稻米品质的相关性分析

王志玺，吕文俊，崔晶，黄亮，张欣，楠谷彰人，松江勇次，崔中秋



稻米品质的相关性分析

王志玺1,5，吕文俊1,5，崔晶1,5，黄亮1，张欣1,5，楠谷彰人2,5，松江勇次3,5，崔中秋4,5,通信作者

（1. 天津农学院 农学与资源环境学院，天津 300384；2. 香川大学，日本 香川 761-0795；3. 九州大学 大学院农学研究院，日本 福冈 812-8581；4. 天津市农业科学院，天津 300384；5. 天津市食味水稻国际联合研究中心，天津 300384）

为深入研究稻米品质食味特性，本研究系统地探讨了影响品质食味的因素与综合评价值之间的相关性，以期为加速推进优质食味水稻品种（系）的选育提供相应的理论依据和技术参考。试验采用8个水稻品种（系）进行了稻米理化特性的测定，分析了糙米的外观品质、精米的蛋白质含有率、直链淀粉含有率、米饭的物化特性、稻米淀粉的糊化特性等指标。结果表明：综合评价值与糙米的外观品质、精米的蛋白质含有率、直链淀粉含有率、米饭的物化特性、稻米淀粉的糊化特性等存在不同程度的相关性，但这些理化指标与综合评价值之间相关性并不显著（＞0.05）。表明稻米的各理化指标并不能准确地反映最终的食味品质。

水稻；加工品质；外观品质；营养品质；食味（蒸煮）品质；贮藏品质

中国的水稻理论研究和生产实践一直都以水稻产量为主。近几年来，随着中国社会和经济的迅速发展，人们的饮食结构也逐步发生了深刻变化，消费者对主食稻米的需求也由原来的数量型向质量型和健康食味型转变[1]。对于水稻品质食味育种而言，安全生产是前提，食味优质是关键。水稻食味是指消费者在食用米饭时，通过感官从外观、味道、硬度、黏度、香味、甜味等方面对其好吃与不好吃给予的一种评价[2]。目前，稻作研究人员对稻米品质的研究逐渐展开，尤其是糙米的外观品质以及稻米物化特性的研究。比如对粳稻外观品质选择效果研究[3]、食味和营养品质等农艺性状[4-5]、支链淀粉结构与淀粉理化特性研究[6]、中日粳稻品种食味品质比较研究和优质食味品质稻米的理化指标与食味品质相关研究[7]。精米中的粗蛋白影响食味，优质稻米育种追求的是蛋白质的高质量，而不是高含有率[8]。有研究表明，稻米的粒形和垩白率在F1植株的F2米粒间没有发生分离，主要受二倍体母株基因型控制，无明显的细胞质效应，同时存在基因型与环境互作[9-11]。稻米的粒厚受三倍体胚乳、二倍体母体植株基因的加性和显性效应以及细胞质效应的影响[12]。

Jiang等[13]的研究表明对垩白效应较大的QTL位于第12染色体，在第5染色体粒宽主效QTL区域同时检测到控制垩白率的主效QTL[5]，在第3染色体上有一个控制垩白面积的QTL[16]。利用分子标记进行QTL定位的结果表明，水稻中直链淀粉含有率主要由第6染色体上的糯性基因（）控制[4,5,14-17]。糊化特性和支链淀粉短/长链比有关，目前普遍认为是由一个主效基因和若干修饰基因共同控制[18]。Okamoto等[19]认为，决定籼粳间支链淀粉长度分布差异的基因（用碱处理）和（用尿素处理）实际为同一基因，且与可溶性淀粉合成酶Ⅱa编码基因（）处于染色体同一位点上。第6染色体上的基因区域控制糊化特性，未检测到基因的效应[5,17]。稻米食味品质除了受遗传因子影响，还受环境和栽培影响。稻米的主体部分（胚乳）为三倍体，它在母株上发育，由母体提供营养，同时又具有自身的基因型。因此，稻米品质性状的遗传表达比较复杂，可能受控于母体基因或胚乳基因型，或兼而有之，还可能存在细胞质效应，许多研究正是针对这些特征来开展，并提出利用遗传模型估计各种遗传效应[20]是不完整的（水稻中某一数量性状实质是多个性状的综合表现）。水稻被公认为是定位和分离禾本科作物重要农艺性状基因的模式作物[21]。我国食味品质研究起步较晚，多数围绕稻米理化指标进行研究。

