全 文 ：文章编号 :100028551 (2003) 042249206
辐照改良水稻淀粉特性的研究
段智英　吴殿星 3 　沈圣泉　韩娟英　夏英武
(浙江大学原子核农业科学研究所 , 浙江 杭州　310029)
摘　要 :以相似 AAC的不同类型水稻 (籼稻、粳稻和杂交稻) 和不同 AAC 早籼稻品种
为材料 ,研究了辐照对淀粉粘滞性、理化品质和淀粉颗粒的影响。研究表明 ,最高粘
度 (PKV) 、热浆粘度 ( HPV) 、冷胶粘度 (CPV) 、消减值 (SBV) 和回复值 (CSV) 等 5 个
RVA 谱特征参数随剂量增加均显著下降。辐照明显降低了低 AAC品种、糯稻和中等
AAC品种的 AAC ,但对高 AAC 品种的 AAC 影响不显著。辐照对碱消值 (ASV) 无影
响 ,但最高粘度时间 (PKT)随剂量增加而下降。胶稠度尤其是高 AAC 的胶稠度 ( GC)
随剂量增加明显提高。胚乳内淀粉颗粒经辐照处理也有所变形。结果表明 ,辐照可
提高稻米食用和蒸煮品质。
关键词 :γ射线辐照 ; 水稻 ; 淀粉粘滞性 ; 理化特性
收稿日期 :2001212229
基金项目 :国际原子能机构技术合作项目 CPRΠ05Π013 和浙江省重大资助项目 (9410)
作者简介 :段智英 (1977～) ,女 ,讲师 ,从事诱变方法和诱变育种研究。3 通讯作者
稻米淀粉是许多食品的主要成分或重要成分之一。通过物理或化学方法改良产生变性淀
粉 ,有助于改善食品的风味和丰富食品的类型[12 ,14 ] 。一些研究表明 ,辐照过程中可产生自由基
从而改变淀粉的分子大小和结构[8 ,16 ] 。本研究选用不同类型和 AAC 水稻品种为材料 ,对辐照
处理后稻米淀粉特性变化进行了分析 ,以探索利用辐射改变淀粉粘滞性和提高稻米食用品质
的可行性。
1 　材料和方法
材料包括两类 :相仿 AAC(表观直链淀粉含量 ,apparent amylose content) 不同类型的水稻品
种 ,如籼稻 (早籼稻浙 852 ,AAC 2015 %) 、杂交稻 (杂交组合协优 46 ,AAC 1916 %) 和粳稻 (晚粳
秀水 11 , AAC 1812 %) ; 不同 AAC 早籼稻金 97247 (高 AAC , 2416 %) ,浙辐 991 (中等 AAC ,
2013 %) ,浙辐 504 (低 AAC ,1311 %)和越糯 1 号 (早籼糯 ,AAC 114 %) 。稻谷用塑料袋包装 ,在
浙江大学辐照中心分别以 0～1kGy 剂量60 Coγ射线处理 ,剂量率为 1kGyΠh。
处理后稻谷经 Stake 糙米机和精米机去壳和精白 ,用旋风式磨粉机 (Udy cyclone mill) 磨成
粉末 ,过 100 目筛。AAC、GC和 ASV 的测定参照农业部标准 (NY14721988) 。
稻米淀粉粘滞性用澳大利亚 Newport Scientific 公司生产的粘度速测仪 ( RVA ,Rapid Visco
942　核 农 学 报　2003 ,17 (4) :249～254Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
Analyzer , Model 3D)测定 ,并用 TCW (Thermal Cycle for Windows) 配套软件分析。根据美国谷物
化学协会 (AACC)规程 ,含水量为 1410 %时 ,样品量为 3100g ,蒸馏水为 25100ml。测定过程中罐
内温度变化如下 :50 ℃保持 1min ,以 12 ℃Πmin 上升到 95 ℃(3175min) ,95 ℃保持 215min ,尔后下
降到 50 ℃(3175min) , 50 ℃保持 114min。搅拌器起始 10s 转动速度为 960rpm ,之后维持在
160rpm。RVA 谱特征值用最高粘度 ( Peak Paste Viscosity , PKV) 、热浆粘度 ( Hot Paste Viscosity ,
HPV) 、冷胶粘度 (Cool Paste Viscosity ,CPV) 、崩解值 (Breakdown ,BDV ,最高粘度2热浆粘度) 和消
减值 (Setback ,SBV ,冷胶粘度2最高粘度) 、达到最高粘度时间 (Peak Time , PKT)和开始糊化的温
度 (Pasting Temperature ,PT)表示。粘滞值以 RVU(Rapid Visco Units)为单位。
以高 AAC品种金早 97247 为材料 ,进行辐照处理胚乳内淀粉粒电镜扫描分析。参考张云
康等[2 ]方法用小刀轻敲糙米近中部 ,尽量让其保持自然断裂 ,制成厚度约 1mm 左右的样品 ,用
导电胶粘附于样品台 ,置于 HVS2SGB 喷金机上喷镀一层极薄的碳和金 ,尔后用扫描电镜 JSM2
25S 观察和摄影。工作时加速电压为 200kV ,放大 1500 倍拍照。
2 　结果分析
211 　辐照对淀粉粘滞性的影响
如表 1 和图 1 所示 ,不同品种的 RVA 谱经辐照处理后均明显变形。主要特征参数 PKV、
