趙春芳，岳紅亮，黃雙杰，周麗慧，趙凌，張亞?wèn)|，陳濤，朱鎮(zhèn)， 趙慶勇，姚姝，梁文化，路凱，王才林

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南粳系列水稻品種的食味品質(zhì)與稻米理化特性

趙春芳，岳紅亮，黃雙杰，周麗慧，趙凌，張亞?wèn)|，陳濤，朱鎮(zhèn)， 趙慶勇，姚姝，梁文化，路凱，王才林

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所/江蘇省優(yōu)質(zhì)水稻工程技術(shù)研究中心/國(guó)家水稻改良中心南京分中心，南京 210014）

【目的】明確3個(gè)優(yōu)良食味南粳品種的主要蒸煮食味品質(zhì)性狀的特點(diǎn)及與親本間的差異，為水稻優(yōu)質(zhì)育種提供理論依據(jù)?！痉椒ā勘狙芯恳阅暇盗袃?yōu)良食味粳稻品種南粳46、南粳9108、南粳5055及其父本關(guān)東194、母本武粳13和武香粳14為試驗(yàn)材料，比較分析稻米理化特性、支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)、RVA譜黏滯性、熱力學(xué)特性、米飯食味特性等25個(gè)食味品質(zhì)相關(guān)性狀的差異，分析稻米理化性狀與米飯食味特征值間的關(guān)系、化學(xué)成分和支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)與理化特性間的關(guān)系?！窘Y(jié)果】3個(gè)南粳品種在大多數(shù)性狀上具有一致性，與常規(guī)粳稻親本武粳13和武香粳14相比，3個(gè)南粳品種均具有更小的直鏈淀粉含量、峰值時(shí)間、熱漿黏度、最終黏度、回復(fù)值、消減值、回生焓、回生率和米飯硬度值，更大的膠稠度、崩解值、米飯黏度值和綜合食味值。在支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)上，3個(gè)南粳品種的A鏈（DP6-12）比例更大，而B(niǎo)1鏈（DP13-24）更小。3個(gè)南粳品種大多數(shù)性狀均與關(guān)東194相似，說(shuō)明南粳系列品種的食味品質(zhì)特性遺傳自關(guān)東194。3個(gè)南粳品種中亦存在差異性狀，南粳46的蛋白質(zhì)含量和熱力學(xué)參數(shù)更低，南粳9108的脂肪含量更高，而南粳5055的成糊溫度更高。相關(guān)性分析表明，除蛋白質(zhì)含量、糊化溫度、峰值時(shí)間外，米飯綜合食味值與稻米大多數(shù)理化性狀存在顯著或極顯著的相關(guān)性，而稻米理化特性主要受直鏈淀粉含量的影響?！窘Y(jié)論】3個(gè)南粳品種食味品質(zhì)的優(yōu)異特性是具有更低的糊化和回生特性，更高的膠稠度和米飯黏性，更短的糊化時(shí)間和更大的崩解性能。較低的直鏈淀粉含量是其優(yōu)良食味品質(zhì)形成的主要原因，而蛋白質(zhì)含量和支鏈淀粉分支鏈比例主要對(duì)糊化和回生特性起作用。

