六種優(yōu)質秈稻后熟期間的品質變化比較

陳一帆，舒在習

（武漢輕工大學食品科學與工程學院，湖北武漢 430023）

糧食是滿足人民溫飽的重中之重，糧食、油料種子在田間收獲后，需經過一段時間才能完成種子內部的變化，達到生理上的成熟，這種從收獲成熟到生理成熟的過程稱為后熟作用，此過程所經歷的時間即為后熟期[1]，在此期間，糧食的生理生化活動較為強烈，對入庫之后的儲糧安全造成潛在威脅。

在糧食領域中，有關后熟期的研究大都集中于小麥[2-4]，根據(jù)前人研究表明，小麥在后熟期間其內部發(fā)生生理和生化變化，發(fā)芽率升高，加工和食用品質得以改善[5]，新收獲的小麥根據(jù)不同的品種，一般需要經過10～90 d的時間完成后熟期，此后小麥的降落數(shù)值及面筋指數(shù)有所增加，面團的流變學特性逐步改善[6]。粳米經過高溫后熟處理，品質變化表現(xiàn)為直鏈淀粉和不溶性直鏈淀粉含量顯著上升，蒸煮膨脹率增大，峰值粘度下降[7]。綜上，糧食后熟期方面缺少秈稻類后熟期研究，而米粉加工企業(yè)僅憑生產經驗選擇貯藏一段時間的秈稻制作米粉，并未深入了解原料的差異性和適用性，難以保證米粉品質[8]。

為了確定不同品種優(yōu)質秈稻的具體后熟時長，在后熟期間稻谷籽粒內部的生理活動變化、化學成分變化規(guī)律，為稻谷類后熟期研究提供參考與準確數(shù)據(jù)支撐，研究以6種優(yōu)質秈稻（隆兩優(yōu)534、黃華占、郢香絲苗、粵農絲苗、蝦稻1號、A優(yōu)442）為實驗材料于室溫條件下貯藏，在收獲后分別對發(fā)芽率、出糙率、電導率、脂肪酸值、糊化特性的指標、過氧化物酶活性、過氧化氫酶活動度以及降落數(shù)值進行測定，以期將關于秈稻后熟期品質比較的研究補充得更加系統(tǒng)完整，為稻谷收獲后入庫狀態(tài)、對米粉等加工制品的進一步加工制作提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

隆兩優(yōu)534、黃華占、郢香絲苗、粵農絲苗、蝦稻1號 于湖北省仙桃市收購；A優(yōu)442 于湖北省咸寧市雙溪橋鎮(zhèn)收購；酚酞（指示劑）、無水乙醇（分析純）、95%乙醇（分析純）、愈創(chuàng)木酚（分析純） 天津市科密歐化學試劑有限公司；十二水合磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、30%過氧化氫 分析純，國藥集團化學試劑有限公司；濃硫酸 分析純，中國平煤神馬集團開封東大化有限公司。

SHX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱、GZX-9070MBE型數(shù)顯鼓風干燥箱 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；JSFM-1型糧食水分測試磨 成都施特威科技發(fā)展公司；AL204型電子分析天平 梅特勒-推利多儀器（上海）有限公司；THU358型礱谷機 佐竹機械有限公司；JXFM型錘式旋風磨 上海嘉定糧油儀器有限公司；JZDZ-I型脂肪酸值振蕩器 國家糧食局成都糧食儲藏科學研究所；T6型紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；Super-4型快速粘度儀 Newport scientific；FN1900型降落數(shù)值儀 杭州潛江儀器設備有限公司；80-2臺式離心機湖南凱達科學儀器有限公司；DX-1型電導率儀杭州東星設備實驗廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗設計 將6種收獲的秈稻晾曬，至稻谷水分含量低于15%，存放于室溫下（25 ℃）編織袋中，儲存環(huán)境濕度維持在50%～70%，定期對實驗指標進行測定，其中發(fā)芽率的測定間隔為3 d，其余檢測指標間隔7 d。

