鮮食糯玉米貯藏過(guò)程中淀粉含量及相關(guān)酶活性變化的研究

王 浩 劉景圣 鄭明珠 李 昊

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院；小麥和玉米深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130118）

鮮食糯玉米貯藏過(guò)程中淀粉含量及相關(guān)酶活性變化的研究

王 浩 劉景圣 鄭明珠 李 昊

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院；小麥和玉米深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130118）

以墾糯1號(hào)為研究對(duì)象，測(cè)定不同貯藏溫度（5、15、25℃）下鮮食糯玉米中可溶性總糖、總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及淀粉相關(guān)酶活性在48 h貯藏期內(nèi)的變化。結(jié)果表明，由于顆粒結(jié)合型淀粉合成酶（GBSS）活性和淀粉脫分支酶（DBE）活性隨貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，降低了對(duì)直鏈淀粉合成和積累的促進(jìn)作用，而可溶性淀粉合成酶（SSS）活性和淀粉分支酶（SBE）活性隨貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，促進(jìn)了支鏈淀粉的積累，且可溶性糖主要向支鏈淀粉轉(zhuǎn)化，從而使鮮食糯玉米中支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)和總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高；貯藏溫度對(duì)鮮食糯玉米中淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化影響顯著，5℃條件下變化最緩慢，是鮮食玉米貯藏的理想溫度。

鮮食糯玉米 直鏈淀粉 支鏈淀粉 酶活性

我國(guó)是玉米種植大國(guó)，2012年我國(guó)玉米種植面積達(dá)34 949千公頃，年產(chǎn)量達(dá)20 812萬(wàn)t，玉米已成為我國(guó)第一大糧食品種［1］。玉米營(yíng)養(yǎng)豐富，食用價(jià)值高，玉米中含有在當(dāng)今被證實(shí)最有效的50多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中的7種“抗衰劑”——亞油酸、鈣、谷胱甘肽、VA、VE、鎂、硒，此外，葉酸含量是大米的10倍，鉀含量是大米的2.45～3倍，鎂是大米的3倍，纖維素是大米的10倍［2］，所以玉米是所有主食中營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高，保健效果最好的糧食作物［3］。

鮮食玉米是指在乳熟后期至蠟熟初期采摘，用于加工或直接食用的玉米類型，我國(guó)鮮食玉米包括各種類型的甜玉米、糯玉米、彩色玉米以及其他適合鮮食的玉米品種［4］。其中以鮮食糯玉米食用價(jià)值最高，鮮食糯玉米中所含的17種氨基酸有13種高于普通玉米［5-6］，劉春泉等［7］研究發(fā)現(xiàn)，鮮食糯玉米中的硒、維生素、礦物質(zhì)及纖維素等含量均高于普通玉米和完熟糯玉米，且完熟糯玉米中品質(zhì)較差的蛋白質(zhì)在鮮食糯玉米中也得到了改善。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)鮮食糯玉米具有預(yù)防高血壓和動(dòng)脈硬化、減肥、抗衰老、抗癌、通便排毒及調(diào)節(jié)血糖等多種功效［8］。

鮮食糯玉米采后仍處于旺盛的生理代謝階段，其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和食用品質(zhì)會(huì)迅速變化［9-11］。完熟糯玉米中的淀粉為100%的支鏈淀粉，但鮮食糯玉米中卻含有一定量的直鏈淀粉和可溶性糖［12］。在鮮食糯玉米貯藏過(guò)程中不僅可溶性糖會(huì)迅速轉(zhuǎn)化為淀粉，直鏈淀粉也會(huì)向支鏈淀粉轉(zhuǎn)化。淀粉是鮮食玉米籽粒除水分之外的主要組成成分，占鮮食玉米籽粒干重的70%左右。在一系列淀粉相關(guān)酶的催化作用下，可溶性糖、總淀粉、直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量在鮮食玉米采后貯藏過(guò)程中均會(huì)發(fā)生相關(guān)變化，顆粒結(jié)合淀粉合成酶（GBSS）控制直鏈淀粉的合成，而支鏈淀粉的合成是由淀粉合成酶（SS）、淀粉分支酶（SBE）和淀粉脫分支酶（DBE）通過(guò)一系列的催化作用共同完成的［13-15］。所以研究鮮食糯玉米貯藏期淀粉含量與相關(guān)酶活性的變化對(duì)鮮食糯玉米貯藏保鮮技術(shù)的研究具有十分重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

