糜子是起源于中国的古老作物,因其较强的抗性和较短的生育期而广泛种植于俄罗斯、乌克兰、中国和印度等国的干旱半干旱地区。糜子是重要的制米作物,脱壳产品为黄米,其不仅营养丰富且具有预防糖尿病和心脑血管等疾病的功效,是人们提升生活水平和追求膳食平衡的多元化特色食物之一。糜子根据直链淀粉含量可分为粳性(高直链淀粉含量)和糯性(低直链淀粉含量)两种,因品质特性的不同,在种植区域和应用方向中有很大差别。糜子外观、营养和蒸煮食味品质,对其生产加工和商品特性具有显著影响。目前,糜子的研究大都集中于抗逆性和作物栽培等方面,关于品质特性,尤其是蒸煮食味品质的研究尚未见相关报道。与大宗作物相比,黄米品质研究起步较晚,这与其日益增长的消费需求形成了很大的矛盾,严重阻碍了糜子的产业化发展。本研究系统分析了主栽粳糯糜子品种农艺性状、产量性状和品质性状,选取具有代表性的粳性和糯性糜子品种,对其外观品质、营养品质、糊化品质、蒸煮食味品质和消化特性进行了分析,剖析了粳糯糜子的综合品质特性;在此基础上,对粳糯糜子蒸煮过程中籽粒形态、籽粒剖面微观结构、蒸煮特性指标、有序结构、热特性和糊化特性进行分析,探究粳糯糜子蒸煮过程中的变化规律,揭示粳糯糜子蒸煮食味品质与加工工艺差异;进一步分析粳糯糜子淀粉结构和理化特性,探究粳糯糜子品质形成机理。为推进糜子开发利用,对粳糯糜子芽粉的营养特性、活性物质、理化特性、面团特性和消化特性进行了研究,为糜子功能产品开发提供新的方向。研究得到如下主要结论:(1)糜子核心种质资源表现出丰富的遗传变异,粳糯糜子主栽品种在农艺、产量和品质性状中表现出明显差异,但育成糜子品种性状表现较为单一。糜子核心种质资源遗传变异丰富,表型性状和品质性状变幅大为目标株型塑造及品质改良提供较大空间。各个性状间表现出了显著相关性,通过其相关性状可对部分性状进行快速有效的选择。粳性糜子品种中,粒色以黄色、红色和黑色为主;糯性糜子品种中,粒色为红色和白色为主。粳糯糜子品种花序色均以绿色为主,穗型均以侧穗为主。粳性糜子品种产量在3304.3-4515.3 kg/hm~2,平均为3987.9 kg/hm~2,产量在3500.0-4500.0 kg/hm~2的品种占86.4%。糯性糜子品种产量在2750.7-3902.1 kg/hm~2之间,平均为3144.6 kg/hm~2,产量低于3500.0 kg/hm~2的品种占94.4%。粳性糜子品种黄色素含量变化幅度较大,糯性糜子品种黄色素含量变化幅度较小。糯性糜子的蛋白质平均含量比糯性糜子高2.59%。此外,近年育成的糜子品种在生育期、株高、节数、千粒重、穗粒重、主穗长和产量等方面变幅较小,品种类型单一,远远不能满足生产和市场对糜子品种多元化需求。(2)粳糯糜子在外观品质和营养品质方面具有显著差异。糜子籽粒的物理特性(千粒重、粒长、粒宽、长宽比)在品种之间具有显著差异,但粳糯糜子之间没有显著差异;糯性糜子籽粒亮度(L*)显著高于粳性糜子,且粳糯糜子总色差值具有显著差异;粳性糜子籽粒具有较高的透光率且含有较多的角质型胚乳,而糯性糜子透光性较差且含有较多的粉质型胚乳。营养品质分析结果表明,糜子脂肪酸和氨基酸含量丰富,且富含不饱和脂肪酸(86.5%-88.4%),具有很高的营养价值。主成分分析结果表明,粳糯糜子在脂肪酸和氨基酸得分图中均很好的分离,明显聚集为两类。(3)粳糯糜子在蒸煮食味品质方面差异显著。