水稻；蒸煮食味品質(zhì)；直鏈淀粉含量；支鏈淀粉鏈長(zhǎng)；RVA譜

0 引言

【研究意義】隨著生活水平的提高，人們對(duì)稻米品質(zhì)特別是食味品質(zhì)的要求也越來(lái)越高。近年來(lái)，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的南粳系列優(yōu)良食味粳稻品種，因優(yōu)良的食味品質(zhì)獲得廣大消費(fèi)者的好評(píng)。南粳系列品種南粳46、南粳5055和南粳9108，是以低直鏈淀粉含量的日本優(yōu)質(zhì)粳稻品種關(guān)東194為父本，以江蘇省高產(chǎn)粳稻品種武香粳14、武粳13為母本，常規(guī)育種結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇而選育的[1-3]。3個(gè)南粳品種的米飯易蒸煮，柔軟滑潤(rùn)，富有彈性，黏度適中，冷而不硬，食味品質(zhì)極佳，而江蘇省選育的大部分常規(guī)粳稻品種與其相差較大。明確南粳系列品種的蒸煮食味品質(zhì)形成的生理生化基礎(chǔ)，及與常規(guī)粳稻親本的主要蒸煮食味品質(zhì)性狀的差異，可為指導(dǎo)優(yōu)質(zhì)水稻育種提供理論依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】稻米蒸煮食味品質(zhì)與稻米的物理和化學(xué)特性密切相關(guān)，因此，一般采用客觀的理化特性指標(biāo)來(lái)間接反映稻米的蒸煮食味品質(zhì)[4]。直鏈淀粉含量（amylose content，AC）、膠稠度（gel consistency，GC）、糊化溫度（gelatinization temperature，GT）是最早被認(rèn)為衡量稻米蒸煮食味品質(zhì)的3大理化指標(biāo)，AC與米飯的黏性和柔軟性有關(guān)，GC與米飯的彈性和冷卻后的硬度有關(guān)，GT與米飯的蒸煮時(shí)間有關(guān)。其中，AC不僅對(duì)米飯食味品質(zhì)和質(zhì)地起重要作用[5]，也與眾多的淀粉理化參數(shù)如粘滯性、糊化特性、回生特性密切相關(guān)[6-7]。RVA譜模擬稻米的蒸煮過(guò)程，可以直觀地反映隨升溫、降溫時(shí)米飯的糊化特性和粘滯性變化，被認(rèn)為是衡量稻米蒸煮食味品質(zhì)的最重要指標(biāo)[8]。RVA譜測(cè)定具有簡(jiǎn)便、快速、重復(fù)性好等特點(diǎn)，美國(guó)谷物化學(xué)協(xié)會(huì)（AACC）已將其作為評(píng)價(jià)稻米蒸煮食味品質(zhì)優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)。稻米的熱力學(xué)特性反映了淀粉顆粒因吸熱從有序到無(wú)序（結(jié)晶熔）過(guò)程中的熱量變化，由差示掃描量熱儀（differential scanning calorimetry，DSC）測(cè)定，測(cè)定參數(shù)包括糊化起始溫度To、峰值溫度Tp、終止溫度Tc和糊化焓值?Hgel。To和Tc表示不同態(tài)相淀粉的溫度轉(zhuǎn)換邊界，Tp反映淀粉晶體的質(zhì)量，?Hgel反映淀粉結(jié)晶度。研究表明熱力學(xué)參數(shù)與淀粉結(jié)構(gòu)包括直鏈淀粉、支鏈淀粉中長(zhǎng)鏈的數(shù)量以及直鏈淀粉和支鏈淀粉的分子量均有密切關(guān)系[9-10]。支鏈淀粉作為稻米淀粉的主要組分，是淀粉粒晶體結(jié)構(gòu)形成和稻米淀粉理化特性的重要因子，也是造成AC相近的水稻品種蒸煮食味品質(zhì)差異的主要原因[11]。支鏈淀粉的鏈長(zhǎng)分布可以用來(lái)描述支鏈淀粉的分支結(jié)構(gòu)，根據(jù)支鏈淀粉分支鏈的聚合度（degree of polymerization，DP）大小，可以將鏈長(zhǎng)分為：A鏈（DP 6-12），B1鏈（DP 13-24），B2鏈（DP 25-36）和B3鏈（DP≥37）[12]。支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)與稻米理化特性具有相關(guān)性，特別是支鏈淀粉的A鏈與RVA最高黏度、崩解值及淀粉晶體形成等具有緊密關(guān)系[13-14]。也有研究表明淀粉糊化和回生特性主要受支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)特別是短鏈的影響[9-10,15]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】影響稻米蒸煮食味品質(zhì)的內(nèi)在因素（理化性狀和淀粉結(jié)構(gòu)）眾多，相互關(guān)系復(fù)雜。除AC外，眾多的稻米理化性狀和支鏈淀粉結(jié)構(gòu)在優(yōu)良食味南粳系列品種中是否存在共性；常規(guī)粳稻親本的食味品質(zhì)與南粳系列品種差距較大，主要體現(xiàn)在哪些稻米理化特性或淀粉結(jié)構(gòu)上，尚需要進(jìn)一步明確?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究利用3個(gè)食味品質(zhì)優(yōu)良的南粳品種及其親本為研究對(duì)象，對(duì)蒸煮食味品質(zhì)相關(guān)性狀，包括稻米化學(xué)組分、RVA譜粘滯特性、熱力學(xué)特性等及支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較研究，并對(duì)米飯食味特征值與各性狀、稻米理化性狀與化學(xué)組分和支鏈淀粉鏈長(zhǎng)進(jìn)行相關(guān)性分析，以闡明南粳系列品種蒸煮食味品質(zhì)優(yōu)異的生理生化基礎(chǔ)，明確南粳系列品種與親本特別是常規(guī)粳稻親本間的差異，為優(yōu)質(zhì)水稻品種選育和常規(guī)粳稻食味品質(zhì)改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試水稻材料共6個(gè)粳稻品種，包括3個(gè)低AC的南粳系列品種：南粳46、南粳9108、南粳5055；1個(gè)日本粳稻品種：關(guān)東194（3個(gè)南粳品種的父本）；2個(gè)常規(guī)粳稻品種：武粳13（南粳5055的母本）和武香粳14（南粳46和南粳9108的母本）。上述材料于2016年和2017年正季種植于江蘇省南京市江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)田內(nèi)。5月9日播種，6月10日移栽，每個(gè)品種種植4行，每行12株，單苗種植，株行距16.7 cm×16.7 cm。按常規(guī)大田栽培管理，田間土壤肥力中等。種子成熟后收獲、晾干并在室溫下保存3個(gè)月以平衡水分。2年試驗(yàn)條件相同。

1.2 樣品前處理

稻谷經(jīng)礱谷機(jī)（SY88-TH，韓國(guó)雙龍）去殼出糙，小型精米機(jī)（BLH-3120，臺(tái)州伯利恒）出精后獲得精米。用水分分析儀（Metteler，瑞士）測(cè)定精米含水量。用旋風(fēng)式磨（CT193，F(xiàn)OSS，瑞典）研磨米粉，過(guò)100目篩篩除大顆粒，獲得精米米粉用于品質(zhì)性狀測(cè)定。