1.2.2 水分含量測定 參考GB 5009.3-2016《食品中水分的測定105 ℃恒重法》[9]。

1.2.3 發(fā)芽率測定 參考GB/T 5520-2011《糧油檢驗發(fā)芽試驗》[10]。

1.2.4 出糙率測定 參考GB/T 5495-2008《糧油檢驗稻谷出糙率檢驗》[11]。

1.2.5 電導率測定 稱取5±0.2 g稻谷，置于100 mL離心管中，自來水沖洗3次，純凈水沖洗2～3次，濾紙吸干水分，添加50 mL純凈水，密封條件室溫下浸泡24 h，期間搖勻2～3次，使用電導率儀測定。

1.2.6 脂肪酸值測定 脂肪酸值的測定參考GB/T 20569-2006《稻谷儲存品質判定規(guī)則中的附錄A測定脂肪酸值》[12]。

1.2.7 糊化特性測定 將實驗原料均勻混合、除雜，經礱谷機脫殼后，所得凈稻谷通過錘式旋風磨磨為粉狀（可過80目篩），實驗步驟參考GB/T 24852-2010《大米及米粉糊化特性的測定》[13]。

1.2.8 過氧化物酶（POD）活性的測定

1.2.8.1 粗酶液提取 稱取1 g糙米粉置于研缽中，加10 mL 0.05 mol/L KH2PO4研磨均勻，倒入離心管中，4000 r/min離心10 min，取上清液備用。

1.2.8.2 反應混合液制備 取56 μL愈創(chuàng)木酚加入到pH6.0 1mol/L 100 mL的磷酸緩沖液中，在磁力攪拌器上以40 ℃加熱攪拌20 min，冷卻后加入38 μL 30%過氧化氫混勻，備用。

1.2.8.3 吸光度的測定 取1 mL酶液（空白加1 mL KH2PO4）和3 mL反應混合液于試管中，混勻后開始計時，在470 nm下測定吸光值，測定時長為5 min。

1.2.8.4 酶活性計算 每個樣品3個平行，以每分鐘OD470變化0.01為1個過氧化物酶活性單位（U）。

計算公式如下：

式中：ΔD470表示反應時間內吸光值的變化；W表示樣品的質量，g；VT表示提取酶液總體積，mL；Vs表示測定時取酶液體積，mL。

1.2.9 過氧化氫酶（CAT）活性測定 參考GB/T 5522-2008《糧食油料過氧化氫酶活動度的測定》[14]。

1.2.10α-淀粉酶活性測定 降落數(shù)值的變化可以表現(xiàn)稻谷中α-淀粉酶的活性變化，二者呈負相關。降落數(shù)值的測定方法參考GB/T 10361-2008《小麥、黑麥及其面粉，杜倫麥及其粗粒粉降落數(shù)值的測定》[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)使用 Excel2010整理，通過Origin2018軟件進行圖像繪制，采用SPSS19軟件進行描述統(tǒng)計、相關性分析、主成分分析。描述統(tǒng)計分析采用Duncan法進行多重比較，相關性采用Pearson相關系數(shù)分析，主成分采用累計方差貢獻率＞80%提取主成分，將各組分得分相加，得出數(shù)據(jù)并進行排序。

2 結果與分析

2.1 后熟期間水分含量的變化

如圖1所示，在后熟期間，儲藏秈稻水分含量在10%～15%之間波動，起初呈現(xiàn)下降趨勢，之后呈現(xiàn)小幅度上升趨勢，可能是起初稻谷水分較易遷移至表面散發(fā)，在后熟完成后，稻谷籽粒結構趨于完整緊密，水分不易散失、儲藏環(huán)境濕度增加的原因。

圖1 六種優(yōu)質秈稻在后熟期間水分含量的變化Fig.1 Changes of moisture content of six high-quality indica rices during after-ripening period

