觀品質(zhì)、米粒白度、大米蛋白質(zhì)含量、各生育期的氣候及生育特性[10]

2 年度和地區(qū)的各平均值與變異系數(shù)之間的關(guān)系

整粒比率在各個年度都分布較廣（圖 4）。從外觀品質(zhì)的年度和地區(qū)的各平均值與其變異系數(shù)（年度為各年度的6個地區(qū)間的變異系數(shù)，地區(qū)為各地區(qū)的4個年度間的變異系數(shù)）之間的關(guān)系可知，整粒比率都是年度和地區(qū)平均值越低其變異系數(shù)就越大，受害粒和著色粒只是年度平均值越高其變異系數(shù)就越大（表2、圖5）。即：在整粒比率（糙米農(nóng)產(chǎn)物定等檢驗(yàn)的重要指標(biāo)）低的年度或地區(qū)，其地區(qū)間或年度間的變異系數(shù)就大，從而影響外觀品質(zhì)的穩(wěn)定化。

圖4 整粒比率的不同年度頻率分布

表2 米粒外觀品質(zhì)在不同試驗(yàn)?zāi)甓群偷貐^(qū)的各平均值與變異系數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系[10]

圖5 整粒比率的平均值與變異系數(shù)之間的關(guān)系[10]

3 米粒外觀品質(zhì)、各生育期氣候以及生育特性之間的關(guān)系

在年度間，障礙型冷害危險期的平均氣溫以及灌漿氣溫越高，受害粒比率，著色粒比率以及未熟粒比率就越低，整粒比率就越高，糙米白度和大米白度就越高（表 3～4，圖 6～7）。另一方面，年度和地區(qū)綜合分析時，受害粒比率和著色粒比率當(dāng)灌漿氣溫分別在845、857 ℃時為最低，具有二次回歸的關(guān)系（圖8、圖9）。

圖6 抽穂后40天之間的日平均累計氣溫與整粒比率之間的關(guān)系[9]

圖7 抽穂后40天之間的日平均累計氣溫與未熟粒比率之間的關(guān)系

圖8 抽穗后40天之間的平均累計氣溫與受害粒比率之間的關(guān)系

圖9 抽穗后40天之間的日平均累計氣溫與著色粒比率之間的關(guān)系

表3 北海道糯米年度間和地區(qū)間的米粒外觀品質(zhì)、米粒白度與各生育期氣候之間的相關(guān)關(guān)系[10]

抽穗后 40天之間的日累計日照時間與米粒外觀品質(zhì)之間，在年度間雖然與灌漿氣溫一樣顯示同樣的關(guān)系，但除了著色粒比率以外關(guān)系不是很明確。在地區(qū)間，各生育期的氣候與外觀品質(zhì)之間沒有明確的關(guān)系。

在年度間，未熟粒比率，受害粒比率以及著色粒比率越低，整粒比率就越高（表4，圖10）。秕粒比率越低，千粒重越重，產(chǎn)量越高時，整粒比率越高，受害粒比率以及著色粒比率越低，蛋白質(zhì)越低，糙米白度和大米白度就越高（表 4、圖11、圖12）。在受害粒比率與著色粒比率之間的關(guān)系上，隨著受害粒比率變高，著色粒比率也變高，為幾乎通過原點(diǎn)的正二次回歸關(guān)系（圖13）。

表4 北海道糯米年度間和地區(qū)間的米粒外觀品質(zhì)，米粒白度，大米蛋白質(zhì)含量及生育特性之間的相關(guān)系數(shù)[10]

圖10 未熟粒比率與整粒比率之間的關(guān)系

圖11 整粒比率和大米白度之間的關(guān)系[10]

