不同品種高粱淀粉、賴氨酸和單寧含量的比較

劉 娟，李鮮花，趙歡蕊，王鏡惠

(1.榆林學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，陜西 榆林 719000；2.榆林學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 榆林 719000)

高粱[Sorghumbicolor(L.) Moench]，禾本科、高粱屬，是一種抗旱、耐澇、耐鹽堿的高產(chǎn)作物，在我國(guó)栽培歷史久遠(yuǎn)。其莖稈可用于架材、造紙、制糖等；子粒既可作食品和飼料，也可用于釀酒、釀醋、制淀粉、制糖、制酒精等[1]。淀粉是高粱的主要成分，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在65.3%～81.0%之間[2]，因結(jié)構(gòu)不同分為直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種，又因各自具有不同的性能和用途[3]，故其含量比例高低是決定高粱釀造產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。前人關(guān)于不同高粱品種中直、支鏈淀粉含量對(duì)釀造品質(zhì)的影響已做過(guò)多方面的研究[4]，李秋濤等[5]通過(guò)對(duì)直、支鏈淀粉對(duì)白酒生產(chǎn)影響的研究得出直鏈淀粉高糊化時(shí)間長(zhǎng)，酒質(zhì)較香濃；支鏈淀粉高易于糊化，蒸糧時(shí)間短，酒質(zhì)較淡雅。

蛋白質(zhì)是高粱中除淀粉外含量最多的成分，其中色氨酸和賴氨酸兩種成分比較缺乏。賴氨酸是僅次于谷氨酸的第二大氨基酸[6]，作為人和動(dòng)物必需的一種氨基酸，缺乏賴氨酸會(huì)導(dǎo)致人和動(dòng)物不能正常發(fā)育，造成機(jī)體代謝紊亂[7]。高粱由于缺乏賴氨酸和色氨酸，蛋白質(zhì)消化率低，品質(zhì)較差[8]，因此，鑒選、發(fā)掘賴氨酸含量高的種質(zhì)資源是食用和飼用高粱育種的基礎(chǔ)。

除了賴氨酸，高粱中的單寧含量是評(píng)價(jià)高粱品質(zhì)的另一個(gè)重要指標(biāo)。適量單寧可以抑制釀造過(guò)程中一定量的有害微生物，并提高出酒率及釀造品質(zhì)。蔣蘭等[9]研究發(fā)現(xiàn)在釀酒過(guò)程中，單寧含量為0.5%～1.5%時(shí)能較好抑制一些雜菌的生長(zhǎng)并產(chǎn)生一些香味物質(zhì)如丁香酸，使高粱酒散發(fā)出醇香細(xì)致的風(fēng)味，但是當(dāng)高粱子粒中單寧含量大于3%時(shí)，會(huì)使白酒帶有苦澀味；此外，研究還發(fā)現(xiàn)飼料中添加適量的植物單寧，不僅能防腐、抗氧化，還能通過(guò)改善畜禽生產(chǎn)性能提高養(yǎng)殖效益[10]。

目前，陜西省高粱種植面積較大的地區(qū)有寶雞市、延安市和榆林市，榆林市種植面積較大的地區(qū)有橫山區(qū)、綏德縣、米脂縣、清澗縣等區(qū)縣[11]。高粱作為橫山區(qū)主要農(nóng)作物之一，在區(qū)內(nèi)南部黃土丘陵溝壑區(qū)小雜糧產(chǎn)業(yè)、醋業(yè)和酒業(yè)中皆發(fā)揮重要作用，因此，筆者試驗(yàn)通過(guò)對(duì)榆林市橫山區(qū)不同品種高粱淀粉、賴氨酸和單寧含量的比較，旨在選擇品質(zhì)較好的優(yōu)質(zhì)品種進(jìn)行推廣，并為該地區(qū)高粱的高效生產(chǎn)和有效利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為4種不同品種的高粱子粒，分別采自榆林市橫山區(qū)波羅鎮(zhèn)(品種1)、石灣鎮(zhèn)(品種2)、高鎮(zhèn)鎮(zhèn)(品種3)、塔灣鎮(zhèn)(品種4)。收割后自然風(fēng)干并脫殼，置于干燥處保存。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 淀粉含量測(cè)定 參考劉選選等[12]用雙波長(zhǎng)法測(cè)定。首先除去收集到的各品種高粱中的雜質(zhì)，根據(jù)GB 5491[13]采用4分法縮減取樣，用打粉機(jī)粉碎試樣并過(guò)60目篩，迅速將粉碎好的樣品置于數(shù)顯式鼓風(fēng)干燥箱中于130℃±1℃下烘至恒重，測(cè)得樣品水分含量H(%)，然后加沸程為30～60℃的石油醚用索氏提取器加熱回流脫脂4 h，60℃烘至恒重，測(cè)得粗脂肪含量W(%)，脫脂高粱干粉保存待用。每個(gè)品種重復(fù)測(cè)定三次，結(jié)果取其平均值，見(jiàn)表1。

