稻米淀粉RVA谱特征及其与理化品质性状相关性的研究

ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9

http://www.chinacrops.org/zwxb/

E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.00790

稻米淀粉RVA谱特征及其与理化品质性状相关性的研究

贾 良1 丁雪云3 王平荣1 邓晓建1,2,*

(1 四川农业大学水稻研究所, 四川成都611130; 2 四川农业大学 / 西南作物基因资源与遗传改良教育部重点实验室, 四川雅安625014; 3 福建农林大学, 福建福州350002)

摘 要: 测定了四川地区种植的124个水稻品种的RVA谱特征值及各项理化品质指标, 分析了RVA谱各特征值间, 及其与各项理化品质指标间的相关性, 并分析了不同直链淀粉含量(AC)品种的RVA谱特征值差异, 结果表明, RVA谱6个特征值之间, 最高黏度(PKV)与冷胶黏度(CPV)、回复值(CSV)相关不显著, 热浆黏度(HPV)与崩解值(BDV)相关显著, 其余均相关极显著。AC、胶稠度(GC)与RVA谱6个特征值均极显著相关, 而碱消值(ASV)与RVA谱6个特征值相关均不显著, 说明AC和GC是影响RVA谱特征值的两个重要理化品质指标。不同AC品种间的RVA谱不尽相同, 一般而言, AC越高的品种崩解值越小, 而消减值和回复值越大。 关键词: 水稻; 稻米品质; 稻米淀粉RVA谱; 理化品质指标

Rice RVA Profile Characteristics and Correlation with the Physical/ Chemical Quality

JIA Liang1, DING Xue-Yun3, WANG Ping-Rong1, and DENG Xiao-Jian1,2,*

(1 Rice Research Institute, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, Sichuan; 2 Key Laboratory of Southwest Crop Genetic Resources and Improvement, Ministry of Education / Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, Sichuan; 3 Fujian agriculture And Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China)

Abstract: In this paper, we determined rice RVA profile characteristics and their physical/chemical quality indicators of 124

varieties grown in Sichuan Province, and studied the relationship among RVA profile characteristics and between RVA profile characteristics and physical/chemical indicators. To study the differences of RVA profile characteristics of rice varieties with dif-ferent amylose contents (AC), we divided these varieties into six groups, including waxy rice, low AC, moderate lower AC, mod-erate AC, moderate higher AC, high AC, and analyzed the differences of RVA profile characteristics between the latter five groups of no-waxy varieties, and the influence of AC on RVA profile characteristics. There were no significant correlation between peak viscosity (PKV) and cool paste viscosity (CPV), and between PKV and consistence (CSV), but significant correlations among other RVA profile characteristics with each other at P = 0.01 except hot paste viscosity (HPV) with breakdown (BDV) at P = 0.05. CPV significantly positive correlated to CSV, with the correlation coefficients of 0.94. Six RVA profile characteristics had signifi-cant correlations with AC and gel consistency (GC) at P = 0.01, AC significantly positively correlated to GC, with the correlation coefficients of −0.82 at P = 0.01; alkali-spreading value (ASV) had no significant correlation with AC, GC, and six RVA profile characteristics. Varieties with different AC had different RVA profile characteristics, when AC was higher, setback (SBV) and CSV were higher and BDV lower.

Keywords: Rice; Rice quality; Rice RVA profile characteristics; Physical/chemical quality indicator

稻米是我国人民的主要食粮和重要的出口农产品, 随着人民生活水平的提高和稻米市场的开放,

稻米品质显得日益重要。对稻米品质的评价一般是从碾磨、外观、蒸煮食味和营养4方面进行, 其中

基金项目: 教育江学者和创新团队发展计划项目(IRT0453); 四川省公益性科技计划项目(07FG001-015); 国家科技支撑计划项目

(2007BAD81B01)

作者简介: 贾良(1981–), 男, 内蒙古人, 硕士, 专业为作物遗传育种。

*

通讯作者(Corresponding author): 邓晓建(1962–), 男, 湖南人, 研究员, 博士, 主要从事稻米品质改良、水稻遗传育种与分子生物学

研究兼教学工作。Tel: 028-82722661, Fax: 028-82726875, E-mail: xjdeng2006@yahoo.com.cn

Received(收稿日期): 2007-10-08; Accepted(接受日期): 2007-12-22.

