玉米的籽粒與花絲功能成分含量的研究

楊婷舒

（云南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學與生物技術(shù)學院，云南 昆明 650000）

玉米（Zea mays L.）又叫玉蜀黍、棒子、苞谷，其屬禾本科（Gramineae）是一年生草本植物，它是一種糧食作物，也是一種豐富的食品資源[1]。玉米也是重要飼料原料和工業(yè)原料，已成為我國種植和總產(chǎn)量最高的經(jīng)濟作物。玉米果穗的籽粒產(chǎn)量與結(jié)實能力有緊密的關(guān)系，而花絲的營養(yǎng)狀況可能會對花絲活力和感受力產(chǎn)生一定影響[2]。玉米籽粒中富含淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、溶性多糖和糖醇類物質(zhì)，以及可降低血液膽固醇的谷胱甘肽、亞油酸等物質(zhì)，同時富含人體必需的氨基酸、多糖等生理活性物質(zhì)等，蛋白質(zhì)含量是玉米育種的重要衡量指標之1玉米種植條件與蛋白含量的相關(guān)性已被廣泛研究[3]

玉米是雌雄同株植物，莖的頂端長著雄花，莖的中間長著雌花。授粉時，雄花的花粉會落到雌花上，受精后的小花長成玉米粒，而花絲就成了玉米的“胡須”，即為玉米花絲。[5]玉米花絲在我國是一種傳統(tǒng)中草藥，因其重要的藥理價值，在民間和臨床工作上有諸多應(yīng)用，并得到越來越多學者的關(guān)注[6]?；ńz活力時間很長，禿尖即空秕就很少，雌穗各部位授粉發(fā)育的成籽粒概率就很大[7]。玉米籽粒和花絲是有著重要作用的器官在玉米生命活動中，其中蛋白質(zhì)，花青素苷，氨基酸，可溶性糖的含量與玉米品質(zhì)優(yōu)劣有密不可分關(guān)系。籽粒的數(shù)量受玉米花絲能否正常受精的直接影響，而籽粒數(shù)量的多少又是限制產(chǎn)量的重要因素[8]。

玉米籽粒中富含氨基酸，可溶性糖、蛋白質(zhì)，花青素苷等多種營養(yǎng)成分[9]，其中可溶性總糖含量較高?？扇苄蕴鞘呛饬坑衩资澄镀焚|(zhì)的重要指標，它直接決定了鮮食玉米的甜度，并且影響了玉米鮮果穗食味品質(zhì)的優(yōu)劣[10]。玉米籽粒中氨基酸含量和組成，特別是必需氨基酸的含量，是決定其營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標。氨基酸的含量由于品種不同， 在玉米成熟過程中表現(xiàn)出較大差異。玉米籽?？杉庸こ擅娣酆兔坠┦秤茫部稍谌槭炱诓墒沼米黪r食，又可提取花青素苷用于保健食品、藥品、飲品及化妝品等?；ㄇ嗨剀帐且活惔嬖谟谥参镏械乃苄陨兀侵参镏饕娘@色物質(zhì)之一。近年來，花青素抗氧化、清除體內(nèi)自由基的功能倍受人們青睞。

玉米花絲，俗稱玉米須，為禾本科植物玉米的花柱和柱頭，主要有紅色、粉色和綠色，性平、味甘、無毒，藥食兼用。玉米花絲除了在制藥業(yè)中有極少量應(yīng)用外，大多數(shù)被丟棄，這就造成了玉米資源的嚴重浪費。所以，對玉米花絲進行開發(fā)利用，不僅可以提高了玉米的附加值，同時也提高了玉米經(jīng)濟的效益，有效延長玉米產(chǎn)業(yè)鏈。

本研究采用玉米籽粒和花絲，測定其中可溶性蛋白質(zhì)，氨基酸，可溶性糖和花青素苷。并對玉米籽粒和花絲中的功能成分含量進行分析，以此判斷玉米品質(zhì)的優(yōu)劣，輔助玉米育種，為獲得高營養(yǎng)品質(zhì)的玉米品種提供理論指導。

