不同玉米籽粒中煙酸和玉米黃質含量的測定

（西南大學玉米研究所，重慶 400715）

不同玉米籽粒中煙酸和玉米黃質含量的測定

鄧小凈，梅秀鵬，徐 德，陳淅寧，劉曉麗，劉朝顯，蔡一林*

（西南大學玉米研究所，重慶 400715）

從3 200份玉米自交系中選取123份作為研究材料，采用微生物法和分光光度法分別測定玉米籽粒中煙酸和玉米黃質含量，分析玉米類型、籽粒色澤、籽粒類型對籽粒中煙酸和玉米黃質含量的影響及煙酸和玉米黃質含量的相關性。結果表明，玉米籽粒中煙酸含量為0.57～4.80 mg/100 g，糯玉米遠高于普通玉米，白玉米高于黃玉米，紫玉米介于白玉米和黃玉米之間。不同粒型間、同一粒色不同粒型間的煙酸含量則差異不顯著。玉米籽粒中玉米黃質含量為0.35～4.03 mg/kg，糯玉米遠低于普通玉米，白玉米低于黃玉米，紫玉米介于白玉米和黃玉米之間。不同粒型間、同一粒色不同粒型間的玉米黃質含量則差異不顯著。由此說明，玉米類型、籽粒色澤對煙酸含量和玉米黃質含量有極顯著影響，而籽粒類型的主效應、籽粒類型與籽粒色澤的交互效應均不顯著。相關分析表明，籽粒中煙酸含量與玉米黃質含量存在極顯著的中度負相關關系（r=—0.361，P＜0.01），即籽粒中煙酸含量越高，玉米黃質含量越低。

玉米；煙酸；玉米黃質

煙酸又名尼克酸、VPP或稱抗癩皮病維生素，是具有生物學活性的全部吡啶-3-羧酸及其衍生物的總稱[1-2]，具有防治和治療各種皮膚性疾病、心血管病、高血脂癥、促進人體正常生長發(fā)育等重要作用。煙酸存在于肝、腎、肌肉、乳汁、蛋黃、麥麩、米糠、花生、水果及蔬菜中，含量約在0.7～490 mg/kg之間[3]。谷物里的煙酸主要以結合型的形式存在，未經分解不能被人體吸收利用[4-7]。王光亞等[8]研究表明，玉米中的結合型煙酸占總煙酸含量的64%～73%。陳學存[9-10]、許啟鳳[11]等研究表明，高賴氨酸玉米中，總煙酸含量約高于普通玉米的1倍，其中游離性煙酸含量約比普通玉米高3倍，色氨酸含量也比普通玉米高1倍。

玉米黃質和葉黃素是在玉米胚乳中存在的2種重要的天然胡蘿卜素，人體內，主要分布在眼、肝臟、腎臟、脾臟、卵巢等組織器官中。大量研究證明，葉黃素和玉米黃質在保護視力[12-14]、預防心血管疾病[15]、癌癥[16]、黃斑變性[17-18]、降低白內障發(fā)生的可能性[19-21]等方面起著重要的作用。由于人體無法自身合成，必須通過食物或補充劑獲得，因此近年來玉米黃質已成為科學研究的熱點之一。

玉米是我國的第一大糧食作物，作為食用或者消遣，在人們的日常生活中起著必不可少的作用。隨著人們生活條件的不斷改善，保健意識的不斷增強，培育并食用高煙酸、高玉米黃質的保健型玉米具有重要價值。迄今，人們對煙酸和玉米黃質的研究重點主要集中在生理功能、合成與分離、飼料添加效應等方面，對不同類型、不同粒型、不同色澤玉米籽粒中煙酸和玉米黃質的系統(tǒng)研究未見報道。本研究從3 200份玉米自交系中選取不同血緣、不同類型、不同粒色、不同粒型的自交系123份，通過對籽粒中煙酸和玉米黃質含量的分析，揭示不同類型、不同色澤、不同粒型玉米籽粒中煙酸和玉米黃質含量的差異，為人們合理選食玉米，增強保健功能提供依據(jù)。同時篩選出煙酸、玉米黃質含量極端的玉米自交系，為培育富含煙酸、玉米黃質的保健型玉米新品種、構建群體進行相關分子機理研究提供參考。