墾糯1號(hào)：天景公司；蔗糖、葡萄糖和果糖標(biāo)準(zhǔn)品：美國(guó)Sigma公司；乙腈（色譜純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。總淀粉、直鏈淀粉／支鏈淀粉測(cè)定試劑盒：愛(ài)爾蘭Megazyme國(guó)際公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LGJ-III型醫(yī)用冷凍干燥機(jī)：上海醫(yī)用分析儀器廠；1200型高效液相色譜儀［配備G1311A型四元梯度泵、G1328型手動(dòng)進(jìn)樣器、G1311A13162型示差折光檢測(cè)器、G1316A型柱溫箱、Zorbax carbohydrate柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）、化學(xué)工作站］：美國(guó)Agilent公司；Multiskan FC型酶標(biāo)儀：美國(guó)Thermro公司；TU-1810紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；Z36HK型高速離心機(jī)：德國(guó)Hermle公司；JK 3200B型超聲波清洗器：合肥金尼克機(jī)械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 取樣方法

選擇授粉后大小、成熟度一致的玉米穗掛牌標(biāo)記，成熟20 d后選擇大小、成熟度一致，無(wú)病蟲(chóng)害的45穗果穗均分為3份，保留苞葉，分別置于5、15、25℃條件下，各溫度條件下果穗均分為5組（A、B、C、D、E），每組3穗，每隔4 h取樣1次，連續(xù)取樣48 h，每次每穗取1縱排混合，將取完部分的樣品冷凍干燥，粉碎后用于可溶性糖含量及淀粉含量的測(cè)定，剩余樣品用于淀粉相關(guān)酶活性的測(cè)定。

1.3.2 可溶性總糖含量的測(cè)定

參照修琳等［16］的方法，并略作改進(jìn)。滴加2 mL超純水于500 mg干粉碎后的玉米樣品中，混勻；經(jīng)超聲波提取20 min，經(jīng)8 000 r／min高速離心10 min后，取上清液加入等體積乙腈混勻，靜止30 min經(jīng)8 000 r／min高速離心10 min后經(jīng) 0.22 μm濾膜過(guò)濾，待進(jìn)樣分析。色譜柱：Agilent Zorbax carbohydrate柱（4.6 mm ×250 mm，5 μm），流動(dòng)相為乙腈-水（80∶20）；柱溫：25℃；檢測(cè)池溫度：35℃；流速1 mL／min，進(jìn)樣量20 μL，采用外標(biāo)法定量。

1.3.3 淀粉含量的測(cè)定

參照總淀粉、直鏈淀粉／支鏈淀粉測(cè)定試劑盒中的相關(guān)方法測(cè)定鮮食糯玉米籽粒中總淀粉含量及直鏈淀粉、支鏈淀粉含量。

1.3.4 淀粉合成酶活性的測(cè)定

參照J(rèn)iang等［17］及代立剛［18］方法，并略作改進(jìn)。稱取3.0 g冷凍的籽粒鮮樣加10 mL提取緩沖液（最終濃度為T(mén)ricine-NaoH（pH 7.5）100 mmol／L，MgCl28 mmol／L，EDTA 2 mmol／L，甘油125 mL／L，PVP-40 10 g／L，β-巰基乙醇50 mmol／L），在冰浴條件下研磨成勻漿，取100 μL勻漿加1.5 mL緩沖液，微離心（1 000 r／min，4℃離心3 min），沉淀用緩沖液懸浮后用于顆粒結(jié)合型淀粉合成酶（GBSS）活性測(cè)定，剩余勻漿10 000 r／min，4℃離心30 min，收集上清液用于SSS活性測(cè)定。

1.3.5 淀粉分支酶（SBE）和淀粉脫分支酶（DBE活性的測(cè)定

參照Nakamura等［19］及何煜［20］的方法，并略作改進(jìn)。稱取3.0 g冷凍的籽粒鮮樣加10 mL提取緩沖液 HEPES-NaOH，pH 7.5（終濃度為 EDT 5 mmol／L，DTT 1 mmol／L，KCl 2 mmol／L，聚乙烯吡咯烷酮1%），在冰浴條件下研磨成勻漿，取勻漿離心（10 000 r／min，4℃離心10 min）。取300 μL上清液加入300 μL HEPES-NaOH，pH 7.5提取液稀釋倍后用于SBE活性測(cè)定。另稱取3.0 g冷凍的籽粒鮮樣加10 mL提取緩沖液HEPES-NaOH，pH 6.（終濃度為MgCl25 mmol／L，EDTA 2 mmol／L，β-巰基乙醇50 mmol／L和甘油12.5%），在冰浴條件下研磨成勻漿，取勻漿離心（10 000 r／min，4℃離心10 min）。取上清液用于DBE活性測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS v3.01軟件進(jìn)行方差分析SSPS 18.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，用excel軟件做分析圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同貯藏條件下，可溶性總糖含量的變化

