不同直鏈淀粉含量小麥品種的淀粉粒度分布特征

閆素輝，李 勇，李文陽，王振林

(1.安徽科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院，安徽鳳陽 233100； 2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018)

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不同直鏈淀粉含量小麥品種的淀粉粒度分布特征

閆素輝1，李 勇2，李文陽1，王振林2

(1.安徽科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院，安徽鳳陽 233100； 2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018)

摘要：為研究不同類型小麥品種淀粉粒的分布特征，以直鏈淀粉含量(Am)不同的3組小麥品種為供試材料，分析其成熟期胚乳的淀粉粒度分布。結(jié)果表明，9個小麥品種淀粉粒粒徑大小范圍均為0.4～45.0 μm，體積與表面積分布均呈雙峰曲線，數(shù)目分布表現(xiàn)為單峰變化；B型淀粉粒數(shù)目占總數(shù)目的99.8%～99.9%。Am不同的3組小麥品種的A、B型淀粉粒體積百分比存在顯著差異，糯小麥B型淀粉粒體積百分比最高，高Am組的最低。不同類型小麥籽粒A、B型淀粉粒的數(shù)目百分比無顯著差異，說明糯小麥籽粒B型淀粉粒體積百分比升高主要是由于其個體體積較大所致。

關(guān)鍵詞：小麥；淀粉粒；粒度分布；直鏈淀粉

淀粉及其構(gòu)成對小麥籽粒的產(chǎn)量與面制品品質(zhì)有重要影響。小麥淀粉包括直鏈淀粉(Am)和支鏈淀粉(Ap)，Am/Ap比值通過影響淀粉理化特性與面團(tuán)流變學(xué)特性[1]，影響?zhàn)z頭、面條等面制品的表觀性狀與質(zhì)地結(jié)構(gòu)[2-3]。淀粉在小麥胚乳中以顆粒形式存在，淀粉粒結(jié)構(gòu)與分布對淀粉品質(zhì)起決定作用[4]。成熟小麥籽粒的胚乳中存在兩種類型淀粉粒，即A型(粒徑>10 μm)和B型(粒徑<10 μm)淀粉粒[5-6]。小麥籽粒發(fā)育不同階段所形成淀粉粒的結(jié)構(gòu)與構(gòu)成不同[7-8]。Bechtel等[9]通過對硬紅冬小麥籽粒不同發(fā)育階段淀粉粒分布的研究表明，A型淀粉粒形成于花后第一個星期，B型淀粉粒形成于花后第二個星期。B型淀粉粒粒徑較小，表面積相對較大，可結(jié)合更多水分、蛋白質(zhì)和脂類；B 型淀粉粒較多的小麥品種面團(tuán)形成過程中吸水較多，而A 型淀粉粒與之相反[10]。與只含A型淀粉粒相比，只含B型淀粉粒的面粉面團(tuán)形成時(shí)間延長，吸水率顯著升高[11]。B型淀粉粒較A型淀粉粒淀粉有較高的峰值黏度和糊化溫度[12]，并具有較低的起始溫度與焓，較高的峰值與完成溫度[13]。利用B、A型淀粉粒比例不同的面粉制作面包發(fā)現(xiàn)，隨B/A比例增加，面包貨架期顯著延長[14]。Soh等[15]研究表明，小麥胚乳中B型淀粉粒比例升高對意大利面質(zhì)地有明顯改善作用。

關(guān)于小麥淀粉粒的研究多集中于淀粉粒粒徑、B/A型淀粉粒比例及其與面團(tuán)、食品特性的關(guān)系等, 而對不同Am含量小麥品種淀粉粒粒徑分布的報(bào)道尚少。為此，本研究以Am含量不同的3組小麥品種(高Am、低Am小麥品種與糯小麥品種)為材料，分析其淀粉粒度分布特征，旨在為不同類型小麥品種的生產(chǎn)與加工提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2007年10月至2008年6月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站進(jìn)行。9個小麥品種分別為高直鏈淀粉品種豫麥50(YM 50)、山農(nóng)1391(SN 1391)、山農(nóng)8355(SN 8355)；低直鏈淀粉品種山農(nóng)12(SN 12)、濟(jì)麥20(JM 20)、藁城8901(GC 8901)；糯小麥品種安農(nóng)糯1(ANN 1)、安農(nóng)糯2(ANN 2)、LH 9-8。種植密度為180萬株·hm-2，小區(qū)面積9 m2(3 m×3 m)。隨機(jī)區(qū)組，3次重復(fù)。田間管理同一般小麥豐產(chǎn)田。成熟期收獲后進(jìn)行籽粒直鏈淀粉含量及淀粉粒徑分布分析。

