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研究人員在水稻試驗田。任萬軍供圖

■本報記者 王方

“水稻是我國主要口糧作物之一，全國超60%的人口以稻米為主食?？梢哉f，高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)是水稻生產(chǎn)永恒不變的主題?！彼拇ㄞr(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授任萬軍在接受《中國科學(xué)報》采訪時表示。

近日，任萬軍團隊在《食品凝膠》《食品化學(xué)》相繼發(fā)表研究論文，探究秈稻米和再生稻米食味品質(zhì)機理，為優(yōu)質(zhì)秈稻和再生稻的品種選育和栽培技術(shù)改良提供了新思路。

稻米品質(zhì)是重要課題

隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平日益提高，人們對大米品質(zhì)要求愈來愈高。在任萬軍看來，水稻生產(chǎn)必須在保障產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，更加注重品質(zhì)提升。因此稻米品質(zhì)研究事關(guān)國計民生，意義十分重大。

以再生稻為例。再生稻在我國已有1700多年歷史，至今仍在四川、湖北、福建等南方稻區(qū)大面積推廣應(yīng)用。這是一種綠色、資源高效、省工節(jié)本的水稻生產(chǎn)技術(shù)，人們利用它可多收獲4.5~6.0噸/公頃的水稻。

與頭季稻相比，人們普遍認為再生稻稻米品質(zhì)更優(yōu)，但再生稻稻米品質(zhì)好的原因尚不明確。

“我們的研究從淀粉精細結(jié)構(gòu)的角度解釋了為什么再生稻更好吃。相關(guān)研究結(jié)果有助于提高再生稻在食品行業(yè)中的應(yīng)用，并為優(yōu)質(zhì)再生稻品種選育和栽培技術(shù)改良提供參考。”任萬軍說。

秈稻食味研究也是如此。秈稻和粳稻是栽培稻的兩大類型。我國秈稻產(chǎn)量居世界第一，長江上游正是典型的秈稻產(chǎn)區(qū)。米粒狹長的秈稻、米粒短而粗的粳稻，哪個口感更佳？為什么？在水稻生產(chǎn)季節(jié)，氣候條件的復(fù)雜變化對稻米品質(zhì)有怎樣的重要影響？

任萬軍表示，“稻米的食味品質(zhì)是品種選育和種植過程中必須面對的重要課題。我們希望通過科學(xué)研究作出相應(yīng)的回答。”

食味品質(zhì)源自哪兒

淀粉是稻米的最大組分，可占稻米干重的90%以上，是決定稻米品質(zhì)的最主要因素。兩篇論文均以淀粉品質(zhì)為核心，通過對淀粉組分和理化特性的測定，解析再生稻和秈稻米食味品質(zhì)變化的原因。

《食品凝膠》發(fā)表的論文從淀粉結(jié)晶度、分子量、顆粒和鏈長分布等角度，系統(tǒng)解析了再生稻稻米淀粉精細結(jié)構(gòu)和理化特性變化規(guī)律。

該文第一作者、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院青年教師鄧飛解釋道，與頭季稻相比，再生稻稻米具有更高的直鏈淀粉和總淀粉含量，但支鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量顯著降低。

此外，再生稻還提高了稻米淀粉的多分散性、分支度及支鏈淀粉fa和fb1鏈所占比例，降低了淀粉粒度、結(jié)晶度及支鏈淀粉fb2和fb3鏈所占比例，進而導(dǎo)致稻米淀粉膨脹力、水溶性指數(shù)及糊化特性的改變，最終提高了米飯的硬度，降低了米飯黏性。

在《食品化學(xué)》發(fā)表的機插秈稻米的研究論文中，團隊通過對36個秈稻品種分別在四川、云南、貴州地區(qū)機插種植后的化學(xué)成分、凝膠化水平（RVA值）和食味值的測定分析，闡明3種食味評價方法之間的內(nèi)在聯(lián)系。

稻米的主要成分是蛋白質(zhì)和直鏈淀粉，其與食味值有顯著相關(guān)性。研究中，蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)加上直鏈淀粉分別解釋了38.6%和62.1%食味值的變異。蛋白質(zhì)、直鏈淀粉和支鏈淀粉含量影響稻米的RVA值。蛋白質(zhì)含量主要通過峰值黏度、崩解值、消減值和糊化溫度影響稻米的食味值。RVA值解釋了60.5%的食味值變化。

根據(jù)稻米食味值，研究人員將西南地區(qū)36個主栽秈稻品種劃分為3個食味類型。高食味類型的平均食味值為72.76，中食味類型為68.2，低食味類型為61.7。

“高食味品質(zhì)的品種直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量低，峰值粘度和崩解值高，熱漿黏度、回復(fù)值和最終黏度低。”該文第一作者、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院博士后陳虹介紹。

由于水稻種植過程中灌漿期溫度和日照時數(shù)的相對差異，同一品種的蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量因生態(tài)區(qū)而異。研究發(fā)現(xiàn)，這些差異影響了RVA值中的崩解值、消減值、峰值黏度、冷膠黏度、熱漿黏度和糊化溫度，并解釋了食味值的相對差異。

探索栽培改進品質(zhì)

改善淀粉RVA值，需要對品種、生態(tài)環(huán)境以及栽培措施等因子進行綜合考慮。

“我們針對再生稻的研究發(fā)現(xiàn)，相較頭季稻，再生稻稻米直鏈淀粉含量增加，且米飯硬度增加、黏性降低。而人們普遍偏好直鏈淀粉含量較低的軟黏稻米。”任萬軍說。

因此，團隊在篩選再生稻優(yōu)質(zhì)品種基礎(chǔ)上，通過播期調(diào)整、肥水管理等栽培措施降低稻米直鏈淀粉含量，降低米飯硬度，提高黏性，讓再生稻食味品質(zhì)進一步提升。就雜交稻而言，則針對不同種植區(qū)域，選用更為合理的栽培措施來發(fā)揮優(yōu)質(zhì)秈稻的食味品質(zhì)潛力。

在最新一期《作物學(xué)報》上，團隊發(fā)表了關(guān)于再生稻次適宜區(qū)遲播栽對不同雜交秈稻淀粉RVA譜的影響研究。相關(guān)結(jié)果表明，遲播栽期的秈稻淀粉RVA譜表現(xiàn)與再生稻更為接近，蒸煮食味品質(zhì)更高。

“通過調(diào)整播栽期來調(diào)控稻米蒸煮食味品質(zhì)是可行的?！比稳f軍認為，這也意味著栽培技術(shù)在保障糧食安全、提質(zhì)增效上大有作為。

他表示，下一步，團隊將用前期建立的高日產(chǎn)高食味秈稻品種篩選指標(biāo)體系，篩選并應(yīng)用優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)、適合機插栽培的品種，研究栽培技術(shù)如何調(diào)控水稻品種對光溫環(huán)境因子的動態(tài)適應(yīng)進而提高秈稻米品質(zhì)等關(guān)鍵科學(xué)問題。

團隊將重點研究以“減穴穩(wěn)苗配置群體、系統(tǒng)營養(yǎng)優(yōu)化株型、中秈遲栽優(yōu)質(zhì)灌漿”為核心的栽培技術(shù)的調(diào)控機理?！霸诖嘶A(chǔ)上，進一步支撐優(yōu)質(zhì)稻保優(yōu)提質(zhì)綠色栽培技術(shù)的推廣應(yīng)用，促進優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展?！比稳f軍說。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.foodhyd2021.106643

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129176

https://doi.org/10.3724/SP.J.1006.2021.02037