鮮食玉米采后可溶性總糖含量的變化趨勢(shì)研究，結(jié)果如圖1所示。從圖1可知，3種不同貯藏溫度下，可溶性總糖含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，5和15℃條件下可溶性總糖含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性糖含量差距不大，但含量都高于25℃貯藏條件，可明顯延緩可溶性糖含量的下降。

圖1 不同貯藏溫度下可溶性總糖含量的變化

2.2 不同貯藏條件下，SSS、GBSS、DBE和SBE酶活性的變化

2.2.1 可溶性淀粉合成酶（SSS酶）的活性變化

可溶性淀粉合成酶（SSS酶）的活性變化結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯觯?個(gè)貯藏溫度下，SSS酶的活性均升高，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，15和25℃條件下SSS酶活性比5℃條件下活躍，表明低溫貯藏條件可抑制SSS酶活性從而減緩可溶性糖向淀粉的合成進(jìn)程。

圖2 不同貯藏溫度下SSS酶活性隨時(shí)間的變化

2.2.2 顆粒淀粉合成酶（GBSS酶）的活性變化

顆粒淀粉合成酶（GBSS酶）的活性變化結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯觯?℃條件下的GBSS酶活性變化不大。貯藏中期，15、25℃條件下的GBSS酶活性變化較活躍，25℃條件下酶活性變化的幅度比較大。結(jié)果表明，隨著溫度的升高時(shí)間的延長(zhǎng)，GBSS酶活性呈降低趨勢(shì)。

圖3 不同貯藏溫度下GBSS酶活性隨時(shí)間的變化

2.2.3 淀粉分支酶（SBE酶）的活性變化

鮮玉米采后SBE酶的變化見(jiàn)圖4。結(jié)果表明，3個(gè)貯藏溫度下，SBE酶活力均升高，但25℃貯藏條件，鮮玉米籽粒中SBE酶活力均高于5和15℃。

2.2.4 淀粉脫分支酶（DBE酶）的活性變化

鮮玉米采后DBE酶的變化見(jiàn)圖5。結(jié)果表明，在3個(gè)溫度下，淀粉脫分支酶活性緩慢下降；5℃下的鮮玉米淀粉脫支酶活力下降緩慢。因此，貯藏溫度以及貯藏時(shí)間對(duì)該酶活力有較大影響。

圖4 不同貯藏溫度下SBE酶活性隨時(shí)間的變化

圖5 不同貯藏溫度下DBE酶活性隨時(shí)間的變化

2.3 淀粉含量在不同溫度下的變化

2.3.1 總淀粉含量變化

總淀粉含量變化如圖6所示，隨著貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，總淀粉含量分?jǐn)?shù)呈逐漸上升的趨勢(shì)，經(jīng)二因子相關(guān)性分析，貯藏溫度與可溶性總糖含量顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.958。如圖7所示，5℃條件下上升了11.22%，15℃條件下上升了18.70%，25℃條件下上升了28.67%。

圖6 不同貯藏溫度下總淀粉含量的變化

2.3.2 直鏈淀粉含量變化

直鏈淀粉含量變化如圖7所示，隨著貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，直鏈淀粉含量呈逐漸下降的趨勢(shì)，經(jīng)二因子相關(guān)性分析，貯藏溫度與直鏈淀粉含量顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.936。如圖9所示，5℃條件下下降了5.68%，15℃條件下下降了61.06%，25℃條件下下降了69.02%。

圖7 不同貯藏溫度下直鏈淀粉含量的變化

2.3.3 支鏈淀粉含量變化

支鏈淀粉含量變化如圖8所示，隨著溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，支鏈淀粉含量呈逐漸上升的趨勢(shì)，經(jīng)二因子相關(guān)性分析，貯藏溫度與支鏈淀粉含量顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.949*。5℃條件下上升了13.45%，15℃條件下上升了28.85%，25℃條件下上升了40.96%。