1 材料與方法

1.1材料

從3 200份玉米自交系中選取不同血緣、不同類型、不同粒色、不同粒型的自交系123份作為研究材料，其特征見表1。

表1 研究材料特征Table 1 Characters of research materials

續(xù)表1

1.2 試劑與儀器

ATCC 8014植物乳桿菌菌種 上海復祥生物科技有限公司；煙酸標準品、酸水解酪蛋白（不含維生素）、鹽酸吡哆醇、生物素結晶、核黃素、鹽酸硫胺素 美國Sigma公司；L-胱氨酸、L-色氨酸、硫酸腺嘌呤、尿嘧啶、D-泛酸鈣 生工生物工程（上海）股份有限公司；鹽酸鳥嘌呤 阿拉丁試劑（上海）有限公司；正己烷、甲醇（均為分析純） 成都市科龍化工試劑廠；丙酮（分析純） 重慶科試化學有限公司。

DHP-9162電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學儀器有限公司；PHS-25型數(shù)顯酸度計 上海天達儀器有限公司；JA2003電子天平 上海精天電子儀器有限公司；QYYS-10A超純水機 重慶前沿水處理設備公司；Autoclave SS-325型全自動高壓滅菌器 日本Tomy公司；SW-CJ-2F雙人雙面超凈工作臺 蘇州安泰空氣技術有限公司；Multifuge X1R臺式冷凍離心機 美國Thermo Fisher Scientific公司；UV1000紫外-可見分光光度計 上海天美科學儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1樣品預處理

將充分干燥的123份玉米自交系籽粒，分別磨粉，過80目篩，于-80℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2煙酸含量測定

采用源自美國分析化學家協(xié)會的微生物法，略有改動[22-23]。每個樣本測3次重復。

1.3.2.1培養(yǎng)基制備

基本培養(yǎng)基儲備液制備：將酸解酪蛋白50 mL、L-胱氨酸、L-色氨酸溶液50 mL、腺嘌呤、鳥嘌呤、尿嘧啶溶液10 mL、D-泛酸鈣、對氨基苯甲酸、吡哆醇溶液10 mL、核黃素、鹽酸硫胺素、生物素溶液10 mL、甲鹽溶液10 mL、乙鹽溶液10 mL、無水葡萄糖10 g、無水乙酸鈉10 g加入500 mL燒杯中，加水至450 mL，用質量分數(shù)40%NaOH溶液調節(jié)pH值至6.8，最后用水稀釋至500 mL。

瓊脂培養(yǎng)基制備：將無水葡萄糖1.0 g、乙酸鈉（NaAc·3H2O）1.7 g、酵母提取物0.2 g、蛋白胨0.8 g、甲鹽溶液0.2 mL、乙鹽溶液0.2 mL、瓊脂1.2 g加入250 mL三角瓶中，加水至100 mL，于電熱恒溫水浴鍋上煮至瓊脂完全溶解，并用1 mol/L鹽酸溶液調節(jié)pH值至6.8，趁熱分裝，每管3～5 mL，塞好棉塞，115℃滅菌15 min。取出后豎直試管，待冷至室溫后于4℃保存。

1.3.2.2煙酸標準液的制備

準確稱取50.0 mg已干燥至恒質量的煙酸標準品，以體積分數(shù)25%乙醇溶液溶解并定容至500 mL，混勻，于4℃保存，為煙酸標準儲備液。取1.00 mL煙酸標準儲備液于100 mL容量瓶中，以體積分數(shù)25%乙醇溶液定容，混勻，于4℃保存，為煙酸標準中間液。取5.00 mL煙酸標準中間液于50 mL容量瓶中，加水定容，混勻，為煙酸標準使用液。