1.3 稻米理化性狀測(cè)定

米粉總淀粉含量按照試劑盒（Megazyme，Wicklow，愛(ài)爾蘭）說(shuō)明進(jìn)行測(cè)定。米粉蛋白質(zhì)含量（PC）是用凱氏定氮儀（Kjeltec 8400，F(xiàn)OSS）測(cè)定米粉中的全氮含量，再乘以換算系數(shù)5.59而計(jì)算得到。米粉脂肪含量（LC）參照GB 5009.6—2016進(jìn)行測(cè)定。米粉直鏈淀粉含量（AC）的測(cè)定參照農(nóng)業(yè)部頒發(fā)標(biāo)準(zhǔn)NY147-88進(jìn)行，4個(gè)參比樣品（AC：1.5%、10.6%、16.4%和25.6%）購(gòu)自中國(guó)水稻研究所。米粉膠稠度（GC）按GB/T17891—1999測(cè)定。每份樣品每個(gè)性狀值均測(cè)定3次重復(fù)，取平均值為性狀表型值。

1.4 稻米R(shí)VA譜粘滯性測(cè)定

米粉粘滯性變化采用RVA黏度測(cè)定儀（Perten，瑞典）測(cè)定，參照美國(guó)谷物化學(xué)家協(xié)會(huì)AACC61-01和61-02操作規(guī)程進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。儀器自動(dòng)讀出的一級(jí)參數(shù)有：峰值黏度（peak viscosity，PV）、熱漿黏度（though viscosity，TV）、最終黏度（final viscosity，F(xiàn)V）、成糊溫度（pasting temperature，PaT）、峰值時(shí)間（peak time，PeT）；二級(jí)參數(shù)有：崩解值（breakdown viscosity，BDV）和消減值（setback viscosity，SBV），回復(fù)值（consistency viscosity，CSV）由FV與TV相減得到。每個(gè)樣品測(cè)定2次重復(fù)，取平均值為性狀表型值。

1.5 熱力學(xué)參數(shù)測(cè)定

采用差示掃描量熱儀DSC（200-F3，Netzsch German）進(jìn)行淀粉粒的熱力學(xué)特性分析。具體步驟為，稱取約5 mg的米粉于鋁盤(pán)中，按1﹕3比例加入約15 μl超純水，密封，4℃冰箱過(guò)夜，上樣前室溫平衡1 h，以空鋁盤(pán)為對(duì)照，升溫速率設(shè)置為10℃·min-1，升溫從25℃至110℃。測(cè)定結(jié)束后根據(jù)測(cè)定曲線的吸熱峰邊界和面積，分析得到糊化起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、終止溫度（Tc）和糊化焓值（?Hgel）。將測(cè)定后的鋁盤(pán)于4℃冰箱放置7 d，然后重新進(jìn)行DSC測(cè)定，得到回生焓值?Hret，回生度R（%）=100×?Hret/?Hgel。每個(gè)樣品測(cè)定2次重復(fù)，取平均值為性狀表型值。

1.6 支鏈淀粉鏈長(zhǎng)測(cè)定

利用基于DNA測(cè)序儀（ABI PRISM377）的熒光糖電泳法測(cè)定支鏈淀粉鏈長(zhǎng)。支鏈淀粉的分離與純化參照蔡一霞等[16]的方法。支鏈淀粉的脫分支、熒光標(biāo)記及熒光糖電泳的操作步驟參照賀曉鵬等[17]的方法。每個(gè)樣品測(cè)定3次重復(fù)，取平均值為性狀表型值。

1.7 米飯食味值測(cè)定

稱取30.0 g精米，按1﹕1.3的米水比例添加蒸餾水，室溫浸泡30 min，以日本品種作為標(biāo)準(zhǔn)品種，利用米飯食味儀（STA-1A，日本佐竹）測(cè)定綜合食味值、米飯硬度值和黏度值。

1.8 數(shù)據(jù)分析

2年試驗(yàn)的重復(fù)性較好，各指標(biāo)的變化趨勢(shì)一致，兩年間數(shù)據(jù)差異不顯著，因此，取2017年數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)用Excel和SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 南粳系列水稻品種及其親本的米飯食味品質(zhì)特性

根據(jù)2016和2017年的數(shù)據(jù)分析，3個(gè)南粳品種和關(guān)東194的米飯綜合食味值較高，均在70分以上，顯著高于常規(guī)粳稻親本武粳13和武香粳14；兩個(gè)常規(guī)粳稻親本的食味值均在60分以下；日本粳稻親本關(guān)東194與3個(gè)南粳品種的食味值無(wú)顯著差異（圖1-A）。綜合食味值是米飯質(zhì)地的體現(xiàn)，食味品質(zhì)越高的稻米，米飯的黏度值越大，硬度值越小[5]。在6個(gè)供試品種中，3個(gè)南粳品種和關(guān)東194的米飯硬度值顯著小于武粳13和武香粳14，而黏度值則相反，且兩年間的結(jié)果基本一致（圖1-B、1-C）。說(shuō)明南粳系列品種的稻米食味品質(zhì)較高，食味值和米飯質(zhì)地均與日本粳稻親本相近，而顯著優(yōu)于兩個(gè)常規(guī)粳稻親本。

