不同生态型低AC稻米蒸煮和食味品质特性研究

邹 茜，邵源梅，黄 平，李华慧，辜琼瑶，郭咏梅*，李少明

(1.云南省农业科学院粮食作物研究所，云南 昆明 650205；2.云南农业大学，云南 昆明 650201)

【研究意义】随着生活水平的不断提高，人们对稻米品质尤其是食味品质的要求越来越高，淀粉是稻米的主要成分，约占77 %～80 %，由直链淀粉和支链淀粉组成，两类淀粉所占的比例以及支链淀粉结构共同决定了稻米加工、蒸煮和食味品质[1]。【前人研究进展】AC是影响稻米食味品质的最主要因素，然而AC相同或相似的品种，尤其是低直链淀粉含量品种，米饭质地和食味往往相差甚远。进一步研究发现，支链淀粉的结构(链长、链长分布和分支频率等)是造成AC相似的品种间品质差异的主要原因[2-4]，而RVA谱作为评价蒸煮食味品质优劣的重要指标，能较好地区分AC相似品种的食口性[5-7]。【本研究切入点】云南软米属低AC籼稻，种植于不同海拔稻区，米粒外观半透明，介于粘米和糯米之间，直链淀粉含量为9 %～20 %，具有米饭滋润爽口、油润光亮、软而不粘、冷不回生、膨化性好等特点，不仅成为人们喜爱的特优稻米，也是加工寿司、方便饭、点心和膨化食品的上等原料。研究表明，AC等蒸煮理化指标和RVA谱特征值受海拔影响较大[8-10]，低AC品种在不同海拔条件下种植，其蒸煮和食味等理化指标变化较大，表现出较强的地域性[11-13]。【拟解决的关键问题】本研究收集了不同海拔种植的不同生态型低AC品种，测定AC、GC、GT和FC等理化指标，以及与稻米食味、米饭质地相关的RVA谱特征值，分析低AC籼米和粳米的蒸煮和食味品质特性，以及各食味品质指标间的相关性，探讨决定软米食味品质的关键的指标；比较不同生态型低AC籼米蒸煮和食味品质特性差异，分析不同海拔种植条件下各食味品质指标间相关的特点，探讨受环境影响较大的食味品质指标。一是为低AC水稻品种的支链淀粉特性研究提供参考；二是为低AC种质利用和品质改良，以及优质品种生态布局提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

低直链淀粉含量水稻品种21个，包括籼稻13个、粳稻 8 个。籼稻来源于3个不同海拔主产区同年种植的软米品种，分别是德宏州芒市遮放镇(海拔914 m)5个、红河州开远市(海拔1051 m)4个、文山州广南县八宝镇(海拔1246 m)4个；粳稻均来源于昆明市小哨镇(海拔1905 m)。

材料分别于2016年正季种植于4个生态区，田间按统一的施肥方案管理，适期收获，贮藏3个月后测定各品质性状。

1.2 稻米品质测定

1.2.1 理化指标测定 直链淀粉含量(amylose content, AC)、糊化温度(gelatinization temperature, GT)和胶稠度(gel consistency, GC)测定方法参照NY/T 83-1988，粗脂肪(fat content, FC )测定方法参照GB/T 5009.6-2003。

1.2.2 RVA谱特征值的测定 将收获的水稻种子用佐竹机械有限公司生产的THU35B型实验砻谷机碾成糙米，用日本KETT公司生产的PEARLEST型精米器碾成精米，再用Brabender公司生产的磨粉机磨粉，过100目筛，测定前供试粉样在恒湿柜中稳定24 h以上，使含水量稳定在14.0 %左右。

RVA谱特征值采用德国Brabender公司生产的微型粘度糊化仪(Micro Visco-Amylo-Graph)测定，用Viscograph program for Windows 和Viscograph corre-lation program for Windows配套软件对各项指标进行分析。根据美国谷物化学协会(AACC)的操作规程[4]， 含水量为14.0 %时，样品量为3.00 g，蒸馏水25.0 mL。在搅拌过程中，罐内温度变化如下：50 ℃保持1 min，以7.5 ℃/min上升到95 ℃(3.75 min)，95 ℃保持2.5 min，以后下降到50 ℃(3.75 min)，50 ℃保持1 min。搅拌器转动速度为160 r/min。粘滞值用BU作单位。RVA特征值主要用最高粘度(peak viscosity, PKV)、热浆粘度(hot paste viscosity, HPV)、冷胶粘度(cold paste viscosity, CPV)、崩解值(breakdown, BDV)、消碱值(setback, SBV)和回复值(consistence, CSV)等表示，并记录起浆温度(pasting temperature, PAT)，峰值时间(peak time, PET)。