1.3.2.3標準管的制備

標準管設為7個質量濃度梯度（表2），重復3次。115℃滅菌15 min，冷卻至室溫備用。

表2 標準管的制備Table 2 Preparation of standard tubes

1.3.2.4 樣品管的制備

稱取（2.000±0.002）g均勻樣品于100 mL三角瓶中，加50 mL 0.5 mol/L硫酸溶液，混勻，于115℃水解15 min，冷卻后，用質量分數(shù)40%NaOH溶液調節(jié)pH值至4.5，定容至100 mL，過濾于4℃保存，作為樣品水解液。取適量水解液，用0.1 mol/L NaOH溶液調節(jié)pH值至6.8，定容至25 mL，使溶液中煙酸質量濃度約為50 ng/mL，作為樣品試液。每支樣品管中分別加入2.00 mL樣品試液、3.00 mL水、5.00 mL基本培養(yǎng)基儲備液，每個樣品重復3次。115℃滅菌15 min，冷卻至室溫備用。

1.3.2.5接種液的制備及接種

無菌條件下，用穿刺法將植物乳桿菌菌種接種于已滅菌的瓊脂培養(yǎng)基上，（37±0.5） ℃恒溫培養(yǎng)16～24 h，于4℃保存，作為儲備菌種。取5.00 mL煙酸標準使用液、5.00 mL基本培養(yǎng)基儲備液于15 mL離心管中，115℃滅菌15 min，冷卻后于4℃中保存，作為種子培養(yǎng)液。使用前，將儲備菌種接種于已滅菌的種子培養(yǎng)液中，（37±0.5） ℃恒溫培養(yǎng)16～24 h，3 000 r/min離心10 min，用滅菌生理鹽水淋洗，最后加滅菌生理鹽水10 mL混勻，作為接種液。在無菌條件下，立即將接種液接種于樣品管和標準管中，于（37±0.5） ℃恒溫培養(yǎng)72 h。

1.3.2.6滴定與計算

將每支試管中的培養(yǎng)液分別倒入50 mL燒杯中，以0.1 mol/L NaOH溶液滴定，至pH值為6.8。記錄所消耗的0.1 mol/L NaOH溶液體積。

以煙酸標準系列的不同含量為橫坐標，滴定所需0.1 mol/L NaOH溶液體積為縱坐標，作標準曲線。根據(jù)每個樣品管中樣品液滴定所需的NaOH體積從標準曲線上查出相對應的煙酸含量，即為該樣品管中的煙酸含量。樣品中煙酸含量按公式（1）計算：

式中：X為樣品中煙酸的含量/（mg/100 g）；c為樣品試液中煙酸質量濃度平均值/（μg/mL）；V為樣品水解液定容總體積/mL；F為樣品試液的稀釋倍數(shù)；m為試樣質量/g。

1.3.3玉米黃質含量的測定

參照徐秀紅等[24]方法進行。稱?。?.000±0.002）g均勻樣品，于10 mL離心管中，加入5.00 mL正己烷-丙酮（3∶2，V/V）溶液混勻，在避光條件下振蕩（250 r/min）提取16 h，然后靜置4 h。取4.00 mL上清液，加入1.00 mL 20%KOH-甲醇避光條件下反應1 h，再加入3.00 mL正己烷溶液、1.00 mL質量分數(shù)10%硫酸鈉溶液，混勻，靜置分層。取上清液短暫離心后測其在波長445 nm處的吸光度，提取和測定過程中盡量避光。每個樣品測3次重復。樣品中玉米黃質含量按公式（2）計算：

式中：Y為樣品中玉米黃質的含量/（mg/kg）；A445nm為445 nm波長處樣品的吸光度；V為所用的樣品總體積/mL；W為所用樣品質量/g；N為樣品稀釋倍數(shù)；f為比消光系數(shù)2 589。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007進行數(shù)據(jù)整理和作圖，用SPSS 19軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1煙酸測定標準曲線

圖1 煙酸測定的標準曲線Fig.1 Standard curve for niacin content determined by microbiological method

以煙酸標準系列的不同含量為橫坐標，滴定所需0.1 mol/L NaOH溶液的體積為縱坐標，作標準曲線。由圖1可以看出，隨著滴定所消耗的NaOH溶液體積的增加，標準管中煙酸含量也成逐漸增長的趨勢，符合ATCC 8014植物乳桿菌生長必需煙酸的特性。但其增長不完全呈線性關系，擬合為3次方程：y=1.688 9×102x3-1.038 3×102x2+3.480 9×10x+2.109 2，R2=0.999 4。

