玉米籽粒胚乳淀粉粒度分布特征及其與黏度參數(shù)的關(guān)系

李文陽， 王 斐， 王長進(jìn)

(安徽科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院,安徽 鳳陽 233100)

玉米籽粒干重的2/3以上為淀粉，淀粉積累量高低與品質(zhì)優(yōu)劣是影響玉米產(chǎn)量與品質(zhì)的重要因素之一[1]。玉米淀粉以淀粉顆粒形式存在于籽粒胚乳中[2]，淀粉品質(zhì)主要取決于淀粉粒粒度分布特性[3]。淀粉粒粒度分布對淀粉的糊化特性、凝膠特性等化學(xué)特性有顯著影響[4-6]。對小麥、水稻等禾谷類作物胚乳淀粉粒粒度分布特征與淀粉化學(xué)特性的研究較多[7-8]，但關(guān)于玉米胚乳淀粉粒分布及與淀粉黏度參數(shù)的關(guān)系，報道相對較少。本試驗以華皖681等7個玉米雜交種品種為試驗材料，分析成熟期胚乳淀粉粒粒度分布特征及其與淀粉黏度參數(shù)的關(guān)系，以期為玉米淀粉品質(zhì)的改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年6～10月在安徽科技學(xué)院種植園進(jìn)行。選用華皖681(HW681)、隆平206(LP206)、迪卡517(DK517)、鳳玉906(FY906)、鄭單958(ZD958)、秦龍14(QL14)、華皖267(HW267)等7個玉米品種為材料。采用完全隨機(jī)設(shè)計，3次重復(fù)。播種密度為67 500株/hm2，6月19日播種，10月4日收獲，其他玉米田間管理同普通玉米生產(chǎn)田。成熟期收獲籽粒，烘干后用于淀粉粒的提取與粒徑分析。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 淀粉粒提取 參照Peng等的方法提取玉米淀粉粒[9]。

1.2.2 淀粉粒度分布的測定 采用LS13320型激光粒度分析儀對玉米淀粉粒分布進(jìn)行分析。

1.2.3 淀粉糊粘度的測定 采用Supper3快速黏度分析儀對玉米淀粉進(jìn)行黏度參數(shù)分析。準(zhǔn)確稱取3 g淀粉，使用Std1程序測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用DPS 7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)，采用LSD法對數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉粒粒度分布特性

不同品種玉米成熟期籽粒胚乳淀粉粒度分布曲線基本一致。由圖1可知，玉米淀粉粒的體積表現(xiàn)為雙峰型，峰值分別出現(xiàn)在1.5、16 μm附近，低谷值約在3 μm。將淀粉粒分為小型(<3 μm)、中型(3～16 μm)與大型(>16 μm)3組。玉米淀粉粒數(shù)目分布呈單峰曲線變化，峰值出現(xiàn)在0.5 μm左右。表面積分布基本呈雙峰曲線變化，峰值分別出現(xiàn)在1.2、16 μm左右。

圖1 玉米籽粒淀粉粒體積、數(shù)目和表面積分布

2.2 玉米淀粉粒體積分布

由表1 可以看出，玉米小型、中型和大型淀粉粒體積分別占總體積的9.29%～10.35%、44.47%～58.05%和31.8%～46.25%。表明對體積的貢獻(xiàn)最大的淀粉粒組是中型淀粉粒，而小型淀粉粒貢獻(xiàn)最小。不同品種間不同粒徑淀粉粒組間存在顯著差異。淀粉粒平均粒徑在12.94～14.57 μm，不同品種間存在顯著差異，其中DK517淀粉粒平均粒徑最大(14.57 μm)，ZD958和QL14淀粉粒平均粒徑最小(12.94 μm)。

表1 玉米淀粉粒的體積分布

注：同列數(shù)據(jù)后的不同字母表示處理間差異顯著 (P< 0.05)。下同。

2.3 玉米淀粉粒的數(shù)目分布

由表2可以看出，小型(<3 μm)淀粉粒數(shù)目占總淀粉粒絕大部分，約占99.5%以上，中型(3～16 μm)、大型(>16 μm)淀粉粒分別占淀粉?？倲?shù)目0.16%～0.46%和0.03%～0.04%，說明成熟玉米籽粒胚乳淀粉粒中主要組成部分是小型淀粉粒。不同品種小型、中型與大型淀粉粒數(shù)目所占百分比沒有顯著性差異，小型淀粉粒中<0.5 μm與0.5～3 μm淀粉粒組品種間存在顯著差異。

