我國(guó)6個(gè)秈稻主產(chǎn)省93份水稻樣品品質(zhì)性狀分析

賈倩 吳曉 錢可峰 蔡義忠 葉榮建

（1 中國(guó)種子集團(tuán)有限公司生命科學(xué)技術(shù)中心，武漢 430206；2 作物育種技術(shù)創(chuàng)新與集成國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430206；3 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070；4 豐疆智能科技股份有限公司，武漢 430073；第一作者：jiaqian@sinochem.com；*通訊作者：yerongjian@sinochem.com）

秈稻作為我國(guó)南方主要水稻類型，其種植面積和產(chǎn)量大約占全國(guó)稻谷的三分之二[1-2]。我國(guó)秈稻主產(chǎn)省份是湖南、江西、湖北、四川、廣東和廣西，安徽和江蘇為秈稻、粳稻混種區(qū)。

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，優(yōu)質(zhì)稻米越來越受到市場(chǎng)的青睞。然而，稻米食味品質(zhì)受品種、產(chǎn)地、種植、收獲及儲(chǔ)藏加工等諸多因素的影響[3-5]，加上不同地域消費(fèi)者對(duì)于米飯的食味要求有所不同，使得優(yōu)質(zhì)稻米早期選育階段更為復(fù)雜。目前稻米食味品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法主要以感官評(píng)價(jià)法為主，其次是理化指標(biāo)間接評(píng)價(jià)法和儀器評(píng)價(jià)法[6-7]。理化指標(biāo)間接評(píng)價(jià)可以快速測(cè)定品種食味品質(zhì)的好壞，但與真實(shí)值有一定差距。感官評(píng)價(jià)法可以對(duì)稻米食味品質(zhì)進(jìn)行最直觀的評(píng)價(jià)，但具有一定的主觀性且操作繁瑣，需要專業(yè)的品嘗員，難以實(shí)現(xiàn)育種材料的規(guī)模篩選。

米飯食味計(jì)具有用量少、易操作、結(jié)果重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于稻米食味品質(zhì)評(píng)價(jià)等研究[8]?？焖僬扯葴y(cè)定儀（Rapid Viscosity Analyzer,RVA）特征譜，能很好的反應(yīng)淀粉粘度特性，其應(yīng)用更加豐富了稻米食味品質(zhì)測(cè)定的技術(shù)手段[9-10]。相對(duì)于人工品嘗法，米飯食味計(jì)和RVA 由于可以進(jìn)行批量分析，在優(yōu)質(zhì)稻米早期選育階段具有很好的應(yīng)用價(jià)值。因此，根據(jù)稻米食味的理化指標(biāo)及食味測(cè)定值、RVA 譜特征值來綜合評(píng)價(jià)稻米食味品質(zhì)是高效、可行的[11]。

由于光照、溫度及栽培條件不同，我國(guó)不同地域培育的秈稻品種品質(zhì)存在較大差異[12]。目前利用不同地域秈稻品種為材料對(duì)稻米理化指標(biāo)、RVA 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，將各省份秈稻進(jìn)行同時(shí)比較的研究也不多。鑒于此，本研究收集了廣西、廣東、湖北、湖南、四川、江西等6 個(gè)秈稻主產(chǎn)省的93 份稻谷樣品，對(duì)其加工品質(zhì)（整精米率、糙米率）、外觀品質(zhì)（粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)寬比、堊白粒率、堊白度）、蒸煮品質(zhì)（直鏈淀粉含量、堿消值、膠稠度）、蛋白質(zhì)含量、RVA 譜特征值以及米飯食味進(jìn)行測(cè)定，分析各品質(zhì)指標(biāo)的差異、相關(guān)性以及RVA 譜特征值對(duì)稻米食味品質(zhì)的影響，旨在了解我國(guó)不同地區(qū)秈稻品種的品質(zhì)性狀，為育種工作選擇出適合不同地區(qū)的優(yōu)質(zhì)秈稻品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以近年中國(guó)種子集團(tuán)有限公司收集的93 份秈稻品種樣品（雜交稻78 份，常規(guī)稻15 份）為分析材料，涉及廣東（13 份）、廣西（19 份）、江西（11 份）、湖南（18份）、湖北（19 份）和四川（13 份）6 個(gè)省。具體樣品信息見表1。