圖8 不同貯藏溫度下支鏈淀粉含量的變化

2.4 淀粉、可溶性糖含量與酶活性之間的變化規(guī)律

由表1相關(guān)性分析可知，總淀粉含量與SSS酶活性和SBE酶活性成顯著正相關(guān)，與GBSS酶活性和DBE酶活性及可溶性總糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)。由淀粉相關(guān)酶活性變化可知，SSS酶活性和SBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，促進(jìn)了總淀粉的積累；GBSS酶活性和DBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，降低了對(duì)總淀粉積累的抑制作用。而可溶性總糖含量隨貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)（5℃下降34.23%，15℃下降49.41%，25℃下降55.95%），表明可溶性糖在逐漸向淀粉轉(zhuǎn)化，且貯藏溫度越高轉(zhuǎn)化率越高。

表1 淀粉含量與淀粉相關(guān)酶活性及可溶性總糖含量之間的相關(guān)性分析

直鏈淀粉含量與GBSS酶活性和DBE酶活性及可溶性總糖含量成顯著正相關(guān)，與SSS酶活性和SBE酶活性呈顯著負(fù)相關(guān)。由淀粉相關(guān)酶活性變化可知，GBSS酶活性和DBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，降低了對(duì)直鏈淀粉合成和積累的促進(jìn)作用，而可溶性總糖含量的降低表明在鮮食糯玉米貯藏過(guò)程中，可溶性糖并沒(méi)有向直鏈淀粉轉(zhuǎn)化；SSS酶活性和SBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，抑制了直鏈淀粉的積累，促進(jìn)了直鏈淀粉向支鏈淀粉的轉(zhuǎn)化。

支鏈淀粉含量與SSS酶活性、SBE酶活性和可溶性總糖含量成顯著正相關(guān)，與GBSS酶活性和DB酶活性及可溶性總糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)。由淀粉相關(guān)酶活性變化可知，SSS酶活性和SBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，促進(jìn)了支鏈淀粉的積累；GBSS酶活性和DBE酶活性隨溫度升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，降低了對(duì)點(diǎn)支鏈淀粉積累的抑制作用，同時(shí)可溶性總糖含量的下降表明，在鮮食糯玉米貯藏過(guò)程中可溶性糖主要是向支鏈淀粉轉(zhuǎn)化。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)測(cè)定不同貯藏溫度（5、15、25℃）下鮮食糯玉米中可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、總淀粉含量、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量及淀粉相關(guān)酶活性在48貯藏期內(nèi)的變化，分析得出：GBSS酶活性和DBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，降低了對(duì)直鏈淀粉合成和積累的促進(jìn)作用，SS酶活性和SBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，促進(jìn)了支鏈淀粉的積累，可溶性糖主要向支鏈淀粉轉(zhuǎn)化，從而使鮮食糯玉米中支鏈淀粉含量和總淀粉含量升高；貯藏溫度對(duì)鮮食糯玉米中淀粉含量變化影響顯著，5℃條件下變化最緩慢，是鮮食玉米貯藏的理想溫度。

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Research on the Change of Starch Content and Enzymes Activities Associated with Starch Synthesis in Fresh-Eating
Waxy Corn in the Process of Storage

Wang Hao Liu Jingsheng Zheng Mingzhu Li Hao
（College of Food Engineering；Jilin Agricultural University National Engineering Laboratory for Wheat-Corn Further Processing，Changchun 130118）

This study took maize-waxy-1 as the research object，and the total soluble sugar contents，total starch contents，amylose contents，amylopectin contents and the enzymes activities associated with starch biosynthesis in fresh-eating waxy corn within 48 hours under different storage temperatures（5℃、15℃、25℃）were determined.The test results showed that the effect on the amylose synthesis and accumulation went down due to the decline of GBSS enzyme activity and DBE enzyme activity along with the increase of storage temperature and storage time.Because of the rise of SSS enzyme activity and SBE enzyme activity with the increase of storage time and storage temperatures，the accumulation of amylopectin was restrained，and the soluble sugar was mainly converted to amylopectin.In view of the above reasons，the amylopectin content and total starch content in fresh-eating waxy corn would increases along with the increase of storage temperature and storage time；storage temperature has significant effects on the changes of starch content in fresh-eating waxy corn.Under the storage condition of 5℃，the starch content changed more slower than that of 15℃ or 25℃，and 5℃ was the ideal temperature for the storage of fresh -eating waxy corn.

fresh-eating waxy corn，amylose，amylopectin，enzyme activity

Q945.18

A

1003-0174（2017）03-0006-06

國(guó)家自然科學(xué)基金（31171760）

2015-08-16

王浩，男，1981年出生，講師，食品科學(xué)

劉景圣，男，1964年出生，教授，食品科學(xué)