2.2玉米籽粒中煙酸含量分析

123份玉米自交系籽粒中的煙酸含量最高為I13187糯玉米自交系，達4.80 mg/100 g，最低為I13266黃粒硬粒型玉米自交系，僅為0.57 mg/100 g，平均為2.19 mg/100 g，標準差為0.89 mg/100 g，變異系數(shù)為41%。絕大多數(shù)材料集中分布于1.30～2.79 mg/100 g之間，占67.48%；低于0.80 mg/100 g的僅有2份材料，占1.63%；不小于4.30 mg/100 g僅有4份材料，占3.25%（表3）。

表3 玉米籽粒中煙酸含量的次數(shù)分布Table 3 Frequency distribution of niacin contents in maize kernel

2.2.1 玉米類型對煙酸含量的影響

普通玉米中平均煙酸含量為2.00 mg/100 g，而糯玉米中平均煙酸含量高達3.06 mg/100 g，是普通玉米的1.53倍。經t檢驗，糯玉米中平均煙酸含量極顯著高于普通玉米（P＜0.01），由此說明玉米類型對煙酸含量有極顯著影響。

2.2.2玉米粒色對煙酸含量的影響

玉米籽粒的色澤因果皮、種皮、淀粉所含色素不同而呈現(xiàn)不同。本實驗測定出白玉米、紫玉米、黃玉米中平均煙酸含量分別為2.68、2.24、1.93 mg/100 g。表4方差分析表明，不同粒色間煙酸含量差異顯著。多重比較結果（表5）顯示，白玉米中煙酸含量顯著高于黃玉米，而白玉米與紫玉米、紫玉米與黃玉米中煙酸含量差異不顯著，由此說明籽粒色澤對煙酸含量有顯著影響。

表4 不同粒色玉米中煙酸含量方差分析Table 4 AVONA of niacin contents in maize with different kernel colors

表5 不同粒色玉米中煙酸含量多重比較Table 5 Multiple comparison of niacin contents i n maize with different kernel colors

2.2.3玉米粒型對煙酸含量的影響

玉米籽粒分為硬粒型、半馬齒型、馬齒型3種粒型，本實驗測定出硬粒型、半馬齒型和馬齒型玉米中煙酸平均含量分別為1.90、2.15、2.17 mg/100 g。對3種粒型玉米中的煙酸含量進行方差分析（表6），結果表明粒型間差異不顯著。

表6 不同粒型玉米中煙酸含量方差分析Table 6 AVONA of niacin contents in maize with different kernel types

2.2.4 玉米粒色與粒型對煙酸含量的交互影響

玉米在遺傳演變過程中，由于受自然選擇和人為選擇等因素的影響，使籽粒色澤及粒型的分布存在一定的差異，其中不同粒型黃玉米、白玉米居多，而不同粒型的紫玉米分布較少，尤其是半馬齒型?，F(xiàn)對不同粒型黃玉米和不同粒型白玉米中煙酸含量進行方差分析，以探究不同籽粒色澤與不同粒型對玉米中煙酸含量是否存在交互作用，結果如表7所示，白玉米和黃玉米中煙酸含量的差異達到極顯著水平；不同粒型玉米間煙酸含量無顯著差異，與之前分析結果一致；同一粒色不同粒型玉米間煙酸含量差異不顯著，表明粒色和粒型對煙酸含量不存在顯著的交互影響。

表7 不同粒色和粒型玉米中煙酸含量方差分析Table 7 AVONA of niacin contents in maize with different kernel colors and kernel types

2.3 玉米籽粒中玉米黃質含量的分析

123份玉米自交系的玉米黃質含量以黃色硬粒型自交系I13035含量最高，達4.03 mg/kg；以糯玉米自交系W13189含量最低，僅為0.35 mg/kg。123份材料中玉米黃質含量的平均值為1.85 mg/kg，標準差為0.90 mg/kg，變異系數(shù)為4 9%。由表8可知，玉米黃質含量在2.10～2.59 mg/kg之間的自交系最多，占21.95%；其次是在1.60～2.09 mg/kg之間的自交系，占18.70%；不小于3.60 mg/kg的自交系僅有2份，占1.63%；低于0.60 mg/kg的自交系有13份，占10.57%。