表1 6 個(gè)秈稻主產(chǎn)省收集的93 份樣品信息

1.2 儀器與設(shè)備

用到的儀器和設(shè)備有JLG-Ⅲ型礱谷機(jī)（成都糧食研究所）、Pearlest 型碾米機(jī)（日本Kett）、SC-E 型大米外觀品質(zhì)判定儀（杭州萬深）、UV-1800 紫外分光光度計(jì)（日本島津）、CT410 旋風(fēng)磨100 目（瑞典FOSS）、RVA-TecMaster 快速黏度分析儀（瑞典波通公司）、STA1B 型米飯食味計(jì)（日本佐竹公司）、BSA124S-CW分析天平（德國(guó)Sartorius）、DA7250 近紅外谷物分析儀（瑞典波通公司）。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 加工品質(zhì)

糙米率、精米率和整精米率，參照NY/T 83-2017《米質(zhì)測(cè)定方法》進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2 外觀品質(zhì)

外觀品質(zhì)測(cè)定項(xiàng)目包括粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)寬比、堊白粒率、堊白度和透明度，參照NY/T 2334-2013《稻米整精米率、粒型、堊白粒率、堊白度及透明度的測(cè)定圖像法》進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 理化指標(biāo)

直鏈淀粉含量測(cè)定參照GB/T 15683-2008《大米直鏈淀粉含量的測(cè)定》；膠稠度測(cè)定參照GB/T 22294-2008《糧油檢驗(yàn)大米膠稠度的測(cè)定》；堿消值測(cè)定參照NY 147-88《米質(zhì)測(cè)定方法》；利用瑞典波通公司的DA7250 近紅外谷物分析儀對(duì)蛋白質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次，取平均值。

1.3.4 RVA 譜特征值

RVA 譜特征值的測(cè)定參照GB/T 24852-2010《大米及米粉糊化特性測(cè)定快速粘度儀法》。開啟快速粘度分析儀電源，預(yù)熱30 min，稱取樣品3 g （含水量12%），蒸餾水25 mL。采用升溫/降溫循環(huán)程序：從室溫升溫至50 ℃（0～1.00 min）；從50 ℃升高至95 ℃（1.00～4.45 min）；保持95 ℃4.45～7.15 min；從95 ℃冷卻至50 ℃（7.15～11.00 min）；保持50 ℃11.00～13.00 min。根據(jù)計(jì)算機(jī)屏幕顯示的黏度變化曲線，導(dǎo)出相應(yīng)的最高黏度、冷膠黏度、熱漿黏度、峰值時(shí)間等值。

1.3.5 米飯食味值

采用日本佐竹公司研發(fā)的STA1B 型米飯食味計(jì)對(duì)米飯食味值進(jìn)行測(cè)定。稱取精米30.0 g，放入不銹鋼罐中，用流水沖洗20 s，加入適量的水（米水質(zhì)量比1∶1.4），浸泡30 min 后加蓋，放入蒸鍋上蒸煮40 min 后保溫10 min。再放入專用冷卻箱中冷卻20 min，然后在室溫下冷卻1.5 h 后供米飯食味計(jì)測(cè)定。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，SPSS 18.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性分析、相關(guān)性分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻谷主要品質(zhì)性狀描述性分析

從表2可知，各性狀最大值和最小值品種間差異較大，說明所選品種覆蓋范圍廣。其中，糙米率和精米率變異系數(shù)較小，說明這兩個(gè)指標(biāo)測(cè)定值穩(wěn)定性強(qiáng)，在各品種間差異小。堊白粒率、堊白度變幅較大，且變異系數(shù)相對(duì)較高，說明其穩(wěn)定性較差，品種間差異大?？梢?，不同省份不同秈稻品種間的外觀品質(zhì)差異較大，尤其是堊白性狀，已成為影響秈稻品質(zhì)的一個(gè)重要因素。堿消值變異系數(shù)較大，說明在品種間差異大；食味值平均值為79.87，且變異系數(shù)相對(duì)較小，說明收集的這93份秈稻品種的食味值綜合評(píng)價(jià)較好。其余指標(biāo)的變異系數(shù)居中（7.00%～20.00%），其測(cè)定值穩(wěn)定性較強(qiáng)。

