六种优质籼稻后熟期间的品质变化比较

陈一帆，舒在习

（武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北武汉 430023）

粮食是满足人民温饱的重中之重，粮食、油料种子在田间收获后，需经过一段时间才能完成种子内部的变化，达到生理上的成熟，这种从收获成熟到生理成熟的过程称为后熟作用，此过程所经历的时间即为后熟期[1]，在此期间，粮食的生理生化活动较为强烈，对入库之后的储粮安全造成潜在威胁。

在粮食领域中，有关后熟期的研究大都集中于小麦[2-4]，根据前人研究表明，小麦在后熟期间其内部发生生理和生化变化，发芽率升高，加工和食用品质得以改善[5]，新收获的小麦根据不同的品种，一般需要经过10～90 d的时间完成后熟期，此后小麦的降落数值及面筋指数有所增加，面团的流变学特性逐步改善[6]。粳米经过高温后熟处理，品质变化表现为直链淀粉和不溶性直链淀粉含量显著上升，蒸煮膨胀率增大，峰值粘度下降[7]。综上，粮食后熟期方面缺少籼稻类后熟期研究，而米粉加工企业仅凭生产经验选择贮藏一段时间的籼稻制作米粉，并未深入了解原料的差异性和适用性，难以保证米粉品质[8]。

为了确定不同品种优质籼稻的具体后熟时长，在后熟期间稻谷籽粒内部的生理活动变化、化学成分变化规律，为稻谷类后熟期研究提供参考与准确数据支撑，研究以6种优质籼稻（隆两优534、黄华占、郢香丝苗、粤农丝苗、虾稻1号、A优442）为实验材料于室温条件下贮藏，在收获后分别对发芽率、出糙率、电导率、脂肪酸值、糊化特性的指标、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活动度以及降落数值进行测定，以期将关于籼稻后熟期品质比较的研究补充得更加系统完整，为稻谷收获后入库状态、对米粉等加工制品的进一步加工制作提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

隆两优534、黄华占、郢香丝苗、粤农丝苗、虾稻1号 于湖北省仙桃市收购；A优442 于湖北省咸宁市双溪桥镇收购；酚酞（指示剂）、无水乙醇（分析纯）、95%乙醇（分析纯）、愈创木酚（分析纯） 天津市科密欧化学试剂有限公司；十二水合磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、30%过氧化氢 分析纯，国药集团化学试剂有限公司；浓硫酸 分析纯，中国平煤神马集团开封东大化有限公司。

SHX-250B-Z型生化培养箱、GZX-9070MBE型数显鼓风干燥箱 上海博讯实业有限公司医疗设备厂；JSFM-1型粮食水分测试磨 成都施特威科技发展公司；AL204型电子分析天平 梅特勒-推利多仪器（上海）有限公司；THU358型砻谷机 佐竹机械有限公司；JXFM型锤式旋风磨 上海嘉定粮油仪器有限公司；JZDZ-I型脂肪酸值振荡器 国家粮食局成都粮食储藏科学研究所；T6型紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；Super-4型快速粘度仪 Newport scientific；FN1900型降落数值仪 杭州潜江仪器设备有限公司；80-2台式离心机湖南凯达科学仪器有限公司；DX-1型电导率仪杭州东星设备实验厂。

1.2 实验方法

1.2.1 实验设计 将6种收获的籼稻晾晒，至稻谷水分含量低于15%，存放于室温下（25 ℃）编织袋中，储存环境湿度维持在50%～70%，定期对实验指标进行测定，其中发芽率的测定间隔为3 d，其余检测指标间隔7 d。

1.2.2 水分含量测定 参考GB 5009.3-2016《食品中水分的测定105 ℃恒重法》[9]。

1.2.3 发芽率测定 参考GB/T 5520-2011《粮油检验发芽试验》[10]。

1.2.4 出糙率测定 参考GB/T 5495-2008《粮油检验稻谷出糙率检验》[11]。

1.2.5 电导率测定 称取5±0.2 g稻谷，置于100 mL离心管中，自来水冲洗3次，纯净水冲洗2～3次，滤纸吸干水分，添加50 mL纯净水，密封条件室温下浸泡24 h，期间摇匀2～3次，使用电导率仪测定。

