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碾磨品质对籼稻食味品质的影响

2017-06-10郭桂英王青林马汉云鲁伟林沈光辉

天津农业科学 2017年6期
关键词:籼稻精米糙米

郭桂英+王青林+马汉云+鲁伟林+沈光辉+全瑞兰+余新春+扶定+霍二伟

摘 要:分别测定豫南稻区2013年收获的153个普通籼稻品种材料的糙米食味品质和精米食味品质,并比较分析碾磨前后食味值、直链淀粉含量、蛋白质含量和水分含量之间的相关性,最后运用DPS软件进行数据处理并分析得出碾磨品质和食味品质的典型相关性。结果显示,糙米的食味值明显高于精米的食味值,食味品质是直链淀粉含量与蛋白质含量综合作用的结果,只有蛋白质与直链淀粉两者含量相互协调时才能形成良好的食味品质,食味值才会比较高。研究认为:稻米碾磨精加工后,食味值下降,食味品质相应变差;稻米碾磨品质和食味品质具有典型性相关关系。

关键词:籼稻;糙米;精米;碾磨品质;食味品质;典型性相关关系

中图分类号:S511.2+1 文献标识码:A DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2017.06.011

Abstract: The index of eating quality of brown rice and polished rice of 153 ordinary indica rice harvested in 2013 were separately determined, and comparatively analyzed the correlation between eating value, amylose content, protein content and water content before and after grinding, DPS software was used for data processing and analysis. The results showed that the value of brown rice was significantly higher than that of polished rice, eating quality was a result of the combined action of amylose content and protein content, protein and amylose content could form a good eating quality only when they coordinated each other. It was concluded that after grinding, rice eating values falls, rice eating quality became poor, and the grinding quality and eating quality had typical correlation.

Key words: indica rice; brown rice; polished rice; grinding quality; eating quality; typicality

中国是一个“稻米王国”,年产量占世界稻谷总产量的37%左右,居世界首位,而且在中国以大米为主食的人口占60%以上[1]。随着人们生活水平的提高以及国家贸易竞争的加剧,对优质稻米的需求量日益增高,水稻品质育种越来越受到重视。因此,稻米品质优化不仅影响人民的生活水平,也影响稻米的生产、流通和销售。当前,我国优质稻米较少,价格也明显低于日本、泰国大米,缺少国际竞争优势。因此,提高中国稻米品质是一个亟待解决的重要课题[2]。稻米品质包括碾磨品质、外观品质、蒸煮与食味品质以及营养品质4个方面[3]。因此,稻米品质是一个综合性状,其中碾磨品质对稻米品质影响较大[4],直接影响到稻米市场价格和銷售。根据农业部最新行业标准(NY/T-593—2002)[5],籼稻碾磨品质包括出糙率、精米率和整精米率3项标准。整精米率是制约当前杂交籼稻碾磨品质的最主要因素[6]。当前,对消费者而言,最重要的莫过于米饭的食味。据调查,消费者购买稻米时主要考虑“食味”者占45%,“食味”已成为现代稻米商战中的决定性因素,而且稻米的食味品质还与其他品质诸如营养品质、碾磨品质、外观等密切相关。

河南省籼稻种植区域集中,主要分布在豫南稻区,主要包括河南省南部的信阳市以及南阳、驻马店两市的部分县(区),以信阳市面积最大,有“豫南老稻区”之称,是河南省水稻的主产区。河南省南部稻区水稻生产以一季中籼稻品种为主,当地光、温、水资源能充分满足水稻需求,特别是在水稻的抽穗灌浆中后期,光照充足、昼夜温差较大,病虫害较轻,稻米品质明显优于我国南方稻区生产的一季中籼稻品种,也是全国一季中籼的高产区之一,水稻产量和品质优势非常明显。水稻已成为河南省南部稻区不可替代的高产稳产类粮食作物,水稻生产对豫南地区粮食增产、农民致富起到了十分重要的作用。