表8 玉米黃質含量次數(shù)分布表Table 8 Frequency distribution of zeaxanthin contents in maize kernel

2.3.1 玉米類型對玉米黃質含量的影響

糯玉米中玉米黃質含量為0.66 mg/kg，而普通玉米中玉米黃質含量高達2.09 mg/kg，是糯玉米的3.17倍，兩者差異達極顯著水平（P＜0.01）。表明玉米類型對玉米黃質含量有極顯著影響。

2.3.2玉米粒色對玉米黃質含量的影響

黃玉米、紫玉米、白玉米中平均玉米黃質含量分別為2.20、1.57、1.09 mg/kg，不同粒色對玉米黃質含量的方差分析結果由表9可知，其差異達極顯著水平。多重比較結果（表10）表明，黃玉米與白玉米間玉米黃質存在極顯著差異，而黃玉米與紫玉米、紫玉米與白玉米間玉米黃質含量則差異不顯著。由此說明，玉米籽粒色澤對玉米黃質含量有極顯著影響。

表9 不同粒色玉米中玉米黃質含量方差分析Table 9 AVONA of zeaxanthin contents in maize with different kernel colors

表10 不同粒色玉米中玉米黃質含量多重比較Table 10 Multiple comparison of zeaxanthin contents in maize with different kernel colors

2.3.3 玉米粒型對玉米黃質含量的影響

本實驗測得硬粒型、半馬齒型和馬齒型玉米中玉米黃質含量分別為2.06、2.37、2.00 mg/kg，由表11方差分析可知，不同粒型間玉米黃質含量差異不顯著。由此表明，粒型對玉米中玉米黃質含量無顯著影響。

表11 不同粒型玉米中玉米黃質含量方差分析Table 11 AVONA of zeaxanthin contents in maize with different kernel types

2.3.4 玉米粒色與粒型對玉米黃質含量的交互影響

表12 不同粒色和粒型玉米中玉米黃質含量方差分析Table 12 AVONA of zeaxanthin contents in maize with different kernel colors and kernel types

由表12可知，白玉米和黃玉米中玉米黃質含量存在極顯著差異；不同粒型玉米間玉米黃質含量差異不顯著，與之前分析結果一致；同一粒色不同粒型間玉米黃質含量差異不顯著。由此表明，玉米粒色與粒型對玉米黃質不存在顯著的交互影響。

2.4 玉米中煙酸和玉米黃質含量的相關性分析

123份玉米自交系中煙酸和玉米黃質含量的相關性分析結果顯示，玉米籽粒中煙酸和玉米黃質含量的簡單相關系數(shù)為-0.361（P＜0.01），達到極顯著水平。由此表明，玉米籽粒中煙酸和玉米黃質含量之間存在中度負相關關系，即玉米籽粒中煙酸含量越高，玉米黃質含量則越低。

3 討 論

玉米籽粒中煙酸含量為0.57～4.80 mg/100 g，糯玉米遠高于普通玉米，白玉米高于黃玉米，紫玉米介于白玉米和黃玉米之間。不同粒型間、同一粒色不同粒型間的煙酸含量則差異不顯著。玉米籽粒中玉米黃質含量為0.35～4.03 mg/kg，糯玉米遠低于普通玉米，白玉米低于黃玉米，紫玉米介于白玉米和黃玉米之間。不同粒型間、同一粒色不同粒型間的玉米黃質含量則差異不顯著。白玉米和黃玉米是淀粉的顏色，而紫玉米是果皮、種皮和糊粉層的顏色，紫玉米的淀粉顏色可為白色，也可為黃色。結合不同粒色玉米中煙酸含量和玉米黃質含量分析結果，可以推斷玉米籽粒中的煙酸和玉米黃質主要與淀粉的顏色有關。糯玉米與普通玉米在煙酸含量與玉米黃質含量上的差異表明淀粉種類與這2種成分的含量密切相關，支鏈淀粉中含有較多的煙酸和較少的玉米黃質，直鏈淀粉中含有較低的煙酸和較高的玉米黃質。徐秀紅等[24]研究表明，玉米籽粒的色澤與玉米黃質之間存在一定的對應關系，對于籽粒色澤均一的品種，色澤越淡，玉米黃質含量越低。這些結果與本研究結果一致，表明玉米煙酸和玉米黃質含量與玉米籽粒中淀粉的種類和顏色密切相關，與籽粒的類型無關。相關分析表明，玉米中煙酸和玉米黃質含量之間存在中度負相關關系，因此，很難通過育種手段同時獲得高煙酸和高玉米黃質含量的玉米品種。