1.2.6 脂肪酸值测定 脂肪酸值的测定参考GB/T 20569-2006《稻谷储存品质判定规则中的附录A测定脂肪酸值》[12]。

1.2.7 糊化特性测定 将实验原料均匀混合、除杂，经砻谷机脱壳后，所得净稻谷通过锤式旋风磨磨为粉状（可过80目筛），实验步骤参考GB/T 24852-2010《大米及米粉糊化特性的测定》[13]。

1.2.8 过氧化物酶（POD）活性的测定

1.2.8.1 粗酶液提取 称取1 g糙米粉置于研钵中，加10 mL 0.05 mol/L KH2PO4研磨均匀，倒入离心管中，4000 r/min离心10 min，取上清液备用。

1.2.8.2 反应混合液制备 取56 μL愈创木酚加入到pH6.0 1mol/L 100 mL的磷酸缓冲液中，在磁力搅拌器上以40 ℃加热搅拌20 min，冷却后加入38 μL 30%过氧化氢混匀，备用。

1.2.8.3 吸光度的测定 取1 mL酶液（空白加1 mL KH2PO4）和3 mL反应混合液于试管中，混匀后开始计时，在470 nm下测定吸光值，测定时长为5 min。

1.2.8.4 酶活性计算 每个样品3个平行，以每分钟OD470变化0.01为1个过氧化物酶活性单位（U）。

计算公式如下：

式中：ΔD470表示反应时间内吸光值的变化；W表示样品的质量，g；VT表示提取酶液总体积，mL；Vs表示测定时取酶液体积，mL。

1.2.9 过氧化氢酶（CAT）活性测定 参考GB/T 5522-2008《粮食油料过氧化氢酶活动度的测定》[14]。

1.2.10α-淀粉酶活性测定 降落数值的变化可以表现稻谷中α-淀粉酶的活性变化，二者呈负相关。降落数值的测定方法参考GB/T 10361-2008《小麦、黑麦及其面粉，杜伦麦及其粗粒粉降落数值的测定》[15]。

1.3 数据处理

实验数据使用 Excel2010整理，通过Origin2018软件进行图像绘制，采用SPSS19软件进行描述统计、相关性分析、主成分分析。描述统计分析采用Duncan法进行多重比较，相关性采用Pearson相关系数分析，主成分采用累计方差贡献率＞80%提取主成分，将各组分得分相加，得出数据并进行排序。

2 结果与分析

2.1 后熟期间水分含量的变化

如图1所示，在后熟期间，储藏籼稻水分含量在10%～15%之间波动，起初呈现下降趋势，之后呈现小幅度上升趋势，可能是起初稻谷水分较易迁移至表面散发，在后熟完成后，稻谷籽粒结构趋于完整紧密，水分不易散失、储藏环境湿度增加的原因。

图1 六种优质籼稻在后熟期间水分含量的变化Fig.1 Changes of moisture content of six high-quality indica rices during after-ripening period

2.2 后熟期间储藏特性的变化

2.2.1 后熟期间发芽率的变化 当粮食发芽率达到80%视为其完成后熟的标志。由图2、表1得知，六种优质籼稻拥有不同的后熟时间，除5号品种起始发芽率过低后熟未完成外，其余品种自收获之日起，发芽率呈现上升趋势，这是因为在后熟作用中，稻谷的种胚逐渐成熟，细胞内高分子化合物充分合成，也可能因为发芽抑制物质逐渐转化、消失，稻谷粒得到适宜的温度湿度而萌发[1]。根据图2所示，隆两优534与郢香丝苗、黄华占与粤农丝苗两组每组的增长数量与趋势基本一致，种子在收获后会经历休眠期，完成休眠期之后上涨速度加快。隆两优534在24～33 d中上升趋势明显，郢香丝苗为27～39 d；A优442于早期6～24 d上升趋势明显。相较一种粳稻（南粳46号）在后熟期间1～5 d呈迅速上升状态，7 d以后趋于平稳，快速完成后熟的情况，可能是品种之间的差异，以及后熟期的内源激素含量变化不同引起的[16]。

图2 六种优质籼稻在后熟期间发芽率的变化Fig.2 Changes of the germination rate of six high-quality indica rices during after-ripening period

表1 六种优质籼稻收获时间及后熟期Table 1 Harvesting time and post-ripening stage of six indica rice varieties