表1 不同品種高粱水分和粗脂肪含量

配制直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液和支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液，確定直鏈淀粉測(cè)定波長(zhǎng)λ1(612 nm)，參比波長(zhǎng)λ2(469 nm)，支鏈淀粉測(cè)定波長(zhǎng)λ3(535 nm)，參比波長(zhǎng)λ4(697 nm)，繪制雙波長(zhǎng)淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線，見(jiàn)圖1、2。加碘試劑處理脫脂高粱干粉，顯色后用752型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定樣品溶液分別在λ1、λ2、λ3和λ4波長(zhǎng)條件下的吸光度值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線和公式計(jì)算各品種高粱直、支鏈淀粉含量，進(jìn)而得出各品種高粱總淀粉含量，每個(gè)品種重復(fù)測(cè)定三次，結(jié)果取其平均值。

圖1 直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖2 支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.2.2 賴氨酸含量測(cè)定 試驗(yàn)選用茚三酮比色法[14]，參考李桂玲等[15]和劉飛飛等[16]并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室情況，烘干并粉碎高粱，脫脂，烘干混勻，稱取適量高粱干粉制定樣品待測(cè)液，加茚三酮試劑顯色，于570 nm處測(cè)定其吸光度值。在測(cè)定試樣的當(dāng)天配制亮氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見(jiàn)圖3。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線和計(jì)算公式計(jì)算賴氨酸的含量，每個(gè)品種重復(fù)測(cè)定三次，結(jié)果取其平均值。

1.2.3 單寧含量測(cè)定 參考郜睿等[17]選用GB/T 15686[18]進(jìn)行單寧含量的測(cè)定，將高粱粉碎并充分混合均勻，加二甲基甲酰胺溶液振蕩并離心，取上清液加檸檬酸鐵胺溶液和氨溶液，顯色后用分光光度計(jì)于525 nm處測(cè)定吸光度值，同一樣品重復(fù)測(cè)定三次，在測(cè)定試樣的當(dāng)天配制單寧酸標(biāo)準(zhǔn)溶液并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線和公式計(jì)算各品種高粱單寧含量，每個(gè)品種重復(fù)測(cè)定三次，結(jié)果取其平均值。

圖3 亮氨酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖4 單寧酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.2.4 數(shù)據(jù)分析 使用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Excel 2010進(jìn)行圖表處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種高粱淀粉含量的比較

由圖5可知，品種1直鏈淀粉含量最高，為21.11%；其次是品種2，含量為19.51%，品種1與品種2含量相差1.6%，存在顯著差異；品種4含量略低于品種2，為18.42%，二者含量相差1.09，無(wú)差異顯著；品種3直鏈淀粉含量最低，為13.34%，與品種4相差5.08%，存在顯著差異。4個(gè)品種高粱直鏈淀粉平均含量為18.09%，只有品種3含量低于平均水平。

圖5 不同品種高粱直鏈淀粉含量的比較

由圖6可知，品種3的支鏈淀粉含量最高，為56.05%；品種4含量次之，為48.23%，二者相差7.82%，存在差異顯著；品種1支鏈淀粉含量比品種4低1.86%，為46.37%，二者存在顯著差異；品種2含量最低，為45.56%，與品種1無(wú)顯著差異。4個(gè)品種高粱支鏈淀粉平均含量為49.05%，只有品種3支鏈淀粉含量高于平均水平。