黃玉米比白玉米含有較多的VA和胡蘿卜素，是良好的飼料，受到飼料廠的青睞。但黃玉米中煙酸含量較低，所以一般需要在飼料中加入適量的煙酸添加劑來滿足動物對煙酸的正常需求。一些長期以玉米為主食的地區(qū)，選用白玉米輔之以恰當?shù)呐腼兎椒ǎ梢詼p少癩皮病的發(fā)生。白玉米中煙酸含量很高，但大部分為結合型，不能被人和動物吸收利用。很多研究表明，在堿性條件下，可以使結合型煙酸得到部分釋放[3-4]，其釋放效率隨pH值的升高而增加，但pH值過高會造成玉米中其他營養(yǎng)成分的破壞。因此，在烹飪時可加入質量分數(shù)0.6%碳酸氫鈉來促進結合型煙酸的釋放[8-9,25]，滿足人體對煙酸的需求。黃玉米中的玉米黃質含量是最高的，人體攝入較多的黃玉米對預防和改善青少年眼睛近視、中老年黃斑變性、白內障、癌癥、心腦血管疾病以及抗衰老等具有良好的效果。不 同玉米中養(yǎng)分含量有所差別，人們應根據(jù)不同需要，選用合適的玉米種類。

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Niacin and Zeaxanthin Contents in Different Maize Kernels

DENG Xiaojing, MEI Xiupeng, XU De, CHEN Xining, LIU Xiaoli, LIU Chaoxian, CAI Yilin*
(Maize Research Institute, Southwest University, Chongqing 400715, China)

Microbiological and spectrophotometric methods were respectively used to determine the contents of niacin and zeaxanthin in maize kernels of 123 from 3 200 inbred lines to study the effects of maize type, kernel color and kernel type on the contents of both phytochemicals in maize as well as their correlation. The results showed that the niacin content of maize was in the range of 0.57-4.80 mg/100 g; the niacin content of waxy maize was much higher than that of normal maize, the niacin content of white maize was higher than that of yellow maize, and the niacin content of purple maize was between those of white maize and yellow maize. No significant differences in niacin contents were found among different kernel types and among different kernel types with the same kernel color. The zeaxanthin content of maize varied from 0.35 to 4.03 mg/kg. The zeaxanthin content of waxy maize was much lower than that of normal maize, the zeaxanthin content of white maize was lower than that of yellow maize, and the zeaxanthin content of purple maize was between those of white maize and yellow maize. No significant differences in zeaxanthin contents existed among different kernel types and among different kernel types with the same kernel color. These results indicated that the different maize types and kernel colors of maize significantly affected the contents of niacin and zeaxanthin, whereas the main effect of kernel type and its interactive effect with kernel color were not significantly different. Moreover, there was a moderate but significant negative correlation between niacin content and zeaxanthin content in maize (r=-0.361, P＜ 0.01), indicating that the higher the niacin content, the lower the zeaxanthin content. These findings could provide a reference for the reasonable application of maize kernels and the improvement of maize breeding.

maize; niacin; zeaxanthin

S513

A

1002-6630（2015）12-0119-06

10.7506/spkx1002-6630-201512022

2014-10-27

重慶市重大攻關項目（CSTC2012ggc80003；CSTC2012ggc80004；CSTC2012ggc80006）

鄧小凈（1989—），女，碩士研究生，主要從事玉米品質研究。E-mail：dengxiaojing0713@126.com

*通信作者：蔡一林（1958—），男，教授，碩士，主要從事玉米遺傳育種研究。E-mail：caiyilin1789@163.com