头季与再生季稻米营养成分与米饭质构及食味品质的比较分析

魏颖娟，陶湘林，吴跃辉，唐汉军

(湖南省农产品加工研究所，湖南长沙 410125)

再生稻是指头季水稻收割后，利用稻桩重新发苗、长穗，再收一茬的水稻。在种植双季稻光温资源不足、一季稻光温资源有余的地区，种植再生稻是增加粮食总产的一条重要途径。同时，再生稻米在品质上明显优于头季稻米[1-3]，其市场价格高，种植人工及农资成本低于双季稻，农民有种植再生稻的习惯。关于再生稻的品种选育和栽培技术的研究较多[4-7]，但关于头季与再生季稻米品质差异及品质形成机理的研究较少。再生稻米饭食味品质是再生稻稻米品质中重要的组成部分，而米饭的食味品质受较多因素影响。(1)成分因素:淀粉、蛋白质和脂肪等主要成分含量及组成影响米饭的食味品质[8-12]；(2)品种/基因:垩白率、垩白面积、直链淀粉含量、支链淀粉长度分布差异等受第3、5、6 号染色体上的主效基因和若干修饰基因共同调控[13-16]；(3)环境及栽种措施:水稻生长过程中环境、气象因子及遮光、施肥等栽培措施也会造成一定影响[2，3，16-19]；(4)蒸煮条件:食味品质还受到米饭蒸煮过程中的加水量、浸泡时间、蒸煮和焖制的温度、压力、时长、蒸煮溶出淀粉、蛋白质等蒸煮条件影响[20-22]。总之，在蒸煮条件一致的情况下，各种成分的含量及组成是决定米饭食味的物质基础；编码合成各组分的基因由于品种不同而具有差异；而关键基因的表达受到当年稻米生产全过程中各种外界环境及栽培措施的影响。本研究以生产上作为再生稻种植且面积较大的31 个水稻品种为材料，对各品种头季与再生季稻米营养品质、蒸煮及米饭质构、食味品质等指标进行比较和分析，以为再生稻生产和发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

种植的各品种种子来源于品种选育单位。头季和再生季稻谷样品均为2017 年由湖南农业大学唐启源教授再生稻研究团队提供。各试验品种审定编号及生育期、品质性状等见表1。

表1 各试验水稻品种信息汇总表Table 1 Information summary of tested rice varieties

续表1

1.2 试验地与试验设计

试验地点位于湖南省益阳市大通湖区千山红镇，属亚热带向北亚热带过渡的大陆性季风湿润气候区。各品种均于2017 年3 月25 日播种，湿润育秧，4 月20 日手工插秧，密度20.0 cm×26.6 cm，杂交稻每穴2 苗，常规稻每穴4～5 苗。田间小区采用单因子(品种)完全随机排列，每个品种种植面积30 m2，不设重复。头季齐穗期在7 月15 日左右，于8 月上、中旬收割取样。再生季齐穗期在9 月15 日左右，于10 月中、下旬收割取样。稻谷样品分品种单独取样。每个品种以群体稻穗谷粒85%～90%黄化时为适时收割期，收割时每个品种每次取稻谷样品约1.5 kg。所有样品统一脱粒、晒干，室内储藏3 个月后，用台州沃粮2088 型精米机进行脱壳、除糙。稻谷样品在40 ℃条件下烘干至恒重后用PE 封口袋密封保存，用于稻米营养品质及米饭质构等分析。头季与再生季籽粒灌浆期气象数据从当地农技推广站获取。水稻生产过程中灌浆结实期30 d 气象指标如下:(1)头季:日平均气温30.0 ℃，日平均降水量6.2 mm，日平均日照10.5 h，日平均太阳总辐射量832.3 w/m2，齐穗后8～15 d(共计7 d)日均气温为38 ℃；(2)再生季:日平均气温22.0 ℃，日平均降水量9.6 mm，日平均日照7.1 h，日平均太阳总辐射量407.2 w/m2，再生季齐穗后6、14、20～22、27～30 d(共计9 d)日均气温为17.7 ℃。

