施氮量和品種類型對(duì)稻米食味品質(zhì)的影響

趙 可，許俊偉，姜元華，韋還和，張洪程*，許 軻，李 超，丁煥新

（揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心，江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 揚(yáng)州 225009）

施氮量和品種類型對(duì)稻米食味品質(zhì)的影響

趙 可，許俊偉，姜元華，韋還和，張洪程*，許 軻，李 超，丁煥新

（揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心，江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 揚(yáng)州 225009）

以常規(guī)晚粳、雜交晚粳、雜交中秈3 種類型水稻為材料，在大田條件下設(shè)置0、150、225、300 kg/hm2這4 種施氮水平，研究品種類型和施氮量對(duì)食味品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：隨著施氮量的增加，米飯的硬度、黏聚性、咀嚼度、回復(fù)性呈先增加后降低趨勢(shì)，最大值在225 kg/hm2水平；黏著性呈先降低后升高趨勢(shì)，最低值在225 kg/hm2水平；彈性不受氮肥的影響；香氣、光澤、味道、口感和食味值呈下降趨勢(shì)；完整性則一直增加。常規(guī)晚粳的米飯各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)、食味指標(biāo)均優(yōu)于雜交晚粳、雜交中秈，雜交晚粳略優(yōu)于雜交中秈。硬度與黏聚性、咀嚼度、回復(fù)性、完整性極顯著正相關(guān)，與黏著性、香氣、光澤、味道、口感、味道、食味值極顯著負(fù)相關(guān)，食味計(jì)的各指標(biāo)間都有顯著的相關(guān)性，質(zhì)構(gòu)指標(biāo)中除彈性和黏聚性外，其他指標(biāo)都與食味計(jì)指標(biāo)有顯著相關(guān)性。

常規(guī)晚粳；雜交晚粳；雜交中秈；氮肥；質(zhì)構(gòu)；食味值

水稻是我國(guó)主要的糧食作物，同時(shí)也是我國(guó)居民最主要的糧食作物之一[1]。近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)稻米品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，在評(píng)價(jià)稻米的指標(biāo)中，蒸煮食味品質(zhì)是其中最為重要的一項(xiàng)。稻米蒸煮食味品質(zhì)受到基因型和壞境的雙重影響，其中氮肥對(duì)米質(zhì)的影響最為重要。前人對(duì)于基因型和氮肥對(duì)稻米蒸煮食味的影響已進(jìn)行了大量的研究[2-5]：楊益善等[6]研究表明我國(guó)稻米品質(zhì)總體而言早中稻比晚稻差、雜交稻比常規(guī)稻差，北方粳稻米飯偏硬、易回生，而南方早秈食味較差、堊白大、膠稠度短；張洪程等[7]研究表明粳稻的加工品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)顯著優(yōu)于秈稻，而外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)稍遜于秈稻。氮肥對(duì)于稻米蒸煮食味的影響結(jié)論尚不一致：金正勛等[8]研究表明，隨著施氮量增加，稻米的直鏈淀粉含量降低，膠稠度變短；而馬群[9]認(rèn)為，稻米的膠稠度隨施氮水平的增加而變長(zhǎng)，而直鏈淀粉含量隨施氮水平的增加而下降；陳瑩瑩等[10]研究表明隨著施氮水平的提高，稻米的食味值逐漸降低。目前，人們對(duì)米飯食味的評(píng)價(jià)主要包括感官評(píng)價(jià)和理論指標(biāo)評(píng)價(jià)，感官評(píng)價(jià)主觀性太大，理論指標(biāo)的分析難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)蒸煮后米飯的食味品質(zhì)，近年來(lái)，隨著質(zhì)構(gòu)儀和食味計(jì)的應(yīng)用[11-15]，人們對(duì)于米飯食味的評(píng)價(jià)更為準(zhǔn)確。陳能等[16]對(duì)米飯質(zhì)地指標(biāo)和感官評(píng)價(jià)進(jìn)行相關(guān)性分析和回歸分析，并建立回歸方程對(duì)米飯適口性進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果表明米飯質(zhì)地指標(biāo)比直鏈淀粉含量、膠稠度更具參考價(jià)值；孟慶虹等[17]運(yùn)用質(zhì)構(gòu)儀與食味計(jì)研究了粳米理化指標(biāo)與食味之間的關(guān)系。關(guān)于氮肥和品種類型對(duì)米飯質(zhì)構(gòu)和食味的影響的研究還較少，因此本實(shí)驗(yàn)以3 種水稻類型為研究對(duì)象，設(shè)置不同的施氮水平，研究氮肥和品種類型對(duì)米飯質(zhì)構(gòu)及食味值的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

