2014年湖北省中晚籼稻品质分析

(1. 河南工业大学粮油食品学院，河南郑州 450001；2. 湖北省粮油食品质量监督检测中心，湖北武汉 430061)

摘要：为了解湖北省中晚籼稻品质性状、促进稻谷品质改良提供数据参考。选取湖北省2014年产115个中晚籼稻谷为样本，测定稻谷的碾米品质、化学特性、糊化特性以及蒸煮品质等指标，并利用数理统计分析的方法对其品质指标进行分析。结果表明，在所测定的19项指标中，多数(占77.8%)品质指标的变异系数大于10%，说明本研究收集的稻谷样品处于不同的品质水平，具有较好的代表性。其中分别有99.1%稻谷的出糙率和98.3%整精米率达国家稻谷标准三等的要求，直链淀粉含量、胶稠度、垩白度和垩白粒率分别有70.4%、96.5%、38.3%和21.7%达到国家优质稻谷标准三等的要求。采用主成分分析法对各品质指标进行分析，第一、第二、第三主成分的贡献值分别为37.11%、22.94%和15.37%，第一主成分将稻谷样品大致分为2类，以孝感产区样品为代表的I类稻谷，具有高直链淀粉、高回生值、低衰减值的特点，以荆门市、荆州市等产区样品为代表的II类稻谷，具有低直链淀粉、低回生值、高衰减值的特点。

湖北稻谷种植历史悠久，分布广泛。特别是新中国成立以来，稻谷一直是湖北省种植面积最大、总产最多的农作物，全省稻谷播种面积占粮食总播种面积的50%以上[1]。其中，中晚籼稻谷是湖北省种植面积最大，总产量最多的稻谷品种，为此，对湖北省中晚籼稻品质分析，为改善粮食品质、调整粮食种植结构、制定政府粮食收购政策、促进优质专用稻谷的产销对接提供基础数据支持。

稻米品质的指标体系主要包括碾磨品质、外观品质、蒸煮品质和营养品质[2]，主要是通过对出糙率、整精米率、长宽比、垩白粒率、垩白度、糊化温度、大米胶稠度、直链淀粉、粗蛋白、粗脂肪等指标进行综合评价[3-6]。目前对稻米的品质评价研究较多，譬如，有关优质食用稻米品质的理化指标与食味的相关性研究发现，外观品质比内在性状指标更能影响米饭食味品质[7]；还有研究分析发现，稻谷的外观品质差异最大，其次是脂肪酸和脂肪含量，再次是直链淀粉、蛋白质和整精米率[8]。另有研究指出，米饭的口感、形态、滋味与碘蓝值呈正相关[9]等，但目前尚未有关于湖北

省中晚籼稻谷品质质量状况的系统分析与研究。本研究收集了湖北省16个市的115个中晚籼稻谷样品，对外观品质、碾米品质、理化品质、糊化特性以及蒸煮品质指标等指标进行测定，分析各指标的品质差异和分布情况，并采用主成分统计方法[10-11]对稻谷的品质特性进行分析，旨在为了解湖北省中晚籼稻品质性状，促进稻谷品质改良提供数据参考。

1 材料与方法

湖北省2014年产中晚籼稻谷样品115个，涉及湖北省16个市，主要品种有两优、皖稻、金优、鉴真2号、黄花占、红粮优、岗优、丰两优、鄂中五号、Y两优等。具体品种和来源见表1。

表1 样品信息

THU35C型砻谷机：佐竹机械(苏州)有限公司；TMO5C型碾米机：佐竹机械(苏州)有限公司；JMWT12型大米颗粒判定仪：佐竹机械(苏州)有限公司)；RVA-TecMaster型快速黏度分析仪：瑞典Perten公司；MB-YN161型电饭锅：广东美的生活电器制造有限公司；PROXIMA型连续流动分析仪：ALLIANCE INSTRUMENTS有限公司；K-360型自动凯氏定氮仪：瑞士BUCHI有限公司；E-816型粗脂肪测定仪：瑞士BUCHI有限公司；HG-9075A型电热恒温鼓风干燥箱：上海圣新科学仪器有限公司；3100型锤式实验粉碎机：瑞典波通公司。

