不同食用型蠶豆籽粒中糖和淀粉變化的比較研究

趙娜 王學(xué)軍 葛紅

摘要：為探明不同食用型蠶豆種子發(fā)育過(guò)程中糖和淀粉含量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，以1個(gè)糧用型、1個(gè)糧菜兼用型和3個(gè)鮮食型品種為試驗(yàn)材料，測(cè)定了蠶豆從開(kāi)花后25 d到完全成熟期間籽?？扇苄钥偺恰⒄崽呛偷矸酆?。結(jié)果表明，不同食用類(lèi)型的蠶豆籽粒生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中可溶性總糖、蔗糖和淀粉含量的變化趨勢(shì)差異均較大。其中，兼用型和鮮食型蠶豆的可溶性總糖和蔗糖均分別在30 d和35 d達(dá)到峰值后逐漸下降，而糧用型呈一直下降趨勢(shì)。在開(kāi)花后30～45 d 的籽粒灌漿階段，鮮食型蠶豆的可溶性總糖和蔗糖含量明顯高于兼用型和糧用型，且兼用型高于糧用型;籽粒發(fā)育到成熟期時(shí)，3種食用類(lèi)型的糖分含量水平一致。3種食用類(lèi)型蠶豆總淀粉含量變化均在開(kāi)花后25～45 d 籽粒灌漿階段呈逐漸上升的趨勢(shì)，在開(kāi)花后45 d達(dá)到最大值后趨于一致。糧用型蠶豆淀粉含量在開(kāi)花后25～45 d要顯著高于兼用型和鮮食型蠶豆，成熟期沒(méi)有差異。以上數(shù)據(jù)表明，鮮食型蠶豆在籽粒灌漿階段（30～45 d）的可溶性總糖和蔗糖含量較高，淀粉含量較低，食味品質(zhì)最佳。

關(guān)鍵詞：食用類(lèi)型;蠶豆;籽粒發(fā)育;可溶性糖;蔗糖;淀粉

中圖分類(lèi)號(hào)：S643.601?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）12-0096-04

蠶豆（Vicia faba L.），別稱(chēng)胡豆、佛豆、羅漢豆等，是我國(guó)非常重要的冷季食用豆類(lèi)[1]，蠶豆富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、膳食纖維、礦物元素等[2-3]。蠶豆廣泛用作糧食、蔬菜、飼料、綠肥[4]。根據(jù)蠶豆籽粒的食用價(jià)值可以分為糧用型、鮮食型（也稱(chēng)菜用型）和糧菜兼用型。糧用型蠶豆是收獲干籽粒作為糧食食用的類(lèi)型，鮮食型蠶豆是指鮮籽粒作為蔬菜食用的類(lèi)型[5]。目前，蠶豆在我國(guó)大部分地區(qū)均有種植，雖然大部分仍以糧用蠶豆為主，但是近年來(lái)，隨著江蘇等地鮮食蠶豆品種的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、口感及外觀特性等品質(zhì)日益優(yōu)良[6]，蠶豆作為蔬菜越來(lái)越受人們的喜愛(ài)。

