谷子（Setaria italica L.）是我国北方重要的杂粮作物，在膳食纤维结构调整中起着举足轻重的作用，随着人们生活水平的提高，越来越多的人倾向于营养健康且美味可口的食物。小米作为一种传统佳品，深受消费者的青睐，同时消费者也对小米的品质要求越来越高。小米品质包括外观品质、营养品质和蒸煮品质。外观品质包括色泽、米色一致性和均匀度等感官评价；营养品质指标有蛋白质、直链淀粉和脂肪含量等[1]。由于不同地区生态环境、土壤质地和文化传统等的不同导致不同地域的小米品种不同，且收获时间和收获方式的差异，进而在小米的产量和品质方面均有不同[2-3]。谷子生产规模和生产方式是影响谷子收获方式及收获时间的重要因素，对谷子的品质势必会造成较大的影响。因此，通过探索不同收获时间和收获方式对谷子产量与品质的影响，对优质谷子生产及满足消费者需求方面具有重要和积极的意义。
目前生产上谷子收获时间和收获方式缺乏统一的标准规范。谷子适时收获和机械收获显得更为必要。目前对谷子产量和品质的研究主要集中在不同地区、不同土壤、不同气候、不同种植方式以及不同品种等方面[4]。高温和降水有利于优质外观和功能物质的积累，而较高的日间温度范围和高土壤养分有利于烹饪和食用品质的形成。生态因素对谷子质量的影响是复杂的，必须选择与所生产的谷子的预期用途相匹配的种植地点[5-6]。有关收获时间和方式对谷子产量、营养品质及米色方面的研究较少。而国外不同收获时间研究主要集中在对饲草谷子的研究上。其中，Mohajer[7]通过不同收获时间对3种普通谷子产量和饲料品质的影响进行了研究，得出饲草谷子的最佳收获时间为开花期。施氮和延迟收获提高了谷子千粒重和籽粒产量，降低了地上部钾积累量和小米叶酸含量[8]。高志军等[9]研究了不同采收时间和采收部位对谷子发芽率的影响，得出谷子开花灌浆后30~40 d收获种子发芽率可以达到50%以上。邱述金等[10]针对谷子收获过程中的籽粒损失率、破碎率和含杂率等问题以及对不同成熟时期和收获方式下的作业效果进行了研究，为谷子机械化收获时间合理选择与收获技术推广提供了依据。以上所有这些研究并未涉及谷子品质方面的研究。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选用春谷中晚熟区生产上有代表性的主推品种长生13和晋谷21号为供试材料。
1.2 试验地概况及试验设计
试验于2021-2023年在山西农业大学谷子研究所试验田进行，土壤类型为褐壤土，属暖温带半湿润大陆性季风气候，年均气温8.6~10.5 ℃，年均降水量500 mm以上，降水主要集中6-8月，约占全年降水量的60%。年日照时数2400~2600 h。无霜期155~184 d。2021、2022和2023年播前0~40 cm土层土壤分别含有机质32.17、31.65和31.68 g/kg，全氮1.50、1.52和1.54 g/kg，全磷0.78、0.74和0.77 g/kg，全钾22.13、21.23和20.40 g/kg，碱解氮65.98、94.43和67.76 mg/kg，速效磷33.05、49.79和51.10 mg/kg，速效钾193.3、165.4和157.2 mg/kg。
试验采用裂区设计，收获时间为主区，收获方式为副区。2个谷子品种于5月中下旬播种。收获时间主区设腊熟期（DS，9月15日前后）、成熟期（MS，10月1日前后）和完熟期（URS，10月15日前后）3个收获时间。副区收获方式设割倒谷穗晾干后脱粒（DGT）、切穗谷穗晾干后脱粒（QGT）和切穗直接脱粒后晾干（QZT）3种收获方式。每个处理小区面积14.4 m2（6行×6 m×0.4 m），重复3次，田间管理同常规生产。
1.3 测定指标与方法
收获后小区考种、测产。用砻谷机将谷子材料脱壳，进行后续试验。挑出籽粒完整且米色均匀的小米进行米色测定；合并3个重复小区的小米为1个样品，进行营养品质和蒸煮品质的测定。
参照GB/T 5511-2008[16]测定样品中总氮量，乘以系数6.25即为粗蛋白（干基）含量；参照GB/T 24870-2010[17]测定粗脂肪（干基）含量；参照GB/T 25219-2010[18]测定粗淀粉（干基）含量；参照GB/T 15683-2008[19]测定直链淀粉（占淀粉重）含量。参照GB/T 24852-2010[20]测定糊化温度（碱消值，级）。参照梁克红等[21]的方法测定胶稠度，称取0.1 g米粉于试管中，加入0.2 mL 0.025%麝香草酚蓝乙醇溶液充分湿润米粉，加入2 mL的0.2 mol/L的KOH，沸水中加热15 min，冷却5 min，冰浴20 min后，置于水平操作台上放置1 h后测定胶稠度。
将供试小米磨粉后，分别于色差仪上测定米色，每个材料3次重复，记录其测量值明亮度（L）、红绿色度（a）和黄蓝色度（b），按公式计算色差值（E）：E=(∆L2+∆a2+∆b2)1/2。
1.4 数据处理