HPV、CPV、SBV 和 CSV 随处理剂量的增加均明显降低 ,但 BDV 变化不一致。在上述参数中 ,尤
其以 CPV 的变化最为显著。经较高剂量处理后 ,产生了完全变性的淀粉粘滞性。
表 1 　不同类型水稻品种辐照处理后淀粉粘滞特性变化
Table 1 　Changes of starch viscosity of different types of rice after gamma irradiation
水稻类型
types of rice
剂量
(kGy)
PKV
(RVU)
HPV
(RVU)
CPV
(RVU)
BDV
(RVU)
SBV
(RVU)
CSV
(RVU)
PKT
(min)
PT
( ℃)
ASV
(Score)
AAC
( %)
GC
(mm)
籼稻
浙 852
Indica
Zhe 852
粳稻
秀水 11
Jopanica
Xiushui 11
杂交水稻
协优 46
Hybrid rice
Xieyou 46
0 15616 11313 30513 4313 14817 192 512334 7512 310 2015 28
012 15213 10913 27611 43 12318 16618 51217 7614 310 2015 30
014 14713 10211 21113 4512 6410 10912 41873 7819 310 1919 38
016 13817 9815 17215 4012 3318 74 41621 8213 310 1915 49
018 11013 9013 14311 20 3218 5218 41451 8411 310 1819 63
110 6113 5011 7513 1112 1410 2512 41398 8519 310 1719 85
0 21512 12511 23916 9011 2414 7711 417996 7015 710 1812 73
012 16912 10211 18712 6711 18 8711 417996 7211 710 1812 78
014 14911 7512 15412 7319 511 5715 41533 7613 710 1811 81
016 13315 6417 13114 6818 - 211 2917 415996 8312 710 1714 87
018 11416 4812 9815 6614 - 1611 - 1617 412663 8612 710 1618 90
110 7414 2817 4917 4517 - 2417 24715 411996 8812 710 1512 96
0 24113 17214 29312 6819 - 916 16218 51133 7912 415 1916 55
012 23113 15912 27012 2012 - 4816 16215 51133 8016 415 1916 59
014 21212 14514 23117 8519 - 6815 5718 417996 8115 415 1915 64
016 17914 11313 18217 9819 - 6716 1219 419996 8615 415 1913 75
018 15318 8716 14317 6612 - 15318 - 6612 414663 8713 415 1816 80
110 12611 7912 11118 4619 - 12611 - 4619 413996 9017 415 1715 92
Note :PKV (peak paste viscosity) , HPV (hot paste viscosity) , CPV (cool paste viscosity) , BDV (breakdown viscosity) , SBV (setback viscosi2
ty) , PKT (peak time) , PT (paste temperature) , ASV (alkali spreading value) , AAC (apparent amylose content) , GC (gel consistency)
052 核　农　学　报 17 卷
图 1 　辐照后不同 AAC品种的淀粉粘滞性谱
Fig11 　Starch viscosity profiles of rice cultivars with different AAC after gamma irradiation
212 　辐照对理化品质的影响
对淀粉其它理化特性进一步分析发现 ,辐照对 AAC 的影响与品种本身的 AAC 水平相关
(图 2) 。低 AAC、糯稻及中等 AAC品种随辐照剂量的增加 AAC 下降 ,但高 AAC 未发生变化。
GC变化极为明显 (图 3) 。与杂交水稻、粳稻和其它较低 AAC品种相比 ,籼稻品种和高 AAC 品
种辐照效果更为显著 ,GC明显得到改良。GT在辐照前后并未发生变化 (图 4) 。