以常規(guī)晚粳、雜交晚粳、雜交中秈3 種類型水稻為研究材料，見表1。

表1 供試材料Table1 Rice varieties used in the experiment

1.2 儀器與設(shè)備

TA-XT2i物性分析儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司；STA1A米飯食味計(jì) 日本佐竹公司。

1.3 方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)于2012年在揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，質(zhì)為砂壤土，地力中等、平衡，前茬小麥。土壤全氮含量1.5 g/kg，其中堿解氮90.12 mg/kg，速效磷 34.4 mg/kg；速效鉀含量為 88.0 mg/kg。采用單因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以施氮（純氮）水平為主區(qū)，設(shè)不施氮（N0）、低氮（150 kg/hm2，N1）、中氮（225 kg/hm2，N2）、高氮（300 kg/hm2，N3） 4 個(gè)施氮水平。以品種類型為裂區(qū)，裂區(qū)面積為 25 m2，重復(fù)3 次（裂區(qū)內(nèi)3種類型水稻間設(shè)小田埂包膜隔離便于不同時(shí)期施肥），區(qū)間做大埂隔離，并用塑料薄膜覆蓋埂體，保證各區(qū)間單獨(dú)排灌。于5月20日播種，6月10日移栽，栽插密度為28.5萬(wàn)穴/hm2（株行距為11.7 cm×30 cm），雙本栽插。氮肥（尿素）的基肥∶蘗肥∶穗肥=3∶3∶4（m/m），其中穗肥分別于倒4 葉和倒2 葉葉齡期等量施入，不同類型水稻分別按其生育進(jìn)程嚴(yán)格控制施肥時(shí)間；磷、鉀肥同常規(guī)栽培，每公頃施P2O5150 kg，K2O 150 kg，全部用作基肥。其他管理措施統(tǒng)一按高產(chǎn)栽培要求實(shí)施。

1.3.2 米飯樣品的制備

米飯蒸煮方法參照GB/T 15682—1995《稻米蒸煮試驗(yàn)品質(zhì)評(píng)定》，略作修改：蒸煮前增加30 min浸泡。蒸煮后的米飯樣品用于進(jìn)行物性和食味的測(cè)定。

1.3.3 米飯物性的測(cè)定

采用物性分析儀測(cè)定，設(shè)定為質(zhì)地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式，測(cè)試參數(shù)為：測(cè)前速率1.00 mm/s，測(cè)試速率2.00 mm/s，測(cè)后速率2.00 mm/s，壓縮程度70%，停留間隔5 s，觸發(fā)值5 g。測(cè)試指標(biāo)為：TPA特征值包括硬度、黏聚性、彈性、黏著性、回復(fù)性及咀嚼度。

1.3.4 米飯食味值的測(cè)定

采用米飯食味計(jì)自動(dòng)測(cè)定米飯的氣味、光澤、完整性、味道、口感的評(píng)分和綜合評(píng)分值。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

以Microsoft Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用DPS7.05軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥水平和品種類型對(duì)米飯質(zhì)構(gòu)特征的影響

表2 氮肥水平對(duì)米飯質(zhì)構(gòu)特征參數(shù)的影響Table2 Effect of nitrogen nutrition on the textural properties of different rice varieties

