頭季與再生季稻米營養(yǎng)成分與米飯質(zhì)構(gòu)及食味品質(zhì)的比較分析

魏穎娟，陶湘林，吳躍輝，唐漢軍

(湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，湖南長沙 410125)

再生稻是指頭季水稻收割后，利用稻樁重新發(fā)苗、長穗，再收一茬的水稻。在種植雙季稻光溫資源不足、一季稻光溫資源有余的地區(qū)，種植再生稻是增加糧食總產(chǎn)的一條重要途徑。同時，再生稻米在品質(zhì)上明顯優(yōu)于頭季稻米[1-3]，其市場價格高，種植人工及農(nóng)資成本低于雙季稻，農(nóng)民有種植再生稻的習(xí)慣。關(guān)于再生稻的品種選育和栽培技術(shù)的研究較多[4-7]，但關(guān)于頭季與再生季稻米品質(zhì)差異及品質(zhì)形成機理的研究較少。再生稻米飯食味品質(zhì)是再生稻稻米品質(zhì)中重要的組成部分，而米飯的食味品質(zhì)受較多因素影響。(1)成分因素:淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪等主要成分含量及組成影響米飯的食味品質(zhì)[8-12]；(2)品種/基因:堊白率、堊白面積、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉長度分布差異等受第3、5、6 號染色體上的主效基因和若干修飾基因共同調(diào)控[13-16]；(3)環(huán)境及栽種措施:水稻生長過程中環(huán)境、氣象因子及遮光、施肥等栽培措施也會造成一定影響[2，3，16-19]；(4)蒸煮條件:食味品質(zhì)還受到米飯蒸煮過程中的加水量、浸泡時間、蒸煮和燜制的溫度、壓力、時長、蒸煮溶出淀粉、蛋白質(zhì)等蒸煮條件影響[20-22]。總之，在蒸煮條件一致的情況下，各種成分的含量及組成是決定米飯食味的物質(zhì)基礎(chǔ)；編碼合成各組分的基因由于品種不同而具有差異；而關(guān)鍵基因的表達(dá)受到當(dāng)年稻米生產(chǎn)全過程中各種外界環(huán)境及栽培措施的影響。本研究以生產(chǎn)上作為再生稻種植且面積較大的31 個水稻品種為材料，對各品種頭季與再生季稻米營養(yǎng)品質(zhì)、蒸煮及米飯質(zhì)構(gòu)、食味品質(zhì)等指標(biāo)進(jìn)行比較和分析，以為再生稻生產(chǎn)和發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

種植的各品種種子來源于品種選育單位。頭季和再生季稻谷樣品均為2017 年由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)唐啟源教授再生稻研究團隊提供。各試驗品種審定編號及生育期、品質(zhì)性狀等見表1。

表1 各試驗水稻品種信息匯總表Table 1 Information summary of tested rice varieties

續(xù)表1

1.2 試驗地與試驗設(shè)計

試驗地點位于湖南省益陽市大通湖區(qū)千山紅鎮(zhèn)，屬亞熱帶向北亞熱帶過渡的大陸性季風(fēng)濕潤氣候區(qū)。各品種均于2017 年3 月25 日播種，濕潤育秧，4 月20 日手工插秧，密度20.0 cm×26.6 cm，雜交稻每穴2 苗，常規(guī)稻每穴4～5 苗。田間小區(qū)采用單因子(品種)完全隨機排列，每個品種種植面積30 m2，不設(shè)重復(fù)。頭季齊穗期在7 月15 日左右，于8 月上、中旬收割取樣。再生季齊穗期在9 月15 日左右，于10 月中、下旬收割取樣。稻谷樣品分品種單獨取樣。每個品種以群體稻穗谷粒85%～90%黃化時為適時收割期，收割時每個品種每次取稻谷樣品約1.5 kg。所有樣品統(tǒng)一脫粒、曬干，室內(nèi)儲藏3 個月后，用臺州沃糧2088 型精米機進(jìn)行脫殼、除糙。稻谷樣品在40 ℃條件下烘干至恒重后用PE 封口袋密封保存，用于稻米營養(yǎng)品質(zhì)及米飯質(zhì)構(gòu)等分析。頭季與再生季籽粒灌漿期氣象數(shù)據(jù)從當(dāng)?shù)剞r(nóng)技推廣站獲取。水稻生產(chǎn)過程中灌漿結(jié)實期30 d 氣象指標(biāo)如下:(1)頭季:日平均氣溫30.0 ℃，日平均降水量6.2 mm，日平均日照10.5 h，日平均太陽總輻射量832.3 w/m2，齊穗后8～15 d(共計7 d)日均氣溫為38 ℃；(2)再生季:日平均氣溫22.0 ℃，日平均降水量9.6 mm，日平均日照7.1 h，日平均太陽總輻射量407.2 w/m2，再生季齊穗后6、14、20～22、27～30 d(共計9 d)日均氣溫為17.7 ℃。