不同小寫(xiě)字母表示差異顯著（P＜0.05） Different lowercase letters indicate significantly different (P＜0.05)

2.2 南粳系列水稻品種及其親本的稻米理化特性分析

2.2.1 稻米主要化學(xué)成分 由于2016和2017年各性狀的測(cè)定結(jié)果具有相同趨勢(shì)，僅選取2017年數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。通過(guò)分析6個(gè)供試品種精米米粉的主要化學(xué)成分和膠稠度，發(fā)現(xiàn)所有品種的水分含量在（12.7±0.3）%，總淀粉含量在（80.5±0.3）%，均無(wú)顯著差異（表1）。南粳46和關(guān)東194的蛋白質(zhì)含量（PC）顯著低于其他4個(gè)粳稻品種。南粳9108的脂肪含量（LC）最高，顯著高于南粳46、南粳5055、關(guān)東194和武粳13等4個(gè)品種，武香粳14的LC最低，僅0.25。武香粳14的直鏈淀粉含量（AC）最高，其次為武粳13，再次為3個(gè)南粳系列品種，關(guān)東194最低，僅7.57%。武粳13和武香粳14的膠稠度（GC）顯著小于其余4個(gè)品種，3個(gè)南粳品種和關(guān)東194間無(wú)差異。表明AC和GC在各品種間的差異較大，而PC和LC較小，較低的AC和較高的GC是3個(gè)南粳品種和關(guān)東194的共同特點(diǎn)。

為了驗(yàn)證測(cè)定性狀在兩年間的穩(wěn)定性，將2016年的AC和PC數(shù)據(jù)與2017年的結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析，兩年間均未達(dá)到顯著水平（AC：=0.947；PC：=0.196），表明兩年間稻米品質(zhì)性狀遺傳穩(wěn)定，試驗(yàn)區(qū)環(huán)境沒(méi)有造成顯著影響。

2.2.2 RVA譜特征值 對(duì)6個(gè)粳稻品種的RVA譜（包括8個(gè)特征值）進(jìn)行了測(cè)定，由表2可以看出，關(guān)東194和武粳13的最高黏度（PV）顯著大于其他4個(gè)品種，而其余4個(gè)品種間無(wú)顯著差異。武粳13和武香粳14的熱漿黏度（TV）和最終黏度（FV）顯著大于3個(gè)南粳品種，關(guān)東194最小。關(guān)東194的崩解值（BDV）最大，顯著大于3個(gè)南粳品種，而武粳13和武香粳14最小。武粳13和武香粳14的消減值（SBV）最大，為正值，而3個(gè)南粳品種和關(guān)東194為負(fù)值，關(guān)東194最小。武粳13和武香粳14的回復(fù)值CSV最大，顯著大于3個(gè)南粳品種，關(guān)東194最小。關(guān)東194的成糊溫度PaT最高，達(dá)76.0℃，其次為武粳13、武香粳14和南粳5055，南粳46和南粳9108最低。在3個(gè)南粳品種中，南粳5055的成糊溫度比其余二者更高。峰值時(shí)間PeT是指樣品達(dá)到峰值黏度所用的時(shí)間，一般PeT越小，淀粉粒的膨脹性和破損性越好，關(guān)東194的PeT最小，僅5.2 min，其次為3個(gè)南粳品種，武粳13和武香粳14最大，說(shuō)明南粳系列品種和關(guān)東194的糊化更快速。圖2顯示了RVA各特征值的總體變化，武粳13和武香粳14的RVA曲線與其他4個(gè)品種不同，由于FV大于PV，表現(xiàn)末端上翹。

表1 南粳系列品種及其親本間的稻米主要化學(xué)成分差異

同一列中的不同字母表示在0.05水平上差異顯著。下同

Values followed by different letters in the same column show significantly different (＜0.05). The same as below

表2 南粳系列品種及其親本的RVA譜特征值

2.2.3 熱力學(xué)特性 稻米糊化和回生特性與蒸煮食味品質(zhì)有密切關(guān)系，糊化溫度高的稻米糊化需要更高的蒸煮溫度，而回生度高的稻米直接影響米飯質(zhì)地和適口性，由DSC儀測(cè)定的熱力學(xué)參數(shù)可以精確反映稻米的糊化和回生特性。由表3可知，各糊化階段的溫度To、Tp和Tc在關(guān)東194中均為最大值，在南粳46和武香粳14中為最小值，在其余3個(gè)品種中差異不大。糊化焓?Hgel在關(guān)東194中最大，在武粳13中最小，在其余4個(gè)品種間相差不大。武粳13的回生焓?Hret最大，其次為武香粳14，其余4個(gè)品種間相差不大。武粳13的回生度最大，其次為武香粳14，3個(gè)南粳品種和關(guān)東194最小，相互間差異不顯著。表明3個(gè)南粳品種和關(guān)東194具有更小的回生性，而糊化特性在品種間存在隨機(jī)性，關(guān)東194的糊化溫度最大，與RVA儀測(cè)定的PaT表現(xiàn)一致。