續(xù)表2

由表2可知，3 種品種類型米飯的硬度均隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì)，在中氮水平下達(dá)到最大；米飯硬度還受到基因型的影響，2 種粳稻的米飯硬度低于秈稻，雜交晚粳米飯硬度大于常規(guī)晚粳。由表3可知，黏著性在品種類型和氮肥水平間均存在顯著差異（P＜0.05），隨著氮肥水平的提高各品種類型米飯的黏著性先下降后上升，不施肥條件下最大，施氮量為中氮水平時(shí)最低；在不同品種類型間，雜交中秈米飯黏著性最大，常規(guī)晚粳和雜交晚粳之間差異不顯著（P＞0.05）。米飯的彈性在施氮水平和品種類型間無(wú)顯著差異，均在0.40左右。米飯黏聚性同樣受到基因型、施氮量的影響，黏聚性隨著施氮量的增加呈先升后降的趨勢(shì)；雜交晚粳米飯的黏聚性最大，其次是雜交中秈、常規(guī)晚粳；雜交晚粳黏聚性在各個(gè)施氮水平間差異比較大，其次是雜交中秈、常規(guī)晚粳。咀嚼度同樣隨著施氮量的增加先上升后下降，范圍為750.77～2 523.55 g；雜交稻米飯的咀嚼度從低氮到中氮的增幅要大于常規(guī)粳稻。米飯回復(fù)性在不施氮和低氮水平下差異不大，均在0.2左右，在中氮水平下達(dá)最大值，施氮量繼續(xù)增加，回復(fù)性又降低。

表3 氮肥和品種類型米飯質(zhì)構(gòu)特征方差分析（F值）Table3 Analysis of variance for textural properties of different varieties under different nitrogen fertilizer levels (F value)

2.2 氮肥水平和品種類型對(duì)米飯食味值的影響

由表4、5可知，米飯的香氣隨著施氮量的增加而降低，雜交晚粳下降幅度最大，其次是雜交中秈，常規(guī)晚粳下降的幅度最??；常規(guī)晚粳的香氣值最大，其次是雜交中秈、雜交晚粳。施氮水平的增加使米飯光澤值變小，3 種類型水稻米飯的光澤差異較大，常規(guī)粳稻光澤大于雜交稻。與香氣、光澤指標(biāo)不同，米飯的完整性隨著施氮量的增加而呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，雜交晚粳與雜交中秈的完整性差異不大，均在7.6左右，常規(guī)晚粳的完整性最小。味道與香氣、光澤的趨勢(shì)一致，均隨著施氮量的增加呈下降的趨勢(shì)，雜交中秈下降的幅度最大，其次是雜交晚粳；常規(guī)粳稻米飯的味道值大于雜交稻。在低氮水平下，雜交粳稻與常規(guī)粳稻米飯的口感較接近，隨著施氮量的增加，雜交粳稻口感下降的幅度變大，三者中雜交中秈口感較差，且隨著施氮水平的提高，口感越來(lái)越差。味值是前5 個(gè)指標(biāo)的綜合表現(xiàn)，常規(guī)晚粳米飯的食味值最高，食味最好，其次是雜交晚粳、雜交中秈；提高施氮水平會(huì)使米飯的食味變差，雜交秈稻米飯的食味變異最大，其次是雜交粳稻、常規(guī)粳稻。

表4 氮肥水平對(duì)食味特征參數(shù)的影響Table4 Effect of nitrogen nutrition on the taste values of different rice varieties

表5 氮肥和品種類型米飯食味特征方差分析（F值）Table5 Analysis of variance for the taste values of different rice varieties under different nitrogen fertilizer levels (F value)

2.3 各指標(biāo)間的相關(guān)性分析

表6 米飯質(zhì)構(gòu)特征與食味特征的相關(guān)關(guān)系Table6 Correlation coeff i cients between textural properties and taste values

由表6可知，除彈性與各指標(biāo)間、黏著性與食味計(jì)的6 個(gè)指標(biāo)間沒有顯著相關(guān)性外，其余各指標(biāo)間均呈顯著或極顯著相關(guān)。其中，硬度與黏聚性、咀嚼度、回復(fù)性、完整性呈極顯著正相關(guān)；黏著性與黏聚性、咀嚼度、回復(fù)性間存在極顯著負(fù)相關(guān)；完整性與食味計(jì)其他5 個(gè)指標(biāo)極顯著負(fù)相關(guān)，而與硬度、黏聚性、咀嚼度、回復(fù)性極顯著正相關(guān)。硬度、黏聚性、咀嚼度、回復(fù)性與食味值均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。