2 结果与分析

2.1 籼、粳低AC稻米蒸煮和食味品质特性的差异及相关性分析

中国栽培稻主要分为籼稻(Oryzasativassp.indica)和粳稻(O.sativassp.japonica)2个亚种。除糯稻外，籼、粳稻均可按照直链淀粉含量(amylose content, AC)不同分为低AC(5 %～20 %)、中AC(20 %～25 %)和高AC(>25 %)，其中低AC稻米外观多呈半透明或乳白色，米饭柔软，冷不回生，亦称为软米，其蒸煮食味品质明显优于中、高AC的稻米。云南优质米开发以籼型软米为主，对来源于不同海拔种植软米品种的蒸煮食味品质理化特性以及RVA谱特征值分析，由表1可见，低AC籼米和粳米的蒸煮食味品质性状中，除PAT和ASV的差异性分别达到显著和极显著水平外，其余性状差异均不显著。GT是稻米淀粉颗粒在热水中开始发生不可逆膨胀，并失去其双折射性和结晶性的临界温度，由于直接测定较为困难，通常用稻米的碱消值(alkali spread value, ASV)来间接评价，而RVA谱特征值中的PAT能直观的描述GT，并且读出的实际GT值比用碱消法测定更加准确[14]，籼型和粳型软米品种GT相差较大，分别为80.28和77.15 ℃，说明籼型软米蒸煮所需温度较高。蒸煮和食味理化指标AC和GC相似的籼、粳型软米，其对应的影响米饭口感和质地的RVA谱特征值没有太大差异，籼米达到PKV所需时间为5.13 min，略高于粳米；籼米和粳米的SBV均为负值，分别为-8.82和-0.19 BU，米饭均软而粘，并且籼米比粳米更软更粘；籼米BDV高于粳米，淀粉颗粒进一步崩解，籼米保持粘度较高，米饭富有弹性，口感优于粳米；籼米CSV低于粳米，在逐渐冷却过程中，籼米淀粉分子间重聚合率较低，米饭冷后不易回生。总体来看，低AC籼米蒸煮时GT 显著高于粳米，影响米饭质地和口感等食味品质略优于粳米，表现出米饭软而粘，热饭有弹性，适口性好，冷饭柔软不回生。

表1 籼型和粳型软米品种蒸煮食味品质特性的差异

注：* 和 ** 分别表示达到5 %和1 %的显著水平。下同。

Note： * and ** mean significant difference at the 5 % and 1 % probability levels, respectively. The same as below.

对低AC品种蒸煮和食味品质性状进行相关性分析(表2)，结果表明，蒸煮理化指标间相关均不显著，各蒸煮理化指标与RVA谱部分特征值间，以及RVA谱各特征值间有显著相关性。首先，蒸煮理化指标与RVA谱特征值间的相关为：蒸煮米饭所需的时间和温度密切相关的SBV仅与PAT呈显著负相关，即SBV越低GT越高；影响米饭口感和质地的AC与CPV和CSV均呈极显著正相关，GC与SBV呈显著负相关，即AC愈低，米饭冷后不易回生，GC越高米饭就越柔软；影响米饭香味和光泽度的FC与PET呈显著正相关，FC会影响淀粉的糊化，蒸煮米饭达到PKV时所需的时间较长。其次，RVA谱各特征值间的相关为：PKV与HPV、CPV、BDV和CSV均呈显著或极显著正相关，与SBV呈极显著负相关；BDV与CSV呈极显著正相关，与SBV呈极显著负相关；CPV与HPV和CSV呈显著或极显著正相关；PET与SBV和PAT呈极显著正相关。由此可见，低AC稻米蒸煮和食味品质特性主要由支链淀粉差异引起，RVA谱特征值中决定食味品质的关键指标是HPV，即HPV越高，米饭更软更粘，GT较低，达到HPV所需的时间较短。