2 材料和方法

2.1 試驗材料

選用市場購買的3個玉米品種：西星赤糯，KM2013 48-1，草莓玉米。采用大田對比法對不同玉米品種，劃分小區(qū)，雙行種植（行距40 cm，株距20 cm），3個重復(fù)。雄花吐出花絲后采用人工套袋授粉自交的方式獲取實驗材料。選同一棵植株分別取其花絲和完熟期籽粒，用來進行氨基酸，可溶性蛋白質(zhì)，可溶性糖，花青素苷含量的測定。

2.2 實驗方法

2.2.1 可溶性蛋白質(zhì)含量測定

采用考馬斯亮藍G-250法測定可溶性蛋白質(zhì)含量取干潔試管6支（0～5號），依次加入蛋白質(zhì)標準液（100μg·ml-1）0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml和蒸餾水1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0ml，（即每管含蛋白質(zhì)0、20、40、60、80、100μg），再向各管分別加入5ml考馬斯亮藍G-250溶液，充分搖勻，倒入0.5cm光徑比色皿，使用紫外分光光度計于595nm波長下下測定其吸光度，記錄A值。

分別稱取花絲0.2g和籽粒0.05g研磨至碎，轉(zhuǎn)移至10ml容量瓶，加蒸餾水定容至10mL，置于室溫下提取20min，中途適時搖動，防止樣品粘底。20min后搖勻通過棉花過濾，得到濾液備用，用其濾液稀釋10倍，即取100μl濾液，900μl水，加入5ml考馬斯亮藍-G250試劑，晃動試管，使液體充分混勻，在一小時內(nèi)完成測定，選用波長595nm分光光度計，讀取吸光度。

2.2.2 可溶性糖含量測定

采用蒽酮法測定可溶性糖含量

取5支20ml刻度試管，從0～5分別編號，依次加入蔗糖標準液（100μg·ml-1）0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml和蒸餾水2.0、1.8、1.6、1.4、1.2、0ml，（即每管含蔗糖0、20、40、60、80、100μg），然后分別向試管內(nèi)加入5ml蒽酮—硫酸試劑；猛搖試管2～3秒，使液體充分混勻，在搖動過程中防止硫酸濺出，然后置于試管架上室溫顯色10～15min，冷卻后的待測液倒入比色皿（0.5cm光徑），以空白為參照，使用722分光光度計，在620nm波長下測定吸光值，記錄A值。

可溶性糖含量測定過程：

稱取0.2g花絲和0.05g籽粒分別研磨至碎，轉(zhuǎn)移至10ml容量瓶，加蒸餾水定容至10ml，置于室溫下提取20min，中途適時搖動，防止樣品粘底。20min后搖勻通過棉花過濾，得到濾液備用。分別取100L濾液，900L水，加入5ml蒽酮-硫酸試劑，并晃動試管，使液體充分混勻，冷卻30min，將冷卻后的溶液分別倒入0.5cm光徑的比色皿中，使用722型紫外分光光度計，在620nm波長下測定，讀取吸光度。根據(jù)標準曲線，求相應(yīng)的可溶性糖含量。

2.2.3 氨基酸的含量測定

采用茚三酮顯色法測定氨基酸的含量

氨基酸含量測定過程：

稱取0.1g花絲0.2g籽粒將其研磨，沸水煮25min，置于室溫下完全冷卻，棉花過濾，取1ml濾液加入1ml茚三酮，用檸檬酸定容至10ml，用濾紙封口并在80℃恒溫水浴鍋下水浴15min。取出冷卻。使用722型紫外可見分光光度計在610nm下讀取吸光度。根據(jù)標準曲線，求出相應(yīng)的氨基酸含量。

