不同地域粳稻的稻米食味品质特性分析

孙旭超 岳红亮 田铮 赵春芳 梁文化 赵庆勇 陈涛 朱镇 张亚东 旦巴 王才林

摘要：为了探讨我国不同地区粳稻的食味品质特性，以来自不同产地的75份粳稻品种为试验材料，对稻米直链淀粉含量（AC）、胶稠度（GC）、糊化温度（GT）等理化指标、快速黏度仪（RVA）特征值进行了测定，比较了不同产地粳稻间的食味品质性状差异，分析了各理化性状间的相关性。结果表明，各指标中RVA谱消减值的变异系数最大，其余性状的变异幅度和变异系数均较小。相比其他地区品种，黑龙江省和辽宁省的AC较高、GT较低，江苏省的GT较高;黑龙江与吉林省品种的RVA谱相似，北京天津与山东河南省的品种在GC、GT和RVA谱特征值上相近。相关性分析表明，AC与GT相关性显著，GT与多个RVA谱特征值相关性显著，RVA谱特征值间大多相关性显著。主成分分析表明，AC和RVA谱特征值为影响稻米食味品质特性的最重要因素，因此在优良食味粳稻育种中可以通过AC及RVA谱等理化指标进行食味品质筛选和改良。

关键词：粳稻;产地;直链淀粉含量;食味品质;理化指标;RVA谱

中图分类号：S511.2+20.37   文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2020）14-0215-06

随着生活水平的提高，人们对稻米食味品质的要求越来越高，改善和提高稻米食味品质已成为优化我国农业结构的重要举措，对加快推进水稻供给侧结构性改革具有重要意义[1]。水稻食味品质是一个综合性状，评价方法较多，主要有感官直接评价法、稻米理化指标评价法和仪器分析评价法。稻米理化指标评价法是通过检测稻米的物理和化学特性对稻米食味品质进行间接评判的方法，直链淀粉含量（amylose content，AC）、胶稠度（gel consistency，GC）和糊化温度（gelatinization temperature，GT）是该评价方法的三大理化指标。研究证实它们与米饭食味密切相关，稻米AC往往与蒸煮后米饭的黏度、弹性及综合评价显著负相关，而与硬度显著正相关[2-3]，原因可能是在稻米AC较低时，支链淀粉比例升高，淀粉粒更易糊化，导致米饭的黏性增加，适口性提高[4-5]。GC体现蒸煮后米饭的软硬程度，一般与AC负相关，与支链淀粉分支度比例及晶体结构有密切关系[6-7]。稻米GT是指淀粉粒在水中隨着水温不断地上升，其吸水并开始发生无法逆转的膨胀、逐渐变成溶解状态（表面丧失折射特性）时的临界温度[8]，反映了淀粉粒糊化的难易程度，体现了稻米的蒸煮特性。GT越高，米饭往往因蒸煮过程中淀粉粒不易糊化而硬度增加，一般中低GT的稻米具有更好的适口性[9]。快速黏度分析仪（rapid visco analyzer，RVA）可以模拟稻米蒸煮过程中的黏度变化，是一种快速评价稻米品质的仪器，检测的RVA谱特征值能更贴切地反映品种的口感和质地，已成为衡量稻米食味品质优劣的重要指标[10-11]。近年来，稻米食味品质分析仪器由于操作简单、快捷、重复性好等特点，在水稻育种材料食味品质筛选和鉴定上得到广泛应用，研究结果已表明仪器测定值与食味品尝综合值极显著正相关[12]。

由于光照、温度及栽培条件不同，我国不同地域培育的粳稻稻米品质存在较大差异，一般东北地区粳稻的稻米品质普遍高于其他地区，而江淮地区粳稻的稻米外观品质和食味品质偏低。目前，对于东北稻区、江淮稻区等区域性常规粳稻品种的稻米食味品质相关性状的研究已有较多报道[13-16]，但是利用不同地域粳稻品种为材料对稻米RVA谱特征值及食味品质特性进行系统研究的报道尚少，将各省份粳稻进行同时比较的研究不多。本研究收集了75份来自黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、山东、江苏等产地培育的优质粳稻稻谷及江苏省农业科学院新培育的粳稻品系，比较了不同产地粳稻间稻米食味特性的差异，分析了各性状间的相关性及主成分，旨在明确我国不同地域粳稻的食味品质特性，为粳稻的食味品质改良提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用75份常规粳稻品种（系）为试验材料，其中黑龙江省10份、吉林省17份、辽宁省6份、北京市和天津市共4份、山东省和河南省共4份、江苏省34份。除24份新品系以外的51份粳稻品种名称及来源见表1。

1.2 试验设计

34份江苏省粳稻品种（系）于2017年正季种植于江苏省农业科学院南京水稻育种基地，每份材料种植5行，每行12株，株行距为16.7 cm×16.7 cm。试验田平整、土壤肥力中等均匀，采用人工播种、人工移栽方式，水肥管理同常规大田管理。同年其他省份粳稻品种由各培育单位在当地种植，收获后提供稻谷。