采用WPS Office计算数据和绘图，采用DPASS Statistics 7.05进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同收获时间和方式对谷子产量的影响
从图1可以看出，除2022年外，QZT处理在其余2年整体表现优于其他处理。2021年长生13完熟期QZT处理产量较DGT和QGT处理分别高231.49和740.78 kg/hm2；蜡熟期QZT处理较DGT处理高2060.29 kg/hm2；2021年晋谷21号完熟期QZT处理产量较DGT和QGT处理分别高555.59和23.15 kg/hm2，2023年完熟期QZT处理较DGT和QGT处理分别高59.53和416.69 kg/hm2，较蜡熟期QZT处理高1428.64 kg/hm2。且收获期越早，QZT处理（切穗直接脱粒）的产量涨幅越大。
图1
图1
不同收获时间和方式对谷子产量的影响
不同小写字母表示在P < 0.05水平上差异显著，下同。
Fig.1
Effects of different harvest time and methods on the yield of foxtail millet
Different lowercase letters indicate significant difference at P < 0.05 level, the same below.
不同收获时间对谷子产量存在一定的影响，随收获时间的延迟，参试品种产量总体上表现为增加。2022年晋谷21产量有所降低，2023年长生13与晋谷21在完熟期不同收获方式涨幅较小。从总体看，完熟期收获产量高于蜡熟期与成熟期，适当延迟收获时间对谷子产量的增加是有必要的。从收获方式看，年际间和品种间表现有所差异，总体表现为切穗直接脱粒高于其他脱粒方式。
2.2 不同收获时间和方式对谷子营养品质的影响
2.2.1 对粗蛋白的影响
图2
图2
收获时间和方式对谷子营养品质的影响
Fig.2
Effects of different harvest time and methods on nutritional quality in foxtail millet
2.2.2 对粗脂肪的影响
谷子脂肪是构成小米的重要部分，其含量尽管不高，但含有丰富的亚油酸、亚麻酸和花生酸等人体必需脂肪酸，具有非常高的营养保健价值，其不饱和脂肪酸含量超过80%。长生13和晋谷21号脂肪变化随收获时间和收获方式的变化有显著差异。随收获期延后，长生13粗脂肪含量表现为先升高后降低的趋势，晋谷21号表现为增加趋势。完熟期QZT处理下，长生13粗脂肪含量相对于蜡熟期和成熟期分别高0.33%和1.03%；晋谷21号粗脂肪完熟期QZT处理下相对于蜡熟期和成熟期分别高3.70%和6.70%。
2.2.3 对粗淀粉的影响
研究谷子淀粉的结构、物化特性及其功能特性，分析谷子淀粉与产品品质特性之间的关系，对于开发谷子新产品原料的选择、产品品质特性改善及新品种的培育提出指导意义[25]。长生13和晋谷21号2个品种从不同收获时间或不同收获方式看，粗淀粉变化存在显著差异。成熟期QGT处理下长生13粗淀粉含量最高为81.70%，相对于DGT、QZT处理分别高0.31%和0.29%；成熟期DGT处理下晋谷21号相对于QGT、QZT处理分别显著高1.55%和1.40%。长生13粗淀粉变幅小于晋谷21号，说明晋谷21号粗淀粉受环境等的变化更大。
2.3 不同收获时间和方式对谷子蒸煮品质的影响
2.3.1 对胶稠度的影响
2个品种随收获时间的推后，胶稠度的变化趋势一致，均呈现上升趋势，且在完熟期达到最大值。从图3可知，胶稠度受收获方式的影响不大。完熟期QZT处理下长生13相对于DGT和QGT处理胶稠度的变幅分别为0.34 mm和1.00 mm，较成熟期QZT处理高32.00 mm；晋谷21号QGT处理下完熟期较蜡熟期高22.67mm。
图3
图3
不同收获时间和方式对谷子蒸煮品质的影响
Fig.3
Effects of different harvest time and method on cooking quality in foxtail millet
2.3.2 对糊化温度的影响
小米糊化主要是指小米中淀粉的糊化，2个品种随收获时间的推后，糊化温度呈先降低后升高的趋势，且在蜡熟期最低，长生13在蜡熟期不同收获方式下有显著差异。
2.3.3 对直链淀粉的影响
直链淀粉对米饭的适口性有较大的影响，其含量的高低和比例对小米饭的蒸煮品质有较大的影响，直链淀粉含量高，米饭粳性大、较硬且光泽度差；支链淀粉含量高，由于其亲水基较多，易与水结合，能增加小米饭的黏性和光泽，其食味品质也较好。
长生13和晋谷21号在不同收获时间和不同收获方式下直链淀粉含量随生育期延长呈先增加后降低趋势，且两者变化趋势基本一致。
2.4 不同收获时间和方式对谷子外观品质的影响
2.4.1 对L值的影响
2个品种L值随收获时间的推迟表现为下降趋势。长生13在成熟期QZT处理低于其他2种收获方式；晋谷21号蜡熟期和成熟期QZT处理高于完熟期（表1）。