第5期

贾 良等: 稻米淀粉RVA谱特征及其与理化品质性状相关性的研究 791

食味品质是最主要的指标[1]。评价食味品质的方法较多, 但大多数方法测定工作繁琐且需样品量大, 在育种工作的前期无法对食味品质加以选择, 致使食味优良的基因型在早期就可能被淘汰, 最终育成品种的食味不尽人意, 给优质稻育种带来很大的盲目性[2], 常出现“好看不好吃”的情况。澳大利亚Newport Scientific仪器公司开发的黏度速测仪(Rapid Visco-Analyzer, RVA)逐渐在稻米食味品质测定中得到应用[3-7], 该仪器测定一份样品只需12.5 min, 样品量仅需要3 g左右, 具有快速、简单、准确、重复性好等特点。隋炯明等[2]、舒庆尧等[4]和李欣等

[8]

研究指出, 稻米RVA谱特征值与蒸煮食味品质关

系密切, 特别是崩解值、消减值、回复值等特征值能较好地反映稻米蒸煮食味品质的优劣。舒庆尧等

[4]

和胡培松等[9]研究认为, RVA谱特征值与稻米理化

品质指标直链淀粉含量(AC)、胶稠度(GC)关系密切, AC越高的品种, 崩解值越小, 而冷胶黏度、回复值和消减值越大。隋炯明等[2]和舒庆尧等[4]还进一步提出了区分优质米品种的RVA谱特征指标值。然而, 环境条件对稻米品质有显著影响, 有关不同稻作生态区的稻米RVA谱特征值的表现却鲜见报道。四川盆地寡日、高湿, 是一个较特殊的稻作生态区, 本实验测定该区水稻品种的RVA谱, 研究各特征值间, 及其与各项理化品质指标间的相关性, 并分析AC对RVA谱的影响, 以期提供应用该技术评价稻米蒸煮食味品质的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

水稻品种124个, 包括籼稻111个, 粳稻8个, 爪哇稻2个, 糯稻3个, 于2006年正季种植于四川省成都市温江区四川农业大学水稻研究所试验农场。

1.2 稻米品质测定

1.2.1 理化指标测定 按国家标准GB 171- 1999

[10]

测定直链淀粉含量(AC)和胶稠度(GC), 按农

业部部颁标准NY147-88[11]

测定碱消值(ASV)。

1.2.2 稻米淀粉黏质性的测定 采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的“RVA Super 3”型黏度速测仪, 及TCW(Thermal Cycle for Windows)配套软件, 按AACC(美国谷物化学家协会)操作规程(1995 61-02)进行测定; 含水量为14%时样品量为

3.00 g, 蒸馏水25.00 mL。测定过程中灌内温度变化如下：50℃保持1 min, 以12℃ min−1上升到95℃(3.75 min), 95℃保持2.5 min, 以12℃ min−1下降到50℃(3.75 min), 50℃保持1.4 min。搅拌器在起始10 s内转动速度为960 r min−1, 以后保持在160 r min−1。黏滞性值单位用“Rapid Visco Units (RVU)”表示。

RVA谱特征值主要包括最高黏度(peak viscosity, PKV)、热浆黏度(hot paste viscosity, HPV)、冷胶黏度(cool paste viscosity, CPV)、崩解值(breakdown, BDV, 最高黏度－热浆黏度)、消减值(setback, SBV, 冷胶黏度－最高黏度)和回复值(consistence, CSV, 冷胶黏度－热浆黏度)等。采用DPS软件处理得到RVA谱6个特征值间的相关系数。

