不同基因型甘薯直鏈淀粉含量差異研究

唐忠厚，朱曉倩，李 強(qiáng)，李洪民，徐 飛

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘薯研究所，江蘇徐州 221121)

不同基因型甘薯直鏈淀粉含量差異研究

唐忠厚，朱曉倩，李 強(qiáng)，李洪民，徐 飛

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘薯研究所，江蘇徐州 221121)

研究快速測(cè)定甘薯淀粉中直鏈淀粉含量的方法，分析不同基因型甘薯直鏈淀粉含量差異。結(jié)果顯示，該法測(cè)定直鏈淀粉與表觀直鏈淀粉呈高度相關(guān)性(r=0.9992)，在取樣0.50g、不脫脂的情況下，5份甘薯樣品的直鏈淀粉含量與脫脂后的測(cè)定結(jié)果相比，誤差小于或接近2%，接近國(guó)標(biāo)允許的誤差范圍(GB8648－87)，表明該法適合于甘薯直鏈淀粉含量測(cè)定。不同品種甘薯直鏈淀粉含量存在一定差異，變幅為14.22%～35.12%，其中以黃心型變異系數(shù)最大，最有可能篩選到高直鏈淀粉品種或低直鏈淀粉品種。

甘薯，直鏈淀粉含量，測(cè)定方法，基因型差異

甘薯是世界上最重要的糧食、飼料和工業(yè)原料作物之一，也是我國(guó)最大的地下根莖淀粉作物，我國(guó)每年種植面積約600萬(wàn)hm2，約占世界甘薯種植面積的66%，年產(chǎn)量約1.002億t，占世界甘薯總產(chǎn)量的85%［1］。目前甘薯作為新能源作物倍受世人關(guān)注，其淀粉特性研究日益受到重視，而直鏈淀粉含量是決定甘薯淀粉品質(zhì)優(yōu)劣的重要因素，是淀粉最重要的品質(zhì)性狀之一［2］。近年，甘薯直鏈淀粉含量的重要性已被人們所認(rèn)識(shí)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行諸多研究［3－14］，但其測(cè)定存在前預(yù)處理復(fù)雜、污染重、誤差大、測(cè)定成本高以及應(yīng)用性差等問(wèn)題。本文針對(duì)甘薯淀粉特性，在實(shí)踐中綜合考慮復(fù)雜性、準(zhǔn)確性、實(shí)用性等多種因素，以國(guó)標(biāo)GB8648－87為基礎(chǔ)［15］，從取樣量、樣品預(yù)處理過(guò)程及測(cè)定條件等方面探索適合甘薯直鏈淀粉含量測(cè)定的方法，研究不同基因型甘薯直鏈淀粉的含量差異，以期提供快速、簡(jiǎn)便、微量的甘薯直鏈淀粉測(cè)定方法，為甘薯品質(zhì)育種提供實(shí)驗(yàn)方法和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

50份甘薯樣品 材料根據(jù)不同肉色、生物特性等，選擇來(lái)自甘薯鑒定圃、國(guó)家區(qū)試、北方區(qū)試、省區(qū)試及國(guó)家甘薯資源庫(kù)，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘薯研究所提供;直鏈淀粉，支鏈淀粉標(biāo)樣 購(gòu)自SIGMA公司;2%碘試劑 稱取碘化鉀1.0g，溶于少量蒸餾水，再加碘0.1g，待溶解后用蒸餾水稀釋定容至50mL，現(xiàn)配現(xiàn)用，避光保存;其它試劑均為分析純。

UV－2450型分光光度計(jì) 日本島津公司; AB204－E型電子分析天平 瑞士 METTLER TOLEDO;SHZ－82型恒溫振蕩器 國(guó)華企業(yè)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液∶稱取(100±0.5)mg直鏈淀粉于100mL容量瓶中，加入1.0mL無(wú)水乙醇濕潤(rùn)樣品，再加入9.0mL1mol/L氫氧化鈉溶液，于60℃，振幅150r/min氣浴恒溫振蕩器中搖勻30min，取出迅速冷卻至室溫，定容。