将稻谷加工成加工精度为国家标准三级大米。采用佐竹大米颗粒判定仪测定大米的外观品质(粒长、粒宽、垩白度、垩白率)，将1 000粒精米(约20 g)放入样品槽，扫描40 s，得到测定结果。每组样品做平行实验4次，求其算术平均值作为测定结果。

固形物：称取大米样品4.00 g(M0)，装入高脚烧杯，洗去糠粉，加80 mL水，电炉加热煮沸1 min，转入加热板，保持微沸状态28 min(加热板温度设置为215 ℃左右)，将滤网置于漏斗上，把米汤滤入100 mL比色管中，冲洗烧杯合并滤液，定容至100 mL。将坩埚烧至恒重，称量(M1)，取10 mL米汤加入坩埚中，用130 ℃烘箱烘约2.5 h，取出坩埚冷却后称量(M2)，计算米汤固形物含量(S)。计算公式如下：

碘蓝值：取上述滤液0.5 mL于100 mL容量瓶中，再加0.5 mL碘化钾试剂，加蒸馏水定容至刻度线，摇匀后用紫外分光光度计检测(波长为660.0 nm)，分光光度计读数即为碘蓝值。

用SPSS16.0统计软件和Excel进行数据分析；采用Duncan法进行多重比较，检验水平为P<0.05。

2 结果与分析

长宽比、垩白粒率、垩白度、整精米率以及出糙率的测定结果见表2，频率分布见图1。

由表2可知，垩白度和垩白粒率的变异系数较大(>25%)，说明这2个指标测定值的稳定性较差[12]，数据分布离散，样品间垩白度与垩白粒率的差异性较大。董明辉等[13]人研究表明，稻米的垩白性状既受遗传的制约也受栽培措施的调控，施氮量对其影响较大。在实际生产中增施氮肥在一定程度上可降低垩白度和垩白粒率。长宽比和整精米率的变异系数居中(10%～25%)，说明这2个指标测定值的稳定性较强，各样品间的差异性较大。而出糙率的变异系数最小(<10%)，稳定性强，所测籼稻样品的出糙率整体较高，说明数据分布集中，且所抽样品的出糙率在各品种间差异较小。

由图1可看出，稻谷出糙率、整精米率和长宽比的数据分布较接近正态分布，垩白粒率和垩白度峰尖稍偏左，说明数据左端有较多的极端值。杨洁等[22]以2008年产的36个晚籼稻为研究对象，对湖北省中晚籼稻谷品质进行了研究，结果表明，垩白度、垩白粒率、出糙率和整精米率达到国家优质稻谷标准三等的比例分别为91.7%、66.7%、100%和98.6%，而 2014年这些指标达到该要求的比例分别为21.7%、38.3%、99.1%和87%，可以看出2014年晚籼稻的出糙率和整精米率的达标率有所降低，而垩白现象更为明显，由于垩白度与整精米率之间存在负相关，垩白过大造成整精米率低[14-15]，这也解释了这种差异性的原因。

表2 外观与碾米品质分析

水分、粗蛋白、粗脂肪、直链淀粉含量的测定结果见表3，频率分布见图2。

由表3可看出，粗脂肪的变异系数较大，该指标测定值分布离散，稳定性较差；粗蛋白和直链淀粉的变异系数居中，这2个指标测定值的稳定性较强；说明这3个指标在各品种间的差异性较大。水分的变异系数较小，数据分布集中，稳定性强，说明水分在各品种间差异性不明显。