粳性糜子在蒸煮中具有较低的米汤p H,较高的吸水率、体积膨胀比、米汤固形物、吸光值和碘蓝值。粳性糜子米汤中溶入了更多的营养物质,使米汤更加浓稠,因此,粳性糜子更适合做粥。糜子饭的质构特性显示,蒸煮后的粳性糜子硬度更大,更耐咀嚼;而蒸煮后的糯性糜子黏着性和内聚力更大。与粳性糜子相比,糯性糜子含有更多的分支状结构,互相连接形成网状结构,这可能也是粳糯糜子饭质构特性产生差异的原因。粳性糜子饭中的快速消化淀粉显著低于糯性糜子饭,其抗性淀粉含量显著高于糯性糜子饭,表明粳性糜子饭淀粉更难被消化。此外,糜子中慢速消化淀粉含量比较高(47.56%-55.80%),是提供能量的理想型食物。香气直接影响糜子食味品质。粳糯糜子粥中共检测出59种挥发性物质,包含6种醇类、14种醛类、22种烷类、4种酮类、1种苯类、8种酸脂类、2种胺类、1种杂环类和1种烯烃类。粳糯糜子总香气成分的主成分分析结果中,糯性糜子很好的聚为一类。此外,挥发性物质含量与直链淀粉和脂肪酸组分之间具有一定的相关性。(4)粳糯糜子蒸煮过程中,糯性糜子更容易被糊化(完全糊化时间:糯性糜子20min,粳性糜子25 min),但粳性糜子变形更大且一致性较差。粳糯糜子均由籽粒边缘部位开始,向中部和心部逐渐糊化。完全糊化后,糯性糜子籽粒微观结构呈分支状结构,而粳性糜子籽粒呈蜂窝状结构。随着蒸煮时间的延长,粳糯糜子的吸水率、膨胀体积、固形物和碘蓝值均逐渐增加。粳性糜子的吸水率、膨胀体积、米汤固形物和碘蓝值均高于糯性糜子。粳糯糜子的长程和短程有序结构均随着蒸煮逐渐被破坏,X-射线衍射(XRD)图谱表明,20°2θ处的直链淀粉-脂质复合物峰不断增强,最终形成典型的V型结构。随着蒸煮时间的增加,糜子粉的起始温度(To)、峰值温度(Tp)和终点温度(Tc)显著增加,而热焓值(ΔH)却显著降低,最终,分别在蒸煮20 min和25min时,粳糯糜子热特性吸收峰完全消失。此外,糜子粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度和回生值在蒸煮过程中呈现先增加后降低的趋势。(5)粳糯糜子淀粉表观结构特征和理化特性差异显著,这也可能是导致粳糯糜子蒸煮食味品质差异的原因之一。在偏振光下,粳糯糜子淀粉具有典型的“马耳他十字”,扫描电镜结果可知,粳糯糜子淀粉颗粒呈规则的多边形和球形,且在几种杂粮淀粉中,其颗粒尺寸较小。粳糯糜子的结晶度分别为37.6%和38.4%,高于其他几种杂粮的结晶度。糯性糜子淀粉回生值低,表现出比较好的稳定性。此外,糯性糜子淀粉稳定性好,可作为冷冻食品添加剂或食品增稠剂,粳性糜子淀粉具有适当的回生速率和膨胀度,适合制作凉皮、粉丝等产品。(6)发芽是提高面粉营养与功能价值的一种简便有效方式。发芽显著降低了面粉的直链淀粉和总淀粉含量,增加了面粉中的粗纤维、可溶性糖、游离氨基酸、α-淀粉酶和功能活性物质的含量。发芽增加了粳糯糜子粉的亮度(L*)、水溶性和膨胀度,降低了粳糯糜子的密度。在发芽过程中,部分淀粉被水解,转化为发芽所需要的能量,导致了粳糯糜子结晶结构部分被破坏,结晶度下降;To、Tp和Tc增加,ΔH降低;糊化黏度曲线的下降;储能模量和耗能模量的降低。此外,发芽导致了粳糯糜子淀粉体外消化率的降低和蛋白体外消化率的升高。在主成分分析中,粳糯糜子粉主要分布于成分2的负半轴,随着发芽时间的延长,粳糯糜子面粉逐渐向成分1的负半轴移动。