40 份糜子資源淀粉組成及含量分析

邵歡歡，石甜甜，何杰麗，馮 穎，陳 凌，王海崗，王瑞云,，喬治軍

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)文理學(xué)院，山西太谷030801；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，雜糧種質(zhì)資源發(fā)掘與遺傳改良山西省重點實驗室，山西太原030031）

糜子（Panicum miliaceum L.）又叫黍稷，為禾本科一年生草本植物，是世界上最古老的栽培作物之一[1]。糜子在歐亞大陸廣泛種植，在我國的栽培歷史至少有10 000 a，起源于我國西部地區(qū)[2]。糜子是禾本科植物中重要的經(jīng)濟(jì)作物[3-4]，具有與小麥和水稻相似的古老特性[5]，在我國歷史上，糜子曾起到維持國民生計的作用。糜子是異源四倍體，生長周期短、抗旱耐瘠，是干旱半干旱地區(qū)的特色作物[6-8]。我國糜子種質(zhì)資源豐富，在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所國家基因庫共收集保存種質(zhì)資源9 885 份[8-10]。糜子是能量和蛋白的主要來源，營養(yǎng)豐富，可以與小麥、水稻和玉米相比，其富含鈣、鐵、鉀、鎂、磷、鋅、膳食纖維、多酚類、蛋白和大量人體必需的氨基酸，是我國北方居民的主食，同時也是黃酒制作原料，具有食品保健功能，越來越受到人們的關(guān)注[11-12]。

淀粉是水稻、小麥、玉米等作物籽粒的重要組成成分，為蒸煮食味品質(zhì)的主要決定因素，在水稻籽粒中占80%～90%[13-19]。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)，淀粉包括支鏈淀粉和直鏈淀粉；依據(jù)直鏈淀粉的含量，糜子可分為粳性和糯性，其中，直鏈淀粉含量為4.5%～12.7%時呈粳性，小于3.7%時呈糯性[20]。迄今已有許多關(guān)于糜子淀粉的研究[13-17]，田翔等[13]通過單波長法測定發(fā)現(xiàn)，80 份山西糜子直鏈淀粉的含量為0～27.96%，并且給出了不同含量范圍的材料，為品質(zhì)育種親本的選配提供了材料。王穎等[14]以陜西、甘肅、寧夏和山西4 個糜子主產(chǎn)區(qū)的7 份粳性糜子資源為試驗材料，研究發(fā)現(xiàn)，淀粉含量為641.4～708.1 g/kg，平均為667.8 g/kg；直鏈淀粉含量為215.1～235.8 g/kg，平均為225.9 g/kg；支鏈淀粉含量為414.4～489.4 g/kg，平均為451.9 g/kg；淀粉顆粒呈棱角圓滑的多面體形，粒徑為4.32～11.04 μm（平均為7.48 μm）。張麗珍等[15]用雙波長比色法測定了山西省河曲縣糯、粳2 種糜子面粉中淀粉和直鏈淀粉含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前者分別為73.08%和68.31%，后者分別為0 和28.76%；糯、粳2 種淀粉中直鏈淀粉含量分別為8.21%和34.72%，支鏈淀粉含量分別為91.78%和65.28%。CHAO 等[16]調(diào)查糯性糜子淀粉特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其直鏈淀粉含量為0.21%。王瑞云等[7]分析Waxy 基因調(diào)控糜子淀粉粳糯性的分子機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，含有S-15 等位變異的材料均呈糯性。但是，對我國不同糜子生態(tài)栽培區(qū)糜子資源淀粉組成和含量的研究尚不深入。

本研究擬用雙波長比色法檢測11 個省/自治區(qū)糜子資源的淀粉組成和含量，以期為糜子食味品質(zhì)改良育種提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為來源于國內(nèi)11 個省/自治區(qū)的40 份糜子資源（表1）。

表1 40 份糜子試材明細(xì)

1.2 試驗方法

1.2.1 直鏈淀粉和支鏈淀粉測定波長及參比波長的確定 采用等吸收點作圖法繪制直鏈淀粉和支鏈淀粉的吸收曲線，直鏈淀粉和支鏈淀粉最大吸收波長分別為λ1和λ3，直鏈淀粉和支鏈淀粉的參比波長分別為λ2和λ4，作圖方法參照文獻(xiàn)[17]進(jìn)行。

1.2.2 直鏈淀粉和支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別吸取1 mg/mL 直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液0.3，0.5，0.7，0.9，1.1，1.3 mL，依次放入6 個50 mL 容量瓶，各加蒸餾水30 mL，用0.1 mol/L HCl 溶液調(diào)節(jié)pH 值至3.5 左右；再分別加入碘試劑0.5 mL，并用蒸餾水定容至50 mL，混勻，顯色10 min。以蒸餾水為空白，在直鏈淀粉測定波長λ1和參比波長λ2下分別測定各自的吸光值，即Aλ1和Aλ2，2 個吸光值差（ΔA直＝Aλ1-Aλ2）。以ΔA直為縱坐標(biāo)，直鏈淀粉質(zhì)量濃度（μg/mL）為橫坐標(biāo)，繪制直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線。

分別吸取1 mg/mL 支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0 mL，依次放入6 個50 mL 容量瓶，各加蒸餾水30 mL，用0.1 mol/L HCl 溶液調(diào)節(jié)pH值至3.5 左右，再分別加入碘試劑0.5 mL，并用蒸餾水定容至50 mL，混勻，顯色10 min。以蒸餾水為空白，在支鏈淀粉測定波長λ3和參比波長λ4下分別測定各自的吸光值，即Aλ3和Aλ4，2 個吸光值差（ΔA支＝Aλ3-Aλ4）。以ΔA支為縱坐標(biāo)，支鏈淀粉質(zhì)量濃度（μg/mL）為橫坐標(biāo)，繪制支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線。