213 　辐照对淀粉颗粒的修饰作用
以高 AAC品种金 97247 为材料 ,采用扫描电镜观察表明 ,辐照处理后淀粉粒形态和结构发
生了变化 (图 5) 。
214 　辐射敏感性
鉴于辐照处理后 ,CPV 的变化最为显著 ,故按 CPV 进行辐射敏感性比较。根据 CPV 和辐
照剂量的线性回归方程 ,计算出 CPV 下降至一半时的剂量 E1Π2 (表 2) 。以 E1Π2为评价指标 ,不同
水稻类型抗辐照能力依次为杂交水稻 > 籼稻 > 粳稻 ;不同 AAC水稻品种依次为高 AAC > 糯稻
> 低 AAC > 中等 AAC。
152　4 期 辐照改良水稻淀粉特性的研究
图 2 　辐照对不同 AAC品种的 AAC影响
Fig. 2 　Effect of gamma irradiation on amylose
contents of the cultivars with different AAC
图 3 　辐照对不同 AAC品种的 GC影响
Fig. 3 　Effect of gamma irradiation on GC of
rice cultivars with different AAC
图 4 　辐照对不同 AAC品种的 ASV 的影响
Fig. 4 　Effect of gamma irradiation on ASV of
rice cultivars with different AAC
图 5 　辐照对高 AAC品种淀粉粒的影响
Fig. 5 　Effect of gamma irradiation on starch
granules in high AAC cultivar
表 2 　水稻品种的辐射敏感性和 CPV与辐照剂量的相关性
Table 2 　Radio2sensitivity of rice cultivar and relationship between CPV (y) and dose (x)
类型和品种
type and cultivar
回归方程
regression formulae
E1Π2 (kGy) 辐射敏感性
radio2sensitivity
　　水稻类型 rice types
籼稻 Indica y = 305124 - 216169x 01694 2
r = - 019932
粳稻 Jopanica y = 231148 - 178129x 01576 1
r = - 019928
杂交水稻 hybrid rice y = 273142 - 169171x 01737 3
r = - 019714
　　AAC级别 AAC levels
高 AAC high AAC y = 329128 - 236123x 01702 4
r = - 019952
中等 AAC intermediate AAC y = 204118 - 162119x 01609 1
r = - 019949y
低 AAC low AAC y = 127171 - 104134x 01617 2
r = - 019441
糯稻 waxy AAC y = 128129 - 106126x 01627 3
r = - 019937
252 核　农　学　报 17 卷
3 　讨论
在本研究中 ,所有品种的淀粉粘滞性随辐照剂量的提高 ,PKV、HPV、CPV、SBV 和 CSV 均明
显下降 ,尤其经较高剂量处理后米粉的 RVA 特性完全不同于天然米粉特性。该结果与辐照对
小麦淀粉、大麦胚乳、玉米淀粉和大米的影响相类似。同样的结果也明显反映在 GC 特性的变
化上 ,上述结果证实了辐照可产生改性的米粉。有关辐照影响淀粉物理和化学特性的原因 ,多
数研究认为由于辐照打断了化学键从而把淀粉大分子剪切成较小分子 ,导致淀粉溶解性的增
加[6 ] 、膨胀能力的下降[17 ]以及淀粉粘滞性的降低[10 ,18 ] 。按 Martin 等 (1995) 建立的淀粉生物合
成模型 ,辐照对 AAC的影响与枝链淀粉受照概率紧密相关。胚乳内直链淀粉和枝链淀粉的比
例和组成与品种本身 AAC的高低关联。AAC的高低不仅直接决定了枝链淀粉的受照概率 ,也
决定了品种的辐照效应。具体反映在本试验中 ,低 AAC品种由于枝链淀粉含量及其受照的频
率相对较高 ,辐照后 AAC下降最为明显。此外 ,以现有方法测定的 AAC 实际包含直链淀粉和
枝链淀粉的长链两种成分 ,因此 ,辐照对淀粉的影响主要是通过打断或剪切淀粉的长链来实现
的。该结论基本与 Deschreider[6 ]认为淀粉的降解主要源于多糖链的缩短相同。
参考文献 :
[ 1 ] 　中国人民共和国农业部部颁标准 NY147288 ,米质测定方法. 北京 : 中国标准测定出版社 ,1988 ,4～7
[ 2 ] 　张云康 ,李尧生 ,王永昭. 酿酒籼米胚乳淀粉粒的扫描电镜观察. 作物学报 ,1997 ,23 (2) :237～241
[ 3 ] 　吴殿星 ,舒庆尧 ,夏英武. 利用 RVA 谱鉴定早籼稻淀粉粘滞特性. 中国水稻科学 ,2001 ,15 ,57～59