公式中：

C為氨基酸濃度（μg·ml-1）；

V為樣品定容體積（ml）；

W為樣品鮮重

2.2.4 花青素苷的含量測定

花青素苷的含量用已經(jīng)成熟的高效液相色譜分析法（HPLC）分析

標準樣品溶液配制：用天平稱取1g籽粒研磨碎，加入2ml酸性提取液，花絲稱取1g研磨碎加5ml酸性提取液。使液體徹底浸泡研磨后的籽粒和花絲，室溫下靜置24小時后，過濾去掉濾渣，得到澄清液體備用。

液相色譜條件：分析時用A、B、C三相，A相：（1.5%的磷酸水溶液），B相（1.5%磷酸：20%甲酸：25%乙腈：5%四氫呋喃）/H2O，C相：（70%甲醇）。分析時間50min，后運行時間10min，檢測波長525nm，進樣量20μL，流速1.0mL/min，柱溫40℃，色譜柱為ODS-80Ts QA column（4.5mn i.d.×150mn，TOSOH）。

待測樣品處理：各個樣品測定之前用0.45μm孔徑的微孔濾膜進行過濾，過濾好的樣品裝入樣品瓶中，放置在低溫冰箱中保存，實驗后期統(tǒng)一測定花青素苷含量。

3 結(jié)果與分析

3.1 紅色玉米品種花絲和籽?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量分析

本實驗選用的草莓玉米，西星赤糯，KM2013 48-1三個紅色籽粒玉米品種，測得花絲和籽粒的可溶性蛋白質(zhì)含量如圖4所示。

從圖3可以看出，每個品種中花絲蛋白質(zhì)的含量均比籽粒中蛋白質(zhì)的含量高，說明花絲的開發(fā)價值會更高；三個品種比較得知，西星赤糯花絲和籽粒中蛋白質(zhì)的含量均比其他兩個品種高，KM2013 48-1和草莓玉米花絲蛋白質(zhì)相當草莓玉米籽粒蛋白質(zhì)的含量最小，KM2013 48-1籽粒含量居中。

圖4 紅色籽粒玉米和其花絲的可溶性蛋白質(zhì)含量

3.2 紅色玉米品種花絲和籽粒的有可溶性糖含量分析

紅色籽粒玉米品種選取了草莓玉米，西星赤糯，KM2013 48-1三種代表品種，分別測其花絲和籽粒（選取完熟期）的可溶性糖含量，其數(shù)值如圖5所示。

圖5 紅色籽粒玉米和其花絲的可溶性糖含量對比

從圖4可以看出，每個品種中花絲可溶性糖含量均比籽粒中蛋白質(zhì)的含量高，三個品種比較得知，KM2013 48-1花絲可溶糖含量最高，草莓玉米緊隨其后，西星赤糯花絲可溶糖含量最少。而KM2013 48-1籽?？扇芴呛恳彩亲罡撸餍浅嗯创沃?，草莓玉米籽?？扇芴呛孔钌?。

3.3 紅色玉米品種花絲和籽粒氨基酸的含量分析

紅色籽粒玉米品種選取了草莓玉米，西星赤糯，KM2013 48-1三種代表品種分別測其花絲和籽粒（選取完熟期）的氨基酸含量，其數(shù)值如圖6所示。

從圖5可以看出，每個品種中花絲氨基酸含量均比籽粒中氨基酸含量低好幾倍，三個品種比較得知，草莓玉米籽粒氨基酸含量最高， 西星赤糯籽粒氨基酸含量最少，KM2013 48-1籽粒氨基酸含量居中。而在花絲氨基酸含量中，草莓玉米花絲氨基酸含量最高，KM2013 48-1花絲氨基酸含量居中，西星赤糯籽粒氨基酸含量最少。

圖6 紅色籽粒玉米和其花絲的氨基酸含量對比

3.4 不同紅色系玉米品種籽粒和其花絲的花青素苷種類和含量分析

圖7 三種玉米花絲花青素苷色譜圖的比較

圖6 分別是三種花絲花青素苷色譜圖，從圖中可以看出三個玉米品種中，花青素苷種類較為相似，只是含量有一定的區(qū)別；草莓玉米花絲能檢測出1，2，3，5，6，7，8號花青素苷，西星赤糯花絲檢測出1，2，3，4，8，號花青色苷，KM 2013 48-1KM花絲能檢測出1，2，3，4，5，6，7，8號花青素苷；西星赤糯與其他兩個品種相比缺少5，6，7號花青素苷，草莓玉米與其他兩個品種相比明顯缺少4號花青素苷成分，西星赤糯和KM 2013 48-14號花青素苷含量最多，草莓玉米3號花青素苷含量最多。