2.2.2 后熟期间出糙率的变化 稻谷根据其出糙率划分为一等、二等、三等，直接反映稻谷加工品质的高低。如图3所示，随着籼稻后熟期的完成，隆两优534、黄华占、郢香丝苗、粤农丝苗发芽率增长趋势相似，出糙率增减范围在73%～77%内波动，隆两优534出糙率较缓的上升，至35 d左右开始下降；黄华占出糙率于0～35 d呈波动上升趋势后下降；郢香丝苗与粤农丝苗出糙率逐步上升同时至42 d达到最高峰；虾稻一号与A优442起始出糙率较低，但在后熟结束后其出糙率分别于42和28 d达到最大值为77.03%和75.42%。对六种优质籼稻的发芽率和出糙率进行pearson相关性分析，如表2所示，其中黄华占、郢香丝苗、粤农丝苗与虾稻一号品种其出糙率与发芽率存在相关性（P＜0.05），说明随着籼稻后熟逐渐完成，稻谷籽粒越来越饱满，出糙率有明显提高，有利于稻谷后续加工。

表2 六种优质籼稻在后熟期间出糙率与发芽率的相关性分析Table 2 Correlation analysis of roughness rate and germination rate of six high-quality indica rices during after-ripening period

图3 六种优质籼稻在后熟期间出糙率的变化Fig.3 Changes of roughness of six high-quality indica rices during after-ripening period

2.2.3 后熟期间电导率的变化 电导率是评价稻谷细胞膜完整度的评价指标，能够反映籼稻在新鲜程度上存在的差异[17]。如表3所示，电导率在稻谷后熟时期呈现不稳定波动的状态，其中隆两优534于28 d达到最高值，在后熟期完成（33 d）后电导率呈现稳定下降趋势；6种籼稻电导率同时于28 d达最大值，分别较起始增长 37.20、39.35、41.80、36.67、36.25和32.90 μs/（cm·g），黄华占、郢香丝苗和虾稻一号的电导率在此以后呈现波动下降趋势，这可能是因为稻谷在后熟即将完成时，稻谷的细胞膜生长趋于完整，浸泡出的液体中稻谷成分较少渗出。

表3 六种优质籼稻在后熟期间电导率的变化（μs/（cm·g））Table 3 Changes of electrical conductivity of six high-quality indica rices varieties during after-ripening period (μs/(cm·g))

2.2.4 后熟期间脂肪酸值的变化 游离脂肪酸含量是判定稻谷品质的重要指标，反映粮食储藏品质的变化情况[18]，稻谷在常规储藏情况下，稻谷中的脂肪会被水解成脂肪酸、甘油等物质，使储藏过程中的脂肪酸值增大，导致陈化变质[19]。如图4所示，隆两优534与A优442的脂肪酸值在21 d达到峰值，分别为18.75和18.53 mg/100 g，之后呈现下降趋势在42 d达到最小值分别为16.34和16.70 mg/100 g；黄华占、郢香丝苗、粤农丝苗、虾稻一号在14与42 d达到最大值与最小值。稻谷在后熟期间，脂肪酸值变化较大呈现先上升后下降的趋势，而稻谷储藏时，脂肪酸值一般呈现逐步上升的趋势[20]，脂肪酸值的下降有可能是因为稻谷籽粒在后熟期间呼吸作用加强[21]，稻谷中一部分脂肪酸作为呼吸作用的底物被利用发生反应提供能量，因此稻谷脂肪酸值在后熟期内存在下降趋势。

图4 六种优质籼稻在后熟期间脂肪酸值的变化Fig.4 Changes of fatty acid values of six high-quality indica rices during after-ripening period

2.3 后熟期间糊化特性的变化

根据研究，稻谷的糊化特性可以直观反映出其直链淀粉含量高低[22]，直链淀粉的含量和结构与稻谷的蒸煮品质食用品质有直接联系[23]，用峰值粘度、最低粘度、回生值、和糊化温度值能较好反映稻米食味品质的优劣[24]，因此可以作为优质稻谷的辅助指标[25]。六种优质籼稻（隆两优534、黄华占、郢香丝苗、粤农丝苗、虾稻1号、A优442）在后熟期间的糊化特性指标测定结果如表4所示。其中，隆两优534与黄华占峰值粘度在14 d达到最大值，郢香丝苗、粤农丝苗与虾稻一号在21 d达到最大值，A优442收获时为最大值，隆两优534达到六个品种中峰值粘度最大值为2305.0 cP。除A优442外其余品种的峰值粘度早后熟期整体呈现上升后下降的趋势，与研究一致[26]，但根据研究[27]，随着储藏时间的延长，峰值粘度呈现逐步上升的趋势，并无下降的趋势，不同于一般储藏，这可能是因为峰值粘度表示淀粉在升温过程中膨胀程度，灵敏地反映出淀粉颗粒的质量的好坏，而峰值粘度的变化与α-淀粉酶活性有关，酶解力大，淀粉结构松散，在糊化过程中膨胀程度较小，峰值粘度变小[28]。