[ 4 ] 　American Association of Cereal Chemists(AACC) ,2000. General pasting methods for wheat or rye flour using the rapid visco analys2
er. AACC Method 76～21 ,10th Edition ,Amer Assoc Cereal Chem St Paul MN
[ 5 ] 　Ciesla K,Zoltowski T ,Mogilevsky L Y. Detection of starch transformation under gamma irradiation by small2angle X2ray scatting.
StarchΠStaerke. 1991 ,43 ,11
[ 6 ] 　Desxherider A R. Changes in starch and its degradation products on irradiating wheat flour with gamma rays. StarchΠStaerke. 1960 ,12 ,
197
[ 7 ] 　Faust M ,Massey L M Jr. The effects of ionizing radiation on starch breakdown in barley endosperm. Rad Res. 1966 ,29 ,33
[ 8 ] 　Grant L A ,D’Appolonia B L. Effect of low2level gamma radiation on water2soluable non2starchy polysaccharides isolated from hard red
spring wheat flour and bran. Cereal Chem. 1991 ,68 ,651
[ 9 ] 　Kang I ,Byun M W. Development of modified starch by gamma irradiation. Korean J Food Sci Technol ,1996 ,28 ,514
[10 ] 　Kang I J ,Byunm M W ,Yook H Y,Bae C H ,Lee H S ,Kwon J H ,Chung C K. Production of modified starches by gamma irradiation.
Radiat Phys Chem. 1999 ,54 ,425～530
[11 ] 　Lai S P ,Finney K F ,Mlner M. Treatment of wheat with ionizing radiations ,4 Oxidative ,physical and biochemical changes. Cereal
Chem. 1959 ,36 ,401
[12 ] 　Mercier C ,Feillet P. Modification on carbohydrate components by extrusion cooking of cereal products. Cereal Chem. 1975 ,52 ,283
[13 ] 　Milner M. Technological effects of gamma irradiation of wheat . In : Proceedings of the fifth International Congress of Biochemistry 8
(Pergamon Press Lth ,Moscow) . 1961 ,108
[14 ] 　Rogols S. Starch modifications : A view into the future. Cereal Foods World. 1986 ,31 ,869
[ 15 ] 　Roushdi M ,Harras A ,El2Meiligi A ,Bassim M ,El2Shelkh K. Effect of high doses of gamma rays on corn grains. StarchΠStaerke. 1983 ,
35 ,15
[ 16 ] 　Sabularse V C ,Liuzzo J A ,Rao R M ,Grodner R M. Cooking quality of brown rice as influenced by gamma2irradiation ,variety and stor2
age.J Food Sci . 1991 ,56 ,96
[ 17 ] 　Tollier M T ,Guilbot A. Development of certain physicochemical properties of the starch granule as a function of irradiation conditions.