1.3 測定方法

以40 ℃(稻米淀粉在45 ℃以上開始糊化，烘干溫度過高會影響米飯的質(zhì)構(gòu)及食味測定結(jié)果)干燥糙米樣品后高速粉碎，用于后續(xù)分析?；緺I養(yǎng)成分分析:采用烘干法(105 ℃)測定水分含量，采用凱氏定氮法測定粗蛋白含量，采用索氏提取法測定粗脂肪含量，采用馬弗爐灼燒法測定灰分，采用苯酚硫酸法測定糖類含量，采用日本佐竹食味儀SATAKE-STA1B 測定米飯硬度、黏度、口感等質(zhì)構(gòu)及食味品質(zhì)指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計分析，采用SPSS 22.0 進(jìn)行相關(guān)性分析和雙因子方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻米基本營養(yǎng)成分比較

對不同類型品種頭季與再生季稻米(糙米)的基本營養(yǎng)成分進(jìn)行分析，結(jié)果于表2。影響稻米食味品質(zhì)(口感)和營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的蛋白質(zhì)、脂類、糖類既存在品種類型間差異，也存在栽培季別間差異。稻米蛋白質(zhì)含量以再生季高于頭季，分別為8.70%～8.88%和7.07%～7.13%，品種類型間差異不大；其變異系數(shù)也以再生季(10.2%～11.0%)高于頭季(7.1%～8.7%)。稻米脂類含量以頭季高于再生季，以優(yōu)質(zhì)稻米高于普通稻米，但變異系數(shù)以頭季優(yōu)質(zhì)稻最大，達(dá)43.2%，再生季品種類型間變異系數(shù)為22.0%～23.6%。稻米糖類含量頭季高于再生季，普通稻頭季高于優(yōu)質(zhì)稻，而再生季普通稻則低于優(yōu)質(zhì)稻，其變異系數(shù)品種類型間差異不大，頭季為1.1%～2.5%，再生季為1.9%～1.5%。不同季別間和不同品種類型間稻米水分含量及其變異系數(shù)差異均不大，其中水分含量頭季為11.65%～11.79%，再生季為12.5%～12.8%；變異系數(shù)頭季為4.3%～4.5%，再生季為4.0%～8.7%。不同季別和不同品種類型間稻米灰分含量差異均不大，為1.32%～1.43%，但不同季別稻米的變異系數(shù)差異較大，頭季為6.6%～7.6%，再生季為8.1%～8.7%。

表2 稻米的基本營養(yǎng)成分Table 2 Basic nutritional ingredient of rice %

2.2 米飯質(zhì)構(gòu)及食味分析

食味是人們對米飯的直接感觀，是由米飯硬度、黏性、平衡度(硬度/黏度比)等質(zhì)構(gòu)指標(biāo)以及外觀、口感這些感官指標(biāo)構(gòu)成。不同類型品種頭季與再生季稻米米飯質(zhì)構(gòu)及食味品質(zhì)分析結(jié)果見表3。米飯質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的變異系數(shù)表現(xiàn)為硬度<黏度<平衡度，說明不同品種類型之間硬度差異較小，平衡度的差異最大；再生季稻米的米飯硬度高于頭季，分別為2.92～3.42 和2.43～2.44，品種類型間差異不大；頭季稻的黏度和平衡度均高于再生季，米飯黏度分別為0.15～0.16 和0.08～0.10，平衡度分別為0.08～0.09 和0.03，品種類型間的差異均不大。