2.2 后熟期間儲藏特性的變化

2.2.1 后熟期間發(fā)芽率的變化 當糧食發(fā)芽率達到80%視為其完成后熟的標志。由圖2、表1得知，六種優(yōu)質秈稻擁有不同的后熟時間，除5號品種起始發(fā)芽率過低后熟未完成外，其余品種自收獲之日起，發(fā)芽率呈現(xiàn)上升趨勢，這是因為在后熟作用中，稻谷的種胚逐漸成熟，細胞內高分子化合物充分合成，也可能因為發(fā)芽抑制物質逐漸轉化、消失，稻谷粒得到適宜的溫度濕度而萌發(fā)[1]。根據(jù)圖2所示，隆兩優(yōu)534與郢香絲苗、黃華占與粵農絲苗兩組每組的增長數(shù)量與趨勢基本一致，種子在收獲后會經歷休眠期，完成休眠期之后上漲速度加快。隆兩優(yōu)534在24～33 d中上升趨勢明顯，郢香絲苗為27～39 d；A優(yōu)442于早期6～24 d上升趨勢明顯。相較一種粳稻（南粳46號）在后熟期間1～5 d呈迅速上升狀態(tài)，7 d以后趨于平穩(wěn)，快速完成后熟的情況，可能是品種之間的差異，以及后熟期的內源激素含量變化不同引起的[16]。

圖2 六種優(yōu)質秈稻在后熟期間發(fā)芽率的變化Fig.2 Changes of the germination rate of six high-quality indica rices during after-ripening period

表1 六種優(yōu)質秈稻收獲時間及后熟期Table 1 Harvesting time and post-ripening stage of six indica rice varieties

2.2.2 后熟期間出糙率的變化 稻谷根據(jù)其出糙率劃分為一等、二等、三等，直接反映稻谷加工品質的高低。如圖3所示，隨著秈稻后熟期的完成，隆兩優(yōu)534、黃華占、郢香絲苗、粵農絲苗發(fā)芽率增長趨勢相似，出糙率增減范圍在73%～77%內波動，隆兩優(yōu)534出糙率較緩的上升，至35 d左右開始下降；黃華占出糙率于0～35 d呈波動上升趨勢后下降；郢香絲苗與粵農絲苗出糙率逐步上升同時至42 d達到最高峰；蝦稻一號與A優(yōu)442起始出糙率較低，但在后熟結束后其出糙率分別于42和28 d達到最大值為77.03%和75.42%。對六種優(yōu)質秈稻的發(fā)芽率和出糙率進行pearson相關性分析，如表2所示，其中黃華占、郢香絲苗、粵農絲苗與蝦稻一號品種其出糙率與發(fā)芽率存在相關性（P＜0.05），說明隨著秈稻后熟逐漸完成，稻谷籽粒越來越飽滿，出糙率有明顯提高，有利于稻谷后續(xù)加工。

表2 六種優(yōu)質秈稻在后熟期間出糙率與發(fā)芽率的相關性分析Table 2 Correlation analysis of roughness rate and germination rate of six high-quality indica rices during after-ripening period

圖3 六種優(yōu)質秈稻在后熟期間出糙率的變化Fig.3 Changes of roughness of six high-quality indica rices during after-ripening period

2.2.3 后熟期間電導率的變化 電導率是評價稻谷細胞膜完整度的評價指標，能夠反映秈稻在新鮮程度上存在的差異[17]。如表3所示，電導率在稻谷后熟時期呈現(xiàn)不穩(wěn)定波動的狀態(tài)，其中隆兩優(yōu)534于28 d達到最高值，在后熟期完成（33 d）后電導率呈現(xiàn)穩(wěn)定下降趨勢；6種秈稻電導率同時于28 d達最大值，分別較起始增長 37.20、39.35、41.80、36.67、36.25和32.90 μs/（cm·g），黃華占、郢香絲苗和蝦稻一號的電導率在此以后呈現(xiàn)波動下降趨勢，這可能是因為稻谷在后熟即將完成時，稻谷的細胞膜生長趨于完整，浸泡出的液體中稻谷成分較少滲出。

