利用農(nóng)藝措施調(diào)控香稻香氣及品質(zhì)的研究進(jìn)展

張彥波,肖磊,董策,張希太

（邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,河北邯鄲056001）

利用農(nóng)藝措施調(diào)控香稻香氣及品質(zhì)的研究進(jìn)展

張彥波,肖磊,董策,張希太

（邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,河北邯鄲056001）

香稻因含有2-乙酰基-1-吡咯啉（2-AP）可發(fā)出清新的香氣,且有著優(yōu)良的品質(zhì),受到世人所青睞.通過農(nóng)藝措施的調(diào)整,可改善香稻香氣及品質(zhì),滿足社會所需.為給香稻的生產(chǎn)及田間管理提供參考依據(jù),從播期、密度、肥水運籌、增香劑調(diào)控及超聲波技術(shù)等方面闡述了香稻香氣及品質(zhì)改善的途徑.

農(nóng)藝措施；香稻；香氣；品質(zhì)；研究進(jìn)展

水稻是我國重要的糧食作物,在我國約有65%以上的人口以稻米為食.隨著溫飽問題的逐漸解決,人們在吃飽的基礎(chǔ)上,開始追求吃好的問題[1].

香稻,又稱香米,是水稻中的上等佳品.因其富含多種氨基酸、蛋白質(zhì)及微量元素,且具有清新的香味而備受社會青睞.有研究證明,香氣的發(fā)出主要因香米含有2-乙?；?1-吡咯啉（2-AP）的緣故[2],而脯氨酸是2-AP的前體物質(zhì),其次為鳥氨酸和谷氨酸.它們?yōu)?-AP的合成提供氮源,影響著香稻香氣的含量[3-5].進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn),2-AP除了受遺傳因素影響外,還與氣候條件、農(nóng)藝措施等因素密切相關(guān),農(nóng)藝措施的改變會引起香稻品質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的變化[6-13].近年來,有不少學(xué)者對農(nóng)藝措施調(diào)控香稻香氣及品質(zhì)的研究產(chǎn)生了興趣,多集中在播種期、密度、肥水運籌及微量元素的研究方面.本文在前人研究的基礎(chǔ)上,闡述了香稻香氣及品質(zhì)的調(diào)控途徑,以期為香稻生產(chǎn)及田間管理提供參考.

1 農(nóng)藝措施對香稻香氣及品質(zhì)的影響

1.1 播種期對香稻香氣及品質(zhì)的影響

播種期是作物播種的時間,不同播種期會引起水稻生育進(jìn)程不同,對光溫資源利用存在差異,影響水稻品質(zhì)[7-10].研究表明,在3月5日至3月25日不同播種時間,播種期在3月10日時,香稻2-AP含量最高.其中,桂香占與農(nóng)香18的2-AP含量分別達(dá)24.35和11.67 ng/g.進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),播種期適當(dāng)推遲能提高香稻精米率,而蒸煮食味品質(zhì)表現(xiàn)出降低現(xiàn)象[6].

1.2 種植密度對香稻香氣及品質(zhì)的影響

種植密度可通過協(xié)調(diào)作物的受光透風(fēng)狀況而調(diào)控水稻的生長發(fā)育,進(jìn)而影響品質(zhì)的形成.研究表明,種植密度能顯著影響雜交香稻瀘優(yōu)明占的膠稠度,且隨種植密度的增加而改善[11].膠稠度能間接地反映稻米蒸煮的食味品質(zhì)[12],這說明通過種植密度的調(diào)整可改善稻米的蒸煮食味品質(zhì).

1.3 氮、鉀肥對香稻香氣及品質(zhì)的影響

氮、鉀元素是植物生長的必需養(yǎng)分,對香稻品質(zhì)及香氣的形成起著重要作用.研究表明,施用鉀肥能提高香稻游離脯氨酸含量及脯氨酸脫氫酶活性,進(jìn)而促使糙米2-AP含量增加,增幅達(dá)10.70%～67.65%.此外,鉀肥還可降低堊白粒率和堊白度,提高蛋白質(zhì)及直鏈淀粉含量,但對稻米加工品質(zhì)影響較小.綜合考慮,以香氣及品質(zhì)為目的的香稻生產(chǎn),鉀肥適宜用量為112.5～187.5 kg/hm2[13].鐘群和唐湘如[14]研究了不同時期氮肥施用量對常規(guī)香稻桂香占和美香占香氣的影響,發(fā)現(xiàn)氮肥能使桂香占與美香占的游離脯氨酸含量增加,進(jìn)而使其糙米2-AP含量提高.此外,隨著氮肥水平的提高,香稻整精米率也得到了改善[15].