蠶豆由于籽粒較大成為種子發(fā)育分子和生理研究的模式物種[7]。蠶豆種子中碳水化合物的含量占50%以上，其中淀粉含量45%左右，可溶性糖含量約3%[8]。已有研究表明，蠶豆籽粒在充實(shí)過(guò)程中，淀粉含量不斷增加，可溶性糖含量下降[9]。但是，不同食用類(lèi)型蠶豆籽粒之間在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中可溶性糖類(lèi)和淀粉含量變化的差異仍不清楚。因此，本研究通過(guò)分析糧用、兼用和鮮食型蠶豆籽粒不同發(fā)育時(shí)期的可溶性糖類(lèi)和淀粉含量的變化規(guī)律，以期揭示不同食用類(lèi)型蠶豆鮮籽粒食用品質(zhì)差異的原因，為人們對(duì)不同食用價(jià)值蠶豆的選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用5個(gè)不同食用類(lèi)型的蠶豆品種：糧用型品種啟豆2號(hào)，兼用型品種海門(mén)大青皮，鮮食型品種通蠶鮮6號(hào)、通蠶鮮7號(hào)、日本大白皮，均由江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所豆類(lèi)研究中心保存提供。試驗(yàn)材料均于2015年11月8日種植于江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)田，冬播，種植密度為 90 000株/hm2，小區(qū)長(zhǎng)6 m、寬2.2 m，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，田間肥力常規(guī)管理，施7 500 kg/hm2有機(jī)肥作基肥，返青期前施磷酸二銨225 kg/hm2，結(jié)合施肥進(jìn)行灌溉。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 鮮質(zhì)量和干質(zhì)量測(cè)定 選取生長(zhǎng)一致的植株，在2016年3月28日至2016年4月12日蠶豆盛花期時(shí)進(jìn)行掛牌標(biāo)記開(kāi)花日期，于開(kāi)花后25、30、35、40、45、50、55 d（成熟期）分7次取鮮莢（圖1），每個(gè)樣品3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，剝?nèi)デv后，稱(chēng)籽粒鮮質(zhì)量。將籽粒110 ℃殺青30 min，70 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱(chēng)干質(zhì)量。

1.2.2 籽?？扇苄蕴穷?lèi)和總淀粉測(cè)定 烘干的籽粒樣品磨碎過(guò)100目篩后，稱(chēng)取樣品0.1 g，3次重復(fù)，采用蒽酮法[10]測(cè)定可溶性總糖、蔗糖和淀粉含量。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 應(yīng)用Microsoft Excel 2010軟件和SPSS Statistic 20軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蠶豆籽粒生長(zhǎng)和生物量變化

3種不同食用類(lèi)型的蠶豆籽粒發(fā)育在形態(tài)上存在差異（圖1），開(kāi)花后25 d前籽粒大小沒(méi)差異，開(kāi)花30 d之后同一發(fā)育時(shí)期的鮮食型蠶豆（圖1-C）籽粒生長(zhǎng)較快，籽粒最大，其次是兼用型（圖1-B），糧用型籽粒最?。▓D1-A）。圖2結(jié)果表明，不同食用類(lèi)型的蠶豆籽粒百粒鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均在開(kāi)花后30 d之前無(wú)明顯變化，而開(kāi)花35 d后迅速增加，但百粒鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的變化趨勢(shì)有所差異。3種食用類(lèi)型品種的籽粒鮮質(zhì)量變化趨勢(shì)一致，均在開(kāi)花后35 d時(shí)快速升高且在40 d后基本不再增加;3種食用類(lèi)型的籽粒干質(zhì)量在開(kāi)花后35 d迅速增加，且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加，在開(kāi)花后50 d時(shí)達(dá)到最大值。無(wú)論是百粒鮮質(zhì)量還是干質(zhì)量，開(kāi)花 35 d 后均是鮮食型最高，籽粒最大（圖1-C），兼用型次之，糧用型最低。

2.2 不同類(lèi)型蠶豆籽?？扇苄钥偺莿?dòng)態(tài)變化的比較

3類(lèi)品種籽粒的可溶性總糖變化如圖3所示。糧用型品種啟豆2號(hào)在開(kāi)花后25 d的可溶性糖含量最高，隨后呈逐漸降低的趨勢(shì);兼用型品種海門(mén)大青皮在開(kāi)花后30 d最高，而后迅速降低，在開(kāi)花后50 d稍有增加后又降低;鮮食型品種通蠶鮮7號(hào)在開(kāi)花后25～35 d先降后升，在開(kāi)花后35 d形成高峰，之后迅速降低。通蠶鮮7號(hào)開(kāi)花后35～45 d的可溶性糖高于其他2種類(lèi)型，3類(lèi)品種在成熟期可溶性總糖含量一致。表明不同食用類(lèi)型蠶豆的可溶性糖積累有差異，糧用型可溶性糖含量積累高峰早于兼用型，兼用型早于鮮食型;在開(kāi)花后35～45 d的籽粒灌漿階段，鮮食蠶豆的可溶性糖含量明顯高于糧用和兼用型蠶豆，兼用型高于糧用蠶豆，而到成熟期時(shí)可溶性糖逐漸轉(zhuǎn)化為淀粉，3種類(lèi)型之間沒(méi)有差異。