1.2測定項(xiàng)目與方法

直鏈淀粉(Am)含量：參照何照范[16]方法(雙波長法)測定。

淀粉粒提取與粒徑分析：淀粉粒提取參照Peng等[17]的方法；用LS 13320激光衍射粒度分析儀(Beckman Coulter Inc., Brea, CA)進(jìn)行淀粉粒粒徑分析。

1.3數(shù)據(jù)處理

使用DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，采用LSD法測驗(yàn)差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1直鏈淀粉含量

不同類型小麥直鏈淀粉含量有顯著差異(圖1)，高直鏈淀粉品種YM 50(18.9%)、SN 1391(20.5%)與SN 8355(20.0%)的直鏈淀粉含量顯著高于低直鏈淀粉品種SN 12(16.4%)、JM 20(18.0%)與GC 8901(18.2%)，糯小麥品種ANN 1、ANN 2、LH 9-8直鏈淀粉含量均<1%，顯著低于前兩個組。

圖柱上的不同小寫字母表示品種間在0.05水平差異顯著

1:YM 50; 2:SN 1391; 3:SN 8355; 4:SN 12; 5:JM 20; 6:GC 8901; 7:ANN 1; 8:ANN 2; 9:LH 9-8. Different letters above columns mean significant difference among wheat cultivars at 0.05 level

圖19個小麥品種的直鏈淀粉含量

Fig.1Amylose content of nine wheat cultivars

2.2淀粉粒粒度分布

由圖2可以看出，9個小麥品種淀粉粒體積分布均呈雙峰曲線，峰值分別出現(xiàn)在5 μm和21 μm左右，兩峰值間低谷點(diǎn)出現(xiàn)在10 μm左右；淀粉粒數(shù)目分布為單峰曲線，峰值出現(xiàn)在0.5～1.0 μm；淀粉粒表面積分布亦呈雙峰曲線，第一個峰值在1.5～2.8 μm之間，第二個峰值出現(xiàn)在21 μm左右。9個小麥品種的淀粉粒粒徑均在0.4～45.0 μm，說明不同小麥品種淀粉粒粒徑分布范圍無顯著差異，但B型、A型淀粉粒體積、表面積百分比在不同類型品種間存在顯著差異。

2.3淀粉粒體積分布

供試小麥品種淀粉?？傮w積的98.0%以上由粒徑<35 μm的淀粉粒組成，>35 μm的淀粉粒僅占0.1%～2.0%，其中B型淀粉粒占總體積的34.8%～55.7%，A型淀粉粒占總體積的44.3%～65.2%(表1)。3組小麥品種間比較可以看出，糯小麥的B型淀粉粒體積百分比顯著高于低直鏈淀粉組和高直鏈淀粉組，且低直鏈淀粉組顯著高于高直鏈淀粉組；A型淀粉粒體積百分比在3組小麥品種間的變化與B型淀粉粒相反。

圖2　9個小麥品種淀粉粒的體積、數(shù)目與表面積分布特征

%

同列數(shù)值后的不同字母表示品種間差異顯著(P<0.05)。下同

Different letters within the same column mean significant difference at 0.05 level. The same as following tables

2.4淀粉粒數(shù)目分布

由表2可以看出，9個小麥品種籽粒淀粉粒粒徑<2.8 μm和<5.6 μm的數(shù)目分別占總數(shù)目的93.6%～96.9%，99.3%～99.5%，說明在小麥淀粉粒的構(gòu)成中以小淀粉粒為主。小麥籽粒A、B型淀粉粒數(shù)目百分比在不同類型品種間無顯著差異。就B型淀粉粒而言，糯小麥組<2.8 μm的淀粉粒數(shù)目百分比顯著低于其他兩組，其次為低直鏈淀粉組，高直鏈淀粉組最高。

表2　小麥淀粉粒的數(shù)目分布

2.5淀粉粒表面積分布

9個小麥品種中，粒徑<5.6 μm和<10 μm淀粉粒的表面積分別占總表面積的65%～79.4%和75.7%～88.9%(表3)。糯小麥組B型淀粉粒表面積占總表面積的比例最高，低直鏈淀粉組小麥品種次之，高直鏈淀粉組小麥品種最低，3組間差異顯著。粒徑<20 μm的淀粉粒表面積占總表面積的比例，在3各組之間的分布規(guī)律同B型淀粉粒，且差異顯著。