1.4 微量元素對香稻香氣及品質(zhì)的影響

微量元素是一類在植物體中含量極少,但對其生命活動起著重要調(diào)節(jié)作用的物質(zhì).通過外施微量元素可以調(diào)控香稻的生理特性,進(jìn)而影響香稻香氣及品質(zhì)[16-17].采用外施鑭肥及鋅肥的方式均能提高不同香稻品種的糙米香氣含量.其中,以基施180 mg/kg LaCl3的糙米香氣含量最高,而氯化鋅施用量以80～120 mg/kg為宜[16-22].經(jīng)鑭肥處理后香稻的外觀品質(zhì)得到改造,堊白粒率、堊白大小及堊白度均降低[22].此外,經(jīng)鋅肥處理后香稻品種桂香占與培雜軟香的糙米率、整精米率及直鏈淀粉含量得到提高,但稻米的膠稠度降低[23].對于微量元素鐵,運用基施和噴施的方式可顯著降低培雜軟香的堊白度[16].

微量元素不但對植物起著重要的調(diào)節(jié)作用,在維持人體的健康方面也發(fā)揮著重要作用,如果缺乏將會出現(xiàn)貧血、免疫功能低下及智力發(fā)育遲緩等病變[24].通過葉面施肥能有效提高稻米中微量元素的含量[25].于抽穗期、抽穗后7 d以及抽穗后14 d分3次葉面噴施鋅、鋅和鎂、鋅與鎂及鉀以及鋅與鎂、鉀、鐵、錳、銅、鈷、鉬、硼等營養(yǎng)元素,均可顯著提高香米中所補施營養(yǎng)元素含量[25].此外,在土壤中補施錳、銅、鋅及鉬等養(yǎng)分,可協(xié)調(diào)平衡其他養(yǎng)分,給香稻優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境[26].

1.5 水分對香稻香氣及品質(zhì)的調(diào)節(jié)作用

水分是植物生長過程中的重要因子之一,可調(diào)控香稻的生長發(fā)育狀況,從而影響香稻香氣及品質(zhì)[27].于分蘗期、孕穗期對香稻品種桂香占和美香占進(jìn)行控水管理,使土壤水勢維持在0～（-25±5）kPa可顯著增加籽粒游離脯氨酸含量,從而提高香稻糙米的香氣成分[27-28].值得注意的是,過度水分脅迫會影響水稻后期生理活性,導(dǎo)致香稻2-AP的合成與積累減少[27].田華等[29]研究了輕度控水灌溉處理條件下香稻桂香占與培雜軟香香氣及品質(zhì)變化,發(fā)現(xiàn)土壤水勢維持在-5～-20 kPa時可顯著提高香稻糙米香氣含量.其中,桂香占的糙米率和培雜軟香的整精米率也得到了較大提高,這有助于改善香稻稻米的外觀及蒸煮品質(zhì).此外,在灌漿成熟期適當(dāng)減少土壤水分含量有利于香稻香味表達(dá)與積累[30-31],且經(jīng)淺水灌溉處理香稻的籽粒脯氨酸含量在灌漿中期能得到提高,進(jìn)而增加香稻糙米的香氣含量[32].

1.6 氮水互作對香稻香氣及品質(zhì)的影響

李艷紅等[33]研究了水氮互作下香稻品種農(nóng)香18、Basmati 385和云粳優(yōu)14的香氣及品質(zhì)狀況,結(jié)果表明水氮互作可影響糙米2-AP的含量.適當(dāng)水分脅迫（輕度落干,低限土壤水勢為-20 kPa）與施用適量的分蘗肥（60 kg/hm2）可顯著提高糙米2-AP含量.在以上互作條件下,農(nóng)香18、Basmati385及云粳優(yōu)14的糙米香氣含量均達(dá)到最高,分別為17.69、30.60和23.15 ng/g.

2 外施增香劑及超聲波處理的效果

根據(jù)香稻的營養(yǎng)需求規(guī)律,將不同元素配成增香劑,在常規(guī)香稻品種桂香占的齊穗期進(jìn)行噴施可引起籽粒脯氨酸的含量增加,并使齊穗后20 d籽粒鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶的活性有所升高,從而有利于糙米2-AP的轉(zhuǎn)化,使稻米香氣的含量提高[34].此外,黃忠林等[35]研究增香集成技術(shù)在香稻香氣調(diào)控中的作用時發(fā)現(xiàn),在香稻專用肥與少水灌溉的基礎(chǔ)上,于香稻的齊穗期外施3 kg/hm2的增香劑可引起葉片游離脯氨酸含量及脯氨酸氧化酶活性升高,促進(jìn)葉片2-AP的合成與積累,并利于其轉(zhuǎn)運至籽粒.同時,香稻籽粒中的游離脯氨酸含量及脯氨酸氧化酶活性也有所升高,最終刺激了籽粒中2-AP的合成與積累,進(jìn)而提高了香稻的香氣含量.