表1 不同收获时间和收获方式对谷子外观品质的影响
Table 1
| 收获时期 Harvest period | 处理 Treatment | 长生13 Changsheng 13 | 晋谷21号Jingu 21 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L | a | b | E | L | a | b | E | |||
| 腊熟期DS | DGT | 55.02±56.16a | 0.87±0.17a | 27.57±1.50a | 62.57±1.97ab | 54.72±0.41a | 1.29±0.22a | 27.16±0.52a | 61.10±0.59a | |
| QGT | 55.81±56.85a | 0.65±0.20a | 27.44±1.61a | 63.14±1.95a | 54.79±0.92a | 0.96±0.16b | 27.89±1.79a | 61.50±1.35a | ||
| QZT | 54.54±55.78a | 0.43±0.25a | 26.67±2.32b | 61.84±2.84b | 55.15±1.94a | 0.63±0.33c | 27.58±2.20a | 61.67±2.70a | ||
| 成熟期MS | DGT | 53.58±54.94a | 0.60±0.32b | 26.19±0.80b | 60.87±1.32a | 54.07±1.84a | 1.20±0.49a | 27.04±1.62ab | 60.48±2.35a | |
| QGT | 54.35±55.31a | 0.64±0.23ab | 27.39±1.04a | 61.72±1.90a | 54.11±0.90a | 1.28±0.22a | 27.89±1.18a | 60.89±1.32a | ||
| QZT | 50.00±52.59b | 1.06±0.69a | 25.53±1.42b | 58.47±3.06b | 53.50±1.42a | 1.11±0.60a | 26.75±1.74b | 59.83±2.03a | ||
| 完整期URS | DGT | 53.09±53.29a | 0.76±0.40a | 25.92±0.43a | 59.27±0.68a | 54.68±0.81a | 0.75±0.33a | 27.04±1.22a | 61.01±1.14a | |
| QGT | 51.69±52.72a | 0.97±0.24a | 25.76±1.21a | 58.68±1.54a | 53.8±1.46ab | 0.99±0.31a | 26.78±2.11a | 60.12±2.24a | ||
| QZT | 51.54±52.64a | 1.11±0.36a | 25.21±1.37a | 58.38±2.84a | 53.13±2.05b | 1.01±0.52a | 26.67±2.00a | 59.46±2.71a | ||
不同小写字母表示在P < 0.05水平上差异显著，下同。
Different lowercase letters indicate significant difference at P < 0.05 level, the same below.
2.4.2 对a值的影响
2个品种a值随收获时间延后有增加的趋势，但增加不显著，不同收获方式下在不同收获时间表现不同。在成熟期和完熟期，长生13均表现为QZT处理<QGT处理<DGT处理。晋谷21号在蜡熟期表现为DGT处理>QGT处理>QZT处理，且存在显著性差异。
2.4.3 对b值的影响
2个品种b值随收获时间的延后有降低的趋势，不同收获方式下长生13在蜡熟期表现为DGT处理<QGT处理<QZT处理；晋谷21号表现为QGT处理>QZT处理>DGT处理。
2.4.4 对E值的影响
不同收获方式不同品种在不同收获处理下表现不同，长生13的E值随收获时间延后表现为降低的趋势；晋谷21号变化较小，且处理间无显著差异。长生13的E值在成熟期QGT处理显著大于QZT处理；晋谷21号蜡熟期QZT处理高于DGT与QGT处理，但不存在显著差异。
2.5 不同品种产量与品质相关性分析
图4
图4
长生13产量与品质相关关系
“*”、“**”和“***”分别表示P < 0.05和P < 0.01和P < 0.001水平显著相关。下同。
Fig.4
Correlation between yield and quality of Changsheng 13
“*”,“**”and“***”indicated significant correlation between P < 0.05, P < 0.01 and P < 0.001 levels, respectively. The same below.