1.3 测定方法

以40 ℃(稻米淀粉在45 ℃以上开始糊化，烘干温度过高会影响米饭的质构及食味测定结果)干燥糙米样品后高速粉碎，用于后续分析。基本营养成分分析:采用烘干法(105 ℃)测定水分含量，采用凯氏定氮法测定粗蛋白含量，采用索氏提取法测定粗脂肪含量，采用马弗炉灼烧法测定灰分，采用苯酚硫酸法测定糖类含量，采用日本佐竹食味仪SATAKE-STA1B 测定米饭硬度、黏度、口感等质构及食味品质指标。

1.4 数据处理

采用Excel 对数据进行整理和统计分析，采用SPSS 22.0 进行相关性分析和双因子方差分析。

2 结果与分析

2.1 稻米基本营养成分比较

对不同类型品种头季与再生季稻米(糙米)的基本营养成分进行分析，结果于表2。影响稻米食味品质(口感)和营养品质指标的蛋白质、脂类、糖类既存在品种类型间差异，也存在栽培季别间差异。稻米蛋白质含量以再生季高于头季，分别为8.70%～8.88%和7.07%～7.13%，品种类型间差异不大；其变异系数也以再生季(10.2%～11.0%)高于头季(7.1%～8.7%)。稻米脂类含量以头季高于再生季，以优质稻米高于普通稻米，但变异系数以头季优质稻最大，达43.2%，再生季品种类型间变异系数为22.0%～23.6%。稻米糖类含量头季高于再生季，普通稻头季高于优质稻，而再生季普通稻则低于优质稻，其变异系数品种类型间差异不大，头季为1.1%～2.5%，再生季为1.9%～1.5%。不同季别间和不同品种类型间稻米水分含量及其变异系数差异均不大，其中水分含量头季为11.65%～11.79%，再生季为12.5%～12.8%；变异系数头季为4.3%～4.5%，再生季为4.0%～8.7%。不同季别和不同品种类型间稻米灰分含量差异均不大，为1.32%～1.43%，但不同季别稻米的变异系数差异较大，头季为6.6%～7.6%，再生季为8.1%～8.7%。

表2 稻米的基本营养成分Table 2 Basic nutritional ingredient of rice %

2.2 米饭质构及食味分析

食味是人们对米饭的直接感观，是由米饭硬度、黏性、平衡度(硬度/黏度比)等质构指标以及外观、口感这些感官指标构成。不同类型品种头季与再生季稻米米饭质构及食味品质分析结果见表3。米饭质构指标的变异系数表现为硬度<黏度<平衡度，说明不同品种类型之间硬度差异较小，平衡度的差异最大；再生季稻米的米饭硬度高于头季，分别为2.92～3.42 和2.43～2.44，品种类型间差异不大；头季稻的黏度和平衡度均高于再生季，米饭黏度分别为0.15～0.16 和0.08～0.10，平衡度分别为0.08～0.09 和0.03，品种类型间的差异均不大。

表3 稻米米饭质构及食味品质Table 3 Rice texture and eating quality

米饭外观、口感及综合评分等感官品质均以头季稻优于再生季稻，不同类型品种间表现一致。从头季稻米饭食味指标的变异系数来看，普通稻米为综合评分<外观<口感，优质稻米为综合评分<口感<外观，说明综合评分差异较小，而外观、口感的评价品种类型间表现不一。从再生季稻米的米饭食味指标的变异系数来看，普通稻与优质稻均表现为综合评分<外观<口感，说明再生季也以综合评分差异较小，外观、口感的评价品种类型间表现一致。

2.3 稻米品质指标间的关系

分析各品种头季与再生季糙米基本营养成分与米饭质构、食味等指标间的相关性，结果如表4。稻米的蛋白质含量(6.09%～11.57%)与米饭硬度极显著正相关，与黏度、平衡度、外观、口感、综合评分呈极显著负相关；稻米的脂质含量(1.1～4%)与黏度、平衡度、口感、综合评分均呈极显著正相关；稻米的糖分含量(65.46%～71.29%)与米饭硬度极显著负相关，与外观、口感、综合评分极显著正相关，与平衡度显著正相关；稻米水分含量(10.4%～13.7%)与米饭的硬度显著正相关，与米饭的粘度、平衡度、外观、口感、综合评分呈极显著的负相关；米饭的硬度与外观、口感、综合评分呈极显著负相关；黏度、平衡度与外观、口感、综合评分均呈极显著正相关。