采用雙波長比色法測定直鏈淀粉和支鏈淀粉含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 計算40 份糜子直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量的平均值（X）、標(biāo)準(zhǔn)差（SD），并制作直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量和淀粉含量的柱狀分析圖。

式中，50，50 分別為2 次定容的體積（mL），W1為含水量（%），W2為粗脂肪含量（%），2.5 為樣品液體積（mL），0.1 為脫脂的樣品質(zhì)量（g）。

2 結(jié)果與分析

2.1 直鏈淀粉、支鏈淀粉的標(biāo)準(zhǔn)曲線

從圖1、圖2 可以看出，回歸方程分別為y＝0.008 1x＋0.082 0 和y＝0.003 6x-0.049 1，復(fù)相關(guān)系數(shù)R2分別為0.994 6 和0.999 6。

2.2 40 份糜子直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量分析

從表2 可以看出，40 份糜子直鏈淀粉含量介于0.00～20.34%，其中，31 號（青海黃卵糜）最高，4 號（山西晉黍1 號）最低；40 份糜子支鏈淀粉含量介于46.70%～69.61%，其中，5 號（山西晉黍3 號）最高，31 號（青海黃卵糜）最低；40 份糜子總淀粉含量介于58.43%～75.45%，其中，30 號（甘肅靖遠(yuǎn)縣穗長紅糜子）最高，19 號（山西平定縣青糜子）最低。

基于胚乳直鏈淀粉含量劃分糜子類型，結(jié)果列于表3。從表3 可以看出，糯性糜子有23 份，其中，優(yōu)質(zhì)糯性有1 份（晉黍1 號）；粳性糜子有17 份，其中，優(yōu)質(zhì)粳性有4 份。

2.3 40 份糜子淀粉含量分布情況

由圖3 可知，淀粉含量集中在63.5%～71.5%，其中，來自山西的糜子淀粉含量在各組距內(nèi)分布比較均勻；西北地區(qū)（青海、寧夏、甘肅）和山西部分地區(qū)直鏈淀粉含量分布比較均勻，幾乎每個組距內(nèi)都有分布，說明這幾個地區(qū)的糜子淀粉含量多態(tài)性比較豐富；支鏈淀粉含量基本上分布均勻，西北（青海、寧夏）部分地區(qū)和山西陽泉、大同部分地區(qū)含量相對較低。

表2 40 份糜子胚乳直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量分析 %

表3 糜子胚乳淀粉特性類型

3 結(jié)論與討論

淀粉是糧食中主要的營養(yǎng)成分，由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成，對水稻、玉米等多種淀粉食物口感的研究表明，直鏈淀粉含量是影響適口性的因素之一[21-23]。作物中支鏈淀粉和直鏈淀粉含量與物種自身特性有關(guān)，分別為70%～90%和10%～30%；水稻、普通玉米、高直玉米、高粱和青稞直鏈淀粉含量分別為10%～25%，27%，55%～75%，1%～5%和10%～35%，而糯質(zhì)水稻和玉米中不含直鏈淀粉[24-28]。糜子穎果淀粉含量為67.6%～75.1%，其中，糜子中直鏈淀粉含量在粳性糜子中為4.5%～12.7%、在糯性糜子中低于3.7%，而優(yōu)質(zhì)糯性糜子幾乎不含直鏈淀粉[20，29]。姚亞平等[19]分析了3 份陜西糜子的理化性質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其直鏈淀粉含量為2.85%～19.30%。王瑞云等[7]研究了132 份中國糜子的粳糯性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，糯性糜子直鏈淀粉含量平均為3.5%。本研究發(fā)現(xiàn)，40 份糜子總淀粉含量介于58.43%～75.45%，糯性糜子的直鏈淀粉含量為0～2.58%，與上述研究結(jié)果基本相符；23 份糜子為糯性，17 份為粳性，這與以往對糜子Waxy 基因分型結(jié)果相符[7，30]。本研究還發(fā)現(xiàn)，優(yōu)質(zhì)糯性糜子資源3 份：4 號（晉黍1 號）、8號（粘黍）和26 號（紅糜子），其可以為糜子Waxy基因調(diào)控機(jī)制等基礎(chǔ)研究和育種親本選配等提供試驗材料。

本研究還發(fā)現(xiàn)，40 份糜子材料的總淀粉含量為58.43%～75.45%，較田翔等[29]的檢測結(jié)果（67.6%～75.1%）寬泛，可能與本研究試材來源廣有關(guān)。來自山西的糜子直鏈淀粉含量分布比較均勻，說明山西的糜子淀粉組分特性多樣性豐富，進(jìn)一步證實了糜子在山西以糯性為主。各地區(qū)糜子直鏈淀粉含量差異也較顯著，而淀粉含量差異不大。直鏈淀粉含量是影響糜子適口性的重要因素之一，各地區(qū)直鏈淀粉含量的差異可能與當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬍称糜嘘P(guān)。本試驗以來自我國11 個地區(qū)40 份糜子種質(zhì)資源為試材，取材廣泛，可以為我國糜子直鏈淀粉和淀粉含量的多樣性研究提供一定理論依據(jù)。迄今為止，我國的糜子生產(chǎn)和利用尚不充分，精深層次的加工力度偏低，缺乏對糜子藥用、飼用、外貿(mào)等特殊價值的深度挖掘和龍頭加工產(chǎn)業(yè)。糜子的淀粉組成含量、比例不同，使適口性存在差異，適口性由粳糯性控制，是重要的品質(zhì)指標(biāo)。由于人為選擇，淘汰某些適口性差或收益、出米率低的品種，是導(dǎo)致直鏈淀粉含量高的糜子資源種質(zhì)減少的原因之一。