圖12 受害粒比率與大米白度之間的關(guān)系

圖13 受害粒比率與著色粒比率之間的關(guān)系

在地區(qū)間雖然也有與年度間相似的關(guān)系，但是未熟粒比率與其它指標(biāo)之間的關(guān)系不是很明確（表4）。也正如第1項(xiàng)所述，與年度間相比，而地區(qū)間的各生育期氣候、生育特性以及整粒比率、未熟粒比率其最小值最大值之差以及變異系數(shù)要小，由此這些氣候指標(biāo)與外觀品質(zhì)之間的關(guān)系以及未熟粒與其它外觀品質(zhì)或生育特性之間的關(guān)系也不明確。

4 提高米粒外觀品質(zhì)的栽培方法

隨著成熟度的提高，從抽穗到收獲為止的日平均累計氣溫（以下稱“抽穗后累計氣溫”）也漸漸變高，青色米粒會減少，糙米產(chǎn)量變高，受害粒和著色粒會同時增加[12]（圖14）。另外，抽穗后累計氣溫越高，整粒比率就越高，整粒比率為80%時是收獲的時期，這時的抽穗后累計氣溫大概為800 ℃（圖15）。由此，為了提高整粒比率，通過盡早插秧和使用葉齡大的秧苗等可以促進(jìn)抽穗，充分確保灌漿氣溫，抑制青色未熟粒的產(chǎn)生[12]（圖 7）。同時遵守標(biāo)準(zhǔn)種植密度和進(jìn)行側(cè)條施肥可以促進(jìn)初期的生育，使抽穗整齊，抑制因成熟不均勻而產(chǎn)生的白色未熟粒和青色未熟粒。

圖14 不同收獲時期時從抽穂期到收獲期為止的日平均累計氣溫與受害粒比率之間的關(guān)系[4]

圖15 不同收獲時期時從抽穂期到收獲期為止的日平均累計氣溫與整粒比率之間的關(guān)系[4]

為了盡量減少受害粒和著色粒的發(fā)生，參考抽穗后累計氣溫800 ℃時的結(jié)果，決定了糙米產(chǎn)量高，同時不影響糙米外觀品質(zhì)的最佳收獲時期，有必要嚴(yán)格遵守。特別是糯稻比起粳稻其糙米水分的下降比較緩慢，產(chǎn)生著色粒之一的紅變米而使等級下降的情況較多，有必要種植稻谷裂口少的品種，避免收獲太遲，同時收獲后盡快進(jìn)行烘干[13]。

正如第1項(xiàng)中所述，受害粒和著色粒的產(chǎn)生與整粒和未熟粒不同，地區(qū)間差異要比年度間大。但是，地區(qū)間差異的原因不太可能是由于年度差異大于區(qū)域差異的各生育期氣候和生育特性。另一方面，正如本項(xiàng)所述，受害粒比率和著色粒比率隨著抽穗后的累計溫度升高，即隨著收獲時期延遲而增加。從這些結(jié)果來看，造成受害粒比率和著色粒比率的地區(qū)間差異大于年度間差異的原因可能是由于在栽培管理（實(shí)際收獲時期與最佳收獲時期的時間差距）上具有地區(qū)間差異。

5 陰糯籽粒的發(fā)生

調(diào)查了糯稻大米烘干過程中的大米水分與半透明的陰糯籽粒比例之間的關(guān)系。糯米水分17%時80%以上為陰糯籽粒，到了糙米定等檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的水分15%時大部分為不透明，即白變的籽粒。但是，在水分15%以下時還有一些陰糯籽粒，最低13.5%的水分時也還有陰糯籽粒[3-4]（圖16）。另外，相同的水分時陰糯籽粒和白變籽粒同時存在（圖17），不同籽粒其白變的臨界水分可能不同。

圖17 白變籽粒和陰糯籽粒的水分含量頻率分布[3]

當(dāng)我們觀察未白變的籽粒和白變籽粒之間的理化特性差異時，由于相同水分的兩種籽粒在蛋白質(zhì)和淀粉含量，淀粉顆粒大小，純化淀粉中碘吸收曲線的最大吸收波長和吸光度方面幾乎沒有差異（表 5），因此可以認(rèn)為理化特性上基本上沒有差異。未白變籽粒的白度和明度明顯低于白變籽粒，但在年糕面胚的明度上沒有差異（表5、表6）。就年糕面胚的物理特性而言，在5 ℃保存24 h后，未白變籽粒比白變籽粒要稍軟些，但差異很小（表 6）。綜上所述，可以認(rèn)為在年糕面胚加工中陰糯籽?；烊肱疵字胁粫蔀閱栴}[14]。