稻米籽粒直链淀粉和蛋白质含量是影响稻米蒸煮食味品质的重要因素,而食味值是代替官能鉴定对稻米食味品质进行直接评价的指标,食味值越大,食味品质就越好,反之,食味品质就越差。所谓碾精程度是指将糙米碾成精米的程度。随着碾米精度的增加,与米饭食味有密切关系的直链淀粉含量、胶稠度和糊化温度大多显著或极显著提高[7]。另外,在碾精加工过程中,米粒因摩擦生热而温度上升,这种升温也会使米饭食味有所下降[3]。

淀粉是稻米最主要的成分,食用精米中淀粉约占90%,因而淀粉品质与食味品质直接关联[8],水稻籽粒的灌浆过程主要为淀粉的合成和积累过程[9]。稻米淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成,其中,直链淀粉含量是评价稻米蒸煮食用品质好坏的重要指标之一。直链淀粉由蜡质基因(Wx)编码的颗粒性结合淀粉合成酶(Granule-bound starch synthase,GBSS)催化合成,目前人们对Wx基因的遗传调控机理已有深入的研究[10-13]。有研究指出,直链淀粉含量与稻米食味呈显著或极显著负相关[14-19],通过选择较低的直链淀粉含量可在一定程度上使胶稠度变软,糊化温度降低,米粒延伸性变好,而使得稻米食味变佳[16]。然而,稻米直链淀粉含量并不是越低越好,直链淀粉含量过低,煮成米饭就会太粘,味淡,食味差。因此,一个水稻品种要具备优良的食味,它的直链淀粉含量一般应在中等适宜水平。已有研究表明,淀粉中直链淀粉的相对含量多少是决定米饭质地和食味的重要因素之一。直链淀粉含量低,米饭黏软,外观油润、有光泽,冷不回生,适口性好;反之,则米饭质地硬、黏性小,蓬松干燥、光泽差[20]。因此,直链淀粉含量已经成为稻米食味品质改良的一项重要指标。

蛋白质作为稻米胚乳的第二大主要成份,占胚乳质量的6%~10%,它是影响稻米蒸煮食味品质性状因素中最主要的内在因素之一,其含量高低直接影响稻米蒸煮食味品质[21-23]。Juliano等已经证实蛋白质含量高低影响米饭的色泽和光泽,高蛋白米饭相对于低蛋白米饭呈现轻微的奶油色。可见,蛋白质虽在稻米胚乳中含量不高,但对稻米蒸煮食味品质的影响较大,一般认为蛋白质含量超过9.0%的稻米食味品质下降[24]。因此,进一步深入研究蛋白质含量对稻米蒸煮食味品质的影响非常有必要,但研究结果并不太一致。最近的研究结果表明[25],在一定的蛋白质含量范围内,降低蛋白质含量能够提高杂种早代稻米的蒸煮食味品质,但蛋白质含量过高或过低,食味品质均会呈现不同程度的下降趋势,这说明在杂种后代中蛋白质含量与蒸煮食味品质并不是简单的线性关系。另外,在试验中,随着蛋白质含量下降,直链淀粉含量增加,蛋白质和直链淀粉含量之间存在着此消彼长的矛盾关系,然而直链淀粉含量增加同样导致蒸煮食味道品质变劣。因此,从另一个角度说明了蛋白质含量下降到一定程度后蒸煮食物味品质反而变劣的内在原因。

衡量稻米品质的两个重要指标是稻米的蛋白质含量与直链淀粉含量[26],当前日本已开发出基于光谱方法的大米品质自动监测系统[27]。日本用近红外评价装置建立蛋白质、水分、脂质、直链淀粉等成分平衡原理设计的食味计,借助计算机及相应软件,计算食味值,该法被广泛应用在稻米的品质筛选上。大米在碾制过程中皮层(糊粉层)被除去的程度称为碾白度[28]。由于稻米的蛋白质和脂类物质主要分布在皮层中,而淀粉则集中分布在胚乳中,碾米过程中除去皮层使米粒中淀粉含量增高而蛋白质和脂质含量降低,因此,精米的组成成分及相应的糊化性质随之变化。多年的研究结果表明,高碾白度可以提高大米的吸水性、溶胀性,因而可以提高米饭的一些感官品质。然而,为了兼顾大米的食用品质、营养品质和生产成本等,碾白度不是越高越好,为此必须确定合理的碾白度。沈鹏等[22]利用不同品质类型的粳稻品种,测定在不同碾磨程度下的稻米蒸煮食味品质。结果表明,在不同的精碾程度下,随着蛋白质含量的下降,RVA最高粘度、下降粘度值升高,粘滞峰消减值变小。随着碾白度的提高,蛋白质含量有所降低,稻米硬度逐渐减小而胶粘性逐步提高。米饭的粗糙性随着碾白度的提高而稍有所下降。柔韧性、内部水分含量和饭团粘合性随着碾白度明显提高,然而耐嚼性随之降低。这些都表明,稻米的碾磨品质对稻米食味品质有很大影响,有必要将食味计测定的食味品质指标和稻米的碾磨品质的相关性做进一步的相关性分析。