表4 六种优质籼稻在后熟期间的RVA特征值Table 4 RVA characteristics value of six indica rices varieties during after-ripening period

A优442在49 d时最低粘度达到总品种最大值1306 cP；隆两优534在14 d衰减值达到总品种最大值1250cP；A优442在收获时最终粘度达到总品种最大值2593 cP；A优442在7 d回生值达到总品种最大值1290cP；隆两优534、郢香丝苗和A优442的峰值时间在α=0.05水平上无显著变化，粤农丝苗在21 d峰值时间达到总品种最大值6.09 min；郢香丝苗在7 d峰值温度达到总品种最大值91.13 ℃。

综上，在后熟期间，隆两优534品种在14 d时达到所有品种后熟期内的最大值，是稻米食味最佳的时期。而六种优质籼稻的糊化特性各指标出现差异，可能是其内部直链淀粉的组分含量与结构的不同的原因[29]。

2.4 后熟期间酶活性的变化

2.4.1 后熟期间过氧化物酶（POD）活性的变化 当稻谷中存在过氧化氢时，过氧化物酶能催化酚类与芳香族胺类发生氧化反应，生成物会使稻米产生不良气味。由图5得知，在后熟期间，隆两优534、粤农丝苗、虾稻一号和A优442的POD酶活呈现逐步下降趋势，分别较起初下降了167、147、134和144 U；黄华占的POD酶活呈现先上升至21 d达到最大值563 U而后下降至484 U的趋势；郢香丝苗的POD酶活整体呈现波动的下降趋势，在7 d达到最大值551 U而在28 d达到最小值417 U，隆两优534在后熟期间POD酶活变化最大，而黄华占的最小，说明稻谷籽粒在后熟过程中，过氧化物酶活性降低，会导致分解稻谷呼吸过程中所产生的对细胞存在伤害的过氧化物的能力下降，有害物质会在稻谷籽粒中累积，从而加速稻谷品质的劣变[30]。

图5 六种优质籼稻在后熟期间过氧化物酶（POD）活性的变化Fig.5 Changes of peroxidase （POD） activity of six indica rices varieties during after-ripening period

2.4.2 后熟期间过氧化氢酶（CAT）活性的变化 过氧化氢酶是生物体内活性氧防御系统的重要保护酶，可以有效阻止活性氧的积累，降低稻谷品质劣变速度[31]。如图6所示，隆两优534在后熟期0～33 d内呈现先下降后上升的趋势，整体于35 d达到最大值59.77 mg H2O2/g，较起始增幅28.00%；黄华占、郢香丝苗、粤农丝苗整体均呈现上升趋势于42 d达到最大值，分别为 68.25、64.59、78.43 mg H2O2/g，较起始增长84.86%、54.08%、84.72%；虾稻1号在35 d达到最大值71.77 mg H2O2/g，较起始增长29.74%；A优442在后熟期内呈现下降趋势，在第35 d达到最小值53.73 mg H2O2/g，较起始减少了17.77%；由图6得知，黄华占、郢香丝苗与粤农丝苗的过氧化氢酶活性趋势相似，呈现上升趋势。

图6 六种优质籼稻在后熟期间过氧化氢酶活性的变化Fig.6 Changes of catalase activities of six high-quality indica rices varieties during after-ripening period

2.4.3 后熟期间α-淀粉酶活性的变化 降落数值体现稻谷中α-淀粉酶的活性，二者呈负相关，从表5得知，隆两优534在21 d达最小值412 s与初始413 s在α=0.05水平上无显著差异，35 d达到最大值481 s较初始高出16.34%；黄华占在21 d达到最大值346 s，较初始高出33.08%；郢香丝苗呈现上升趋势，42 d时其降落数值为403 s，较初始高出76.92%；粤农丝苗在28 d达到最小值301s，在42 d达到最大值381s，但增减幅度较小，无显著差异（P＞0.05）；虾稻1号整体呈波动上升趋势，在35 d时达到最大值349 s；A优442呈现先下降后上升的趋势，42 d达到最大值，但较初始仅增长了10.68%。