1.3 试验方法

1.3.1 样品前处理 稻谷经砻谷机（SY88-TH，韩国双龙）去壳出糙，小型精米机（BLH-3120，台州伯利恒科技有限公司）出精后获得精米。用水分分析仪（Metteler，瑞士）测定精米含水量。用旋风式磨（CT193，FOSS，瑞典）研磨米粉，过100目筛筛除大颗粒，获得精米米粉用于品质性状测定。

1.3.2 稻米理化指标测定 直链淀粉含量和胶稠度分别按照国家标准GB/T 15683—2008《大米直链淀粉含量的测定》[17]和GB/T 22294—2008《粮油检验大米胶稠度的测定》[18]进行测定。糊化温度用谷物快速黏度分析仪（Perten，瑞典）上读取的成糊温度。每个样品测定3次重复，取平均值为性状值。

1.3.3 RVA谱特征值测定 RVA谱特征值采用谷物快速黏度分析仪测定，参照美国谷物化学家协会AACC61-01和61-02操作规程进行参数设置。仪器自动读出的一级参数包括峰值黏度（peak viscosity，PV）、热浆黏度（though viscosity，TV）、最终黏度（final viscosity，FV）、峰值时间（peak time，PeT）。二级参数包括崩解值（breakdown viscosity，BDV=PV-TV）、消减值（setback viscosity，SBV=FV-PV）和回复值（consistency viscosity，CSV=FV-TV）。每个样品测定2次重复，取平均值为性状值。

1.4 数据分析

利用Excel 2010软件和SPSS 20.0软件对数据进行差异显著性比较、相关性分析、主成分因子分析。

2 结果与分析

2.1 稻米理化指标变异

如表2所示，75份粳稻中各理化性状均存在一定变异，其中消减值的变异系数最大，其次为崩解值;峰值时间和糊化温度的变异系数最小，其余性状的变异系数均在9.3%～14.5%之间。直链淀粉含量的平均值介于14.21%～22.57%，说明供试材料属于中等直链淀粉含量品种。

2.2 稻米理化指标及食味值的地域差异

为了明确各省（市）粳稻品种的食味品质特性及差异，将75份粳稻品种（系）按来源分为6组。由表3可知，东北三省的直链淀粉含量最高，其次为山东河南2省，京津地区和江苏省最低。江苏省的胶稠度最大，东北三省次之，其余2组较低。在糊化温度上，江苏省、北京天津和山东河南组较高，其余3组较低。在RVA谱特征值上，黑龙江省的峰值黏度最高，江苏省次之，山东河南的最低;黑龙江省的热浆黏度和最终黏度值最高，山东河南最低;吉林省和江苏省的崩解值最大，其余组间差异不显著;黑龙江省的消减值最大，吉林省最小;黑龙江省的回复值最大，辽宁省最小;峰值时间在6组间差异不显著。为了直观显示各组RVA谱的总体变异，以6组RVA谱黏度值的平均值绘制曲线图（图1）。

2.3 相关性分析

2.3.1 稻米理化指标及RVA谱特征值间的相关性 为了明确食味品质相关性状间的关系，对各性状进行了相关性分析。由表4可见，胶稠度与其他指标之间相关性均不显著。直链淀粉含量与糊化温度极显著负相关。糊化温度与峰值黏度极显著正相关，与热浆黏度和崩解值显著正相关，与消减值呈极显著负相关关系。峰值黏度与峰值时间相关性不显著，与消减值显著负相关，与其他RVA谱特征值都呈极显著正相关关系。热浆黏度与回复值相关性不显著，与崩解值呈极显著负相关关系，与其他RVA谱特征值都呈极显著正相关关系。最终黏度除了与崩解值相关性不显著之外，与回复值、消减值、峰值时间均呈极显著正相关关系。崩解值与回复值极显著正相关，与消减值和峰值时间均呈极显著负相关关系。而消减值与峰值时间呈极显著正相关关系，回复值与峰值时间显著负相关。

2.4 主成分因子分析

對10个性状进行主成分分析，由图2可知，前4个主成分特征值均大于1，且累计贡献率达到8899%，说明这4个成分可以作为主因子，解释影响稻米食味品质性状变异的89%以上（表5）。第1主成分特征值为3.575，贡献率为35.747%，RVA谱中的热浆黏度、最终黏度和峰值时间载荷值较大，说明第1主成分影响食味品质的主要因素反映在稻米的黏性和回生性上，表明热浆黏度、最终黏度越大，黏性越小、回生性越大，最终米饭品质越差。第2主成分特征值为2.677，贡献率为26768%，峰值黏度和崩解值载荷值较大，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，米饭品质越高。第3主成分特征值为1.574， 贡献率为15.735%，直链淀粉含量、糊化温度和回复值载荷值较大，主要反映在稻米的软硬及回生性上。第4主成分特征值为1.074，贡献率为10.743%，胶稠度载荷值最大，主要反映在稻米的柔软性上。综上，直链淀粉含量、胶稠度和RVA谱特征值的载荷值较高，在稻米食味品质分析中起重要作用，因此，在稻米食味品质筛选过程中应兼具考虑多个性状。