目前，国内外关于QTL研究报告很多，但关于水稻数量性状QTL的大部分研究仍处于探索阶段，最主要的原因是基于线性模型模拟的数量性状基因表达的能力有限，同时机理研究[22]还没有形成食味品质研究体系[23-26]。食味品质研究在引领我国稻米消费和产业发展方面，没有发挥应有的作用。在中国，对于水稻的外观品质，尤其是对水稻食味特性的研究刚刚起步，而且现有的研究体系缺乏一定的科学性，此外有关科技文献或权威性的著作更是少之又少。本试验拟采用已选育成的水稻品种和性状稳定的水稻品系进行理化特性测定及食味品尝试验，分析水稻的物化特性和食味品尝试验中评价指标之间的相关性，以期为今后水稻品质食味育种提供相应的理论和实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种（系）来自中国天津市稻作区优质食味水稻——‘津川1号’、天津主栽水稻——‘津原E28’以及品质性状稳定的5个水稻品系，分别为‘东37’、‘东46’、‘东47’、‘东58’及‘东56’。于2017年3月下旬在天津市宝坻区天津农学院试验田播种，5月上旬人工移栽和插秧，行距和株距分别为30 cm和15 cm。待成熟收获后，进行相关指标测定。食味品尝试验中对照品种为天津宝坻区黄庄农场生产的‘津原45’，设2次重复。

1.2 方法

1.2.1 稻谷加工品质测定

水分含有率测定：采用型号为PM-8188-A的谷物水分测定仪进行测定，计量单位：%。

结实率测定：以比重为1.06的盐水进行筛选。结实率＝（下沉稻谷粒数/全部稻谷粒数）×100%，计量单位：%。

出糙率测定：准确称取300 g左右的稻谷，采用三立式砻谷机碾磨为糙米，并称量。出糙率＝（糙米/稻谷）×100%，计量单位：%。

1.2.2 糙米外观品质测定

糙米外观测定：采用日本佐竹公司生产的SATAKE型颗粒评定仪测定糙米外观品质的相关指标。

糙米粒型测定：采用人工测定和仪器测定两种方法同时进行。使用型号为PD-151（电子性）游标卡尺随机测定30粒糙米的粒型（粒长、粒宽及粒厚），取平均值，计量单位：mm。

1.2.3 精米营养品质测定

1.2.3.1 蛋白质含有率测定

采用日本佐竹公司生产的SATAKE型水稻食味计进行测定。

1.2.3.2 直链淀粉含有率测定

采用德国BRAN-LUEBBE公司生产的AA3连续流动分析仪进行测定。

用电子天平（精确度为0.000 1）称取0.100 0～0.100 5 g米粉置于100 mL容量瓶中，加入1 mL 95%无水乙醇，后加入9 mL 1 mol/L氢氧化钠溶液，沸水蒸煮10 min后冷却至室温，定容并摇匀。

吸取5.0 mL样品溶液，加入已装有半瓶蒸馏水的100 mL容量瓶中，再加入1.0 mL 1.00 mol/L乙酸溶液，使样品酸化，加入1.50 mL碘液，充分摇匀，用蒸馏水定容，静置20 min。以5 mL 0.09 mo1/L氢氧化钠溶液代替样品，配制空白溶液。用空白溶液于分光光度计波长620 nm处调节零点，测出有色样品液的吸光度值。

标准曲线的绘制：称取在相同保存条件下保存3 d以上的已知直链淀粉含有率的标准样品各0.100 0 g，用上述方法与待测样品同时进行测定。以标样的直链淀粉含有率为纵坐标，以相应的吸光度值为横坐标，绘制标准曲线或列出曲线的回归方程式：