本研究的目的是探索籼稻稻米碾精前后食味品质指标的变化情况包括食味值、直链淀粉含量、蛋白质含量和水分含量,以及通过数据分析找出稻米碾磨品质指标和食味品质指标之间的典型性相关关系。

1 材料和方法

1.1 供试材料

利用当前河南省南部稻区生产中大面积利用的主导品种,2010年全国南方稻区长江中下游中籼迟熟所有参试品种,河南省南部稻区区域试验、生产试验、区试预备试验及信阳市农科所品比试验参试品种共153个(糯稻除外)。所有品种均在信阳市农业科学院试验田正季种植,播种期在4月21日—4月27日,田间施肥、管理及收获、干燥、贮藏基本一致。

1.2 方法与步骤

1.2.1 稻米碾磨品质测定 每个样品稻谷取1 000 g,用网袋装好,并标签标记,封口放在用塑料布隔潮的纸板箱内。将每个样品稻谷用万分之一天平称取20.0 g左右用JGMJ8098稻谷-精米检测机打成糙米,记录糙米质量,计算糙米率;挑出糙米中的不完善粒,称质量记录,计算不完善粒率;将剔除不完善粒的糙米再用该检测机打成精米,计算精米率;将精米保留大于2/3粒长的精米,称质量计算整精米率。公式如下,注意每个样品碾磨品质指标测定均重复3次,然后取平均值记录。

糙米率=糙米质量(g)/供试稻谷质量(g)×100%

不完善粒率=不完善粒质量(g)/供试稻谷质量(g)×100%

精米率=精米质量(g)/供试稻谷质量(g)×100%

整精米率=整精米质量(g)/供试稻谷质量(g)×100%

1.2.2 糙米食味品质测定 每个品种样品稻谷取1 000 g,用网袋装好,并标签标记,封口放在用塑料布隔潮的纸板箱内。将每个样品稻谷用JY7132单项分马力电动机打成糙米并用自封袋密封保存,采用日本进口的RCTA 11A4800米粒食味计进行糙米食味品质指标测定,重复3次。剔除每个样品糙米中的杂质后,每次重复用300 mL糙米测定食味品质指标,包括食味值、直链淀粉含量、蛋白质含量、水分含量4个指标。如果品种不够第3次重复的量,应将该品种样品全部混合均匀后再随机取300 mL进行测定,认真记录数据。(注意:每次重复测定完毕后需清理仪器,并且每个样品测定结束后一定得将残留在料斗内的残留样排出干净后再进行下一个样品的测定。测定过后的样品用自封袋密封存放。)

1.2.3 精米食味品质测定 将每个样品的糙米用JY7132单项分马力电动机打成精米并用自封袋密封保存,采用日本进口的RCTA 11A4800米粒食味计进行精米食味品质指标测定,包括食味值、直链淀粉含量、蛋白质含量、水分含量4个指标。测定方法和步骤以及注意事项与糙米食味品质测定相同。

1.3 数据处理

用DPS软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 豫南稻区籼稻糙米和精米食味品质指标汇总

将2013年种植的153个普通籼稻水稻样品测定的食味品质指标进行汇总,得出如下结果:糙米食味值≥80的品種数有86个,食味值75~79的品种数有64个,食味值为74和73的品种数分别为2个和1个;用这些品种和材料的糙米打成精米后,食味值≥80的品种数为0个,食味值75~79的品种数为51个,食味值70~74的品种数为83个,食味值<70的品种数为19个。可见,糙米比精米的食味品质好,糙米在碾精加工过程后食味品质明显下降。这些测定结果的汇总如表1、表2所示。