3 讨论

水稻品种对光温变化、土壤性质等环境条件存在明显的依赖性，北方粳稻在南方种植时往往表现出抽穗期提前、植株矮小、籽粒灌浆差等特点，而南方粳稻在北方种植时会出现抽穗和结实困难等现象[19-22]。因此，在进行南北方水稻品种的稻米品质比较时，通过选取在品种原产地种植的稻米为研究对象，而非将不同地域品种进行统一种植，可避免品种自身生长习性差异，体现品种间稻米食味品质的真实差异。本研究将品种培育地收集的75份粳稻按原产地进行分组，进行食味品质特性比较，发现不同地域间存在一定差异。东北三省粳稻品种的各指标比较接近，主要表现在直链淀粉含量较高，糊化温度较低，RVA谱中等;山东河南2省与北京天津2市品种的多数指标相接近，主要表现在糊化温度较高，直链淀粉含量较低，RVA值中等。江苏省品种直链淀粉含量较低，但胶稠度较软，峰值黏度、热浆黏度、最终黏度均较低，导致崩解值不高、消减值和回复值不低（均居中），说明稻米黏性不低，米饭较硬，回生性差（冷饭容易回生）。按理讲，较低的直链淀粉含量应该有较高的胶稠度，较好的柔软性和回生性。这是与江苏省粳稻成熟期间的气候条件密切相关的。总的来说，东北三省的品质特性大体相同，其中吉林省较好，三省中直链淀粉含量最低，胶稠度最大，崩解值最大，消减值最低;京津、山东河南、江苏3地的品质特性也大体相同。该研究结果说明粳稻食味品质受到环境条件和遗传的双重影响[23]，其中直链淀粉含量受环境因素影响较大，而糊化温度和RVA谱主要由遗传因子控制。已有研究表明，籽粒灌浆期高温可以降低粳稻Wx基因的表达水平和相应的酶活性，从而减少淀粉中的直链淀粉含量[24-25]。江苏省粳稻的灌浆期主要处于8月中旬至9月中旬的高温时间段，形成高温胁迫，造成直链淀粉含量降低，而东北地区粳稻的灌浆期温度适宜，利于稻米灌浆和淀粉形成，稻米的食味品质也较高。从胶稠度和RVA谱上看，江苏省粳稻表现出较软的米质特性，应该是直链淀粉含量降低的缘故。本研究揭示了不同省份区域品种稻米的食味品质特征及品种资源，为江苏省粳稻食味品质改良提供了理论和物质基础。

一般认为水稻品种的峰值黏度和崩解值越高、胶稠度越长、直链淀粉含量和消减值越低，食味越好[26-28]，但是本研究中江苏省品种具有较大的胶稠度、峰值黏度和崩解值，较小的消减值。胶稠度、RVA谱特征值是模拟蒸煮食味特性的理化指标，从研究结果看，江苏省品种具有较好的食味品质特性。事实上，近年来通过引进日本和东北优质粳稻作为育种亲本，江苏省优良食味粳稻品种培育上取得了较大进步，培育出一系列全国知名品种，如南粳46、南粳9108、宁粳8号、泗稻15、泗稻301等。值得注意的是，江苏省品种存在一些含有极高糊化温度的品系，糊化温度是影响稻米蒸煮糊化特性的主要因素，因此在育种材料选育过程中，应重视低糊化温度材料的选择，可通过糊化温度控制基因OsSSIIa的分子标记进行辅助选择[29-30]。

主成分分析表明直链淀粉含量、胶稠度和RVA谱载荷值较高，因此，这些理化性狀是在进行粳稻品种食味品质鉴定上的重要参考指标。在粳稻品种食味品质改良过程中，应尽可能利用这些理化性状进行初步筛选，再结合人工品尝的感官评价。稻米食味测定仪、近红外谷物分析仪等仪器是基于近红外光谱投射原理，间接、快速地测定稻米食味品质特征的方法，尽管以往研究表明稻米食味值与感官评价具有显著相关性[12]，但从原理上讲，测定结果易受稻米外观品质、含水量及化学组分的影响，可能对同一产地的水分含量和直链淀粉含量相似的待测材料具有更好的筛选效果，但是在不同地域生产稻米的食味品质筛选过程中应慎重使用。

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收稿日期：2020-02-12

基金项目：国家科技支撑计划（编号：2015BAD01B02）;江苏省农业科技自主创新资金[编号：CX[18]1001];现代农业产业技术体系建设专项（编号：CARS-01-62）;江苏省种业创新基金（编号：PZCZ201703）;南京农业科技产学研合作示范基地项目（编号：2019RHJD101）;江苏省重点研发项目（编号：BE2019343）。

作者简介：孙旭超（1992—），男，河南叶县人，硕士研究生，主要从事水稻遗传育种研究。E-mail：1017253536@qq.com。

通信作者：王才林，博士，研究员，主要从事水稻遗传育种研究。E-mail：clwang@jaas.ac.cn。