2 结果与分析

124个水稻品种包括3个糯稻与121个非糯品种。在非糯品种中, 稻米理化品质指标AC、GC和ASV的变幅分别为10.3%~28.2%、26.3~100 mm和3.5~7.0级, 平均值分别为17.7%、55.1 mm和4.4级; RVA谱PKV、HPV、BDV、CPV、SBV和CSV等6个特征值的变幅分别为55.6~290.8 RVU、21.5~210.5 RVU、6.0~155.2 RVU、31.3~358.5 RVU、−97.9~127.6 RVU和9.9~177.0 RVU, 平均值分别为228.9 RVU、137.0 RVU、91.9 RVU、232.9 RVU、4.0 RVU和95.9 RVU。

2.1 RVA谱各特征值之间的相关性

从表1可以看出, PKV与HPV、BDV, HPV与CPV、SBV、CSV, CPV与SBV、CSV, SBV与CSV均呈极显著正相关, 其中CPV与CSV的相关系数达到0.94。PKV与SBV, BDV与CPV、SBV、CSV均呈极显著负相关, 其中BDV与SBV的相关系数达

表1 RVA谱各特征值之间的相关性

Table 1 Correlation between RVA profile characteristics PKV HPV BDV CPV SBV HPV 0.46** BDV 0.77**−0.22* CPV 0.17 0.91**

−0.47** SBV −0.50**0.50**−0.91**0.77** CSV

−0.09

0.71**

−0.60**

0.94**

0.88**

*

：显著相关; **：极显著相关。PKV：最高黏度; HPV：热

浆黏度; BDV：崩解值; CPV：冷胶黏度; SBV：消减值; CSV：回复值。 *

: significant at the 0.05 probability level; **: significant at the 0.01 probability level. PKV: peak viscosity; HPV: hot paste viscos-ity; BDV: breakdown; CPV: cool paste viscosity; SBV: setback; CSV: consistence.

792

作 物 学 报 第34卷

−0.91。总之, RVA谱6个特征值之间, PKV与CPV、CSV相关不显著, HPV与BDV相关显著, 其余均相关极显著。

关, 而与其他4个RVA谱特征值呈极显著负相关。这说明AC和GC是影响RVA谱特征值的两个重要理化指标, AC、GC的差异可表现出不同的RVA谱特征值, 另一方面, AC和GC对RVA谱特征值的影响方向正好相反。由于AC、GC两者本身之间存在极显著负相关, 相关系数高达−0.82, 暗示RVA谱特征值和AC、GC的遗传基础有明显的内在联系。从表2还可以看出, ASV与AC、GC没有明显的相关性, 它与RVA谱6个特征值的相关性也不显著。

2.2 RVA谱特征值与各理化品质指标之间的相关性

从表2可以看出, AC、GC与RVA谱6个特征值均呈极显著相关, 其中AC与PKV、BDV呈极显著负相关, 而与其他4个RVA谱特征值则呈极显著正相关, 与此相反, GC与PKV、BDV呈极显著正相

表2 RVA谱特征值与各理化指标之间的相关性

Table 2 Correlation between RVA profile characteristics and physical/chemical indicators

PKV HPV BDV CPV SBV CSV GC ASV AC ASV

*

−0.24**−0.16

0.61**−0.47**−0.04

−0.70**0.68**−0.14

0.83**−0.72**−0.06

0.88**−0.83**0.05

0.**−0.82**−0.06

−0.82**

0.09 −0.07

GC 0.31**

：显著相关; **：极显著相关。PKV：最高黏度; HPV：热浆黏度; BDV：崩解值; CPV：冷胶黏度; SBV：消减值; CSV：回复值;

AC：直链淀粉含量; GC：胶稠度; ASV：碱消值。

*

: significant at the 0.05 probability level; **: significant at the 0.01 probability level. PKV: peak viscosity; HPV: hot paste viscosity; BDV: breakdown; CPV: cool paste viscosity; SBV: setback; CSV: consistence; AC: amylose content; GC: gel consistence; ASV: al-kali-spreading value.