表3 稻米米飯質(zhì)構(gòu)及食味品質(zhì)Table 3 Rice texture and eating quality

米飯外觀、口感及綜合評分等感官品質(zhì)均以頭季稻優(yōu)于再生季稻，不同類型品種間表現(xiàn)一致。從頭季稻米飯食味指標(biāo)的變異系數(shù)來看，普通稻米為綜合評分<外觀<口感，優(yōu)質(zhì)稻米為綜合評分<口感<外觀，說明綜合評分差異較小，而外觀、口感的評價品種類型間表現(xiàn)不一。從再生季稻米的米飯食味指標(biāo)的變異系數(shù)來看，普通稻與優(yōu)質(zhì)稻均表現(xiàn)為綜合評分<外觀<口感，說明再生季也以綜合評分差異較小，外觀、口感的評價品種類型間表現(xiàn)一致。

2.3 稻米品質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系

分析各品種頭季與再生季糙米基本營養(yǎng)成分與米飯質(zhì)構(gòu)、食味等指標(biāo)間的相關(guān)性，結(jié)果如表4。稻米的蛋白質(zhì)含量(6.09%～11.57%)與米飯硬度極顯著正相關(guān)，與黏度、平衡度、外觀、口感、綜合評分呈極顯著負(fù)相關(guān)；稻米的脂質(zhì)含量(1.1～4%)與黏度、平衡度、口感、綜合評分均呈極顯著正相關(guān)；稻米的糖分含量(65.46%～71.29%)與米飯硬度極顯著負(fù)相關(guān)，與外觀、口感、綜合評分極顯著正相關(guān)，與平衡度顯著正相關(guān)；稻米水分含量(10.4%～13.7%)與米飯的硬度顯著正相關(guān)，與米飯的粘度、平衡度、外觀、口感、綜合評分呈極顯著的負(fù)相關(guān)；米飯的硬度與外觀、口感、綜合評分呈極顯著負(fù)相關(guān)；黏度、平衡度與外觀、口感、綜合評分均呈極顯著正相關(guān)。

表4 稻米品質(zhì)及米飯食味品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Table 4 The correlation between rice quality indexes and taste quality indexes of cooked rice

2.4 稻米品質(zhì)指標(biāo)的方差分析

分別對不同類型品種頭季與再生季稻米及米飯各指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行驗證，數(shù)據(jù)具有獨立性，呈正態(tài)分布，符合方差分析的假設(shè)前提要求，進(jìn)而進(jìn)行雙因子方差分析。方差來源設(shè)定為季別因子(頭季、再生季)和品種類型因子(普通稻、優(yōu)質(zhì)稻)，分析不同種植季別、不同品種類型對稻米品質(zhì)、米飯質(zhì)構(gòu)、米飯食味等指標(biāo)的影響。

根據(jù)表5，不同種植季別對稻米蛋白質(zhì)、脂類、糖類、水分含量有極顯著影響，而不同品種類型對其影響不顯著。

表5 稻米品質(zhì)指標(biāo)的雙因子方差分析Table 5 Two－factor ANOVA analysis of rice quality indexes

根據(jù)表6，不同種植季別稻米米飯的硬度、黏度、平衡度差異極顯著(P<0.01)，但不同品種類型間差異不顯著。不同種植季別稻米米飯外觀、口感、綜合評分的差異極顯著(P<0.01)，但不同品種類型間差異不顯著。

表6 稻米米飯質(zhì)構(gòu)及食味指標(biāo)的雙因子方差分析Table 6 Two－factor ANOVA analysis of texture and taste indexes rice

3 討論

3.1 稻米營養(yǎng)成分與米飯質(zhì)構(gòu)、食味的關(guān)系

稻米品質(zhì)主要包括外觀品質(zhì)、加工品質(zhì)、蒸煮食味和營養(yǎng)品質(zhì)等4 個方面。米飯質(zhì)構(gòu)與食味品質(zhì)由多個參數(shù)共同表征，針對其與構(gòu)成稻米干物質(zhì)的主要生物大分子如直/支鏈淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪酸等含量以及與成分顯著相關(guān)的膠稠度、糊化溫度、米粉粘滯性變化 RVA 譜等的關(guān)系的研究已有不少[11，12，23-25]，但關(guān)于稻米中水分、礦質(zhì)營養(yǎng)成分等小分子物質(zhì)等對米飯質(zhì)構(gòu)和食味品質(zhì)影響的研究較少。目前對頭季與再生季稻米質(zhì)(外觀、加工、營養(yǎng)品質(zhì)以及食味品質(zhì)相關(guān)RVA 譜、膠稠度、直鏈淀粉含量、消減值等指標(biāo))的大多研究均表明再生稻米質(zhì)優(yōu)于頭季稻米[2，4，5，19]，但對再生稻與頭季稻的米飯質(zhì)構(gòu)和食味品質(zhì)進(jìn)行比較分析的研究未見報道。