3討 論

關(guān)于小麥淀粉粒徑的分布范圍，前人研究認(rèn)為在2.0～35.0 μm[11,17]和0.3～52.6 μm[18]之間，本研究中小麥的淀粉粒徑分布范圍是0.4～45.0 μm，與后者結(jié)果基本一致。一般認(rèn)為，小麥淀粉粒徑分布呈雙峰變化，前一個峰為粒徑較小的B型淀粉粒，后一個為粒徑較大的A型淀粉粒[17,19]。Bechtel等[20]認(rèn)為小麥淀粉粒分布呈三峰曲線，除A、B型淀粉粒外，還存在后期形成粒徑更小的C型淀粉粒。本研究結(jié)果表明，小麥胚乳中存在兩種類型的淀粉粒，粒徑<10 μm的小(B型)淀粉粒和粒徑>10 μm的大(A型)淀粉粒，二者體積分別占總體積的34.8%～55.7%和44.3%～65.2%，二者數(shù)目分別占總數(shù)目的99.8%～99.9%和0.1%～0.2%。造成淀粉粒粒徑分布范圍與類型劃分存在差異的原因與小麥品種、種植環(huán)境與分析方法有關(guān)。

表3　小麥淀粉粒的表面積分布

不同粒徑的淀粉粒組分存在顯著差異，大淀粉粒的Am含量較高，小淀粉粒的Am含量較低[21-22]。本研究結(jié)果表明，糯小麥的B型淀粉粒體積與表面積百分比最高，高Am組小麥最低。研究表明，小麥籽粒的Am含量與Waxy蛋白含量呈高度正相關(guān)，Waxy蛋白同時(shí)發(fā)生突變或缺失時(shí)形成糯小麥，其直鏈淀粉含量可降至0[23]。在本研究中，與非糯小麥品種相比，糯小麥的B型淀粉粒體積與表面積百分比明顯增多，從側(cè)面驗(yàn)證了前人的結(jié)論。糯小麥的B型淀粉粒體積百分比較高，表面積較高，因此可以結(jié)合更多的蛋白質(zhì)、酯類和水[24-25]，可見淀粉粒度分布的改變有可能是造成糯小麥品種具有特別理化特性的原因之一。

本研究中，不同類型小麥籽粒A、B型淀粉粒的數(shù)目百分比無顯著影響，但在<10 μm淀粉粒中，與其他品種相比，糯小麥<2.8 μm淀粉粒數(shù)目百分比最低，即其2.8～10 μm淀粉粒數(shù)目百分比最高，說明糯小麥B型淀粉粒體積百分比升高，主要由小淀粉粒個體體積增大引起。

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Starch Granule Size Distribution in Grain of Wheat Cultivars with Different Amylose Content

YAN Suhui1, LI Yong2, LI Wenyang1,WANG Zhenlin2

(1. Agronomy College, Anhui Science and Technology University, Fengyang, Anhui 233100, China;2. National Key Laboratory of Crop Biology, Shandong Agricultural University, Tai’an, Shandong 271018, China)

Abstract:Granule size distribution of starch significantly affects wheat quality characterization. The present experiment focused on granule size distribution of starch in wheats with different amylose content. Nine wheat cultivars, YM 50, SN 1391 and SN 8355 (high amylose content), and SN 12, JM 20, and SN 8355 (low amylose content), and ANN 1, ANN 2 and LH 9-8 (waxy wheat) were employed in this study. The results show that the particle diameter of starch granules of the nine wheat cultivars ranges from 0.4 μm to 45.0 μm.Volume and surface area distribution of starch granules show the typical bimodal, but number distribution of granules showed the typical unimodal distribution. Proportion of B-type starch granules to total starch ranges from 99.8% to 99.9%.The waxy wheat cultivars and wheat cultivars with high amylose content has the highest and the lowest volume of B-type starch granules,respectively. The number percentage of A- and B-type starch had no significant difference among different wheat groups,which means larger volume percentage of B-type in waxy wheat because of its larger individuals.

Key words:Wheat; Starch granule; Size distribution; Amylose

中圖分類號：S512.1；S318

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-1041(2016)03-0386-05

通訊作者：王振林(E-mail:zlwang@sdau.edu.cn)；李文陽(E-mail:yang.yang.100@163.com)

基金項(xiàng)目：安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1408085QC54)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30871477)

收稿日期：2015-10-02修回日期：2015-11-04

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-03-01

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160301.1343.036.html

第一作者E-mail：suhuuiyan99@163.com