表5 白變籽粒和陰糯籽粒的大米水分含量、千粒重、白度及理化特性[3]

表6 白變籽粒和陰糯籽粒其大米和年糕面胚的明度及5 ℃，2 h、24 h冷藏后的年糕面胚物理特性[14]

由于糯糙米的農(nóng)產(chǎn)物定等檢驗(yàn)時粳米的混入會降低等級，所以生產(chǎn)者在收獲后的烘干時為了盡量使籽粒白變，而通常將糙米水分降低到標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的水分15%以下。產(chǎn)生爆腰粒和過度干燥成為問題，讓生產(chǎn)者避免過度干燥很重要。另一方面，在糯糙米的農(nóng)產(chǎn)物定等檢驗(yàn)中，半透明的粳米籽粒與糯米籽粒的區(qū)分是通過碘淀粉反應(yīng)進(jìn)行的，超過檢驗(yàn)等級允許范圍的粳米籽?；烊胧遣粫l(fā)生的。但是，對實(shí)際消費(fèi)者來說，由于未白變的陰糯籽粒，其米粒的白度和明度都低于白變的糯米籽粒，對混有陰糯籽粒的糯米其外觀品質(zhì)評價往往容易偏低。因此，實(shí)際消費(fèi)者有必要充分了解，在年糕面胚加工時混入陰糯籽粒并不影響其外觀。

6 與粳稻花粉雜交產(chǎn)生的異粉籽粒

針對不同秕粒比率的種子親本糯稻品種，為了明確糯稻種子親本與粳稻花粉親本間的隔離距離與產(chǎn)生雜交之間的關(guān)系，在距粳稻花粉親本稻田下風(fēng)2～600 m處設(shè)置了糯稻種子親本。對種子親本的試驗(yàn)設(shè)計有為了促進(jìn)秕粒發(fā)生而在孕穗期進(jìn)行冷水處理和無處理的試驗(yàn)區(qū)，以及隔離距離為150～600 m的試驗(yàn)區(qū)。結(jié)果表明，在每個隔離距離上，秕粒比率較高的冷水處理區(qū)的雜交率高于秕粒比率較低的無處理區(qū)，并且隨著距離的增加，雜交率普遍下降。然而，在冷水處理區(qū)，即使在最大隔離距離600 m[11]也觀察到雜交（表7，圖18）。

圖18 種子親本的糯稻品種與花粉親本的粳稻品種的隔離距離與雜交率之間的關(guān)系[11]

表7 隔離距離150～600 m的種子親本糯稻品種「天鵝糯米」和花粉親本粳稻品種「七星」的抽穂日期、秕粒比率以及不同花粉親本品種的雜交粒數(shù)和雜交率[11]

這樣，即使隔離距離為600 m，也無法防止異粉籽粒的產(chǎn)生。其原因有以下四點(diǎn)[6-7,11,15-16]：（1）從種子親本和花粉親本的抽穗開始到齊穗為止的時期重疊；（2）種子親本的秕粒比率高于花粉親本，其差異較大；（3）粳稻花粉源的稻田面積大；（4）開花期間的風(fēng)向以從花粉親本朝種子親本的方向?yàn)橹鳎@個方向的平均風(fēng)速也較大。

因此，在同一地區(qū)種植粳稻品種時，尤其是在冷害年份很難防止糯稻品種出現(xiàn)異粉籽粒。在北海道，為了避免異粉籽粒的混入導(dǎo)致品質(zhì)下降，在粳稻品種種植地區(qū)之外建立了專門種植糯稻品種的區(qū)域，即糯稻生產(chǎn)區(qū)[1]。用此方法將糯稻品種和粳稻品種的種植稻田隔離開來。