圖2 南粳系列品種及其親本的RVA譜特征

表3 南粳系列品種及其親本的熱力學(xué)特性

2.2.4 支鏈淀粉分支鏈的鏈長(zhǎng)分布特征 熒光糖電泳法測(cè)定的支鏈淀粉分支鏈中DP 6是最短的支鏈，DP≤50的支鏈可獲得良好的數(shù)據(jù)精度，因此本研究支鏈淀粉的鏈長(zhǎng)分布僅包括DP 6—50的數(shù)據(jù)。在總鏈長(zhǎng)DP 6—50分布上，發(fā)現(xiàn)主要差異存在于DP 9—24的鏈長(zhǎng)范圍（圖3-a）。3個(gè)南粳品種與關(guān)東194的各分支度鏈長(zhǎng)相減后的差異極小，主要集中在DP 6—30（圖3-b），表明3個(gè)南粳品種與關(guān)東194的支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)相近。當(dāng)與各自的母本相減時(shí)，南粳5055比武粳13、南粳46和南粳9108比武香粳14均具有更多的DP 9—13短分支鏈，更少的DP 6—9短分支鏈和DP 14—24中等長(zhǎng)度分支鏈，DP≥25的較長(zhǎng)分支鏈差異均不明顯，且南粳5055-武粳13（圖3-c）比后者（圖3-d）的差異更大。

2.3 稻米理化性狀間及其與食味品質(zhì)間的關(guān)系

2.3.1 稻米理化性狀與食味品質(zhì)間的相關(guān)性 為了明確米飯食味特性與稻米理化特性及淀粉結(jié)構(gòu)間相互關(guān)系，將米飯食味特征值與稻米理化特征參數(shù)及支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)性分析。其中僅將在品種間存在差異的支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)中的A鏈（∑DP 6—12）和B1鏈（∑DP 13—24）進(jìn)行分析，無(wú)差異的其他分支鏈長(zhǎng)，以及理化性狀中含水量和總淀粉含量則沒(méi)有考慮。分析結(jié)果表明，米飯食味特征值與AC、LC、A鏈、B1鏈、TV、FV、BDV、SBV、CSV、?Hgel、?Hret和R之間具有較大的相關(guān)系數(shù)，多數(shù)呈顯著或極顯著的相關(guān)性，而與PC、PV、PeT及糊化溫度相關(guān)參數(shù)（PaT、To、Tp和Tc）之間相關(guān)系數(shù)較小，相關(guān)性不顯著（表4）。

2.3.2 稻米主要化學(xué)成分及支鏈淀粉結(jié)構(gòu)與理化性狀間的相關(guān)性 客觀的化學(xué)組分和淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)對(duì)稻米彈性、黏性、糊化和回生特性等理化特性有重要影響，相關(guān)性分析可以判斷出哪一個(gè)因素可對(duì)理化特性起決定性作用。由表5可知，除PV和糊化溫度相關(guān)參數(shù)（PaT、To、Tp、Tc）外，AC與各理化特性參數(shù)的相關(guān)系數(shù)均較大，其中與GC、BDV和?Hgel呈極顯著負(fù)相關(guān)，與TV、FV、SBV和CSV呈顯著正相關(guān)。PC僅與TV和BDV達(dá)到顯著相關(guān)性。未檢測(cè)到LC與各理化性狀間的相關(guān)關(guān)系。支鏈淀粉A鏈與GC和?Hgel呈顯著正相關(guān)，與TV、FV、CSV、?Hret和R呈顯著負(fù)相關(guān)；而支鏈淀粉B1鏈與A鏈表現(xiàn)的相關(guān)性則相反，與GC呈顯著負(fù)相關(guān)，與TV、FV、?Hret和R呈顯著正相關(guān)。表明AC是影響稻米蒸煮食味品質(zhì)理化特性的主要因素，主要影響了膠稠度、RVA譜特征值及糊化焓，PC對(duì)稻米淀粉粒的崩解性有一定影響，支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)則主要影響膠稠度和回生特性。

a：支鏈淀粉鏈長(zhǎng)分布特點(diǎn)；b：3個(gè)南粳品種相對(duì)父本關(guān)東194的DP差異；c：南粳5055相對(duì)母本武粳13的DP差異；d：南粳46和南粳9108相對(duì)母本武香粳14的DP差異a: The distribution of amylopectin chain length; b: The DP differences of three Nanjing rice varieties to Kanto 194; c: The DP differences of Nanjing 5055 to WJ13; d: The DP differences of Nanjing 46 and Nanjing9108 to WXJ14

表4 稻米理化性狀與米飯食味品質(zhì)間的相關(guān)性

*、**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。下同

*, ** indicate significantly different at=0.05 and 0.01, respectively. The same as follow