圖7分別草莓玉米，西星赤糯，KM 2013 48-1籽粒花青素苷色譜圖，在三個品種中草莓玉米含有的種類最多，檢測到0～18號花青素苷成分，西星赤糯能檢測到7，12號花青素苷，KM 2013 48-1KM幾乎檢測不到花青素苷。草莓玉米和西星赤糯12號花青素苷含量最多，這兩種品種共同含有7，12號花青素苷。

圖8 三種玉米籽粒的色譜圖的比較

從表1可以看出在三個品種花絲中，KM 2013 48-1花絲的花青素苷種類最多有8種，總含量最少只有38.92mg/100mg，草莓玉花絲的花青素苷種類有7種，總含量在三者之間為53.81mg/100mg，西星赤糯花絲的花青素苷種類有5種，含量居于第二有43.19mg/100mg。在三種品種的籽粒中，草莓玉米籽粒的花青素苷種類有18種，含量最多為807.13mg/100mg，西星赤糯籽粒中花青素苷種類有2種，含量有4.77mg/100mg，KM2013 48-1中幾乎檢測不到花青素苷。

表1 不同玉米品種花青素種類和含量

4 討論

玉米花絲和籽粒中含有可溶性蛋白，可溶性糖，氨基酸和花青素苷等功能成分，在不同品種玉米中含量差異較大。功能成分含量多的玉米品種具有較大的應(yīng)用潛力。

本研究通過對不同品種中功能成分進行分析發(fā)現(xiàn)：三個品種花絲中可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量均高于籽粒，這對大力開發(fā)利用玉米花絲提供了很好的理論依據(jù)；三個品種花絲氨基酸含量遠遠小于籽粒的，因此可以從籽粒中獲得更多氨基酸。

通過對花青素苷的分析：三種玉米品種籽粒和花絲中花青素苷含量和組分有很大的差異。草莓玉米花絲和籽粒中含有較多種類的花青素苷多，并且籽粒中花青素苷含量達到807.13mg/mg遠遠高于另外的品種，可作為花青素苷的重要來源；KM2013 48-1籽粒中幾乎檢測不到花青素苷，因此不適合使用此器官作為花青素苷的來源。

本研究中三種玉米籽粒和花絲功能成分含量的差異，導致的原因可能是外界條件（玉米栽培及采集試驗材料中受氣候，溫度影響等），人為原因（栽培條件，施肥條件，人工對試驗材料的管理和采集），研究玉米的器官不同及實驗品種不同等。

本試驗只測定了草莓玉米，西星赤糯，KM2013 48-1三種品種花絲和籽粒中的功能成分含量，如若需要篩選產(chǎn)業(yè)加工的原料，還應(yīng)該進一步研究其他玉米品種中相同的成分和含量，作為產(chǎn)業(yè)加工的定向選擇。

5 結(jié)論

本研究中每個品種中花絲可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量均比籽粒中高，而玉米籽粒氨基酸含量多于花絲的?；ńz是玉米中可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖的主要來源，而西星赤糯品種是此研究最佳可溶性蛋白來源品種，M2013 48-1是獲得可溶性糖最佳品種；草莓玉米籽粒氨基酸含量最多，所以是最佳氨基酸來源品種。

通過對花青素苷分析發(fā)現(xiàn)，草莓玉米花青素苷總含量最高，達到807mg/mg，是玉米天然花青素苷的主要來源，是極佳的天然食用色素材料來源。KM 2013 48-1中幾乎檢測不到花青素苷，不適合作為花青素苷提取原料。

本研究對對有色玉米的研究和深入加工利用提供了基本的理論依據(jù)，具有重要的意義。