表5 六种优质籼稻在后熟期间降落数值的变化Table 5 Changes of Hagberg values of six high-quality indica rices during after-ripening period

2.5 不同品种优质籼稻后熟期间时间与品质的相关性分析

由表6可以看出，在6种优质籼稻后熟过程中，所有品种发芽率与出糙率与时间呈显著（P＜0.05）或极显著正相关（P＜0.01），除黄华占外各个品种过氧化物酶活性与时间呈显著（P＜0.05）或极显著负相关（P＜0.01），除虾稻1号外各个品种过氧化氢酶活性与时间呈显著（P＜0.05）或极显著正相关（P＜0.01），糊化特性指标整体与时间的相关性在α=0.05水平上均不显著。

表6 不同籼稻在后熟期间时间与品质的相关性Table 6 Correlation between time and quality of different indica rice during after-ripening period

2.6 不同品种优质籼稻主成分综合评价

对不同品种的优质籼稻的发芽率、出糙率、电导率、脂肪酸值、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、α-淀粉酶活性、峰值黏度、最低粘度、衰减值、最终黏度、回生值、峰值时间、糊化温度14个指标，进行主成分分析，综合评价不同品种优质籼稻后熟期品质的综合表现，所得的相关矩阵的特征值和方差贡献率如表7显示，14个指标中排名前5的综合指标的累积方差贡献率已达到100%，其中排名前三的综合指标，其方差贡献率分别是50.151%、22.556%、12.638%，累积方差贡献率达到85.346%，说明这3个综合指标可以代替原来14个单独指标，对不同品种优质籼稻后熟期品质进行综合评价。经标准化后的因子负荷矩阵见表8，以方差贡献率＞80%的标准提取3个成分作为主成分，根据数据进行整合，综合评价得出评分，如表9所示，得分由高到低分别是A优442、隆两优534、虾稻1号、粤农丝苗、郢香丝苗、黄华占。

表7 主成分特征值、方差贡献率和累积贡献率Table 7 Eigenvalues, variance contribution rates and cumulative contribution rates of principal components

表8 三个主成分与品质指标的因子得分系数矩阵表Table 8 Rotated factor loading matrix of three principal components and quality indicators

表9 不同优质籼稻后熟期综合得分Table 9 Main component scores of indica rice of different quality at maturity stage

3 结论

研究结果表示，六种优质籼稻在后熟过程中，发芽率均呈现上升趋势，A优442、隆两优534、郢香丝苗、黄华占与粤农丝苗完成后熟的时间分别为33、42、39、42、21 d，虾稻 1号由于起始发芽率过低发芽率未达到80%；出糙率整体呈现波动的上升趋势，虾稻一号与A优442趋势最为明显较起始均有明显增长；电导率整体呈现波动的上升后下降的趋势，后熟期完成后，黄华占、郢香丝苗与虾稻一号为下降趋势，隆两优534较稳定；脂肪酸值整体呈现波动的为先上升后下降的趋势。

六种优质籼稻在后熟期的糊化特性，其指标中的峰值粘度呈现波动的先上升后下降在上升的趋势。黄华占的过氧化物酶活性整体呈现先上升后下降的趋势，郢香丝苗的过氧化物酶活性呈现波动的下降趋势，其余品种呈现下降趋势；过氧化氢酶活性除A优442外整体呈波动上升趋势；α-淀粉酶活性除黄华占以外呈现波动下降趋势。

在后熟过程中，发芽率、出糙率和过氧化氢酶活性与时间呈显著正相关，过氧化物酶活性与时间呈显著负相关，说明随着时间的增加，后熟逐渐完成，籽粒逐渐饱满，种子逐渐脱离休眠期，稻谷内部生理活性逐渐稳定。根据主成分分析对6种籼稻的品质进行评价，结果表明得分由高到低分别是A优442、隆两优534、虾稻1号、粤农丝苗、郢香丝苗、黄华占。

然而目前关于优质籼稻在后熟过程中蛋白质、脂类等大分子如何影响品质的研究较少，并且缺乏分子结构层面的变化及分子之间相互作用的研究，这些变化和相互作用对籼稻品质的影响需进一步深入研究。