表5 稻米主要化學(xué)成分及支鏈淀粉分支鏈比例與理化特性間的相關(guān)性

3 討論

稻米的蒸煮食味品質(zhì)與其自身的理化特性密切相關(guān)，目前常用的稻米理化特性主要包括蛋白質(zhì)含量（PC）、直鏈淀粉含量（AC）等化學(xué)組分、膠稠度（GC）、粘滯性、糊化特性和回生特性等。本研究全面比較了稻米食味品質(zhì)、理化特性以及支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)在南粳系列品種與其雙親間的差異，發(fā)現(xiàn)3個(gè)南粳品種在大多數(shù)性狀上具有一致性，且與日本粳稻親本關(guān)東194相似或更接近，而與常規(guī)粳稻親本武粳13和武香粳14相差較大。眾多的測(cè)定性狀中每個(gè)性狀有自身的特點(diǎn)，同時(shí)也相互影響。

3.1 主要理化性狀與米飯食味特征值之間的關(guān)系

AC是決定稻米蒸煮食味品質(zhì)的重要性狀，對(duì)米飯的柔軟性、黏性、凝聚性等均有重要作用[5]。本研究中6個(gè)粳稻品種按AC從低到高排序依次為：關(guān)東194（7.57%），3個(gè)南粳品種（9.51%—10.49%），武粳13（16.45%）和武香粳14（17.98%）。米飯的黏性和綜合食味值表現(xiàn)為低AC的4個(gè)品種顯著大于高AC的武粳13和武香粳14，AC與米飯食味特性具有顯著的負(fù)相關(guān)性，且除糊化溫度相關(guān)性狀（PaT、To、Tp、Tc）及PV外，AC與稻米各理化特性參數(shù)的相關(guān)系數(shù)均較大，表現(xiàn)出顯著或極顯著的相關(guān)性，這與前人的研究結(jié)果一致[18-19]。表明AC對(duì)稻米蒸煮食味品質(zhì)起主要作用，較低的AC是南粳系列品種優(yōu)良蒸煮食味品質(zhì)形成的主要原因。從物理特性上分析，Lii等[20]認(rèn)為直鏈淀粉可以增加淀粉粒的剛性（rigidity）即致密性，會(huì)對(duì)淀粉粒的崩解性、淀粉糊的黏性和流淌性產(chǎn)生抑制作用。PC是稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，同時(shí)對(duì)蒸煮食味品質(zhì)具有負(fù)向影響，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)可增加米飯的硬度和粗糙感，從而降低米飯食味品質(zhì)[21]。本研究未檢測(cè)到PC與米飯食味特征值的相關(guān)性，僅發(fā)現(xiàn)PC與FV、BDV具顯著相關(guān)性。Gu等[22]研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的增加顯著降低了RVA譜中PV和BDV，表明蛋白質(zhì)可以影響淀粉粒的膨脹和崩解性，與本研究結(jié)果一致。已有研究表明，在淀粉糊化過(guò)程中蛋白質(zhì)可以通過(guò)二硫鍵與淀粉粒結(jié)合形成淀粉-蛋白復(fù)合體，從而阻止淀粉粒的膨脹和糊化，導(dǎo)致糊化溫度升高，增強(qiáng)淀粉糊的強(qiáng)度和剛度[23-24]。事實(shí)上，本研究6個(gè)粳稻品種的PC值均較低，變異幅度較?。?.25%—8.0%），可能對(duì)米飯食味品質(zhì)不能構(gòu)成負(fù)向影響，因而檢測(cè)不到顯著相關(guān)性。

米粉的RVA譜特征值與稻米的蒸煮食味品質(zhì)間存在著密切關(guān)系，食味品質(zhì)好的稻米往往具有較大的崩解值（BDV）和較小的消減值（SBV）[25]。本研究中RVA譜的黏度值TV、BDV、FV、SBV和CSV與米飯食味特征值間具有顯著相關(guān)性，米飯黏度值和綜合食味值與FV、SBV和CSV顯著負(fù)相關(guān)，與BDV顯著正相關(guān)，米飯硬度值則相反（表3），這與前人研究結(jié)果一致[25-26]。RVA各特征值主要與AC表現(xiàn)出顯著相關(guān)性（表4），表明AC對(duì)RVA的影響較大，吳殿星等[27]也認(rèn)為AC是影響RVA黏度值的主要因素。隋炯明等[25]通過(guò)兩年分析114份和101份水稻品種（系）的RVA譜特征值與蒸煮理化指標(biāo)的關(guān)系，證實(shí)RVA譜特征值與AC呈顯著或極顯著的相關(guān)性。李剛等[19]僅在低AC和糯稻品種中檢測(cè)到AC與RVA特征值的顯著相關(guān)性，而在中高AC（AC＞20%）的品種中AC變化不影響RVA特征值的變化，表明AC與RVA譜的關(guān)系存在品種間差異，在低AC水稻品種（＜20%）中關(guān)系更密切。在遺傳上，直鏈淀粉合成基因被認(rèn)為是RVA譜特征值的主效控制基因[8]，但是在糯稻中不同品種的RVA譜特征值仍存在變異，表明其他淀粉合成基因亦參與了RVA譜的形成[28]。Tong等[18]也認(rèn)為RVA譜特征值的遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜，除外，還有很多基因的參與。值得注意的是，本研究中PV最大值出現(xiàn)在關(guān)東194（具有最高食味值和最低AC）和武粳13（具有最低食味值和最高AC）中，PV與米飯食味特征值及AC均表現(xiàn)為無(wú)相關(guān)性。在RVA儀加熱升溫過(guò)程中淀粉顆粒逐漸膨脹直至崩解，淀粉黏度逐漸增大，當(dāng)?shù)矸垲w粒的膨脹速度和崩解速度相同時(shí)的黏度稱為最高黏度PV，PV反映了淀粉粒的膨脹性能和結(jié)合水的能力。因此，推斷PV可能與直鏈淀粉關(guān)系不密切，而受支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)影響更大。