2.3 不同類(lèi)型蠶豆籽粒蔗糖動(dòng)態(tài)變化的比較

由圖4可知，啟豆2號(hào)開(kāi)花后25 d的籽粒蔗糖含量最高，高于鮮食和兼用型品種，而后迅速降低;海門(mén)大青皮呈先升后降的趨勢(shì)，在開(kāi)花后30 d時(shí)出現(xiàn)峰值，且高于啟豆2號(hào)和通蠶鮮7號(hào)，之后逐漸降低;通蠶鮮7號(hào)于開(kāi)花后35 d的蔗糖積累達(dá)到高峰，遠(yuǎn)高于其他2種類(lèi)型，35 d以后呈下降趨勢(shì)，最后3類(lèi)品種趨于相同。表明不同食用類(lèi)型蠶豆的蔗糖積累差異也發(fā)生在灌漿至鮮質(zhì)量最大階段，糧用型積累高峰早于兼用型，兼用型早于鮮食型;鮮食蠶豆的蔗糖含量在開(kāi)花后35～45 d的灌漿階段明顯高于糧用和兼用型蠶豆，到成熟期時(shí)一致。蔗糖含量變化動(dòng)態(tài)與可溶性總糖變化趨勢(shì)相一致。

2.4 不同類(lèi)型蠶豆籽粒淀粉積累動(dòng)態(tài)變化的比較

3類(lèi)蠶豆籽粒的淀粉積累變化趨勢(shì)基本一致，均表現(xiàn)出隨著時(shí)間延長(zhǎng)逐漸升高，45 d后基本不再變化且趨于一致（圖5）。開(kāi)花后25～45 d籽粒灌漿階段，糧用型品種啟豆2號(hào)的總淀粉含量總是高于其他2種類(lèi)型;通蠶鮮7號(hào)開(kāi)花后40 d 之前低于海門(mén)大青皮，之后與海門(mén)大青皮趨于一致。結(jié)果表明，在開(kāi)花后45 d前的鼓粒期間，不同食用型蠶豆籽?？偟矸酆坎町愝^大;開(kāi)花后45 d，鮮質(zhì)量達(dá)到最大值，灌漿基本結(jié)束，總淀粉含量趨于穩(wěn)定，3類(lèi)品種間總淀粉含量相近。

2.5 鮮食型蠶豆籽粒糖和淀粉動(dòng)態(tài)變化

由圖6可見(jiàn)，3個(gè)鮮食蠶豆品種籽粒生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，可溶性總糖含量變化動(dòng)態(tài)大致相同，均在開(kāi)花后35 d時(shí)出現(xiàn)峰值，隨后逐漸降低。鮮食蠶豆籽粒發(fā)育過(guò)程中的蔗糖（圖7）與可溶性糖含量變化趨勢(shì)基本一致。結(jié)果表明，相同食用類(lèi)型的蠶豆品種在籽粒發(fā)育進(jìn)程中可溶性總糖和蔗糖含量均呈現(xiàn)出相似的動(dòng)態(tài)變化。圖8表明，3個(gè)鮮食蠶豆品種的淀粉積累均隨著籽粒發(fā)育逐漸上升，開(kāi)花后45 d時(shí)達(dá)到最大值，隨后趨于穩(wěn)定。