3 討 論

質(zhì)構(gòu)儀可以通過(guò)模擬人的口腔咀嚼功能，測(cè)定探頭對(duì)試樣的壓力以及其他相關(guān)質(zhì)構(gòu)參數(shù)，客觀地將普通大米食用品質(zhì)分析中的人的觸覺感受分解成硬度、黏度、黏聚性、咀嚼度等指標(biāo)，從而評(píng)價(jià)米飯的優(yōu)劣[18]。在日本發(fā)展起來(lái)的可見光/近紅外光譜分析技術(shù)（米飯食味計(jì)）是一種較為理想的稻米食味品質(zhì)測(cè)定方法，在粳稻、秈稻食味品質(zhì)方面的研究已有較多的報(bào)道[19-20]，但是無(wú)法對(duì)米飯的氣味進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。這兩種稻米食味評(píng)價(jià)儀器在國(guó)內(nèi)已有應(yīng)用[21-23]，但大多數(shù)僅應(yīng)用單個(gè)儀器，本實(shí)驗(yàn)采用質(zhì)構(gòu)儀和食味計(jì)來(lái)綜合系統(tǒng)評(píng)價(jià)稻米的食味品質(zhì)。

水稻品種類型對(duì)米飯食味品質(zhì)有很大的影響，本研究發(fā)現(xiàn)3 種類型水稻米飯的食味品質(zhì)存在很大的差異，這種差異在不施氮條件下最小，隨施氮水平提高差異呈增大趨勢(shì)。總體而言，常規(guī)晚粳的食味較好，雜交晚粳和雜交中秈次之。常規(guī)晚粳的硬度小，黏聚性和黏著性大，口感較好，雜交晚粳的食味稍優(yōu)于雜交中秈。3 種類型水稻品種的食味品質(zhì)對(duì)于氮肥的響應(yīng)有差異，可見，采用氮肥技術(shù)對(duì)于食味品質(zhì)調(diào)控，必須根據(jù)品種類型的特性而定。

氮肥對(duì)于稻米食味品質(zhì)的影響已有大量研究，但氮肥對(duì)米飯質(zhì)構(gòu)特征影響的研究較少，本研究發(fā)現(xiàn)米飯的硬度、黏聚性、回復(fù)性、咀嚼度都隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，黏著性呈先下降后上升趨勢(shì)，彈性則不受氮肥施用量的影響，與陸大雷等[24]對(duì)玉米質(zhì)構(gòu)的研究結(jié)論一致。在米飯蒸煮加熱過(guò)程中，蛋白質(zhì)、直鏈淀粉、支鏈淀粉、脂類相互結(jié)合的分子構(gòu)象對(duì)米飯物性等食味的形成具有重要作用。施用氮肥會(huì)對(duì)稻米中蛋白質(zhì)含量產(chǎn)生顯著影響[25-26]，從對(duì)其質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生影響[27-29]。氮肥對(duì)于稻米食味值的影響與物性不同，隨著施氮量的增加，香氣、光澤、味道、口感以及綜合值都呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，而完整性呈上升趨勢(shì)。總體來(lái)看，施氮量的增加使稻米的食味變差，這與陳瑩瑩[10]和殷春淵[30]等研究結(jié)果一致。