＝＋

式中：—样品的直链淀粉含有率；—标准曲线截距；—标准曲线斜率；—样品吸光度值。

1.3 米饭食味（蒸煮）品质测定

1.3.1 米饭的物化特性测定

采用日本佐竹公司生产的SATAKE型米饭食味计测定供试品种（系）的硬度、黏度等指标。

具体测定方法：称取精米30.0 g，进行淘洗，淘洗次数一般不少于3次，加水浸泡30 min，米水质量比为1∶1.35。在电饭煲中蒸煮米饭，蒸煮结束后，在不断开电源的情况下焖煮10 min，再进行搅拌并冷却至室温。最后压制米饼，每个供试品种压制3个米饼（约8.00 g）。

1.3.2 米饭糊化特性值测定

采用快速黏度分析仪（RVA分析仪）进行测定。

1.3.3 食味品尝试验

由20名天津农学院教职工组成鉴评小组，男女、年龄、性别等各半。以‘津原45’为对照品种进行食味品尝试验，重复2次。

1.4 稻米贮藏品质测定

采用日本佐竹公司生产的SATAKE型水稻食味计进行测定。测定指标：游离脂肪酸含有率，计量单位：%。

1.5 数据处理

本次试验数据分析及图表制作采用Office办公软件。

2 结果与分析

2.1 糙米的外观品质

通常来讲，糙米的白度、整粒率越高，乳白粒率和未熟粒率越低，糙米的外观品质越好。供试品种（系）的糙米外观品质及水分含有率分析如表1、表2所示。供试品种（系）的水分含有率、整粒率、乳白粒率、未熟粒率以及其他含有率均呈极显著（≤0.001）。品种间外观品质指标在品种（系）间差异较大。‘东46’和‘津川1号’的水分含有率最高，为15.4%；‘津原45’整粒率最高，为76.2%；‘东56’乳白粒率最高，为18.4%；‘东58’未熟粒率最高，为17.5%。综上所述，‘东46’、‘津川1号’和‘津原E28’的糙米外观品质较好。

表1 糙米水分含有率及外观品质测定 %

注：同列不同小写字母表示不同处理间在0.05水平上存在显著差异，下同

表2 糙米水分含有率及外观品质分析 %

注：*、***分别表示在0.05、0.001水平上差异显著

由表3和表4可知，供试品种（系）间的粒长和粒厚达到了极显著（≤0.001）。表明供试水稻品种（系）的糙米粒长和粒厚间存在一定程度的差异，糙米的粒宽在供试品种（系）间没有显著差异。

表3　糙米粒型测定 mm

表4　糙米粒型分析

注：ns表示无显著性意义，***表示0.001水平上差异显著

采用颗粒评定仪（方法1）和游标卡尺（方法2）两种方法进行糙米粒型测定，并将测定结果进行方差分析（表5）。结果表明，两种测定方法对于供试品种（系）糙米粒宽和粒厚的测定结果呈显著差异（≤0.05）。

表5 不同方法测定糙米粒型 mm

注：同列不同小写字母表示不同处理之间在0.05水平上存在显著差异。ns表示没有显著性意义（＞0.05）；* 表示存在显著性意义（≤0.05）

2.2 精米的营养品质

由表6和表7可以看出，供试品种（系）的蛋白质含有率平均值为8.64%，标准偏差为0.82%，变异系数为10.54%；其中‘津原45’蛋白质含有率最低，为7.65%，‘东37’蛋白质含有率最高，为10.10%。直链淀粉含有率的平均值为16.88%，标准偏差为0.63%，变异系数为26.79%。其中‘津川1号’直链淀粉含有率最低，为16.1%，‘津原45’直链淀粉含有率最高，为18.1%。供试品种间蛋白质含有率呈现出极显著差异（≤0.001），但直链淀粉含有率则没有呈现出差异显 著性。