2.2 不同生态型低AC籼米食味品质性状的差异比较

比较不同生态型低AC籼米蒸煮和食味品质特性(表3)，结果表明：蒸煮理化指标中，仅FC和AC的差异性分别达到显著和极显著，AC受环境影响最大，随海拔降低而降低，其均值八宝为17.92 %、开远为16.23 %和遮放为12.64 %；FC受环境影响较大，其均值遮放最高为0.67 %，八宝为0.56 %，开远仅0.21 %，说明遮放和八宝种植的软米，其米饭的香味和光泽度明显优于开远；GC和ASV在3点间差异不大，GC随海拔降低而增加，米质变软，ASV随海拔降低而降低，蒸煮米饭所需PT略有升高。RVA谱各特征值中，仅有SBV的差异性达到显著水平，受环境影响较大，随海拔降低而降低，并且3点均为负值，分别是八宝为-3.75、开远为-4.13和遮放为-22.30，米饭明显变软变粘；开远种植的软米PKV、HPV和BDV分别为79.25、42.50和36.75 BU，均分别低于遮放和八宝，遮放和八宝种植的软米米饭口感和弹性优于开远；开远种植的软米GT为82.83 ℃，达到PKV所需时间为5.13 min，均分别大于遮放和八宝，说明开远种植的软米蒸煮米饭所需时间较长、温度较高。

表2 软米品种蒸煮食味品质性状间的相关性

2.3 不同海拔条件下低AC籼米蒸煮和食味品质性状间的相关性比较

分析比较不同海拔种植条件下低AC籼米蒸煮和食味品质以及不同生态型籼米食味品质指标间的相关性(表4)，结果表明，不同生态型籼米RVA谱特征值之间，除PKV与CPV及BDV、BDV和CSV均呈显著或极显著正相关外，其余指标相关性在各点均有差异。影响米饭食口性的两个重要指标BDV和CSV相关性均表现一致，在低AC品种选育中，选BDV和CSV适中的品种，能达到热饭富弹性、冷饭不回生的特性。

遮放种植的软米，各品质指标间相关系数达显著和极显著水平的较多，GC与SBV呈极显著负相关，AC与PKV和BDV呈极显著正相关，PAT与PKV、CPV、BDV和CSV呈显著或极显著正相关，PET与CPV和CSV呈显著正相关，CPV与PKV、BDV和CSV呈显著或极显著正相关；开远种植的软米相关性次之，HPV与PKV、CPV、BDV和CSV呈显著正相关，BDV与PKV、CPV和CSV呈极显著正相关，FC与PAT呈显著负相关；八宝种植的软米，各品质指标间相关系数达显著和极显著水平的最少，仅PKV与CPV、BDV呈显著正相关，BDV与PET和SBV呈显著负相关，SBV与PET呈极显著正相关，HPV与PAT呈显著正相关。由此可见，只有在种植海拔较低的遮放，AC与RVA谱部分特征值间有极显著相关性，种植海拔越低，AC越低，食味品质理化指标以及RVA谱特征值间的关系越密切，选育低AC优质水稻应重视RVA谱的测定，低AC品种的推广应考虑合理生态布局。