表3 六種優(yōu)質秈稻在后熟期間電導率的變化（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 后熟期間脂肪酸值的變化 游離脂肪酸含量是判定稻谷品質的重要指標，反映糧食儲藏品質的變化情況[18]，稻谷在常規(guī)儲藏情況下，稻谷中的脂肪會被水解成脂肪酸、甘油等物質，使儲藏過程中的脂肪酸值增大，導致陳化變質[19]。如圖4所示，隆兩優(yōu)534與A優(yōu)442的脂肪酸值在21 d達到峰值，分別為18.75和18.53 mg/100 g，之后呈現(xiàn)下降趨勢在42 d達到最小值分別為16.34和16.70 mg/100 g；黃華占、郢香絲苗、粵農絲苗、蝦稻一號在14與42 d達到最大值與最小值。稻谷在后熟期間，脂肪酸值變化較大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，而稻谷儲藏時，脂肪酸值一般呈現(xiàn)逐步上升的趨勢[20]，脂肪酸值的下降有可能是因為稻谷籽粒在后熟期間呼吸作用加強[21]，稻谷中一部分脂肪酸作為呼吸作用的底物被利用發(fā)生反應提供能量，因此稻谷脂肪酸值在后熟期內存在下降趨勢。

圖4 六種優(yōu)質秈稻在后熟期間脂肪酸值的變化Fig.4 Changes of fatty acid values of six high-quality indica rices during after-ripening period

2.3 后熟期間糊化特性的變化

根據(jù)研究，稻谷的糊化特性可以直觀反映出其直鏈淀粉含量高低[22]，直鏈淀粉的含量和結構與稻谷的蒸煮品質食用品質有直接聯(lián)系[23]，用峰值粘度、最低粘度、回生值、和糊化溫度值能較好反映稻米食味品質的優(yōu)劣[24]，因此可以作為優(yōu)質稻谷的輔助指標[25]。六種優(yōu)質秈稻（隆兩優(yōu)534、黃華占、郢香絲苗、粵農絲苗、蝦稻1號、A優(yōu)442）在后熟期間的糊化特性指標測定結果如表4所示。其中，隆兩優(yōu)534與黃華占峰值粘度在14 d達到最大值，郢香絲苗、粵農絲苗與蝦稻一號在21 d達到最大值，A優(yōu)442收獲時為最大值，隆兩優(yōu)534達到六個品種中峰值粘度最大值為2305.0 cP。除A優(yōu)442外其余品種的峰值粘度早后熟期整體呈現(xiàn)上升后下降的趨勢，與研究一致[26]，但根據(jù)研究[27]，隨著儲藏時間的延長，峰值粘度呈現(xiàn)逐步上升的趨勢，并無下降的趨勢，不同于一般儲藏，這可能是因為峰值粘度表示淀粉在升溫過程中膨脹程度，靈敏地反映出淀粉顆粒的質量的好壞，而峰值粘度的變化與α-淀粉酶活性有關，酶解力大，淀粉結構松散，在糊化過程中膨脹程度較小，峰值粘度變小[28]。

表4 六種優(yōu)質秈稻在后熟期間的RVA特征值Table 4 RVA characteristics value of six indica rices varieties during after-ripening period

A優(yōu)442在49 d時最低粘度達到總品種最大值1306 cP；隆兩優(yōu)534在14 d衰減值達到總品種最大值1250cP；A優(yōu)442在收獲時最終粘度達到總品種最大值2593 cP；A優(yōu)442在7 d回生值達到總品種最大值1290cP；隆兩優(yōu)534、郢香絲苗和A優(yōu)442的峰值時間在α=0.05水平上無顯著變化，粵農絲苗在21 d峰值時間達到總品種最大值6.09 min；郢香絲苗在7 d峰值溫度達到總品種最大值91.13 ℃。

綜上，在后熟期間，隆兩優(yōu)534品種在14 d時達到所有品種后熟期內的最大值，是稻米食味最佳的時期。而六種優(yōu)質秈稻的糊化特性各指標出現(xiàn)差異，可能是其內部直鏈淀粉的組分含量與結構的不同的原因[29]。