支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液∶稱取(100±0.5)mg支鏈淀粉于100mL容量瓶中，加入1.0mL無(wú)水乙醇濕潤(rùn)樣品，再加入9.0mL1mol/L氫氧化鈉溶液，于60℃，振幅150r/min恒溫振蕩器中搖勻30min，取出迅速冷卻至室溫，定容。

吸取直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8mL分別放入10只100mL容量瓶，再依次加入支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液5.0、4.8、4.6、4.4、4.2、4.0、3.8、3.6、3.4、3.2mL，加蒸餾水60mL，1mol/L乙酸溶液1.0mL，碘試劑1.0mL，定容(pH3.5左右)。用5.0mL0.09mol/L氫氧化鈉代替淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液為空白。靜置20min后，用分光光度計(jì)將試樣空白溶液調(diào)零，在620nm處測(cè)吸光度，以620nm處的OD值為縱坐標(biāo)，直鏈淀粉的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見(jiàn)圖1。

1.2.2 直鏈淀粉與表觀直鏈淀粉相關(guān)性 鑒于支鏈淀粉對(duì)試樣中碘－直鏈淀粉復(fù)合物的影響，在淀粉總量不變的條件下將支鏈淀粉和直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液按不同百分比配成一系列混合溶液，3個(gè)重復(fù)，測(cè)定同標(biāo)準(zhǔn)曲線方法，計(jì)算表觀直鏈淀粉含量(測(cè)定值)，與真實(shí)直鏈淀粉含量(觀察值)計(jì)算相關(guān)性，評(píng)價(jià)該方法測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度與精密度。

1.2.3 樣品中直鏈淀粉的測(cè)定 甘薯淀粉制備∶準(zhǔn)確稱取洗凈甘薯0.5kg，切成細(xì)塊狀，放入打漿機(jī)，加適量水，粉碎30s，倒入100目紗袋，加0.5L水洗提，另0.5L水再洗提一次。將洗提夜合并，過(guò)100目篩，靜置12h(去糖，沉淀)。淀粉置50℃烘箱24h，干燥淀粉研磨，過(guò)100目篩，入密封袋保存。

稱取(100±0.5)mg甘薯淀粉于20mL容量瓶中，加入 1.0mL無(wú)水乙醇濕潤(rùn)樣品，再加入9.0mL1mol/L氫氧化鈉溶液，于60℃，振幅150r/min氣浴恒溫振蕩器中搖勻30min，取出迅速冷卻至室溫，定容(調(diào)節(jié)pH=3.5左右)。取5mL樣品溶液于盛有50mL蒸餾水的100mL容量瓶中，先后加入lmL 1mol/L乙酸溶液和1mL碘試劑，用蒸餾水定容至100mL，搖勻，靜置20min。測(cè)定時(shí)同時(shí)做一實(shí)驗(yàn)空白，相同的操作步驟及測(cè)定所用同量試劑，但用2.5mL 0.09mol/L氫氧化鈉溶液代替試樣溶液，在620nm處測(cè)吸光度。每樣品3次重復(fù)。

1.2.4 樣品脫脂與否條件的探討 淀粉顆粒中直鏈淀粉含有α－1，4糖苷鏈的多聚葡萄糖化合物，以螺旋狀態(tài)存在，脂肪以棒狀貫穿于螺旋管中，不飽和脂肪酸碳鏈上含有不飽和鍵，碘分子極易進(jìn)入螺旋內(nèi)部。由于測(cè)定方法中用到碘試劑作為比色指示劑，脂肪的存在勢(shì)必會(huì)影響直鏈淀粉含量的測(cè)定，使結(jié)果偏小，而脫脂步驟繁瑣，脫脂所用試劑乙醚對(duì)人體有危害，故探討樣品脫脂與否對(duì)直鏈淀粉測(cè)定結(jié)果的影響。

選5個(gè)不同類型甘薯淀粉樣品分兩組按上面的方法測(cè)定直鏈淀粉含量，一組不脫脂直接進(jìn)行測(cè)定，另一組無(wú)水乙醚浸泡8h，多次洗脫，除脂肪，并50℃烘干后測(cè)定。

