陳庭木 邢運高 孫志廣 方兆偉 王寶祥 劉艷 徐大勇
摘要:水稻是中國的主要口糧作物,隨著人民生活水平提高,對口糧的適口性要求提高;目前水稻食味品質研究重點在直鏈淀粉、總蛋白質含量測定與改良上,而對脂肪含量的研究甚少。對120份水稻資源以索氏抽提法測定糙米粗脂肪含量,分析秈粳、粘軟糯、米色間差異,同時分析脂肪含量與蛋白質、賴氨酸、直鏈淀粉、黃酮含量間相關性,另以WARD法系統(tǒng)聚類將脂肪含量分為5類,以方差分析法分析不同脂肪含量間其他營養(yǎng)品質差異。結果表明脂肪含量在秈粳分化間有明顯差別,不同脂肪含量類別間僅直鏈淀粉含量有顯著差別,通過脂肪含量的選擇不會對其他品質指標造成顯著影響;從理論上表明脂肪含量選擇基本獨立于其他指標,對水稻食味品質改良有重要意義。
關鍵詞:水稻;脂肪含量;索氏抽提法;食味;品種資源;篩選
中圖分類號: S511.024文獻標志碼: A
文章編號:1002-1302(2020)08-0074-04
收稿日期:2019-04-08
基金項目:現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項資金;江蘇省科技計劃重點項目(編號:BE2017323);國家七大育種專項(編號:2017YFD0100400)。
作者簡介:陳庭木(1977—),男,安徽蕪湖人,副研究員,從事水稻品質遺傳育種與生物統(tǒng)計研究。E-mail:chentingmu@139.com。
通信作者:徐大勇,博士,研究員,主要從事水稻遺傳育種研究。E-mail:xudayong3030@sina.com。
水稻是中國人的主要口糧作物,隨著人民生活水平的提高,對大米食味的要求日益提高。水稻營養(yǎng)成分對食味的影響已經較清晰,表觀直鏈淀粉含量有適合區(qū)間,過高(>20%)、過低(<10%)均造成食味下降。蛋白質含量一般為8%~10%,高蛋白質含量在蒸煮過程中阻礙淀粉對水的吸收,造成糊化溫度過高,口感變硬,一般強調較低的蛋白質含量,日本學者提倡水稻蛋白質含量在7%以下較合適。普遍認為脂肪含量對稻米口感影響大[1-3],高脂肪含量稻米口感好,且有香味[1-2],如日本的品種越光與一見愛。由于脂肪在水稻中含量甚微,且測定困難,故水稻中脂肪含量改良鮮有報道。脂肪含量對食味影響直接,且效應大,但隨著脂肪含量的提高,脂肪酸敗產生的脂肪酸會對食味和種子活力產生不利影響[4]。脂肪在水稻籽粒中分為淀粉脂與非淀粉脂2類,后者明顯多于前者,且主要存在于種皮與胚部[5]。脂肪的遺傳也較為復雜,目前研究較少[6-10]。鑒于脂肪含量化學測定與直接測定難度大,近紅外光譜技術在脂肪含量的間接測定中已有廣泛應用[11-16],但在水稻中鮮有報道。本研究分析了水稻脂肪含量的影響因素,為高脂肪含量品種選育提供參考。
1?材料與方法
1.1?材料
120份水稻資源見表1。
1.2?主要儀器和試劑
1.2.1?主要儀器
索氏脂肪抽提器、干燥器、RADWAG AS 220.R2萬分之一天平、稱量瓶、HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋、9240A電熱鼓風干燥箱、DA7200型近紅外品質分析儀、PALL cascadabio 3.1超純水機、UV-3100 MAPADA分光光度計、GT-SONIC P9超聲清洗器、WH-3微型漩渦混合儀、FS-2實驗室旋風式粉碎磨、FC2K糙米機、VP-32T試驗用精米機、centrifuge 5804R eppendorf高速冷凍離心機、MRS-9600TFV2L萬深種子大米外觀品質檢測分析儀軟件、成像裝置。
1.2.2?試劑
無水乙醚與低沸點石油醚(A.R)、碘(A.R)、碘化鉀(A.R)、NaOH(A.R)、H3PO4(A.R)、NaNO2(A.R)、Al(NO3)3.9H2O(A.R)、甲醇(A.R)、乙醇(A.R)、乙酸(A.R)、草酸(A.R)、冰乙酸(A.R)、丙酸(A.R)、丙酸酐(A.R)、乙酸鈉(A.R)、牛血清蛋白標準品(純度98%)、考馬斯亮藍G250、酸性橙12、直鏈淀粉標準品(Sigma公司)、支鏈淀粉標準品(Sigma公司)、蕓香苷標準品(純度≥98%,合肥博美生物科技有限責任公司)。
1.3?脂肪含量測定
本試驗采用索氏抽提法中的殘余法[17]。
1.4?蛋白質、賴氨酸、淀粉、黃酮含量測定
1.4.1?蛋白質含量測定
以前人報道的方法測定蛋白質含量[17]。
1.4.2?賴氨酸含量測定?依據文獻[18-19]的方法測定。