由图2可看出，水分、粗蛋白和直链淀粉含量分布均较接近正态分布，粗脂肪含量峰尖稍偏左，说明数据左端有较多的极端值。结果表明，试样直链淀粉含量分别有40.0%、59.1%、70.4%达到国家优质稻谷标准一、二、三等的要求，与2008年报道的数据[22]相比，直链淀粉达到国家优质稻谷标准三级的比例有所下降，这与水稻的生长环境有很大关系。直链淀粉含量的差异主要是由遗传因素控制[16]，还与外部因素如光照、温度等有关，余飞等[17]人的研究解释了这种差异性的原因。

由表4可看出，回生值的变异系数较大，分布较离散，稳定性较差；衰减值、最低粘度和最终粘度的变异系数居中，这三个指标测定值的稳定性较强，但这4个指标的变异系数均在10%以上，而且测定值分布离散，说明这些指标在品种间的差异性较大，从侧面反映出所采样品具有较好的代表性。峰值粘度、糊化温度和峰值时间的变异系数较小，其在各品种间差异性较小。

由图3可知，衰减值、回生值、峰值时间和糊化温度数据分布均较为接近正态分布，最低粘度和最终粘度峰尖稍偏左，说明数据左端有较多的极端值，峰值粘度峰尖稍偏右，说明数据右端有较多的极端值。淀粉颗粒的膨胀与崩解会影响到淀粉的质构特性[18]，而RVA图谱的能够很好的反应米饭的质地，衰减值和回生值反映了米饭的硬度和粘性。当衰减值在1 200 cp以上，回生值小于300 cp时，该稻谷的食味品质较好[23]。统计可知，即满足衰减值大于1 200 cp，且回生值小于300 cp的试样共有92份，占总试样的80%，其高衰减值和低回生值的特点，反应了湖北省中晚籼稻有着优良品质。

表4 糊化特性指标分析结果

由表5可看出，样品的碘蓝值变异系数较大，试样碘蓝值的数据分布相对离散，稳定性较差，米汤固形物和胶稠度的变异系数居中，表明这2个指标测定值的稳定性较强。这3个指标的变异系数均在10%以上，说明这3个指标在样品间的差异性均较大。

由图4可看出，碘蓝值和米汤固形物峰尖稍偏左，说明数据左端有较多的极端值；胶稠度峰尖偏右，说明数据右端有较多的极端值。试样的碘蓝值主要集中在0.280～0.440之间。统计发现，45.2%试样的碘蓝值分布在此区间；55.7%的米汤固形物含量在150.0～190.0 mg/g之间；分别有83.5%、91.3%、96.5%试样的胶稠度达到国家优质稻谷标准一、二、三等的要求，反映出湖北中晚籼稻具有较好的凝胶特性。

主成分分析是将多个变量通过线性变换以选出较少个数重要变量的一种多元统计方法[19]。通过主成分因子载荷图可以分析多个指标之间的相关性从而对指标进行降维，从主成分得分图可以得出多个样品间的相似与差异性，并对样品进行聚类分析[20]。本研究采用主成分分析法分析多个稻谷品种指标的相关性后进行降维，减少指标分析个数，通过研究稻谷指标样品间的相似性与差异性，将稻谷样品分成不同的类型。

在上述分析的基础上，对变异系数较大的品质指标进行主成分分析，得到试样指标在主成分上的载荷图，见图5。

由图5可知，3个主要的主成分的累计方差贡献率达到75.42%，表明包含有大部分稻谷样品的品质特征。其中，第一主成分的贡献率达到37.11%，直链淀粉、衰减值和回生值等品质指标的贡献较大；第二主成分中贡献较大的为垩白粒率、垩白度等外观品质指标，贡献率为22.94%；第三主成分的贡献率是15.37%，贡献较大的是碘蓝值和米汤固形物等蒸煮品质指标。