2.3 不同AC品种间RVA谱特征值的差异

参照国家标准GB 171-1999[10]对直链淀粉含量(AC)的分级, 将124个品种分为6类, 糯稻品种(AC≤2%) 3个, 低AC品种(10%24%) 33个。图1是不同AC类型的代表性品种的RVA谱, 表3列出了5类不同AC的非糯品种间RVA谱特征值的差异, 可以看出RVA谱各特征值在不同类型品种间表现出的

差异不尽相同, 在所有组别间差异极显著(或显著)的是崩解值(BDV); 除1对组别间差异不显著外, 各组别间差异极显著(或显著)的是消减值(SBV)和回复值(CSV)。一般而言, AC越高的品种崩解值越小, 而冷胶黏度、消减值和回复值越大。

3 讨论

本实验中RVA谱特征值能够较好地区分稻米蒸煮食味品质的优劣, 明显体现在崩解值、消减值、回复值等指标上, 这与舒庆尧、隋炯明、吴殿星、王丰、张小明等[2-5,12-13]的研究结果基本一致。RVA测定具有快速、简单、准确、重复性好、样品用量少等特点, 并且RVA测定的条件模拟稻米蒸煮过程, 得到的RVA谱特征值特别是崩解值、消减值和回复值能够较好地反映水稻品种间蒸煮食味品质的差异, 因而可望成为评价稻米蒸煮食味品质的适用技术。

直链淀粉含量、胶稠度和碱消值是目前普遍用来评价稻米蒸煮食味品质差异的3个重要理化指标[12]。本实验结果表明RVA谱特征值与稻米理化品质指标AC、GC间都存在极显著的相关性, AC越高的品种, 崩解值越小, 而消减值和回复值越大。吴殿星等[3,5,14]研究表明, 根据消减值和崩解值等RVA谱主要特征值, 不仅可以快速鉴定品种的AC高低, 也可以区分出中高AC甚至是相仿AC品种间的淀粉黏滞性的

图1 不同AC品种的RVA谱

Fig. 1 RVA profiles of rice varieties with different AC a：低AC品种蜀恢881; b：中低AC品种日本晴; c：中等AC品种02428; d：中高AC品种IR36; e：高AC品种冈46; w：糯稻品种江南香糯。

a: low AC variety Shuhui881; b: moderate lower AC variety Nip-ponbare; c: moderate AC variety 02428; d: moderate higher AC variety IR36; e: high AC variety G46; w: waxy variety Jiang-nanxiangnuo.

第5期

贾 良等: 稻米淀粉RVA谱特征及其与理化品质性状相关性的研究

表3 5类不同AC品种间的RVA谱特征值差异

Table 3 Difference of RVA profile characteristics of five types of rice varieties with different AC

793 品种类型与比较 Type and compare

PKV/RVU HPV/RVU BDV/RVU CPV/RVU SBV/RVU CSV/RVU

69.9 88.7

a 249.2 124.8 124.4 194.7 −5.5 b 246.4 140.3 106.1 229.0 −17.4

c 212.8 132.2 80.5 250.7 37.9 118.4

d 212.0 156.3 55.7 290.5 78.5 134.2 ta-bta-cta-dta-etb-ctb-dtb-etc-dtc-etd-e

*

e 211.6 162.7 48.9 301.6 90.0 138.9

−0.23 2.68**7.87**5.15**3.91**10.17**4.57**4.53**0.10 −5.45**

−3.37**−1.12 −10.07**

2.77*−3.81**−3.61**−5.37**

2.15*4.46**15.92**8.07**11.21**5.56**−2.87**

−5.42**−5.92**−2.60*−18.47**−1.68 0.60 −7.70**1.45 −3.60**−5.34**

−3.81**−7.32**−10.06**−24.86**−4.**−7.93**−18.45**−3.97**−8.57**−1.98

−5.96**−10.37**−8.01**−21.40**−4.65**−3.18**−9.16**1.13 −2.49*−3.56**

1.66 9.27**0.91 3.22**

1.40 7.30**

：显著差异; **：极显著差异。a：59个低AC品种(10%＜AC＜15%); b：16个中低AC品种(15%≤AC＜17%); c：7个中等AC品

种(17%≤AC≤22%); d：6个中高AC品种(22%＜AC≤24%); e：33个高AC品种(AC>24%); ta-b, ta-c, ……：分别表示a与b、a与c、……之间RVA特征值的差异。

*

: significantly different at the 0.05 probability level; **: significantly different at the 0.01 probability level. a: 59 low AC varieties (10%24%); ta-b, ta-c, … : difference of RVA profile characteristics between a and b, a and c …, respectively. Abbreviations as in Table 1.