表6 供试品种（系）精米的营养品质测定 %

表7 供试品种（系）精米的营养品质分析 %

注：**表示在0.01显著水平上差异显著；ns表示无显著差异

稻米的贮藏品质与游离脂肪酸含有率密切相关。通常来讲，食味品质较好的稻米，游离脂肪酸含有率较低。供试品种（系）糙米中游离脂肪酸含有率如图1所示。由图1可知，‘津川1号’和‘津原E28’游离脂肪酸含有率最低，均为17.0%，‘东46’和‘东56’游离脂肪酸含有率最高，均为19.8%；其中，‘东46’、‘东37’和‘东56’游离脂肪酸含有率差异不显著，‘东37’、‘东58’和‘津原45’差异也不显著。‘东56’和‘东58’‘东47’游离脂肪酸含有率差异显著。

图1 供试品种（系）游离脂肪酸含有率

注：不同小写字母表示不同处理之间在0.05水平上存在显著差异

2.3 米饭质地特性及RVA特征值

表8和表9显示了供试品种（系）蒸煮米饭的物化特性以及大米糊化特性的RVA特征值。由表8和表9看出，供试品种（系）蒸煮米饭的软硬性、附着性等物化特性在品种（系）间达显著性意义（≤0.05）；而黏弹性、硬度/黏度比在品种（系）间达极显著意义（≤0.001）。供试品种（系）的硬度/弹力比在品种间的差异则不显著；供试品种（系）的大米糊化特性值（即RVA特征值）、供试品种的最高黏度和崩解值呈现出极显著意义。而最终黏度在供试品种（系）间的差异性仅在5%水平上呈现显著性差异。

表8 米饭物化特性及糊化特性值

表9 米饭物化特性及糊化特性值分析

注：ns为差别无显著性意义；*、**、***分别表示在0.05、0.01、0.001显著水平上差异显著

2.4 相关性分析

从图2可以看出，直链淀粉含有率和蛋白质含有率相关性为0.245ns，二者相关性并不显著；硬度/黏度比和最高黏度之间呈极显著负相关，相关系数为-0.888***；软硬性和硬度/黏度比之间呈极显著正相关，相关系数为0.704**；硬度/弹力比和软硬性之间呈极显著正相关，相关系数为0.967***。

图2 供试品种（系）理化特性之间的相关性

注：ns表示差异不显著；*、**、***分别表示在0.05、0.01、0.001显著水平上差异显著，下同

供试水稻品种的理化特性和食味品尝试验综合评价之间的相关性如图3所示。

图3 供试品种（系）理化特性和综合评价之间的相关性

注：ns表示差异不显著

由图3可以看出，综合评价值和蛋白质含有率、直链淀粉含有率、硬度/黏度比及游离脂肪酸含有率均呈负相关关系，其相关系数分别为-0.264ns、-0.411ns、-0.344ns和-0.489ns；综合评价值和最高黏度、水分含有率、糙米粒厚以及黏弹性呈正相关关系，相关系数分别为0.474ns、0.231ns，0.133ns和0.276ns，各理化指标和综合评价值之间的相关性均不显著。

表10显示了食味品尝试验中的评价指标和综合评价值之间的相关性。由表10可见，综合评价值和外观、味道、香味以及甜味均呈极显著正相关（≤0.001），其相关系数依次为0.876、0.836、0.907和0.890；综合评价值和黏度呈显著正相关（≤0.05），其相关系数值为0.740；而综合评价值和硬度却呈负相关关系，相关性不显著，其相关系数为-0.401。

表10 评价指标和综合评价值相关性分析

食味评价指标和理化指标之间的相关性如表11所示。由表11可知，食味评价指标和理化指标之间存在不同程度上的显著性意义。

表11 评价指标和理化指标相关性分析

表12显示了综合评价值和理化指标的相关性。由表12可知，综合评价值和理化指标（部分指标值略）之间的相关性均不显著（≥0.05）。

表12 综合评价值和理化指标的相关性

3 讨论

通常来讲，稻米的食味品质是指稻米在蒸煮食用过程中，消费者依据米饭的外观、味道、黏度、硬度、香味、甜味以及综合食味等方面对其好吃与不好吃的一种综合性食感评价[1]。影响稻米食味的因素主要有3个：水稻品种自身所具备的遗传特性、产地及气候条件、生长栽培条件及管理措施。糙米的外观品质、精米的营养品质、米饭的物化特性、稻米淀粉的糊化特性和综合评价值之间存在密切关系。直链淀粉含有率和蛋白质含有率过高往往导致稻米的食味变差，同时最高黏度和崩解值越低，稻米的食味品质有变差趋势。因而，稻米品质的改良途径主要是通过调整蛋白质含有率和淀粉组分的组成。

