稻米抗性淀粉含量與其它品質(zhì)相關(guān)性研究*

陳凌華，王龍平，程祖鋅，許　明

(1.福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院；2. 福建省熱帶作物科學(xué)研究所；3.福建農(nóng)林大學(xué)作物科學(xué)學(xué)院)

*福建省教育廳中青年教師教育科研項(xiàng)目(JAT160685)

0　引言

抗性淀粉(Resistant Starch，RS)是種新型的膳食纖維，它指的是“在健康者小腸中不被吸收的淀粉及淀粉的降解物”[1].雖然在健康人體的小腸中抗性淀粉不被酶解吸收，但其對(duì)人體有許多特殊的生理功能，例如可降低血糖值、預(yù)防和控制糖尿病；在胃腸道中被細(xì)菌消化產(chǎn)生的短鏈脂肪酸可以降血脂、促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收；還能有效控制人的體重、預(yù)防和治療腸道疾病等[2-5].目前，抗性淀粉成為了功能性食品及水稻育種領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).抗性淀粉作為稻米的一個(gè)重要的新的品質(zhì)指標(biāo)，近年來(lái)才得到重視.有研究指出，谷類(lèi)作物的抗性淀粉含量不僅與直鏈淀粉含量正相關(guān)，還受到支鏈淀粉含量影響[6]，而且支鏈淀粉與直鏈淀粉的比例也調(diào)節(jié)著抗性淀粉含量[7].張薈等[8]研究發(fā)現(xiàn)抗性淀粉含量除了與直鏈淀粉含量，還與堊白粒率呈顯著正相關(guān)；并與稻米的外觀(guān)、碾磨、蒸煮品質(zhì)有一定相關(guān)性，抗性淀粉對(duì)米質(zhì)的影響程度接近20%.張淑梅等[9]研究發(fā)現(xiàn)，稻米抗性淀粉含量不僅與直鏈淀粉、膳食纖維含量與堊白度顯著正相關(guān)，并與支鏈淀粉的鏈長(zhǎng)聚合度有關(guān).目前關(guān)于稻米抗性淀粉含量與其它品質(zhì)性質(zhì)的相關(guān)性研究還不夠全面，該實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定稻米的蛋白、直鏈淀粉含量、膠稠度、淀粉糊化特性等9個(gè)理化性質(zhì)，分析了稻米抗性淀粉與這些理化性質(zhì)的相關(guān)性，以期為以抗性淀粉為功能性指標(biāo)的稻米食品的研發(fā)和水稻育種提供理論依據(jù).

1 　材料與方法

1.1　 材料

1.1.1供試水稻米粒：來(lái)源于60份水稻品種，由福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)研究所提供.

1.1.2試劑

胃蛋白酶(酶活力>10000 U/g)：美國(guó)Genview公司；α-淀粉酶(酶活力>3000 U/mL)、葡萄糖淀粉酶(酶活力>70000 U/mL)：廣州裕立寶生物科技有限公司；氫氧化鈉、95%乙醇、甲醇、氫氧化鉀、冰醋酸、碘化鉀、碘、氯化鈉、考馬斯亮藍(lán)、磷酸、鹽酸 、氯化鉀、醋酸鈉、丙三醇、磷酸二氫鉀、3-5二硝基水楊酸、葡萄糖、氯化鈣等均為分析純.

1.2　方法

1.2.1直鏈淀粉測(cè)定：參照國(guó)標(biāo)法GB/T 15683-2008.

1.2.2膠稠度測(cè)定：參照國(guó)標(biāo)法GB/T 22294-2008.

1.2.3蛋白質(zhì)含量測(cè)定

利用連續(xù)提取法提取稻米粉中的谷蛋白、醇蛋白、球蛋白和清蛋白，蛋白含量測(cè)定參考王學(xué)奎等人的考馬斯亮藍(lán)法[10].

1.2.4糊化特性測(cè)定

參照國(guó)標(biāo)法GB/T 24852-2010.

1.2.5抗性淀粉含量測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)取100mg過(guò)100目篩的大米粉末于10mL帶蓋離心管中，加入1.16 mL蒸餾水煮沸20min，保溫10min，常溫放置30min.加入0.5mL 0.2mol/L KOH和0.34mL 0.2mol/L HCl，渦旋震蕩混勻，加入200uL蛋白酶溶液，37℃ 200 rpm搖床1h；取出后加4mL pH8.0的Tris-HCl緩沖液，震蕩混勻，加入200 μL α-淀粉酶溶液，37℃ 200 rpm搖床16h；取出，4000 rpm離心10min，小心傾去上清液，沉淀用5mL 50%乙醇沖洗，離心，去除上清液，重復(fù)兩次；加入1mL 2mol/L KOH渦旋震蕩混勻，室溫 200 rpm搖床30min后取出，加4 mL pH3.8的NaAc緩沖液，混勻后加100μL 糖化酶，59℃ 200 rpm 搖床1h，4000 rpm離心10min，準(zhǔn)確吸取上清液0.5mL，DNS法測(cè)還原糖含量[11].

1.2.6數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 21.0軟件對(duì)稻米抗性淀粉含量與其它9個(gè)理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性和回歸分析.

2　結(jié)果與分析

60份稻米材料的抗性淀粉、直鏈淀粉、膠稠度、谷蛋白、醇蛋白、球蛋白和清蛋白含量，淀粉糊化特性的最高粘度、最低粘度和衰減值的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1.