表2 93 份秈稻品種稻米品質(zhì)性狀描述性分析

從表3可見，堊白度和直鏈淀粉含量6 個(gè)省份間相差較大，堊白度湖北品種最高為8.1%、湖南品種最低為4.9%，直鏈淀粉含量江西品種最高為17.3%、廣東品種最低為14.9%。廣東品種長(zhǎng)寬比均值達(dá)3.5，粒型在6 個(gè)省份中最長(zhǎng)。江西品種的膠稠度和堿消值均值最低，分別為73.5 mm 和4.1。廣西品種整精米率平均值最高達(dá)66.0%，四川品種最低為52.1%。

表3 6 個(gè)省份間秈稻品種6 項(xiàng)理化指標(biāo)均值比較

2.2 RVA 譜特征值的描述性分析

由表4可知，消減值的變異系數(shù)最大，說明消減值在品種間差異較大，然后依次是回復(fù)值、崩解值、熱漿黏度、冷膠黏度，而與其他糊化指標(biāo)相比，峰值時(shí)間和起漿溫度的變異系數(shù)相對(duì)較小，說明其穩(wěn)定性強(qiáng)，各品種間差異較小。

表4 93 份秈稻品種稻米R(shí)VA 譜特征值的描述性分析

從表5看，四川品種的最高黏度最高，顯著高于其他5 個(gè)省份，其他5 個(gè)省份間差異不顯著；四川品種的熱漿黏度、冷膠黏度和消減值最高，廣東品種最低；廣東品種的崩解值最大，廣西品種次之，其余省份差異不顯著；江西品種的回復(fù)值最大，廣東品種最小，其余省份差異不顯著；四川品種的峰值時(shí)間最長(zhǎng)，其他5 個(gè)省份差異不顯著；在起漿溫度上，湖南、江西、四川、湖北品種較高，廣東和廣西品種較低。

表5 6 個(gè)省份秈稻品種RVA 譜特征值均值比較

2.3 相關(guān)性分析

2.3.1 稻米常規(guī)品質(zhì)性狀與食味值的相關(guān)分析

從表6可以看出，加工品質(zhì)與食味值相關(guān)性不顯著；外觀品質(zhì)中，粒長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比與食味值呈極顯著正相關(guān)，粒寬與食味值呈顯著負(fù)相關(guān)，堊白粒率、堊白度與透明度均與食味值呈極顯著負(fù)相關(guān)。就外觀而言，選擇粒寬較小，長(zhǎng)寬比較大，堊白率較低，堊白度、透明度較小的品種有利于提高秈稻米的食味品質(zhì)。理化性狀與食味值的相關(guān)分析表明，直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量與食味值呈極顯著負(fù)相關(guān)，膠稠度與食味值呈極顯著正相關(guān)，而堿消值與食味值的相關(guān)性不顯著。稻米品質(zhì)性狀間也存在復(fù)雜的相關(guān)性，隨著堊白粒率、堊白度增加，整精米率降低，加工品質(zhì)變差。單一品質(zhì)性狀的變化可能會(huì)帶動(dòng)其他品質(zhì)性狀同時(shí)發(fā)生變化，品質(zhì)改良是各項(xiàng)品質(zhì)性狀協(xié)調(diào)的過程[13]。

表6 93 份秈稻品種稻米品質(zhì)性狀與食味值的相關(guān)分析

2.3.2 RVA 譜特征值與食味值的相關(guān)分析

從表7可知，熱漿黏度、冷膠黏度、消減值、回復(fù)值與食味值呈極顯著負(fù)相關(guān)，其中消減值與食味值的相關(guān)系數(shù)最高，達(dá)到了-0.714；而崩解值與食味值呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.675，這說明RVA 譜特征值與食味值的相關(guān)性顯著。通過RVA 譜特征值與食味值的相關(guān)分析表明，食味品質(zhì)較優(yōu)品種的黏度特征為：冷膠黏度和熱漿黏度較低，回復(fù)值和消減值較小，崩解值較大。