王鵬躍等[23]認(rèn)為稻米水分與米飯的彈性顯著相關(guān)，脂肪與硬度顯著負(fù)相關(guān)、與其他質(zhì)構(gòu)參數(shù)也基本呈負(fù)相關(guān)；李貞[12]發(fā)現(xiàn)食味品質(zhì)與脂肪含量呈顯著正相關(guān)。本研究將稻米理化指標(biāo)中的基本營養(yǎng)成分含量與米飯質(zhì)構(gòu)和食味品質(zhì)相結(jié)合進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)米粒水分含量與米飯的硬度呈顯著正相關(guān)，與米飯的粘度、平衡度、外觀、口感、綜合評分呈極顯著負(fù)相關(guān)；米粒的脂質(zhì)含量與黏度、平衡度、口感、綜合評分都呈極顯著正相關(guān)。研究結(jié)果與前人的研究基本一致。同時本研究中米粒的蛋白質(zhì)含量與米飯硬度極顯著正相關(guān)，與黏度、平衡度、外觀、口感、綜合評分呈極顯著負(fù)相關(guān)。而有研究卻認(rèn)為蛋白質(zhì)與米飯質(zhì)構(gòu)參數(shù)相關(guān)性不大[12，23]，游離氨基酸與粘連性呈極顯著負(fù)相關(guān)，與彈性負(fù)相關(guān)；也有學(xué)者認(rèn)為雖然蛋白質(zhì)在淀粉糊化過程中可以通過二硫鍵與淀粉鏈結(jié)合形成淀粉-蛋白復(fù)合體，增強淀粉糊的強度和剛度，但與食味品質(zhì)綜合評分相關(guān)性并不顯著[11，24]；還有學(xué)者認(rèn)為，蛋白質(zhì)含量的提高對米飯蒸煮食味有極顯著負(fù)面影響[25]。大多研究認(rèn)為，稻米中直鏈淀粉含量、支鏈淀粉分支鏈比例與多個質(zhì)構(gòu)參數(shù)呈顯著或極顯著相關(guān)[11，12，23-25]。一定范圍的低直鏈淀粉含量是優(yōu)良米飯食味品質(zhì)形成的主要原因，較多A 鏈和較少B1 鏈的支鏈淀粉分支鏈比例主要對糊化和硬度、黏性、彈性等起作用，可以減低回生度。本研究通過測定米粒的糖分含量反應(yīng)了稻米中總淀粉的含量，其與米飯硬度極顯著負(fù)相關(guān)，與外觀、口感、綜合評分極顯著正相關(guān)，與平衡度顯著正相關(guān)，結(jié)論與前人研究完全一致。本研究結(jié)果表明，米飯的硬度與外觀、口感、綜合評分呈極顯著負(fù)相關(guān)；黏度、平衡度與外觀、口感、綜合評分呈極顯著正相關(guān)，與李蘇紅等[26]研究結(jié)論基本一致。雖然王志璽等[24]研究發(fā)現(xiàn)米飯綜合評價值與外觀品質(zhì)、稻米的蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量、米飯的物化特性、稻米淀粉的糊化特性等相關(guān)性并不顯著，進(jìn)而認(rèn)為稻米的各理化指標(biāo)并不能準(zhǔn)確地反映最終的食味品質(zhì)。但本研究發(fā)現(xiàn)稻米基本營養(yǎng)成分中的蛋白質(zhì)、脂類、糖類、水分與米飯質(zhì)構(gòu)和食味存在顯著相關(guān)性。