1.4.3?淀粉含量測定?依據國標GB/T 15683—2008《大米?直鏈淀粉含量的測定》進行。
1.4.4?黃酮含量測定?方法參照文獻[20]。
1.5?脂肪含量分類統(tǒng)計方法
依據系統(tǒng)聚類中的WARD法,對脂肪含量數(shù)據作聚類分析,每種分類方案均作方差分析,依實踐需要作5類劃分,再依分類方案作蛋白質含量、賴氨酸含量、淀粉含量、黃酮含量方差分析。
1.6?數(shù)據處理
采用Excel 2010作基本統(tǒng)計與分析平臺,采用單因素重復觀察模型作方差分析。相關分析、偏相關分析及通徑分析采用文獻[21]的方法,系統(tǒng)聚類方法采用WARD方法,方差分析與聚類分析均采用筆者所在單位編寫的C++類庫(軟件著作權《連農統(tǒng)計類庫軟件V1.0》編號:2016SR266205)。數(shù)據接口采用 C++ 程序(軟件著作權《連農DSML文件讀寫程序軟件V1.0》編號:2017SR562716)處理。
2?結果與分析
2.1?樣本脂肪含量分布
120個樣本平均脂肪含量2.45%,最小值056%,最大值4.67%,主要分布于2.0%~3.0%之間,分布見圖1。秈粳間差異明顯,秈型、粳型平均含量分別為2.67%、2.30%。糯、軟、粘3種類型無明顯差異,不同米色間也無明顯差異。脂肪含量最高品種為一見愛與恢28,分別為4.67%、4.33%。
2.2?脂肪含量與其他營養(yǎng)指標間關系
依據系統(tǒng)聚類法中的WARD法,將120份質資源分類,對每一分類方案作方差分析,從12類到2類,均作方差分析,類間差異均極顯著,選擇分為5類的方案,見表2。按分類方案對各類指標作方差分析,結果顯示蛋白質(F=1.241 1,P=0.297 5)、直鏈淀粉含量(F=2.504 1,P=0.046 0)、黃酮含量(F=0.160 4<1),僅有直鏈淀粉含量在不同脂肪含量間有顯著差異。表3表明,在中等脂肪含量(包括)以上提高脂肪含量,直鏈淀粉含量有下降的趨勢,但較高脂肪含量類直鏈淀粉含量變異幅度較大,有較大可能選擇到高脂肪含量與低直鏈淀粉含量的種質。相關分析表明,脂肪含量與總蛋白質含量、賴氨酸含量、直鏈淀粉含量、黃酮含量間相關系數(shù)分別為0.080 4、0.009 4、-0.115 7、-0.014 8,無顯著關系,說明直鏈淀粉含量與脂肪含量間無顯著線性關系。
采用五類法分類,各類間脂肪含量均有極顯著差異,高脂肪與低脂肪含量的材料數(shù)均較少,中等脂肪含量樣本數(shù)最多(表3)。
3?討論
3.1?改進脂肪含量的必要性與可行性
脂肪含量一直因檢測難度過大, 在水稻營養(yǎng)品質分析中沒有作為主要指標,但優(yōu)質食味品種存在脂肪含量顯著高于非優(yōu)質食味品種的事實[1-2],表明脂肪含量在優(yōu)質品種選育中不可忽視。本試驗中日本品種一見愛脂肪含量較高,是國際公認優(yōu)良食味品種。脂肪含量過高與過低對水稻的食味均有不利影響,脂肪含量過低,很難達到優(yōu)良食味標準;脂肪含量過高,因脂肪易酸敗,對水稻的耐儲藏特性有顯著不良影響,同時對食味也不利。所以脂肪含量宜較高,如本研究中糙米脂肪含量3%左右較為合適?,F(xiàn)有品種脂肪含量很多不高,提高水稻脂肪含量對進一步提高稻米適口性十分必要。
本研究結論表明,水稻脂肪含量與其他營養(yǎng)指標多數(shù)相關性不顯著,僅與直鏈淀粉含量有一定的相關性。當脂肪含量由中等水平提高到較高水平,直鏈淀粉含量有所降低,也間接說明直鏈淀粉含量與脂肪含量可以同步改良,以提高稻米適口性?;跔I養(yǎng)指標測定難度差別,優(yōu)良食味水稻育種應以直鏈淀粉含量為首要改進指標(適當降低),其次改進蛋白質含量與脂肪含量。
3.2?脂肪含量檢測方法的改進
水稻脂肪含量低,給其測定增加了難度,但又不可忽視,只能從脂肪測定方法上改進,提高測定精度,同時提高測定效率,降低測定成本。脂肪含量現(xiàn)有測定方法主要為國標方法,均使用索氏抽提儀進行,因提取效率低嚴重限制了測定效率。在GB 5009.6—2016《食品安全國家標準?食品中脂肪的測定》中方法三為堿水解法,先將淀粉酶解,將固形物中主要成分溶解,再用堿水解脂肪與蛋白質,然后再用索氏提取法測定脂肪含量,如果改用酸化,置換出脂肪酸,再用萃取的方法提取脂肪酸,并定容用銅皂法測定,則操作效率可以提高。此改良方法還有待進一步驗證。
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