差异。因此, 在优质稻育种中, 将AC、GC检测与RVA谱分析相结合, 对于提高选择准确率具有重要意义。

包劲松等[15-17]的研究指出RVA谱的遗传变异主要受遗传主效应控制, 另外还受到基因型与环境互作效应的影响。本实验发现一些种植于四川和浙江两地的同一水稻品种的RVA谱特征值存在显著差异, 例如本实验测得在四川地区种植的Lemont品种, 它的最高黏度、崩解值和消减值分别为188.5、74.8和41.5 RVU(在前面“结果与分析”部分未列出), 而吴殿星等[3]测得在浙江地区种植的同一个品种的最高黏度、崩解值和消减值分别为244、118和−4 RVU。同时, 还发现有关评价优质稻米的RVA特征指标值并未完全一致, 舒庆尧等[4]对种植于浙江地区的试验材料研究认为食味较好的籼稻品种崩解值大多在100 RVU以上, 而消减值小于25 RVU, 且多数为负值; 隋炯明等[2]对种植于江苏地区的试验材料研究认为优质籼稻应为崩解值>80 RVU, 冷胶黏度<220 RVU, 消减值<20 RVU, 回复值<90 RVU; 本研 究认为优质稻品种(表3的c类品种)的崩解值在80 RVU左右, 而消减值在40 RVU左右。一般认为外界

环境条件对稻米品质有显著影响, 四川盆地的主要气候特点是寡日、高湿, 这与浙江、江苏等地区明显不同, 因此同一品种种植在四川、浙江、江苏等地的RVA谱特征值存在差异是可以理解的。由于同一品种在不同地区的RVA谱特征值不完全相同, 并且各地区的优质米划分标准亦不完全一致, 从而有必要分生态区研究制订区分优质稻品种的具体RVA谱特征指标值。

4 结论

稻米RVA谱6个特征值之间, 除PKV与CPV、CSV相关不显著外, 其余均相关极显著或显著; 6个特征值还与稻米理化品质指标AC、GC均呈极显著相关; 不同AC品种间的RVA谱不尽相同, AC越高的品种一般崩解值越小, 而消减值和回复值越大。认为RVA谱特征值能够较好地反映水稻品种间蒸煮食味品质的差异, 特别是其中的崩解值、消减值和回复值可以作为选择优良食味品质品种的有效指标, 然而, 同一品种在不同地区的RVA谱特征值不完全相同, 有必要分生态区研究制订区分优质稻品种的具体RVA谱特征指标值。

794

作 物 学 报 第34卷

References

[1] Mo H-D(莫惠栋). Quality improvement of rice grain in China.

Sci Agric Sin (中国农业科学), 1993, 26(4): 8−14 (in Chinese with English abstract)

[2] Sui J-M(隋炯明), Li X(李欣), Yan S(严松), Yan C-J(严长杰),

Zhang R(张蓉), Tang S-Z(汤述翥), Lu J-F(陆驹飞), Chen Z-X(陈宗祥), Gu M-H(顾铭洪). Studies on the rice RVA profile characteristics and its correlation with the quality. Sci Agric Sin (中国农业科学), 2005, 38(4): 657−663 (in Chinese with English abstract)

[3] Wu D-X(吴殿星), Shu Q-Y(舒庆尧), Xia Y-W(夏英武). As-sisted-selection for early indica rice with good eating quality by RVA profile. Acta Agron Sin (作物学报), 2001, 27(2): 165−172 (in Chinese with English abstract)