2.4 后熟期間酶活性的變化

2.4.1 后熟期間過氧化物酶（POD）活性的變化 當?shù)竟戎写嬖谶^氧化氫時，過氧化物酶能催化酚類與芳香族胺類發(fā)生氧化反應，生成物會使稻米產生不良氣味。由圖5得知，在后熟期間，隆兩優(yōu)534、粵農絲苗、蝦稻一號和A優(yōu)442的POD酶活呈現(xiàn)逐步下降趨勢，分別較起初下降了167、147、134和144 U；黃華占的POD酶活呈現(xiàn)先上升至21 d達到最大值563 U而后下降至484 U的趨勢；郢香絲苗的POD酶活整體呈現(xiàn)波動的下降趨勢，在7 d達到最大值551 U而在28 d達到最小值417 U，隆兩優(yōu)534在后熟期間POD酶活變化最大，而黃華占的最小，說明稻谷籽粒在后熟過程中，過氧化物酶活性降低，會導致分解稻谷呼吸過程中所產生的對細胞存在傷害的過氧化物的能力下降，有害物質會在稻谷籽粒中累積，從而加速稻谷品質的劣變[30]。

圖5 六種優(yōu)質秈稻在后熟期間過氧化物酶（POD）活性的變化Fig.5 Changes of peroxidase （POD） activity of six indica rices varieties during after-ripening period

2.4.2 后熟期間過氧化氫酶（CAT）活性的變化 過氧化氫酶是生物體內活性氧防御系統(tǒng)的重要保護酶，可以有效阻止活性氧的積累，降低稻谷品質劣變速度[31]。如圖6所示，隆兩優(yōu)534在后熟期0～33 d內呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，整體于35 d達到最大值59.77 mg H2O2/g，較起始增幅28.00%；黃華占、郢香絲苗、粵農絲苗整體均呈現(xiàn)上升趨勢于42 d達到最大值，分別為 68.25、64.59、78.43 mg H2O2/g，較起始增長84.86%、54.08%、84.72%；蝦稻1號在35 d達到最大值71.77 mg H2O2/g，較起始增長29.74%；A優(yōu)442在后熟期內呈現(xiàn)下降趨勢，在第35 d達到最小值53.73 mg H2O2/g，較起始減少了17.77%；由圖6得知，黃華占、郢香絲苗與粵農絲苗的過氧化氫酶活性趨勢相似，呈現(xiàn)上升趨勢。

圖6 六種優(yōu)質秈稻在后熟期間過氧化氫酶活性的變化Fig.6 Changes of catalase activities of six high-quality indica rices varieties during after-ripening period

2.4.3 后熟期間α-淀粉酶活性的變化 降落數(shù)值體現(xiàn)稻谷中α-淀粉酶的活性，二者呈負相關，從表5得知，隆兩優(yōu)534在21 d達最小值412 s與初始413 s在α=0.05水平上無顯著差異，35 d達到最大值481 s較初始高出16.34%；黃華占在21 d達到最大值346 s，較初始高出33.08%；郢香絲苗呈現(xiàn)上升趨勢，42 d時其降落數(shù)值為403 s，較初始高出76.92%；粵農絲苗在28 d達到最小值301s，在42 d達到最大值381s，但增減幅度較小，無顯著差異（P＞0.05）；蝦稻1號整體呈波動上升趨勢，在35 d時達到最大值349 s；A優(yōu)442呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，42 d達到最大值，但較初始僅增長了10.68%。

表5 六種優(yōu)質秈稻在后熟期間降落數(shù)值的變化Table 5 Changes of Hagberg values of six high-quality indica rices during after-ripening period

2.5 不同品種優(yōu)質秈稻后熟期間時間與品質的相關性分析

由表6可以看出，在6種優(yōu)質秈稻后熟過程中，所有品種發(fā)芽率與出糙率與時間呈顯著（P＜0.05）或極顯著正相關（P＜0.01），除黃華占外各個品種過氧化物酶活性與時間呈顯著（P＜0.05）或極顯著負相關（P＜0.01），除蝦稻1號外各個品種過氧化氫酶活性與時間呈顯著（P＜0.05）或極顯著正相關（P＜0.01），糊化特性指標整體與時間的相關性在α=0.05水平上均不顯著。