表7 RVA 譜特征值與食味值的相關(guān)分析

2.3.3 RVA 譜與主要理化性狀間的相關(guān)分析

表8是稻米的RVA 譜與理化性狀間的相關(guān)分析。從表8可見，最高黏度與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；崩解值與直鏈淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，而與膠稠度呈極顯著正相關(guān)；起漿溫度與堿消值呈極顯著負(fù)相關(guān)；熱漿黏度、冷膠黏度、消減值、回復(fù)值和峰值時(shí)間都與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，而與膠稠度呈極顯著負(fù)相關(guān)?？梢姡辨湹矸酆?、膠稠度和堿消值對(duì)RVA譜黏度特性存在較大影響，蛋白質(zhì)含量與黏度因子有一定的顯著相關(guān)性。

表8 RVA 譜特征值與主要理化性狀間的相關(guān)分析

2.4 主成分分析

對(duì)93 份秈稻品種稻米品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，以特征根大于1 為標(biāo)準(zhǔn)，得出6 個(gè)主成分對(duì)食味品質(zhì)的累計(jì)貢獻(xiàn)率為82.0%，說明用這6 個(gè)主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82.0%以上（表9）。從表9可見，第1 主成分貢獻(xiàn)率為31.116%，該成分中因子負(fù)荷量較大的是崩解值、消減值、直鏈淀粉含量。第2 主成分貢獻(xiàn)率為18.475%，因子負(fù)荷量最大的是冷膠粘度，其次是熱漿黏度、膠稠度、回復(fù)值。說明第1、第2 主成分影響食味品質(zhì)的主要因素反映在稻米的黏性、回生性和軟硬度，對(duì)食味品質(zhì)的貢獻(xiàn)率最大。第3 主成分主要受堊白粒率、堊白度、透明度和粒型的影響，選擇粒型較長(zhǎng)、堊白較低的品種食味會(huì)相對(duì)好一些。第4 主成分體現(xiàn)了蛋白質(zhì)含量對(duì)食味的影響，蛋白質(zhì)含量越低，食味品質(zhì)相對(duì)越好。第5 和第6 主成分分別是第1 和第3 主成分的補(bǔ)充。綜上所述，RVA 譜特征值、直鏈淀粉含量、膠稠度、外觀性狀的載荷值較高，在稻米食味品質(zhì)分析中起重要作用，由于水稻品質(zhì)性狀是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，性狀間存在難以調(diào)和的遺傳關(guān)系，因此在稻米食味品質(zhì)篩選過程中應(yīng)兼具考慮多個(gè)性狀進(jìn)行食味品質(zhì)篩選和改良[14]。

表9 93 份秈稻品種稻米品質(zhì)性狀的主成分分析

3 討論與結(jié)論

在所測(cè)定的22 項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)中，15 項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)大于10%，說明本研究收集的93 份秈稻樣品范圍比較廣，處于不同的品質(zhì)水平，具有較好的代表性[15]。主要理化指標(biāo)堊白粒率、堊白度的測(cè)定值變幅較大，且變異系數(shù)相對(duì)較高，已成為影響我國(guó)秈稻品質(zhì)提高的重要因素[16]。加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的相關(guān)分析表明，整精米率與堊白粒率、堊白度均呈極顯著負(fù)相關(guān)，這與胡珍珍等[17-19]研究結(jié)果較為一致。由于稻米中堊白部分的淀粉顆粒排列不規(guī)則[20-22]，導(dǎo)致其透光性較差、質(zhì)地較為松散，硬度較低，在加工碾磨過程中容易斷裂形成碎粒米，降低稻米的商品價(jià)值。所以，降低稻米堊白粒率與堊白度不僅可以提高稻米的外觀品質(zhì)，同時(shí)也能提高稻米的整精米率，提升商品價(jià)值。