[4] Shu Q-Y(舒庆尧), Wu D-X(吴殿星), Xia Y-W(夏英武), Gao

M-W(高明尉). Relationship between RVA profile character and eating quality in Oryza sativa L. Sci Agric Sin (中国农业科学), 1998, 31(3): 25−29 (in Chinese with English abstract)

[5] Wu D-X(吴殿星), Shu Q-Y(舒庆尧), Xia Y-W(夏英武). Rapid

identification of starch viscosity property of early indica rice va-rieties with different apparent amylose content by RVA profile. Chin J Rice Sci (中国水稻科学), 2001, 15(1): 57−59 (in Chinese with English abstract)

[6] Deffenbaugh L B, Walker C E. Comparison of starch pasting

properties in the Brabender Viscoamylograph and the Rapid Visco-Analyzer. Cereal Chem, 19, 66: 493−499

[7] Reddy K R, Subramanian R, Zakiuddin S A, Bhattacharya K R.

Viscolastic properties of rice-flour pastes and their relationship to amylose content and rice quality. Cereal Chem, 1994, 71: 548− 552

[8] Li X(李欣), Zhang R(张蓉), Sui J-M(隋炯明), Liang G-H(梁国

华), Shen X-P(沈新平), Yan C-J(严长杰), Gu S-L(顾世梁), Gu M-H(顾铭洪). Performance and inheritance of rice starch viscos-ity (RVA profile) characteristics. Chin J Rice Sci (中国水稻科学), 2004, 18(5): 384−390 (in Chinese with English abstract)

[9] Hu P-S(胡培松), Zhai H-Q(翟虎渠), Tang S-Q(唐绍清), Wan

J-M(万建民). Rapid evaluation of rice cooking and palatability quality by RVA profile. Acta Agron Sin (作物学报), 2004, 30(6): 519−524 (in Chinese with English abstract)

[10] National Standards of the People,s Republic of China (中华人民

共和国国家标准), GB/T171-1999: High Quality Paddy (优质稻谷). Beijing: China Standard Press, 1999 (in Chinese) [11] Standard of Ministry of Agriculture, P. R. China (中华人民共和

国农业部标准), NY147-88: Measurement Methods for Rice Quality (米质测定方法). Beijing: China Standard Press, 1988 (in Chinese)

[12] Wang F(王丰), Cheng F-M(程方民), Zhong L-J(钟连进), Sun

Z-X(孙宗修). Difference of RVA profile among different early indica rice varieties and effect of temperature at grain filling stage on it. Chin J Rice Sci (中国水稻科学), 2003, 17(4): 328−332 (in Chinese with English abstract)

[13] Zhang X-M(张小明), Shi C-H(石春海), Tomita K. Correlation

analysis between starch characteristics and taste quality in japon-ica rice. Chin J Rice Sci (中国水稻科学), 2002, 16(2): 157−161 (in Chinese with English abstract)

[14] Wu D-X(吴殿星), Shu Q-Y(舒庆尧), Xia Y-W(夏英武). En-dosperm appearance marker and physical/chemical indicator of RVA profile combined assisted selection for the improvement of eating quality of early indica rice. Chin J Rice Sci (中国水稻科学), 2002, 16(1): 80−82 (in Chinese with English abstract) [15] Xia Y-W(夏英武), Bao J-S(包劲松). Genetic effects and geno-type × environment interactions for the starch RVA profiles in indica rice. Sci Agric Sin (中国农业科学), 2001, 34(2): 123−127 (in Chinese with English abstract)

[16] Bao J S, Shen S Q, Xia Y W. Analysis of genotype × environ-ment interaction effects for starch pasting viscosity characteristics in indica rice. Acta Genet Sin (遗传学报), 2006, 33(11): 1007−1013

[17] Bao J-S(包劲松), Xia Y-W(夏英武). Effects of genotype × envi-ronment interaction on eating and cooking quality of indica rice. J Zhejiang Univ (Agric ＆ Life Sci) (浙江大学学报·自然科学版), 2000, 26(2): 144−150 (in Chinese with English abstract)