表1　稻米抗性淀粉含量與其它理化性質(zhì)測(cè)定

續(xù)表1

2.1 　稻米抗性淀粉含量與其它品質(zhì)性質(zhì)的相關(guān)性分析

將測(cè)得的60份稻米抗性淀粉含量和其它9個(gè)方面理性性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表2.60份稻米的抗性淀粉含量和直鏈淀粉含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.699，相關(guān)性強(qiáng).稻米抗性淀粉主要由熟化后的短鏈直鏈淀粉回生而來(lái)，直鏈淀粉的含量與形態(tài)對(duì)抗性淀粉形成起重要的影響.稻米抗性淀粉含量與膠稠度呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=-0.513，膠稠度反映了糊化后米膠的粘滯程度，和稻米的支鏈、直鏈淀粉比例有關(guān).稻米中抗性淀粉含量與清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量相關(guān)性不顯著，而與醇蛋白含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)性r=-0.313，說(shuō)明醇蛋白含量越高其抗性淀粉含量就相應(yīng)降低.此外，直鏈淀粉含量和膠稠度呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.624；最高粘度與最低粘度呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.939；衰減值和最低粘度具有一定的負(fù)相關(guān)性，r=-0.350；清蛋白與球蛋白呈正相關(guān)，r=0.322.

以上分析結(jié)果顯示，稻米直鏈淀粉與抗性淀粉含量呈顯著性正相關(guān).直鏈淀粉經(jīng)過(guò)加熱破壞結(jié)構(gòu)后重新聚合產(chǎn)生的結(jié)晶是抗性淀粉產(chǎn)生的主要原因，所以直鏈淀粉含量一定程度上反映了稻米抗性淀粉含量.各蛋白質(zhì)組分和抗性淀粉含量都有一定程度上的負(fù)相關(guān)性，其中醇蛋白與抗性淀粉含量的負(fù)相關(guān)性較大.稻谷精米中的蛋白質(zhì)含量8%左右，其中醇蛋白約3%，蛋白質(zhì)主要覆蓋于淀粉顆粒的表面或者填充在淀粉顆粒之中，覆蓋在淀粉顆粒外表面的蛋白質(zhì)對(duì)淀粉顆粒形成了一個(gè)蛋白膜，阻止了淀粉顆粒的破裂和溢出，從而影響抗性淀粉的形成.

表2　稻米抗性淀粉含量與其它理化性質(zhì)的相關(guān)性

2.2 　稻米抗性淀粉含量與其它理化性質(zhì)的回歸分析

為進(jìn)一步分析稻米其它理化性質(zhì)對(duì)抗性淀粉含量的影響，利用SPSS 21.0軟件對(duì)稻米抗性淀粉含量與其它性質(zhì)關(guān)系進(jìn)行回歸分析.稻米抗性淀粉含量為因變量A，其它理化性質(zhì)直鏈淀粉B、膠稠度C、醇蛋白D和最低粘度E為自變量，根據(jù)數(shù)據(jù)處理軟件得到回歸方程為：A=2.619+0.096×B-1.469×D.從表3可以看出，因變量和自變量之間線(xiàn)性關(guān)系顯著(p<0.001)，但自變量膠稠度C(p=0.219>0.05)和最低粘度E(p=0.619>0.05)的表現(xiàn)不顯著，故在回歸方程中被剔除.這4個(gè)自變量因素對(duì)稻米抗性淀粉含量的影響程度為：直鏈淀粉>醇蛋白>膠稠度>最低粘度.

表3　稻米抗性淀粉含量與其它理化性質(zhì)的回歸分析

3　討論

稻米是一個(gè)由多種成分組成的復(fù)雜有機(jī)系統(tǒng)，稻米中的支鏈與直鏈淀粉、蛋白組分、礦物質(zhì)、脂肪以及不同的膠稠度、淀粉糊化特性等，所有這些成分的含量以及表現(xiàn)特性都會(huì)對(duì)抗性淀粉的形成產(chǎn)生一定的影響.

支鏈與直鏈淀粉的比例對(duì)抗性淀粉含量的影響已在玉米、大麥和馬鈴薯等多種農(nóng)作物上得到研究.有研究指出，抗性淀粉與直鏈淀粉在含量表現(xiàn)方面有較強(qiáng)正相關(guān)性.直鏈淀粉含量高(70%)的谷物中抗性淀粉含量可以達(dá)到20%，而直鏈淀粉含量較低(25%)谷物抗性淀粉含量只有3%左右[12].但是，直鏈淀粉對(duì)抗性淀粉含量的影響并不是絕對(duì)性的，作為稻米主要成分的蛋白質(zhì)、脂肪和礦物質(zhì)，以及膠稠度、直鏈淀粉鏈長(zhǎng)和淀粉糊化特性等也影響抗性淀粉形成.蛋白質(zhì)在稻米淀粉中主要是以包埋淀粉顆粒的外表面或者嵌入淀粉顆粒之間的形式存在，蛋白質(zhì)對(duì)淀粉顆粒的包埋影響淀粉的受熱、破裂、溢出和回生抗性淀粉生成等過(guò)程，降低了抗性淀粉含量.有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，稻米蛋白質(zhì)中的醇蛋白是一類(lèi)能阻礙淀粉顆粒網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)發(fā)展的蛋白，其通過(guò)二硫鍵的相互作用形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，減少淀粉與水分的結(jié)合，抑制淀粉顆粒溢出[13].該實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究60份稻米的抗性淀粉含量與其它理化性質(zhì)的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)抗性淀粉與直鏈淀粉含量間具有顯著的正相關(guān)，抗性淀粉含量與蛋白質(zhì)、膠稠度呈負(fù)相關(guān).較高含量的直鏈淀粉是高抗性淀粉的基礎(chǔ)，在高直鏈淀粉基礎(chǔ)上選擇蛋白質(zhì)含量比較低的水稻株系，理論上可獲得抗性淀粉含量較高的水稻品系，從而為以抗性淀粉含量為指標(biāo)的功能性稻米的研發(fā)與育種提供理論參考.

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