圖6 不同品種高粱支鏈淀粉含量的比較

由圖7可知，品種3總淀粉含量最高，為69.39%；品種1含量次之，為67.48%，與品種3相差1.91%，與其它三個(gè)品種間均無(wú)顯著差異；品種4含量比品種1低0.83%，為66.65%；品種2含量最低，為65.07%，與品種4相差1.58%，二者無(wú)顯著差異。4個(gè)品種高粱總淀粉平均含量為67.15%，品種3和品種1總淀粉含量高于平均水平。4個(gè)品種高粱的支鏈淀粉含量占總淀粉含量的百分比分別是68.72%、70.02%、80.78%、和72.36%，品種3最高，品種1最低；相對(duì)應(yīng)的，直鏈淀粉含量與總淀粉含量的百分比最高的為品種1，最低的為品種3。

2.2 不同品種高粱賴氨酸含量的比較

圖7 不同品種高粱總淀粉含量的比較

由圖8可知，品種1賴氨酸含量最高，為0.14%；品種3含量次之，為0.11%，與品種1相差0.03%，存在顯著差異；品種2含量低于品種3，為0.10%，與品種3相差0.01%，無(wú)顯著差異：品種4含量最低，為0.09%，與品種3相差0.02%，存在顯著差異，4個(gè)品種賴氨酸平均含量為0.11%，只有品種1含量高于平均水平，品種3含量與平均水平相等。

2.3 不同品種高粱單寧含量的比較

由圖9可知，4個(gè)高粱品種間單寧含量均存在顯著差異，平均含量為1.27%，品種3和品種2單寧含量均高于平均水平，品種3單寧含量最高，達(dá)到1.87%；品種2單寧含量次之，為1.62%，與品種3相差0.25%；品種1單寧含量比品種2低0.48%，為1.14%；品種4單寧含量最低，僅有0.45%，與品種1相差0.69%。

圖8 不同品種高粱賴氨酸含量的比較

圖9 不同品種高粱單寧含量的比較

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)4個(gè)品種高粱淀粉、賴氨酸和單寧含量的測(cè)定和比較得出，品種1直鏈淀粉和賴氨酸含量最高，分別為和21.11%和0.14%，支鏈淀粉、總淀粉和單寧含量居中；品種2支鏈淀粉和總淀粉含量最低，分別為45.56%和65.07%，直鏈淀粉、賴氨酸和單寧含量居中；品種3支鏈淀粉、總淀粉、單寧含量最高，分別為56.05%、69.39%和1.87%，直鏈淀粉含量最低，僅有13.34%，賴氨酸含量居中；品種4賴氨酸和單寧含量最低，分別為0.09%和0.45%，直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉含量居中。

4 討論

4個(gè)品種高粱中，品種1賴氨酸含量較高，有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和適口性，可用于食用或飼用；品種2總淀粉含量較低，飼用和釀造品質(zhì)較差，可提取其中含量較高的直鏈淀粉用于食品工業(yè)和環(huán)保領(lǐng)域；品種3支鏈淀粉含量占總淀粉含量的百分比最高，用作釀酒原料可以得到較淡雅的酒質(zhì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)非常適合用作釀酒和釀醋原料。品種4單寧含量較低，經(jīng)脫皮處理后可去除絕大部分的單寧，可制作高粱加工食品，如高粱面包、高粱休閑食品等，但其賴氨酸含量較低，應(yīng)通過(guò)合理的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化，如與豆類(lèi)、牛奶等合理搭配，充分發(fā)揮食物的互補(bǔ)作用。

4個(gè)品種高粱均屬橫山區(qū)地方品種，雖適應(yīng)橫山區(qū)特定的地方生態(tài)環(huán)境，但是4個(gè)品種高粱總淀粉含量和賴氨酸含量均低于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)飼料高粱晉雜24號(hào)[19]和適宜機(jī)械化收獲的高產(chǎn)釀造高粱晉雜33號(hào)[20]，仍需改良其品質(zhì)。

目前榆林市橫山區(qū)高粱的種植還存在生產(chǎn)規(guī)模小，生產(chǎn)技術(shù)較粗放，科研力量薄弱等問(wèn)題，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，不利于榆林市橫山區(qū)高粱的發(fā)展。建議改良品質(zhì)較差且低產(chǎn)的地方品種，結(jié)合引進(jìn)晉雜系列等優(yōu)良品種，從品質(zhì)和產(chǎn)量?jī)墒肿?，同時(shí)加快區(qū)內(nèi)飼料高粱、釀造高粱和高粱米加工的產(chǎn)業(yè)化，以滿足市場(chǎng)需求。