表3 不同海拔条件下籼米品种蒸煮和食味品质特性的比较

表4 不同海拔条件下籼米品种蒸煮和食味品质性状间状的相关性

3 讨 论

3.1 籼、粳低AC稻米蒸煮食味品质特性的差异及相关性分析

云南省地处南亚热带，属低纬高原地区，境内地貌多样、海拔高差悬殊，水稻种植从南部的河口至滇西北的泸沽湖畔，南北跨8个纬度(21°8′32"～29°15′8")，海拔76.4～2700 m，含热带、亚热带、温带3个大气候带，立体气候特点显著，生态类型多样。云南软米是一类珍稀的籼型特种稻，品质介于粘米和糯米之间，其米粒外观细长、半透明、无垩白；食味品质极佳，因热饭柔软爽口、油润光亮、冷饭不回生而得名，历史上曾作为贡米的“遮放贡”和“八宝贡”均为该类软米，主要分布在德宏、版纳、保山、文山、红河等州、市的部分县区，因少数民族的饮食习惯而得与保存下来。许多研究[15-16]表明：淀粉RVA谱特征值与蒸煮和食味品质密切相关，尤其是SBV、BDV和CSV等评价食味品质优劣较准确，能较好地区分AC相似稻米蒸煮食味品质的差异[5-7]，认为PKV和BDV相对高，SBV和CSV相对低的品种食味较优。分析不同生态型软米品种食味品质特性显示，低AC籼米GT显著大于粳米，RVA谱特征值没有太大差异，贺晓鹏等[2]研究支链淀粉不同链长范围的支链数量比例主要与淀粉的GT相关，由此推断，籼、粳低AC稻米间GT的差异是支链淀粉中支链数量和结构的不同引起的。以此解释遮放种植的软米运至昆明(海拔1900 m)蒸煮，米饭没有在当地蒸煮的柔软和爽口，是因随海拔升高，气压下降，水的沸点变低，从而影响到淀粉的糊化。

研究低AC稻米蒸煮理化指标与RVA谱特征值间的相关性显示：AC与CPV和CSV均呈极显著正相关，GC与SBV呈显著负相关。隋炯明等[17]研究稻米RVA谱特征值与蒸煮理化指标中的AC和GC相关极显著，AC、GC的差异可表现出不同的RVA谱特征值，结果与前人研究一致。此外，ASV与PAT呈显著负相关，FC与PET呈显著正相关，FC高会影响淀粉的糊化，蒸煮米饭达到PKV时所需的时间较长。研究显示RVA谱特征值间的相关系数达显著和极显著水平的较多，低AC稻米蒸煮和食味品质特性主要由支链淀粉差异引起，RVA谱特征值中决定食味品质的关键指标是PKV，即PKV越高，米饭更软更粘，GT较低，达到PKV所需的时间较短。

3.2 不同生态型低AC籼米蒸煮和食味品质特性的差异及相关性比较

Cheng等[18]研究高温会引起可溶性淀粉合成酶、颗粒结合态淀粉合成酶、异淀粉酶和淀粉分支酶等酶活性的变化，对稻米AC和支链淀粉精细结构产生影响，而支链淀粉分子结构的变化与RVA特性变化存在密切的关系[2]，比较不同生态型低AC籼米蒸煮和食味品质特性显示，不同生态型低AC籼米的AC、FC和SBV存在显著性差异，受环境影响较大；随着种植海拔的降低，温度升高，AC和SBV降低，米饭变软变粘；遮放和八宝种植的软米米饭口感和弹性优于开远，由此历史上的贡米出自遮放和八宝两地。

研究不同海拔种植条件下低AC籼米各蒸煮和食味品质指标间的相关性显示，不同生态型籼米RVA谱特征值之间，除PKV与CPV及BDV、BDV和CSV均呈显著或极显著正相关外，其余指标相关性在各点均有差异。遮放种植的软米，各品质指标间相关系数达显著和极显著水平的较多，AC与RVA特征谱值间有极显著相关性；开远种植的软米，各品质指标间相关系数达显著和极显著水平的较少，八宝的则最少，开远和八宝2地种植的软米AC与RVA特征谱值间相关性均不显著。由此可见，不同生态型籼米PKV、BDV和CSV相关性均表现一致，均有软米特有的食味品质，仅种植在较低海拔的籼米，其AC与RVA谱部分特征值间有极显著相关性。种植海拔越低的生态型，AC越低，食味品质理化指标以及RVA谱特征值间的关系越密切，这个结果可以解释具有相同或相似AC的不同生态型水稻品种的蒸煮和食味品质却相差较大的现象。因此，选育低AC优质水稻品种要重视RVA谱特征值的测定，推广低AC品种要予以合理生态布局。

4 结 论

低AC籼米GT显著大于粳米，食味品质略优于粳米；低AC稻米蒸煮和食味品质特性主要由支链淀粉差异引起，RVA谱特征值中决定食味品质的关键指标是PKV，PKV越高，米饭更软更粘，GT较低，达到PKV所需的时间较短；不同生态型低AC品种，种植海拔越低，AC越低，食味品质理化指标以及RVA谱特征值间的关系越密切。