由供试品种（系） 的相关性分析可知，糙米的外观品质（白度等）、营养品质（直链淀粉含有率、水分含有率等）、蒸煮及食味品质（淀粉特性、软硬性）和食味品尝试验中的评价指标存在相关性，且综合评价值和食味评价指标之间也存在相关性，但理化指标和综合评价值的相关性却不显著，如图4所示。这是由于硬度/黏度比在一定程度上影响着稻米的综合食味。具体表现为米饭的硬度/黏度比越大，综合评价值越差；米饭的最高黏度越大，米饭的食味越好[7]。

图4 综合食味评价值、食味评价指标、理化指标间的关系

目前关于理化指标的测定方法还存在一定的局限性。通常所测定的水稻理化指标仅反映了稻米成分的含有率，但尚有很多成分因测定方法的局限性，不能准确反映稻米的品质特性（食味品尝试验相对来说能够反映稻米的食味品质）。本研究结果表明，稻米的各理化指标并不能准确反映最终的食味品质，欲真实地反映稻米品质，还需要借助具有一定辨别能力和嗜好性的鉴评员进行食味品尝试验。

[1] 崔晶，张欣. 水稻食味研究[J]. 食味研究与开发，2008（2）：193.

[2] 崔晶，松江勇次，楠谷彰人，等. 关于水稻食味特性及其研究路径[C]// 中国作物学会. 2014年中国作物学会学术年会论文摘要集，南京：2014.

[3] 王才林，朱镇，张亚东，等. 粳稻外观品质选择效果研究[J]. 云南农业大学学报，2006，21（增刊）：47-52.

[4] He P，Li S G， Qian Q. Genetic analysis of rice grain quality[J]. Theor Appl Genet，1999，98（3/4）：502-508.

[5] Tan Y F，Li J X，Yu S B，et al. The three important traits for cooking and eating quality of rice grains are controlled by a single locus in an elite rice hybrid, Shanyou 63[J]. Theor Appl Genet，1999，99：642-648.

[6] 贺晓鹏，朱昌兰，刘玲珑，等. 不同水稻品种支链淀粉结构的差异及其与淀粉理化特性的关系[J]. 作物学报，2010，36（2）：276-284.

[7] 崔晶，森田茂纪. 水稻食味品质学[M]. 天津：天津教育出版社，2007.

[8] Juliano B O. Rice chemistry and technology[M]. 2nd ed. American association of Cereal Chemists, Incorporated Saint Paul，Minnesota，USA，1985.

[9] 李欣，莫惠栋，王安民，等. 粳型杂种大米品质性状的遗传表达[J]. 中国水稻科学，1999，13（4）：197-204.

[10] 徐辰武. 稻米品质性状的遗传研究[D]. 南京：南京农业大学，1998.

[11] 敖雁，徐辰武，莫惠栋. 籼型杂种大米品质性状的数量遗传解析[J]. 遗传学报，2000，27（8）：706-712

[12] 樊龙江，石春海，吴建国，等. 籼稻糙米厚度的发育遗传研究[J]. 遗传学报，2000，27（10）：870-877.

[13] Jiang G H，Hong X Y，Xu C G，et al. Identification of quantitative trait loci for grain appearance quality using a double-haploid rice population[J]. Integrat Plant Bio，2005，47（11）：1391-1403

[14] 包劲松，何平，李仕贵，等. 异地比较定位控制稻米蒸煮食用品质的数量性状基因[J]. 中国农业科学，2000，33（5）：1-7.

[15] Lanceras J C，Huang Z L，Naivikul O，et al. Mapping of genes for cooking and eating qualities in Thai jasmine rice （KDML105）[J]. DNA Res，2000，7（2）：93-101.