1.2.5 品種分組及其統(tǒng)計(jì)分析 依據(jù)甘薯特點(diǎn)，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行了分組，根據(jù)肉色的不同，將甘薯分成不含色素的白心型，含胡蘿卜素的黃心型和含花青素的紫心型等類型。數(shù)據(jù)采用DPS9.5版統(tǒng)計(jì)分析軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 直鏈淀粉與表觀直鏈淀粉相關(guān)性

從圖1可以看出，直鏈淀粉測(cè)定含量在5%～37%的范圍內(nèi)與直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)含量高度相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.9992，達(dá)到了極顯著的水平。說(shuō)明一定范圍內(nèi)支鏈淀粉對(duì)直鏈淀粉含量測(cè)定影響極小，通過(guò)測(cè)定樣品溶液OD值得到的樣品表觀直鏈淀粉含量相當(dāng)于樣品直鏈淀粉含量真實(shí)值。

圖1 直鏈淀粉含量標(biāo)準(zhǔn)值與測(cè)定值相關(guān)性

本方法的準(zhǔn)確度和精密度是通過(guò)對(duì)一系列標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行多次測(cè)定來(lái)分析，直鏈淀粉濃度測(cè)定范圍設(shè)定參照甘薯直鏈淀粉含量可限范圍;從表1可知，本方法對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定偏差小于1.42，其中超過(guò)13mg/100mL，測(cè)定偏差小于1%，相對(duì)偏差小于4%，準(zhǔn)確度和精密度都較好，但小于13mg/100mL，測(cè)定偏差大于1%，相對(duì)偏差大于15.78%以上，其準(zhǔn)確度和精密度則相對(duì)較差，可能因直鏈淀粉含量太低導(dǎo)致吸光度太小，系統(tǒng)誤差相對(duì)較大的緣故。目前，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道不同基因型甘薯直鏈淀粉含量多處于10%～40%間［2，7－9］，故該方法適合于甘薯直鏈淀粉含量測(cè)定。

表1 直鏈淀粉含量標(biāo)準(zhǔn)值與測(cè)定值比較

2.2 脫脂與否對(duì)結(jié)果的影響

脫脂與否的結(jié)果比較見(jiàn)表2。從表2可以看出，脫脂前后直鏈淀粉含量的組內(nèi)誤差和組間誤差(除徐034215)均＜2%，接近國(guó)標(biāo)允許的正常誤差范圍，相對(duì)偏差徐034215(北方區(qū)試)、徐薯22(國(guó)鑒品種)達(dá)5%，其它都未超2%，因此可知，甘薯經(jīng)水提處理后，淀粉粒中脂肪含量極少，或者脂肪與碘的加成反應(yīng)率低，對(duì)兩種方法進(jìn)行t檢驗(yàn)(t=2.5586，P=0.0627)，表明少量脂肪的存在對(duì)于直鏈淀粉含量的測(cè)定沒(méi)有顯著影響，故甘薯直鏈淀粉含量測(cè)定過(guò)程中可省脫脂這一步驟。

表2 脫脂與未脫脂甘薯淀粉中直鏈淀粉含量測(cè)定結(jié)果比較

2.3 甘薯直鏈淀粉含量測(cè)定結(jié)果

2.3.1 直鏈淀粉含量的基因型差異 甘薯淀粉中直鏈淀粉含量的平均值為28.32%，變幅為14.22%～35.12%，變異系數(shù)為17.50%，顯示不同基因型甘薯直鏈淀粉含量差異顯著。其中，50203(35.12%，繁殖圃)，徐26(34.42%，國(guó)鑒品種)，徐22(34.07%，國(guó)鑒品種)直鏈淀粉含量高，均在34%以上;而67306 (14.22%，鑒定圃)，67115(16.77%，鑒定圃)，67610 (16.82%，鑒定圃)，67211(18.97%，鑒定圃)直鏈淀粉含量低，均在19%以下。