超聲波是一種頻率高于20 000 Hz的聲波,它具有方向性好、穿透能力強等特點,廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事及工業(yè)等領(lǐng)域.近年來,隨著超聲波技術(shù)的發(fā)展,在農(nóng)業(yè)方面也開始了嘗試性的應(yīng)用.用超聲波處理常規(guī)香稻農(nóng)香18與美香占的干種子（頻率為20～40 kHz,處理30 min）,可促使香稻2-AP含量增加,進(jìn)而提高糙米的香氣含量[36].

3 結(jié)語

香稻因其品質(zhì)優(yōu)良且具有清新香氣而備受世人喜愛,本文綜述了農(nóng)藝措施調(diào)控香稻香氣及品質(zhì)的研究進(jìn)展.分析表明,通過調(diào)整播種期及種植密度、合理運用肥水運籌、利用農(nóng)業(yè)新技術(shù)超聲波以及外施微量元素均可調(diào)控香稻香氣、品質(zhì).且補施微量元素可提高香稻稻米中相應(yīng)元素的含量,從而通過飲食香米可滿足人類機(jī)體對微量元素的需要.

硒（Se）是一種微量元素,具有預(yù)防癌癥、抗御腫瘤及延緩衰老的效果[37].由于人體內(nèi)缺乏長期貯藏硒的器官,人類所需的硒應(yīng)不斷通過飲食而得到.利用外施硒鹽方式可引起水稻糙米中含硒量明顯提高[38],實現(xiàn)人類通過飲食補充硒的目的.香稻作為水稻中的珍品,有關(guān)硒調(diào)控香稻香氣及品質(zhì)的研究目前鮮見報道,今后應(yīng)重點開展微量元素硒調(diào)控香稻品質(zhì)的效果研究.

[1]田華,劉博,段美洋,等.氮磷鉀硅肥對香稻桂香占產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報,2009,24（2）：190-195.

[2]Buttery R G,Ling L C,Juliano B O,et al.Cooked rice aroma and 2-acety-1-pyrroline[J].Journal of Agricultural&Food Chemistry, 2002,31（4）：823-826.

[3]Tadashi Y,Huong N T T,Hideo I.Precursors of 2-acety-l-1-pyrroline,a potent flavor compound of an aromatic rice variety[J]. Journal of Agricultural&Food Chemistry,2002,50（7）：2001-2004.

[4]Romanczyk L J,Mcclelland C A,Post L S,et al.Formation of 2-acety-1-pyrro-line by several Bacillus cereus strains isolated from cocoa fermentation boxes[J].Journal of Agricultural&Food Chemistry,1995,43（2）：469-475.

[5]Thimmaraju R,Bhagyalakshmi N,Narayan M S,et al.In vitro culture of Pandanus amaryllifolius and enhancement of 2-acety-l-1-pyrroline,the major flavouring compound of aromatic rice,by precursor feeding of L-proline[J].Journal of the Science of Food&Agriculture,2005,85（15）：2527-2534.

[6]楊曉娟,唐湘如,聞祥成,等.播種期對早季香稻香氣形成、品質(zhì)及產(chǎn)量的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報,2014,29（3）：128-135.

[7]鄧飛,王麗,劉利,等.不同生態(tài)條件下栽培方式對水稻干物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量的影響[J].作物學(xué)報,2012,38（10）：1930-1942.

[8]熊圣國.播種期對直播水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報,2012,18（22）：21-23.

[9]CHEN C,HUANGJ,ZHU L,et al.Varietal difference in the response of rice chalkiness to temperature during ripening phase across different sowing dates[J].Field Crops Research,2013,151：85-91.

[10]Khalifa A A.Physiological evaluation of some hybrid rice varieties under different sowing dates[J].Australian Journal of Crop Science,2009,3（3）：178-183.

[11]DENG Z,HUANG X,RAO M,et al.Optimization model of the effects of transplanting density,nitrogen and potassium fertilization on yield and quality of an aromatic hybrid rice“Luyoumingzhan”[J].Agricultural Science&Technology,2015,16（1）：82-87.

[12]吳殿星,舒慶堯,夏英武.利用RVA譜快速鑒定不同表觀直鏈淀粉含量早秈稻的淀粉粘滯特性[J].中國水稻科學(xué), 2001,15（1）：57-59.

[13]肖立中,潘圣剛,聶俊,等.鉀肥對香稻香氣及稻米品質(zhì)的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2014,27（3）：1147-1153.

[14]鐘群,唐湘如.氮肥施用對香稻香氣含量的影響及其機(jī)理[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2014（4）：85-87.

[15]田華,唐正明,段美洋,等.氮磷鉀硅肥對香稻培雜軟香產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2008,24（12）：499-504.

[16]唐湘如,吳密.施用鋅、鐵、鑭肥對香稻糙米香氣和劍葉脯氨酸含量的影響[J].雜交水稻,2006,21（6）：69-72.