糊化溫度（GT）與稻米蒸煮品質(zhì)息息相關(guān)，高GT的稻米在蒸煮時(shí)需要更長(zhǎng)的蒸煮時(shí)間和更多的水分，與低GT稻米在同等條件下蒸煮時(shí)，因不能完全糊化而造成米飯生硬的感官特性，降低食味品質(zhì)。但是本研究中糊化特性（溫度）與米飯食味特性及與AC的相關(guān)性不顯著，主要由關(guān)東194的個(gè)性化材料而造成，因?yàn)楹畹虯C的關(guān)東194具有最大的糊化溫度（PaT、To、Tp、Tc）。以往關(guān)于GT與AC間顯著正相關(guān)性的研究中多是基于數(shù)目較大的多樣化的秈、粳、糯稻等材料，而GT個(gè)性化材料往往被忽略。以往研究表明GT主要受支鏈淀粉長(zhǎng)鏈的影響，長(zhǎng)鏈比例越高，GT越高，因?yàn)殚L(zhǎng)鏈往往需要更高的溫度才能打開(kāi)，而短鏈則不需要[6]。但是在高GT的關(guān)東194中并沒(méi)有檢測(cè)到支鏈淀粉長(zhǎng)鏈比例的顯著升高，其高GT形成的原因尚需要進(jìn)一步證實(shí)。

稻米回生特性與米飯食味品質(zhì)關(guān)系密切，回生度越大，米飯?jiān)接?，適口性越差。稻米回生是指糊化淀粉分子由無(wú)序態(tài)向有序態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，可由DSC儀測(cè)定的回生焓?Hret直接體現(xiàn)，亦可由FV、SBV、CSV等RVA黏度值間接反映。FV指米膠冷卻后的黏度，SBV和CSV表示米膠冷卻后黏度能恢復(fù)多少，因此三者的值越大，表明米膠回生度越大。本研究中由DSC儀測(cè)定的?Hret和R及FV、SBV、CSV與米飯綜合食味值和黏度值均呈顯著負(fù)相關(guān)性，說(shuō)明了回生特性對(duì)米飯食味特性的顯著性影響，進(jìn)一步表明稻米回生特性可以用RVA譜特征值進(jìn)行衡量。相關(guān)性分析表明回生特性的相關(guān)性狀主要與AC呈顯著負(fù)相關(guān)，進(jìn)一步說(shuō)明AC是影響米飯回生特性和米飯質(zhì)地的重要因子，與前人研究結(jié)果一致[5,20]。

3.2 支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)對(duì)米飯食味品質(zhì)及稻米理化特性的影響

研究表明，支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)主要通過(guò)影響淀粉的糊化和回生特性而影響稻米的蒸煮食味品質(zhì)[14,17,29]。本研究中支鏈淀粉A鏈與米飯綜合食味值和黏度值呈顯著正相關(guān)性，B1鏈則相反，且支鏈淀粉各分支度變異趨勢(shì)與AC密切相關(guān)，AC低的品種往往含有更多的A鏈。Chung等[10]在高AC的水稻中檢測(cè)到含有最低比例的支鏈淀粉DP 6—12分支鏈（A鏈），認(rèn)為極有可能是為了保持淀粉粒晶體構(gòu)建的正確性，需要支鏈淀粉A鏈與AC在比例上進(jìn)行平衡。與各理化特性性狀的相關(guān)性分析表明，A鏈與GC、?Hgel、FV、?Hret和R呈顯著相關(guān)性，B1鏈則相反，說(shuō)明支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)主要影響了稻米的糊化和回生特性。Vandeputte等[29]也認(rèn)為A鏈和B1鏈在淀粉回生過(guò)程發(fā)揮重要作用，發(fā)現(xiàn)越多的DP6—9分支鏈比例降低了回生淀粉的糊化溫度和?Hret，而越多的DP12—22比例則會(huì)增加?Hret和R。賀曉鵬等[17]檢測(cè)了50份秈、粳稻品種的支鏈淀粉鏈長(zhǎng)分布與淀粉理化特性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)支鏈淀粉結(jié)構(gòu)主要與GT和結(jié)晶度有關(guān)，A鏈與之呈負(fù)相關(guān)，B1鏈呈正相關(guān)，而與GC和RVA譜特征值關(guān)系不密切。在淀粉回生過(guò)程中，具有龐大分支度的直鏈淀粉可以很快地進(jìn)行結(jié)構(gòu)有序性排列，發(fā)生回生，而支鏈淀粉的回生進(jìn)行的非常緩慢，需要幾天甚至幾十天（如糯稻），其中支鏈淀粉短鏈比例起著關(guān)鍵作用[30]。因此，南粳品種和關(guān)東194中較多的A鏈、較少的AC和B1鏈可能共同抑制了淀粉的回生性，增加了米膠的流淌性，從而表現(xiàn)出較小的回生性。另外，比較發(fā)現(xiàn)3個(gè)南粳品種相對(duì)武粳13和武香粳14的支鏈淀粉鏈長(zhǎng)的變化特點(diǎn)，與和突變體的變異特點(diǎn)是一致的[31-32]，那么南粳系列品種是否含有或的等位基因突變型，尚需要后續(xù)的驗(yàn)證。