3 討論與結(jié)論

植物通過(guò)光合作用將CO2和水轉(zhuǎn)化為碳水化合物以維持正常的生長(zhǎng)，光合作用產(chǎn)生的碳同化物的分配主要在淀粉與蔗糖之間進(jìn)行[11]，蔗糖轉(zhuǎn)化成己糖運(yùn)輸?shù)降矸酆铣善鞴伲瑥亩铣傻矸踇12-13]。蠶豆籽粒生長(zhǎng)初期，光合作用合成的糖分主要靠種皮內(nèi)層細(xì)胞的胞外轉(zhuǎn)化酶從韌皮部中轉(zhuǎn)運(yùn)，供給迅速生長(zhǎng)的胚胎細(xì)胞。細(xì)胞內(nèi)糖分既可作為信號(hào)物質(zhì)也可作為基底物質(zhì)，調(diào)控籽粒子葉中傳遞細(xì)胞的發(fā)育[14]。隨著胚胎的進(jìn)一步發(fā)育，胚乳中糖分水平下降[7]。開(kāi)花后21 d，胚軸已經(jīng)伸長(zhǎng)，胚芽也已形成，此時(shí)在子葉和胚軸中開(kāi)始出現(xiàn)零散的小淀粉粒，隨后淀粉含量增加，主要貯存在種子子葉中[15]。本研究中，不同食用類(lèi)型蠶豆籽粒的淀粉含量隨著種子發(fā)育均逐漸升高，與植物種子生長(zhǎng)過(guò)程中淀粉積累過(guò)程結(jié)果相一致。糧用型蠶豆籽粒的可溶性總糖和蔗糖含量逐漸降低，而鮮食型呈現(xiàn)先升后降趨勢(shì)，說(shuō)明糧用型蠶豆籽粒中糖分隨著發(fā)育時(shí)期延長(zhǎng)逐漸降解，鮮食型籽粒糖分先積累后降解，在開(kāi)花后35 d出現(xiàn)峰值。由此推測(cè)，不同食用類(lèi)型蠶豆在籽粒發(fā)育進(jìn)程中可能具有不同的糖分和淀粉的降解、積累及相互轉(zhuǎn)化機(jī)制。

糖類(lèi)物質(zhì)的組成和含量對(duì)果實(shí)品質(zhì)的形成具有重要影響[16]。研究表明，蔗糖是影響菜用大豆籽粒食用品質(zhì)中甜度的主要因子[17]?？扇苄蕴呛恐苯記Q定甜玉米的食用品質(zhì)，并且提高甜玉米蔗糖含量可以提高甜玉米品質(zhì)[18]。葡萄中的糖類(lèi)物質(zhì)積累影響果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)[19]。糧用型蠶豆和鮮食型蠶豆由于食用用途不同，對(duì)品質(zhì)的要求不同，鮮食蠶豆的食味品質(zhì)較為香甜，籽粒較大。本研究表明，在開(kāi)花后的35～45 d的鮮莢采收階段，鮮食型的糖分含量明顯高于糧用型，而淀粉含量低于糧用型，說(shuō)明鮮食蠶豆籽粒在這個(gè)發(fā)育階段，可溶性糖和蔗糖的合成相對(duì)較多，而降解較少，同時(shí)，淀粉的積累較少?？扇苄钥偺呛驼崽呛扛邲Q定了鮮食型蠶豆籽粒的食味品質(zhì)較佳。此外，蠶豆種子中含有一定的抗?fàn)I養(yǎng)因子單寧，單寧主要存在于種皮中，小籽粒種皮的含量較大籽粒高[20]，鮮食型蠶豆籽粒較大，糧用型籽粒偏小。因此，大粒鮮食蠶豆不僅食味品質(zhì)佳，單寧含量也低，而糖分是造成不同食用類(lèi)型鮮籽粒品質(zhì)差異的原因。

不同食用類(lèi)型蠶豆品種成熟籽粒的可溶性總糖、蔗糖和淀粉含量沒(méi)有差異，糖分和淀粉變化的差異主要發(fā)生在籽粒迅速發(fā)育生長(zhǎng)的灌漿期，這一時(shí)期不同食用類(lèi)型蠶豆品種可能存在不同的糖降解和淀粉積累機(jī)制，因此導(dǎo)致不同食用類(lèi)型蠶豆品種的食用品質(zhì)存在差異。

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