StarchΠStaerke. 1970 ,22 ,296
[ 18 ] 　Vakil U K,Arvindaksahn M ,Srinivas H ,Chauhan P S ,Sreenivasn A. Nutritional and wholesomeness studies with irradiated foods : In2
dia program ,IAEA ,SM2166Π12. Vienna ,1973 ,673
352　4 期 辐照改良水稻淀粉特性的研究
IMPROVEMENT OF RICE STARCH BY GAMMA IRRADIATION
DUAN Zhi2ying 　WU Dian2xing 　SHEN Sheng2quan 　HAN Juan2ying 　XIA Ying2wu
( Institute of Nuclear Agricultural Sciences , Zhejing University , Hangzhou , Zhejiang prov. 　310029)
Abstract :Three types of rice cultivars , Indica ,Japonica and hybrid rice , with similar intermediate
apparent amylose content ( AAC) as well as early Indica rice cultivars with different amounts of
AAC were selected for studing the effects of gamma irradiation on starch viscosity , physico2chemi2
cal properties and starch granule structure. Four major parameters of RVA profile , peak viscosity
( PKV) , hot paste viscosity ( HPV) ,cool paste viscosity ( CPV) , setback viscosity ( SBV) and con2
sistence viscosity ( CSV) were considerably decreased with increasing dose levels. Gamma irradi2
ation reduced the amylose contents in the cultivars with low AAC , intermediate AAC ,and gluti2
nous rice , but had no effects on the high AAC cultivar. No visible changes in alkali spreading value
( ASV) were detected after irradiation , but the peak time ( PKT) were reduced with the dose lev2
el . Gel consistency ( GC) were signif icantly increased in the tested cultivars ,especially in the high
AAC Indica rice , suggesting that it is promising to use gamma irradiation to improve eating and
cooking quality of rice.
Key words :gamma irradiation ; rice ; starch viscosity ; physico2chemical property
(上接第 279 页)
PHYSIOLOGICAL EFFECTS OF ENDOGENOUS IAA ON GRAIN FILLING OF
HYBRID RICE XIEYOU 9308
TAO Long2xing1 　WANG Xi1 　ZHANG Fu2dao2
(1. Key Lab of Rice Biology , MOA , China National Rice Research Institute , Hangzhou , Zhejiang prov. 　310006 ;
2. Soil and Fertilizer Research Institute , CAAS , Beijing 　100081)
Abstract :The progress of grain filling and effects of TIBA and PCIB on sugar content and IAA
level in superior and inferior spikelets of hybrid rice Xieyou 9308 and its restorer R29308 were
studied. The grain weight increment rate and sugar ( fructose , glucose and sucrose) in superior
spikelets were higher than those in inferior spikelets until 7 days after pollination , then , they were
higher in inferior spikelets than those in superior ones. The differences of physiological activityies
between superior and inferior spikelets were more signif icant in combinations than in their restor2
ers. IAA inhibitors decreased 3 H2IAA and 3 H2Try contents in both superior and inferior spike2
lets , reduced the eff iciency of 3 H2Try bio2transforming to 3 H2IAA in rice plant and ,therefore , re2
duced 3 H2glucose in grain. By treatment with high concentration of exogenous IAA on young pan2
icle before heading , the grain2setting difference between superior and inferior spikelets was signif i2
cantly decreased , and the total grain setting rate increased , indicating that IAA impels the grain
filling progress in hybrid rice.
Key words :endogenous IAA ; apical2grain superiority ; superior and inferior spikelets ; signaling effects
452 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2003 ,17 (4) :249～254