2.3.2 不同肉色間甘薯直鏈淀粉的基因型差異 表3表明不同肉色類型的甘薯品種間存在差異，達(dá)顯著或極顯著差異水平。從各自的變異系數(shù)看，無(wú)論是白心型還是黃心型均有可能篩選到高直鏈淀粉品種或低直鏈淀粉品種。黃心型變異系數(shù)最大，最有可能篩選到高直鏈淀粉品種或低直鏈淀粉品種。這與陸國(guó)權(quán)等人的研究結(jié)果大致相同［14］。但白心型與黃心型變異系數(shù)數(shù)值接近，并且50203(35.12%，繁殖圃)，徐26(34.42%，國(guó)鑒品種)，徐22(34.07%，國(guó)鑒品種)等直鏈淀粉含量高的品種皆屬于白心型，表明白心型中更易得到高直鏈淀粉品種。而鑒定圃中67306(14.22%)，67115(16.77%)，67610(16.82%)，67211(18.97%)等四個(gè)直鏈淀粉含量在19%以下的低直鏈淀粉品種中，除67610(16.82%)品種外，皆屬于黃心型，表明黃心型中更易得到低直鏈淀粉品種。

表3 甘薯不同肉色類型間直鏈淀粉含量的基因型差異

3 結(jié)論與討論

目前，國(guó)標(biāo)法尚未有專門的甘薯淀粉測(cè)定方法，參照GB8648－87所確定的樣品脫脂步驟費(fèi)時(shí)費(fèi)事，且乙醚污染環(huán)境，對(duì)人體有害，本研究通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明可以省去這一步驟，不僅縮短了實(shí)驗(yàn)流程而且減少了環(huán)境污染。實(shí)驗(yàn)表明，甘薯淀粉經(jīng)水提處理后，甘薯淀粉粒中脂肪含量極少，或者脂肪與碘的加成反應(yīng)率低，不脫脂對(duì)甘薯直鏈淀粉含量的測(cè)定無(wú)顯著影響。

直鏈淀粉與表觀直鏈淀粉相關(guān)性的測(cè)定結(jié)果其相關(guān)性系數(shù)為0.9992，達(dá)到了極顯著的水平，說(shuō)明經(jīng)該預(yù)處理過(guò)程，淀粉顆粒中支鏈淀粉對(duì)直鏈淀粉含量測(cè)定影響極小，通過(guò)測(cè)定樣品溶液OD值得到的樣品表觀直鏈淀粉含量相當(dāng)于樣品直鏈淀粉含量真實(shí)值。實(shí)驗(yàn)表明，本方法快速、簡(jiǎn)便、微量、重復(fù)性好，用于甘薯直鏈淀粉測(cè)定是可行的。

直鏈淀粉含量高低影響甘薯淀粉理化特性，具有重要的加工學(xué)意義。研究表明，不同肉色類型甘薯間直鏈淀粉含量差異達(dá)顯著或極顯著水平，可以從干率的不同進(jìn)行分類，結(jié)合甘薯不同肉色類型，進(jìn)一步研究直鏈淀粉含量與不同基因型甘薯的關(guān)系，來(lái)選育優(yōu)質(zhì)甘薯淀粉品種，因此，選育低直鏈淀粉的糯性甘薯和高直鏈淀粉的非糯性甘薯可能是今后甘薯育種新方向。

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Genotype variation in amylose content of sweetpotato

TANG Zhong－h(huán)ou，ZHU Xiao－qian，LI Qiang，LI Hong－min，XU Fei
(Sweetpotato Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Xuzhou 221121，China)

To study on rapid determination of amylose content in sweetpotato starch，the difference were assayed for genotypes variation in amylose content of sweetpotato.The results showed that it was highly correlated between true amylose and apparent amylose using the method(r=0.9992)，the error of five various samples of sweetpotato amylose content using degreasing were less than or near 2%of samples by using 0.50g，non－degreasing，which was accepted according to GB8648－87，indicated it was fit to the determination of amylose content in sweetpotato starch.There were some differences of amylose content among 50 sweetpotato varieties，which ranged from 14.22%～35.12%，the largest coefficient of variation from yellow－flesh varieties，which was the most likely to be screened with high or low amylose varieties.

sweetpotato;amylose content;determination;genotype variation

TS235.2

A

1002－0306(2011)11－0108－03

2010－07－12 *通訊聯(lián)系人

唐忠厚(1976－)，男，助研，主要從事甘薯功能物質(zhì)提取及品質(zhì)分析。

農(nóng)業(yè)部行業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目(NYHYZX07－012－01C)。