图5
3 讨论
研究[26-27]结果明确指出，环境条件是决定作物生长发育及其品质形成的外因，对作物品质的影响作用十分显著，包括温度、光照、水分、海拔、土壤和施肥情况等众多因素。Zhang等[28]对香稻研究表明，随着收获时间的延长，香稻中蛋白质和直链淀粉含量明显降低，同时也指出水稻的适时收获应考虑品种特性。宋双[29]通过收获期对盘锦稻区主栽品种稻米品质的影响研究得出，收获时间对稻米直链淀粉及蛋白质含量均无显著差异。本试验条件下，谷子的营养品质和蒸煮品质在不同收获时间和收获方式下没有显著性差异，但变幅较大，究其原因可能是谷子的营养品质和蒸煮品质受环境和气候等不可预知的因素影响较大，受收获时间和方式的影响较小所致。因此谷子营养品质和蒸煮品质随收获时间和方式的变化需要进一步探明。谷子蛋白水解物能够降低高血压和减轻相关的心血管疾病，且与谷子中其余内含物[24]，如可溶性糖、直链淀粉和支链淀粉等存在关联。因此，研究谷子内含组分对环境条件的敏感性，有助于掌握其之间协调作用关系。
姜丽霞等[30]通过研究不同熟期油菜收获期与产量的关系，结果表明收获期与产量有显著正相关，与品质不存在显著性关系。本研究表明，不同收获时间和收获方式对谷子产量影响显著。随收获时间的延长，长生13与晋谷21号产量呈上升趋势。3种收获方式下切穗直接脱粒后晾干的产量最高。李凯等[31]的研究结果表明，谷子收获时间受天气情况的影响较大。本研究谷子产量2021- 2023年年际变化趋势一致，2021年产量略低。长生13和晋谷21号的E值与产量具有协同性，但晋谷21号的E值与粗淀粉、L值、b值呈显著负相关，长生13的E值与产量、a值、b值和L值呈显著正相关，说明谷子外观品质的呈现与品种有较大关系。因此，在实际生产中，除考虑不同收获方式、收获时间、环境因素、年际变化对谷子产量和品质的影响外，还应考虑品种效应。
4 结论
谷子收获时间对产量的影响较大，产量随收获期延迟而增长；谷子品质受收获时间的影响较小，但品质指标变幅较大。不同收获方式下，切穗直接脱粒后晾干收获方式的产量最高，但不同收获方式对品质影响不大，说明谷子品质受环境因素及品种效应影响较大。综合考虑，在本试验条件下，完熟期切穗直接脱粒后晾干为最佳收获方式。
参考文献
The relationship between ecological factors and commercial quality of high-quality foxtail millet “Jingu 21”
DOI:10.1016/j.foodres.2022.112225 URL [本文引用: 1]
Influence of harvesting methods and timings on yield and quality of selected bread wheat varieties
DOI:10.22581/muet1982 URL [本文引用: 1]
Effect of different harvest time on yield and forage quality of three varieties of common millet (Panicum miliaceum)
崇明区不同收获时期水稻种子发芽率比较试验初报
High intensity ultrasound (HIU)-induced functionalization of foxtail millet protein and its fractions
DOI:10.1016/j.foodhyd.2022.108083 URL [本文引用: 1]
Effect of foxtail millet protein hydrolysates on lowering blood pressure in spontaneously hypertensive rats
DOI:10.1007/s00394-016-1252-7
PMID:27344669
[本文引用: 2]
The objective of this study was to determine the effect of foxtail millet protein hydrolysates on lowering blood pressure in spontaneously hypertensive rats (SHRs).The protein of foxtail millet after extruding or fermenting and the raw foxtail millet was extracted and hydrolyzed by digestive protease to generate angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitory peptides. The potential antihypertensive effect of protein hydrolysates from foxtail millet in SHRs was investigated.After 4 weeks of treatment with 200 mg peptides/kg of body weight of protein hydrolysates, blood pressure was lowered significantly, and the raw and extruded samples were more effective than the fermented samples. The serum ACE activity and angiotensin II levels in the treatment groups were significantly lower than that of the control. The percent heart weight decreased in the treatment groups.Thus, ingestion of foxtail millet protein hydrolysates especially for the raw and extruded hydrolysates may ameliorate hypertension and alleviate related cardiovascular diseases.
Harvest time effects on yield, quality and aroma of fragrant rice
DOI:10.1007/s00344-020-10064-w [本文引用: 1]