[17]肖迪,黃錦霞,唐湘如.施用鑭肥對培雜軟香香氣和稻米品質(zhì)的影響[J].雜交水稻,2011,26（1）：65-68.

[18]唐湘如,吳密.施用鋅、鐵、鑭肥對香稻米質(zhì)和產(chǎn)量的影響[J].雜交水稻,2007,22（2）：69-72.

[19]肖迪,黃錦霞,唐湘如,等.鑭對香稻糙米香氣的影響及其機(jī)理研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2009,22（2）：364-367.

[20]黃錦霞,肖迪,段美洋,等.不同鋅肥施用量對香稻產(chǎn)量和糙米香氣含量的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報,2008,23（S1）：290-292.

[21]肖迪,黃錦霞,段美洋,等.不同鑭肥施用量對香稻產(chǎn)量及糙米香氣含量的影響[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2010,31（1）：115-116.

[22]肖迪,黃錦霞,唐湘如.鑭肥對水稻香氣和產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J].嘉應(yīng)學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版,2010,28（5）：67-70.

[23]黃錦霞,肖迪,唐湘如.施鋅對香稻產(chǎn)量、香氣和品質(zhì)的影響[J].耕作與栽培,2010（3）：5-7.

[24]鐘秀倩,鐘俊輝.微量元素與人體健康[J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué),2007,34（1）：61-63.

[25]徐振江,肖立中,劉洪,等.鋅與不同營養(yǎng)元素配施對香稻營養(yǎng)品質(zhì)和產(chǎn)量的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2012（1）：21-24.

[26]鄭傳剛.微量元素對香稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響[J].石河子大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2005,23（4）：461-463.

[27]王培,唐湘如,田華,等.孕穗期水分灌溉處理對香稻香氣及生理特性的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2013（8）：1-3.

[28]王培,肖立中,唐湘如,等.分蘗期水分對香稻香氣及生理特性的影響[J].灌溉排水學(xué)報,2013,32（1）：103-105.

[29]田華,潘圣剛,段美洋,等.水分對香稻香氣及品質(zhì)和產(chǎn)量的影響[J].灌溉排水學(xué)報,2014,33（3）：130-132,140.

[30]Paramita B,Singhal R S,Kulkarni P R.Basmati rice：a review[J].International Journal of Food Science&Technology,2002,37（1）：1-12.

[31]謝黎虹,段斌伍,孫成效.泰國的香稻[J].中國農(nóng)業(yè)信息,2004（8）：16-17.

[32]田卡,唐湘如,段美洋,等.灌漿成熟期水分對香稻香氣及生理特性的影響[J].灌溉排水學(xué)報,2010,29（6）：91-93.

[33]李艷紅,唐湘如,潘圣剛,等.分蘗期水氮互作對香稻香氣、產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報,2014,29（1）：159-164.

[34]段美洋,黎國喜,田華,等.增香劑對香稻香氣和生理特性的影響[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2009,30（3）：1-3.

[35]黃忠林,唐湘如,王玉良,等.增香栽培對香稻香氣和產(chǎn)量的影響及其相關(guān)生理機(jī)制[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,45（6）：1054-1065.

[36]劉琪,唐湘如,潘圣剛,等.超聲波處理種子和基肥施鋅對香稻產(chǎn)量、糙米香氣的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2014,27（4）：1551-1555.

[37]張聯(lián)合,郁飛燕,苗艷芳.Se在人和動物健康上的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35（21）：6688-6690.

[38]張雪林,姚鼎漢.水網(wǎng)地區(qū)水稻土的含硒量及根外施硒對糙米硒含量的影響[J].土壤學(xué)報,2000,37（2）：242-249.

（責(zé)任編輯：鄧天福）

Research progress on regulating aromatic rice aroma and quality by agronomic measures

ZHANG Yanbo,XIAO Lei,DONG Ce,ZHANG Xitai
（Handan Academy of Agricultural Sciences,Handan 056001,China）

Aromatic rice has excellent quality and fresh aroma because it contains 2-acety-1-pyrroline,favored by the world.The use of agronomic measures can improve the aroma and quality of fragrant rice,to meet the needs of the world.The way to improve the aroma and quality of aromatic rice was reviewed from the aspects of sowing date, density,watering and nitrogen-dressing,aroma regulator regulation and ultrasonic wave technology and so on in order to provide reference for the production and management of aromatic rice.

agronomic measures;aromatic rice;aroma;quality;research progress

S511

A

1008-7516（2016）01-0001-04

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.01.001

2015-11-10

邯鄲市科技發(fā)展計劃項目(1422101027-11)

張彥波(1982―),男,河北武安人,碩士,助理研究員.主要從事農(nóng)業(yè)生物技術(shù)及小麥育種研究.