[16] Septiningsih E M，Trijatmiko K R，Moeljopawiro S，et al. Identification of quantitative trait loci for grain quality in an advanced backcross population derived from thevariety IR64 and the wild relative[J]. Theor Appl Genet，2003，107（8）：1433-1441.

[17] Aluko G，Martinez C，Tohme J，et al. QTL mapping of grain quality traits from the interspecific cross×[J]. Theor Appl Genet，2004，109（3）：630-639.

[18] Mckenzie K S，Rutger J N. Genetic analysis of amylose content alkali spreading score and grain dimension in rice [J]. Crop Sci，1983，23（2）：306-313.

[19] Okamoto K， Kobayashi K，Hirasawa H，et al. Structural differences in amylopectin affect waxy rice processing [J]. Plant Prod Sci，2002，5（1）：45-50.

[20] Pooni H S，Kumar I，Khush G S. Genetical control of amylose content in selected crosses ofrice[J]. Heredity，1993，70（3）：269-280

[21] Izawa T，Shimamoto K. Becoming a model plant: the importance of rice to plant science[J]. Trends Plant Sci，1996，1（3）：95-99.

[22] Cui J，Zhang X，Cui Z Q，et al. Physicochemical properties related to palatability of Chinese japonica–type rice[J]. Fac Agr Kyushu Univ，2016，61（1）：59-63.

[23] Zhang X，Cui Z Q，Cui J，et al. Sensory test for the palatability of japanese rice cultivars by Chinese and Japanese panels，Jpn[J]. Crop Sci，2015，84（2）：76-181.

[24] 松江勇次. 作物生産からみた米の食味品質学[J]. 養賢堂，東京，2012.

[25] 崔中秋. 水栽培における水稲の収量と米の品質・食味に関する研究[M]. 甲農博第932号，国立国会図書館，2016.

[26] 崔中秋. 香川県におけるヒノヒカリの節水栽培[M]. 農業技術大系 作物類，第9巻，第3章，第3部分，第3節，農山漁村文化協会，2017.

责任编辑：宗淑萍

Correlation analysis of rice quality

WANG Zhi-xi1,5, LÜ Wen-jun1,5, CUI Jing1,5, HUANG Liang1, ZHANG Xin1,5, Akihito Kusutani2,5, Yuji Matsue3,5, CUI Zhong-qiu4,5,Corresponding Anthor

（1. College of Agronomy and Resource Environment, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 2. Kagawa University, Kagawa 761-0795, Japan; 3. Kyushu University, Fukuoka 812-8581, Japan; 4. Tianjin Rice Research Institute, Tianjin 300384, China; 5. Tianjin International Joint Research and Development Center on Palatability and Quality of Rice, Tianjin 300384, China）

In order to further study rice quality to accelerate the breeding of quality and eating rice varieties（or lines）and provide the corresponding theoretical basis and technical reference, this study systematically probed into the correlation between the factors influencing the quality of rice and the synthetic evaluation value of rice. This test proposed 8 rice varieties（or lines）to determine the physical and chemical properties of rice, at the same time analyzed the appearance quality of brown rice, white rice protein containing rate, amylose content, and rice starch gelatinization characteristics index. The results show that there are different degrees of correlation between the comprehensive evaluation value and appearance quality of brown rice, white rice protein containing rate, amylose content, rice starch gelatinization characteristics, but the correlation between the physical and chemical index and the comprehensive evaluation value is not significant （＞0.05）.The above results indicate that the various physicochemical indexes of rice can not accurately reflect the final taste quality.

rice; processing quality; appearance quality; nutritional quality; palatability（cooking）quality; storage quality

1008-5394（2018）03-0009-07

10.19640/j.cnki.jtau.2018.03.002

S511

A

2018-05-14

国家重点研发计划“七大农作物育种”重点专项（2017YFD0100505）；天津市科技计划项目（ITTRRS2018013）

王志玺（1992-），男，硕士在读，研究方向为水稻品质（食味）改良研究。E-mail:wangzhixi19920904@163.com。

崔中秋（1986-），男，助理研究员，博士，主要从事水稻食味品质育种。E-mail:15822958203@163.com。