表4 稻米品质及米饭食味品质指标间的相关系数Table 4 The correlation between rice quality indexes and taste quality indexes of cooked rice

2.4 稻米品质指标的方差分析

分别对不同类型品种头季与再生季稻米及米饭各指标参数进行验证，数据具有独立性，呈正态分布，符合方差分析的假设前提要求，进而进行双因子方差分析。方差来源设定为季别因子(头季、再生季)和品种类型因子(普通稻、优质稻)，分析不同种植季别、不同品种类型对稻米品质、米饭质构、米饭食味等指标的影响。

根据表5，不同种植季别对稻米蛋白质、脂类、糖类、水分含量有极显著影响，而不同品种类型对其影响不显著。

表5 稻米品质指标的双因子方差分析Table 5 Two－factor ANOVA analysis of rice quality indexes

根据表6，不同种植季别稻米米饭的硬度、黏度、平衡度差异极显著(P<0.01)，但不同品种类型间差异不显著。不同种植季别稻米米饭外观、口感、综合评分的差异极显著(P<0.01)，但不同品种类型间差异不显著。

表6 稻米米饭质构及食味指标的双因子方差分析Table 6 Two－factor ANOVA analysis of texture and taste indexes rice

3 讨论

3.1 稻米营养成分与米饭质构、食味的关系

稻米品质主要包括外观品质、加工品质、蒸煮食味和营养品质等4 个方面。米饭质构与食味品质由多个参数共同表征，针对其与构成稻米干物质的主要生物大分子如直/支链淀粉、蛋白质、脂肪酸等含量以及与成分显著相关的胶稠度、糊化温度、米粉粘滞性变化 RVA 谱等的关系的研究已有不少[11，12，23-25]，但关于稻米中水分、矿质营养成分等小分子物质等对米饭质构和食味品质影响的研究较少。目前对头季与再生季稻米质(外观、加工、营养品质以及食味品质相关RVA 谱、胶稠度、直链淀粉含量、消减值等指标)的大多研究均表明再生稻米质优于头季稻米[2，4，5，19]，但对再生稻与头季稻的米饭质构和食味品质进行比较分析的研究未见报道。

王鹏跃等[23]认为稻米水分与米饭的弹性显著相关，脂肪与硬度显著负相关、与其他质构参数也基本呈负相关；李贞[12]发现食味品质与脂肪含量呈显著正相关。本研究将稻米理化指标中的基本营养成分含量与米饭质构和食味品质相结合进行分析，发现米粒水分含量与米饭的硬度呈显著正相关，与米饭的粘度、平衡度、外观、口感、综合评分呈极显著负相关；米粒的脂质含量与黏度、平衡度、口感、综合评分都呈极显著正相关。研究结果与前人的研究基本一致。同时本研究中米粒的蛋白质含量与米饭硬度极显著正相关，与黏度、平衡度、外观、口感、综合评分呈极显著负相关。而有研究却认为蛋白质与米饭质构参数相关性不大[12，23]，游离氨基酸与粘连性呈极显著负相关，与弹性负相关；也有学者认为虽然蛋白质在淀粉糊化过程中可以通过二硫键与淀粉链结合形成淀粉-蛋白复合体，增强淀粉糊的强度和刚度，但与食味品质综合评分相关性并不显著[11，24]；还有学者认为，蛋白质含量的提高对米饭蒸煮食味有极显著负面影响[25]。大多研究认为，稻米中直链淀粉含量、支链淀粉分支链比例与多个质构参数呈显著或极显著相关[11，12，23-25]。一定范围的低直链淀粉含量是优良米饭食味品质形成的主要原因，较多A 链和较少B1 链的支链淀粉分支链比例主要对糊化和硬度、黏性、弹性等起作用，可以减低回生度。本研究通过测定米粒的糖分含量反应了稻米中总淀粉的含量，其与米饭硬度极显著负相关，与外观、口感、综合评分极显著正相关，与平衡度显著正相关，结论与前人研究完全一致。本研究结果表明，米饭的硬度与外观、口感、综合评分呈极显著负相关；黏度、平衡度与外观、口感、综合评分呈极显著正相关，与李苏红等[26]研究结论基本一致。虽然王志玺等[24]研究发现米饭综合评价值与外观品质、稻米的蛋白质含量、直链淀粉含量、米饭的物化特性、稻米淀粉的糊化特性等相关性并不显著，进而认为稻米的各理化指标并不能准确地反映最终的食味品质。但本研究发现稻米基本营养成分中的蛋白质、脂类、糖类、水分与米饭质构和食味存在显著相关性。