主成分分析得到的因子载荷图能够形象表示各因子之间相关性[21]。两个因子之间的相关性由其夹角余弦值大小表示，当夹角为0°，余弦值为1，表明2个指标间存在极强正相关性；夹角由0°到90°呈现从小到大变化，正相关性逐渐减弱[20]。图5结果表明，主要的外观品质指标，如垩白粒率和垩白度等相互之间夹角在0°～90°之间，为锐角，呈现正相关关系。蒸煮品质指标、米汤固形物与碘蓝值之间夹角在0°～90°之间，为锐角，呈现正相关关系。糊化特性指标回生值与直链淀粉之间夹角同样在0°～90°之间，存在正相关关系，表明稻谷直链淀粉含量越高，回生值较高。当夹角为180°，余弦值为-1时，表明2个指标间存在显著的负相关性，夹角由180°到90°变化，负相关性逐渐减弱[20]。衰减值与直链淀粉指标呈钝角，夹角在90°～180°之间，衰减值与直链淀粉呈负相关关系。通过主成分分析法，可更直观简便的分析大量稻谷样品的品质指标的相关性。

选取黄冈市、黄石市、荆州市、孝感市、荆门市的64个试样进行主成分得分分析，结果见图6。

由图6a可看出，第一主成分主要将试样大致分为高直链淀粉、高回生值、低衰减值稻谷(主要为孝感市产区)和低直链淀粉、低回生值、高衰减值稻谷(主要为荆门市、荆州市等产区)。第二主成分对64个稻谷样品的分类无明显特征。从主成分载荷图6b中得出，第三主成分对64个稻谷样品的分类也无明显特征。

图6 主成分得分图注：黄冈市样品为8、9、10、11、12、50、100、109、110、113、114、115；黄石市样品为27、28、29、30、31、32、33、34、93、94；荆州市样品为1、2、3、4、5、6、7、14、15、16、17、58、68、69、70；孝感市样品为51、52、53、54、60、61、62、63、75、78、84；荆门市样品为36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、67、77、96、97、98、99。

3 结论

长宽比、出糙率、整精米率、糊化温度、峰值粘度等指标差异性比较小，其他指标在各品种间差异较大。差异性显著的指标占总测定指标的77.8%，说明本研究收集的样品处于不同的品质水平，用于研究中晚籼稻谷品质具有一定的代表性。

出糙率、整精米率、长宽比、直链淀粉含量、胶稠度的达标率较高，而垩白度、垩白粒率仍是影响湖北省中晚籼稻优质化的主要指标，降低稻谷垩白粒率和垩白度仍是湖北省稻谷品质改良的重点和难点。

主成分分析将稻谷分为2类：以孝感产区样品为代表的I类稻谷，具有高直链淀粉、高回生值、低衰减值的特点；以荆门市、荆州市等产区样品为代表的II类稻谷，具有低直链淀粉、低回生值、高衰减值的特点。

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(1. College of Food Science and Technology，Henan University of Technology, Zhengzhou Henan 450001；2. Hubei Grain & Oil Food Quality Supervision and Inspection Center, Wuhan Hubei 430061)

Abstract：In order to find out the quality traits of medium and late nonglutinous rice in Hubei province and promote the improvement of rice quality, 115 rice samples harvested in 2014 were selected to determine their milling quality, chemical properties, gelatinization characteristics and cooking quality, and the quality indexes were analyzed by means of mathematical statistics analysis. The results showed that the coefficient of variation of the majority (77.8%) of quality index was more than 10% in the 19 indexes, which indicated that the rice samples collected in this research were in different quality levels and were representative. The brown rice rate of 99.1% paddy and the head rice rate of 98.3% paddy reached to the national standard of third-grade paddy, and the amylose content of 70.4% paddy, gel consistency of 96.5%, chalkiness of 38.3% and chalky kernel percentage of 21.7% reached to the national standard of third-grade paddy. The principal component analysis results showed the contribution values of the first, second and third principal components were 37.11%, 22.94% and 15.37%. The first principal component divided the rice samples into two categories, the first group of rice from Xiaogan production areas, with the quality characteristics of high amylose, high setback value, and low attenuation value, while the second group of rice from Jinmen and Jingzhou production areas, with the characteristics of low amylose, low setback value and high attenuation value.

Key words：rice；medium and late nonglutinous rice；quality analysis；principal component analysis