表2 玉米淀粉粒的數(shù)目分布

2.4 玉米淀粉粒的表面積分布

由表3可以看出，小型(<3 μm)玉米淀粉粒表面積所占比例最高，占56.5%～61.55%，說明小型淀粉粒對表面積貢獻(xiàn)最大；中型(3～16 μm)淀粉粒，占23.3%～32.6%，對表面積貢獻(xiàn)次之；大型淀粉粒對表面積貢獻(xiàn)最小，占10.4%～15.65%。

表3 玉米淀粉粒的表面積分布

2.5 玉米淀粉黏度參數(shù)

由表4可以看出，不同玉米品種淀粉黏度參數(shù)差異顯著，峰值黏度范圍為1 180.5～1 958 cp，低谷黏度范圍為432～925 cp，最終黏度范圍為1 055.5～2 033.5 cp，稀懈值范圍為532.5～1 345.5 cp，回生值范圍為584.5～1 108.5 cp，糊化溫度范圍為73.3～74.65 ℃。

表4 玉米淀粉黏度參數(shù)的比較

2.6 相關(guān)性分析

由玉米成熟期胚乳不同粒徑淀粉粒體積百分比與淀粉黏度參數(shù)的相關(guān)分析(表5)表明，玉米淀粉粒平均粒徑與淀粉峰值黏度、稀懈值呈顯著或極顯著正相關(guān)。中型淀粉粒體積百分比與淀粉峰值黏度、稀懈值呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，大型淀粉粒體積百分比與淀粉峰值黏度、稀懈值呈顯著或極顯著正相關(guān)。表明與中小型淀粉粒相比，玉米大型淀粉粒峰值黏度、稀懈值較高。

表5 玉米淀粉黏度參數(shù)與淀粉粒體積百分比的相關(guān)性分析

注：*、**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。

3 結(jié)論與討論

淀粉含量與淀粉粒分布是決定玉米品質(zhì)重要因素之一[1]，玉米淀粉粒分布受基因型與栽培環(huán)境因素的影響[10]。本試驗選用7個玉米雜交種品種分析胚乳淀粉粒分布特征表明，淀粉粒體積、數(shù)目與表面積分布分別呈雙峰、單峰與雙峰曲線變化，不同品種間淀粉粒分布存在顯著差異。參照前人關(guān)于淀粉粒分組劃分方法[3,11]，本研究以淀粉粒體積分布曲線中低谷值與峰值分界點(diǎn)，將淀粉粒劃分為小型淀粉粒組(<3 μm)、中型淀粉粒組(3～16 μm)和大型淀粉粒組(>16 μm)三種類型。玉米小型、中型與大型淀粉粒體積百分比分別為9.29%～10.35%、44.47%～58.05%和31.8%～46.25%；小型淀粉粒數(shù)目占總數(shù)目的99.5%以上，中、大型淀粉粒僅占0.5%。在不同粒徑淀粉粒密度基本一致的前提下，淀粉粒體積比例近似于重量比例，本試驗中不同玉米淀粉粒體積分布與數(shù)目分布變化可以看出，雖然小淀粉粒體積(重量)百分比較小，但玉米胚乳淀粉粒絕大多數(shù)卻由粒徑<3 μm的小淀粉粒組成。

馬冬云等在小麥上的研究認(rèn)為，小麥大、小淀粉粒的糊化參數(shù)不同，大淀粉粒糊化溫度顯著低于小淀粉粒，而峰值、低谷和最終黏度顯著高于小淀粉粒[12]。本研究表明，玉米淀粉粒黏度參數(shù)與中型(3～16 μm)的玉米淀粉粒呈顯著負(fù)相關(guān)，與大型(>16 μm)淀粉粒體積百分比呈顯著正相關(guān)。說明玉米成熟期籽粒胚乳大型淀粉粒較中小型淀粉粒有較高的淀粉峰值黏度與稀懈值。