4 結(jié)論

與常規(guī)粳稻親本相比，南粳系列品種的食味品質(zhì)特性是具有更低的糊化和回生特性，更高的膠稠度和米飯黏性，更短的糊化時(shí)間和更大的崩解能力。在大多數(shù)性狀和支鏈淀粉結(jié)構(gòu)上，南粳系列品種均與日本粳稻親本關(guān)東194相似，說(shuō)明其食味品質(zhì)特性遺傳自關(guān)東194。直鏈淀粉含量（AC）幾乎與所有的稻米理化性狀均有相關(guān)性，低AC是南粳系列品種食味品質(zhì)形成的主要原因，而糊化溫度（PC）主要與稻米淀粉粒的崩解性相關(guān)。支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)主要影響回生特性，較多A鏈和較少B1鏈的分支鏈比例可以減低回生度。RVA譜特征值能體現(xiàn)稻米的粘滯性、崩解性、糊化特性、回生特性等多項(xiàng)理化特性，可以直接反映稻米蒸煮食味品質(zhì)的優(yōu)劣，可以將其廣泛應(yīng)用于優(yōu)質(zhì)稻米篩選過(guò)程。在優(yōu)質(zhì)育種或品種改良中降低AC和改善支鏈淀粉結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)栽培中控制PC，是生產(chǎn)優(yōu)良食味好稻米的關(guān)鍵舉措。

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Eating Quality and Physicochemical Properties in Nanjing Rice Varieties

ZHAO ChunFang, YUE HongLiang, HUANG ShuangJie, ZHOU LiHui, ZHAO Ling, ZHANG YaDong, CHEN Tao, ZHU Zhen, ZHAO QingYong, YAO Shu, LIANG WenHua, LU Kai, WANG CaiLin

(Institute of Food Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/Jiangsu High Quality Rice Research and Development Center/Nanjing Branch of China National Center for Rice Improvement, Nanjing 210014)

【Objective】 The aim of this study was to confirm the main characteristics of cooking and eating quality in three Nanjing rice varieties and to clarify the differences between them and their parents, so as to provide theoretical basis for improvement of high grain quality rice varieties. 【Method】 Three Japonica rice varieties (Nanjing 46, Nanjing 9108, Nanjing 5055) and their parents (Kanto 194, Wujing 13 and Wuxiangjing 14) were used as experimental materials. Twenty-five eating quality related traits, including physicochemical characteristics, amylopectin branching structure, RVA spectrum properties, thermal properties and taste characteristics of cooked rice, were measured and the differences were compared among the six rice varieties. The relationships between physicochemical properties and taste characteristics of cooked rice, and between chemical composition, amylopectin structure and functional characteristics were analyzed. 【Result】 Three Nanjing japonica rice varieties were consistent in the most of the investigated traits. Compared to Wujing 13 and Wuxiangjing 14, three Nanjing varieties contained lower amylose content, peak time, though, final, setback and consistent viscosity, retrogradation enthalpy and rate, and hardness of cooked rice, and higher gel consistency, breakdown viscosity, stickiness and comprehensive value of cooked rice. In amylopectin structure, the proportion of A-chain (DP6-12) was higher, while that of B1-chain (DP13-24) was smaller. The three Nanjing varieties were more similar to Kanto 194 in most of the investigated traits, indicating that the eating quality traits of three Nanjing varieties were inherited from Kanto 194. There were differences among three Nanjing varieties, Nanjing 46 had lower protein content and thermal parameters, Nanjing 9108 contained higher lipid content, and Nanjing 5055 had higher pasting temperature than other two Nanjing varieties. Correlation analysis showed that except for protein content, gelatinization temperature and peak time, significant or extremely significant correlations between the comprehensive value of cooked rice and most of physicochemical properties were identified. Further analysis showed that physicochemical characteristics of rice were mainly contributed by amylose content. 【Conclusion】 The excellent eating quality characteristics of three Nanjing rice varieties have been mostly attributed to lower gelatinization and retrogradation, higher gel consistency and stickiness, shorter gelatinization time and greater breakdown. Lower amylose content was the main cause for high taste quality formation of cooked rice, whereas protein content and amylopectin branching ratio played roles in gelatinization and retrogradation.

rice; cooking and eating quality; amylose content; amylopectin chain length; RVA spectrum

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.012

2018-09-11；

2018-10-19

江蘇省自然科學(xué)基金（BK20180302）、江蘇省自主創(chuàng)新基金（CX[18]1001）、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-01-62）、江蘇省種業(yè)創(chuàng)新基金（PZCZ201703）

趙春芳，E-mail：czhao@jaas.ac.cn。通信作者王才林，E-mail：clwang@jaas.ac.cn

（責(zé)任編輯 趙伶俐）