稻米品質(zhì)是一項(xiàng)綜合指標(biāo)，其中食味品質(zhì)是最直接甚至是最重要的指標(biāo)。影響稻米食味品質(zhì)的因素較多，93 份稻米外觀指標(biāo)與食味值相關(guān)結(jié)果表明，選擇長(zhǎng)粒形、堊白度較小的品種或組合有利于提高秈稻稻米的食味品質(zhì)。這與周少川等[23]的研究結(jié)果較為一致。而張亞東等[24]認(rèn)為，稻米的食味值與堊白性狀沒有明顯的相關(guān)性，這可能和選擇的樣本不同有關(guān)。因此在選育優(yōu)質(zhì)水稻品種時(shí)，需兼顧外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)，不能僅僅因?yàn)橥庥^品質(zhì)稍差就徹底否定一個(gè)品種，有良好的適口性也可以成為受消費(fèi)者歡迎的品種。其他理化指標(biāo)與食味值相關(guān)結(jié)果表明，直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量與食味值呈極顯著負(fù)相關(guān)，膠稠度與食味值呈極顯著正相關(guān)，而堿消值與食味值的相關(guān)性不明顯。這與周治寶等[25]的研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量與最高黏度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與冷膠黏度呈顯著負(fù)相關(guān)，蛋白質(zhì)含量通過影響米飯的硬度和黏度，從而影響稻米的食味口感。因此，將蛋白質(zhì)含量控制在合理范圍以達(dá)到諸多育種目標(biāo)的協(xié)調(diào)平衡。

RVA 譜特征值與食品味值相關(guān)性分析結(jié)果表明，冷膠黏度、回復(fù)值和消減值與食味值呈極顯著負(fù)相關(guān)，與崩解值呈顯著正相關(guān)，這說明，食味品質(zhì)較優(yōu)的品種具有較高的崩解值和較低的回復(fù)值和消減值，這與前人的研究結(jié)果一致[26-27]；RVA 譜黏度特性不僅與食味值直接相關(guān)，還與各食味品質(zhì)性狀有密切的關(guān)系，與直鏈淀粉含量、膠稠度、堿消值這3 項(xiàng)理化指標(biāo)間存在極顯著的相關(guān)性。RVA 譜是一種快速簡(jiǎn)便的測(cè)定方法，因此，在育種中間材料進(jìn)行RVA 譜測(cè)定，可用于品質(zhì)育種的快速輔助篩選，早期淘汰產(chǎn)量一般且食味較差的株系，提高食味品質(zhì)育種的選擇效率和準(zhǔn)確性。

主成分分析表明，RVA 譜主要特征值（崩解值、消減值、回復(fù)值、冷膠黏度、熱漿黏度）、直鏈淀粉含量、膠稠度、外觀性狀、蛋白質(zhì)含量的載荷值較高，在稻米食味品質(zhì)中起重要作用，因此，這些理化性狀可作為秈稻品種食味品質(zhì)鑒定上的重要參考指標(biāo)。在秈稻品種食味品質(zhì)改良過程中，應(yīng)先利用這些理化性狀結(jié)合稻米食味測(cè)定儀、近紅外谷物分析儀等儀器進(jìn)行初步篩選，再進(jìn)行人工品嘗進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

一般認(rèn)為稻米性狀屬數(shù)量性狀，受多基因控制，導(dǎo)致品質(zhì)性狀間存在錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，這是品質(zhì)育種的難度所在，雖然有些性狀與食味值達(dá)到了較高的相關(guān)性，但在育種中也不能片面的追求單個(gè)指標(biāo)的高低，單個(gè)指標(biāo)的改變必然引起其它指標(biāo)的變化，因此在稻米食味品質(zhì)篩選過程中應(yīng)兼具考慮多個(gè)性狀進(jìn)行食味品質(zhì)篩選和改良，盡量使各指標(biāo)間相互協(xié)調(diào)，從而發(fā)揮最大的水稻育種綜合效果及其經(jīng)濟(jì)效益。

致謝：感謝中國(guó)種子集團(tuán)有限公司水稻業(yè)務(wù)部門的同事收集樣品。