3.2 米飯營養(yǎng)與食味品質(zhì)在品種與季節(jié)雙因子條件下的差異

環(huán)境因子和栽培農(nóng)藝措施在一定程度上影響稻米的食味品質(zhì)。稻米形成始于籽粒灌漿期，稻米品質(zhì)性狀與灌漿期間的環(huán)境因素密切相關(guān)，即這一時期的溫度、日照時數(shù)、施肥量、相對濕度、降水量等對稻米品質(zhì)的影響很大[27-30]。Li 等[27]認(rèn)為環(huán)境因素中以溫光條件對稻米品質(zhì)影響最大。汪浩等[2]研究發(fā)現(xiàn)齊穗后日平均溫度對稻米品質(zhì)的影響遠(yuǎn)大于日照時數(shù)。程方民等[28]早在2000 年就發(fā)現(xiàn)齊穗的20 天是稻米直鏈淀粉形成的關(guān)鍵時段，不同品種對該時段內(nèi)溫度變化的反應(yīng)不同。田玉聰?shù)萚18]通過研究氣象條件對優(yōu)質(zhì)再生稻米形成的影響，發(fā)現(xiàn)再生稻頭季營養(yǎng)生長階段與再生季灌漿期氣象條件均能顯著影響再生稻稻米品質(zhì)，而溫度因子是主要的氣象因素。王端等[29]對長江流域5 省市近10 年國家審定水稻品種產(chǎn)量和品質(zhì)與其相應(yīng)氣候特性的關(guān)系進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)光照總時數(shù)對籽粒的外觀和食味品質(zhì)有顯著的正效應(yīng)，增加光照時間有利于獲得較高的品質(zhì)。

本研究發(fā)現(xiàn)稻米蛋白質(zhì)含量以再生季高于頭季，其變異系數(shù)也以再生季高于頭季；脂類含量以頭季高于再生季，以優(yōu)質(zhì)稻米高于普通稻米，但變異系數(shù)以頭季優(yōu)質(zhì)稻最大，再生季品種類型間變異系數(shù)差異不大；糖類含量頭季高于再生季，以普通稻頭季高于優(yōu)質(zhì)稻，而再生季則低于優(yōu)質(zhì)稻。這與段驊等[30]關(guān)于高溫對稻米品質(zhì)產(chǎn)生不利影響，使籽粒充實度下降，蛋白質(zhì)含量下降的研究結(jié)論基本一致。丹野久[9]通過分析1991 年至2006 年日本北海道15 個地區(qū)稻米的蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量年度間(溫差)和地區(qū)間的差異，發(fā)現(xiàn)成熟期氣溫(抽穗后40 d)高于或低于灌漿適宜溫度范圍(25～30℃)時，蛋白質(zhì)及直鏈淀粉含量皆升高。這一結(jié)論也可以解釋本研究的結(jié)果。

前期的研究證明[31]不同穗粒型水稻籽粒增長符合非線性模式，會經(jīng)過漸進(jìn)增長、快速增長、緩慢增長三個過程，但品種間籽粒灌漿強度及灌漿持續(xù)時間差異顯著。還有研究[32]證明，齊穗后光、溫與產(chǎn)量和品質(zhì)均顯著相關(guān)。本研究參試樣品食味品質(zhì)綜合評分都不高，是因為頭季齊穗后8～15 d 連續(xù)7 d的日平均氣溫高達(dá)38 ℃，而再生季齊穗后6、14、20～22 和27～30 d 共計9 d的日平均氣溫僅17.7℃，可能正是由于籽粒灌漿關(guān)鍵期遭遇了極端天氣，導(dǎo)致所有參試樣品食味品質(zhì)外觀、口感、綜合評分都偏低。

4 結(jié)論

頭季與再生季水稻糙米的蛋白質(zhì)含量與米飯硬度極顯著正相關(guān)，與黏度、平衡度、外觀、口感、綜合評分呈極顯著負(fù)相關(guān)；脂質(zhì)含量與米飯黏度、平衡度、口感、綜合評分都呈極顯著正相關(guān)；糖分含量與米飯硬度極顯著負(fù)相關(guān)，與外觀、口感、綜合評分極顯著正相關(guān)，與平衡度顯著正相關(guān)；水分含量與米飯的硬度顯著正相關(guān)，與米飯的黏度、平衡度、外觀、口感、綜合評分呈極顯著負(fù)相關(guān)；米飯的硬度與外觀、口感、綜合評分呈極顯著負(fù)相關(guān)；黏度、平衡度與外觀、口感、綜合評分呈極顯著正相關(guān)。各品種類型作為再生稻種植時，稻米基本營養(yǎng)成分、米飯食味品質(zhì)受季節(jié)因素的顯著影響，而品種類型因素對其影響不顯著。