周顯青等[31]研究發(fā)現(xiàn)米飯硬度與大米的脂肪含量、蛋白質(zhì)、堿消度呈顯著正相關(guān)，與寬和膠稠度呈顯著負(fù)相關(guān)；黏著性與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；膠著性與蛋白質(zhì)含量、堿消度呈顯著正相關(guān)，與膠稠度呈顯著負(fù)相關(guān)；咀嚼度與蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，與膠稠度呈顯著負(fù)相關(guān)；彈性與碘藍(lán)值呈顯著正相關(guān)；回復(fù)性與碘藍(lán)值呈顯著正相關(guān)。嚴(yán)文潮等[32]的研究發(fā)現(xiàn)損失正切值與米飯滋味、黏性均呈極顯著正相關(guān)，與米飯硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)米飯硬度與黏聚性、咀嚼度、回復(fù)性、完整性呈極顯著正相關(guān)；與黏著性、香氣、味道、光澤、口感呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明稻米硬度越高，食味品質(zhì)較差。米飯質(zhì)構(gòu)參數(shù)之間、食味參數(shù)之間以及質(zhì)構(gòu)參數(shù)與食味參數(shù)間都有良好的相關(guān)關(guān)系。除彈性和黏著性外，其他質(zhì)構(gòu)指標(biāo)與食味指標(biāo)間均呈顯著的相關(guān)性，說(shuō)明可以依據(jù)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)來(lái)判斷米飯的食味值。在質(zhì)構(gòu)指標(biāo)中彈性和黏著性與食味指標(biāo)無(wú)顯著相關(guān)性，稻米的彈性和黏聚性可能并不影響米飯的食味值。陸大雷等[24]發(fā)現(xiàn)硬度除了與黏聚性、咀嚼度顯著正相關(guān)外，還與彈性顯著正相關(guān)，孫輝等[33]發(fā)現(xiàn)硬度除了與咀嚼度顯著正相關(guān)外，與其他質(zhì)構(gòu)指標(biāo)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，這種差異可能是樣品材料以及處理的不同共同造成的。

4 結(jié) 論

氮肥和品種類型對(duì)于稻米的食味品質(zhì)有著顯著影響。隨著施氮量的增加，米飯硬度、黏聚性、咀嚼度、回復(fù)性都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且最大值都出現(xiàn)在在225 kg/hm2處理水平，黏著性先下降后上升，彈性在各處理間無(wú)顯著性差異；香氣、光澤、味道、口感、總食味值呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，而完整性逐漸升高。常規(guī)晚粳的食味品質(zhì)要優(yōu)于雜交晚粳、雜交中秈，雜交晚粳食味品質(zhì)略好于雜交中秈。

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Effect of Nitrogen Fertilizer Application on the Eating Quality of Different Types of Rice Varieties

ZHAO Ke, XU Jun-wei, JIANG Yuan-hua, WEI Huan-he, ZHANG Hong-cheng*, XU Ke, LI Chao, DING Huan-xin
(Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture, Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province, Agricultural College, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China)

A fi eld experiment was carried out with three different types of rice varieties (conventional late japonica rice, hybrid late japonica rice, and hybrid medium indicia rice) to study the effects of four nitrogen application levels (0, 150, 225, and 300 kg/hm2) on their differences in eating qualities. The main results showed that with increasing nitrogen fertilizer amount, the hardness, cohesiveness, resilience, and chewiness increased at fi rst and then decreased, whereas adhesiveness exhibited the opposite trend, with 225 kg/hm2being the turning point for both trends. Neither nitrogen fertilizer nor rice type affected springiness. Aroma, gloss, taste, texture and taste value decreased whereas integrity increased with increasing nitrogen application. The eating quality of conventional late japonica rice was the best, followed by that of hybrid late japonica rice and hybrid medium indicia rice. The three rice cultivars differed in their sensitivities to nitrogen fertilizer in the decreasing order: hybrid medium indicia rice, hybrid late japonica rice and conventional late japonica rice. Hardness displayed a signif i cantly positive correlation with adhesiveness, cohesiveness, chewiness, resilience, and integrity, but a signif i cantly negative correlation with adhesiveness, aroma, gloss, taste, texture and taste values. There was a signif i cant correlation between taste values. In addition to the springiness and cohesiveness, other textural properties showed a signif i cant correlation with taste values.

conventional late japonica rice; hybrid late japonica rice; hybrid medium indicia rice; nitrogen fertilizer; textural properties; taste value

TS201.4

A

1002-6630（2014）21-0063-05

10.7506/spkx1002-6630-201421013

2013-12-05

科技部國(guó)家糧食豐產(chǎn)科技工程項(xiàng)目（2011BAD16B03）；農(nóng)業(yè)部超級(jí)稻專項(xiàng)（02318802013231）；江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目（SXGC[2012]397）

趙可（1989—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)樽魑镌耘嗯c耕作學(xué)。E-mail：634277352@qq.com

*通信作者：張洪程（1951—），男，教授，本科，研究方向?yàn)樽魑镌耘嗯c耕作學(xué)。E-mail：hczhang@yzu.edu.cn