3.2 米饭营养与食味品质在品种与季节双因子条件下的差异

环境因子和栽培农艺措施在一定程度上影响稻米的食味品质。稻米形成始于籽粒灌浆期，稻米品质性状与灌浆期间的环境因素密切相关，即这一时期的温度、日照时数、施肥量、相对湿度、降水量等对稻米品质的影响很大[27-30]。Li 等[27]认为环境因素中以温光条件对稻米品质影响最大。汪浩等[2]研究发现齐穗后日平均温度对稻米品质的影响远大于日照时数。程方民等[28]早在2000 年就发现齐穗的20 天是稻米直链淀粉形成的关键时段，不同品种对该时段内温度变化的反应不同。田玉聪等[18]通过研究气象条件对优质再生稻米形成的影响，发现再生稻头季营养生长阶段与再生季灌浆期气象条件均能显著影响再生稻稻米品质，而温度因子是主要的气象因素。王端等[29]对长江流域5 省市近10 年国家审定水稻品种产量和品质与其相应气候特性的关系进行了分析，发现光照总时数对籽粒的外观和食味品质有显著的正效应，增加光照时间有利于获得较高的品质。

本研究发现稻米蛋白质含量以再生季高于头季，其变异系数也以再生季高于头季；脂类含量以头季高于再生季，以优质稻米高于普通稻米，但变异系数以头季优质稻最大，再生季品种类型间变异系数差异不大；糖类含量头季高于再生季，以普通稻头季高于优质稻，而再生季则低于优质稻。这与段骅等[30]关于高温对稻米品质产生不利影响，使籽粒充实度下降，蛋白质含量下降的研究结论基本一致。丹野久[9]通过分析1991 年至2006 年日本北海道15 个地区稻米的蛋白质和直链淀粉含量年度间(温差)和地区间的差异，发现成熟期气温(抽穗后40 d)高于或低于灌浆适宜温度范围(25～30℃)时，蛋白质及直链淀粉含量皆升高。这一结论也可以解释本研究的结果。

前期的研究证明[31]不同穗粒型水稻籽粒增长符合非线性模式，会经过渐进增长、快速增长、缓慢增长三个过程，但品种间籽粒灌浆强度及灌浆持续时间差异显著。还有研究[32]证明，齐穗后光、温与产量和品质均显著相关。本研究参试样品食味品质综合评分都不高，是因为头季齐穗后8～15 d 连续7 d的日平均气温高达38 ℃，而再生季齐穗后6、14、20～22 和27～30 d 共计9 d的日平均气温仅17.7℃，可能正是由于籽粒灌浆关键期遭遇了极端天气，导致所有参试样品食味品质外观、口感、综合评分都偏低。

4 结论

头季与再生季水稻糙米的蛋白质含量与米饭硬度极显著正相关，与黏度、平衡度、外观、口感、综合评分呈极显著负相关；脂质含量与米饭黏度、平衡度、口感、综合评分都呈极显著正相关；糖分含量与米饭硬度极显著负相关，与外观、口感、综合评分极显著正相关，与平衡度显著正相关；水分含量与米饭的硬度显著正相关，与米饭的黏度、平衡度、外观、口感、综合评分呈极显著负相关；米饭的硬度与外观、口感、综合评分呈极显著负相关；黏度、平衡度与外观、口感、综合评分呈极显著正相关。各品种类型作为再生稻种植时，稻米基本营养成分、米饭食味品质受季节因素的显著影响，而品种类型因素对其影响不显著。