表6 不同秈稻在后熟期間時間與品質的相關性Table 6 Correlation between time and quality of different indica rice during after-ripening period

2.6 不同品種優(yōu)質秈稻主成分綜合評價

對不同品種的優(yōu)質秈稻的發(fā)芽率、出糙率、電導率、脂肪酸值、過氧化物酶活性、過氧化氫酶活性、α-淀粉酶活性、峰值黏度、最低粘度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時間、糊化溫度14個指標，進行主成分分析，綜合評價不同品種優(yōu)質秈稻后熟期品質的綜合表現(xiàn)，所得的相關矩陣的特征值和方差貢獻率如表7顯示，14個指標中排名前5的綜合指標的累積方差貢獻率已達到100%，其中排名前三的綜合指標，其方差貢獻率分別是50.151%、22.556%、12.638%，累積方差貢獻率達到85.346%，說明這3個綜合指標可以代替原來14個單獨指標，對不同品種優(yōu)質秈稻后熟期品質進行綜合評價。經標準化后的因子負荷矩陣見表8，以方差貢獻率＞80%的標準提取3個成分作為主成分，根據(jù)數(shù)據(jù)進行整合，綜合評價得出評分，如表9所示，得分由高到低分別是A優(yōu)442、隆兩優(yōu)534、蝦稻1號、粵農絲苗、郢香絲苗、黃華占。

表7 主成分特征值、方差貢獻率和累積貢獻率Table 7 Eigenvalues, variance contribution rates and cumulative contribution rates of principal components

表8 三個主成分與品質指標的因子得分系數(shù)矩陣表Table 8 Rotated factor loading matrix of three principal components and quality indicators

表9 不同優(yōu)質秈稻后熟期綜合得分Table 9 Main component scores of indica rice of different quality at maturity stage

3 結論

研究結果表示，六種優(yōu)質秈稻在后熟過程中，發(fā)芽率均呈現(xiàn)上升趨勢，A優(yōu)442、隆兩優(yōu)534、郢香絲苗、黃華占與粵農絲苗完成后熟的時間分別為33、42、39、42、21 d，蝦稻 1號由于起始發(fā)芽率過低發(fā)芽率未達到80%；出糙率整體呈現(xiàn)波動的上升趨勢，蝦稻一號與A優(yōu)442趨勢最為明顯較起始均有明顯增長；電導率整體呈現(xiàn)波動的上升后下降的趨勢，后熟期完成后，黃華占、郢香絲苗與蝦稻一號為下降趨勢，隆兩優(yōu)534較穩(wěn)定；脂肪酸值整體呈現(xiàn)波動的為先上升后下降的趨勢。

六種優(yōu)質秈稻在后熟期的糊化特性，其指標中的峰值粘度呈現(xiàn)波動的先上升后下降在上升的趨勢。黃華占的過氧化物酶活性整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，郢香絲苗的過氧化物酶活性呈現(xiàn)波動的下降趨勢，其余品種呈現(xiàn)下降趨勢；過氧化氫酶活性除A優(yōu)442外整體呈波動上升趨勢；α-淀粉酶活性除黃華占以外呈現(xiàn)波動下降趨勢。

在后熟過程中，發(fā)芽率、出糙率和過氧化氫酶活性與時間呈顯著正相關，過氧化物酶活性與時間呈顯著負相關，說明隨著時間的增加，后熟逐漸完成，籽粒逐漸飽滿，種子逐漸脫離休眠期，稻谷內部生理活性逐漸穩(wěn)定。根據(jù)主成分分析對6種秈稻的品質進行評價，結果表明得分由高到低分別是A優(yōu)442、隆兩優(yōu)534、蝦稻1號、粵農絲苗、郢香絲苗、黃華占。

然而目前關于優(yōu)質秈稻在后熟過程中蛋白質、脂類等大分子如何影響品質的研究較少，并且缺乏分子結構層面的變化及分子之間相互作用的研究，這些變化和相互作用對秈稻品質的影響需進一步深入研究。