從表1和表2还可以看出,稻米食味值是在直链淀粉含量、蛋白质含量和水分含量在一定含量范围内平衡所得,食味值是蛋白质与直链淀粉综合作用的结果。在稻米水分含量比较一致的基础上,只有当蛋白质含量与直链淀粉含量相互协调时才能形成比较高的食味值,食味品质才会比较好。

2.2 豫南稻区籼稻食味品质与碾磨品质之间的关系分析

碾磨过程中,随着碾磨精度的提高,与米饭食味密切相关的直链淀粉含量、胶稠度和糊化温度大多显著或极显著提高,因此,碾磨品质间接影响着稻米食味品质。将表1中碾磨品质与精米食味指标做典型性分析,结果见表3。从表3可以看出,第一组典型相关系数为0.660 5,P值为0.000 1,统计检验结果达到极显著水平。因此,根据第一个典型变量来分析两类性状之间的相互关系。从典型变量系数可以看出:主要反映了出糙率(X1)和食味值(Y1)、直链淀粉含量(Y2)、水分(Y4)的极显著正相关关系,与蛋白质含量(Y3)的极显著负相关关系;不完善粒率(X2)与食味值(Y1)、直链淀粉含量(Y2)、水分含量(Y4)的负相关关系,与蛋白质含量(Y3)的正相关关系;精米率(X3)与食味值(Y1)、直链淀粉含量(Y2)、水分含量(Y4)的正相关关系,与蛋白质含量(Y3)的负相关关系;整精米率(X4)与直链淀粉含量(Y2)、蛋白质含量(Y3)、水分含量(Y4)的正相关关系,与食味值(Y1)的负相关关系。

3 讨 论

由于稻米的蛋白质和脂质主要分布在颖果的皮层中,而淀粉则集中分布在胚乳中,碾米时除去皮层使得米粒中淀粉含量增高而蛋白质含量和脂质含量降低,因而精米的组成成分及相应的糊化特性随之变化。根据多年来的研究结果得出,高碾白度可以提高稻米的吸水性、溶胀性,因而可使米饭的一些感官品质提高。但是,为综合考虑稻米食用品质、营养品质和生产成本等因素,碾白度并不是越高越有利,因此,必须确定合理的稻米碾白度。本研究通过对稻米碾磨品质指标进行测定,糙米和精米食味品质相关主要指标食味值、直链淀粉含量、蛋白质含量、水分含量的测定分析,并将稻米碾磨品质和稻米食味品质做了进一步的相关性分析,结果表明:糙米比精米的食味品质好,糙米在碾精加工过程后食味品质明显下降;稻米食味值是在直链淀粉含量、蛋白质含量和水分含量在一定含量范围内平衡所得,食味值是蛋白质含量与直链淀粉含量综合作用的结果,因此,在稻米水分含量相对一致的基础上,只有蛋白质与直链淀粉两者的含量相互协调时才能形成高的食味值,食味品质才比较好。

4 结 论

本研究利用RCTA 11A4800米粒食味计,根据其近红外(波长600~1 100 nm)微光投射方式测定稻米食味值、直链淀粉含量、蛋白质含量和水分含量4个指标,快速、准确地测定相应数据,并运用DPS数据处理软件精确地分析比较了碾精前后的食味品质指标变化情况,发现稻米碾磨品质和食味品质具有典型性相关关系。

本研究表明,糙米食味品质较精米食味品质好,起因于稻米的蛋白质和脂类主要分布在颖果的皮层中,然而碾磨过程中因除去皮层而使得米粒中淀粉含量增高而蛋白质和脂质含量降低,稻米碾磨品质和食味品质存在典型性相关关系。从典型变量系数可以得出,出糙率和食味值、直链淀粉含量、水分含量呈极显著正相关关系,与蛋白质含量呈极显著负相关关系。

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