比較三種玉米在不同熟化條件下直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的影響

楊萬進(jìn)

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南省動(dòng)物營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明650201)

我國養(yǎng)殖行業(yè)選擇能量飼料以玉米為主，約占飼料配方含量的60%~70%[1-2]。對于玉米淀粉來講，淀粉含量約占玉米干物質(zhì)的60%~75%，玉米淀粉主要由線性結(jié)構(gòu)的直鏈淀粉和分支結(jié)構(gòu)的支鏈淀粉兩種高聚物堆積而成[3-6]。淀粉的含量和結(jié)構(gòu)是飼料原料玉米品質(zhì)優(yōu)劣的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一[7-8]，然而許多變異因素影響著淀粉的含量和結(jié)構(gòu)，最終影響動(dòng)物生產(chǎn)性能[9]。如果某種方式能降低變異因素對淀粉含量和結(jié)構(gòu)的影響，那么其方式對改善玉米飼用價(jià)值具有重要意義。

目前，有研究表示變異因素包括玉米品種、干燥方式和玉米加工方式等[10]。其中，李麗認(rèn)為干燥方式不同可能會(huì)使直鏈淀粉-脂復(fù)合物結(jié)合程度發(fā)生變化，從而導(dǎo)致淀粉糊化的溫度[11]。不僅如此，張斌認(rèn)為不同品種的玉米直鏈淀粉和支鏈淀粉含量是有所差異的[12]。黃偉認(rèn)為若對玉米進(jìn)行熟化，直鏈淀粉和支鏈淀粉含量也會(huì)發(fā)生改變，其中，支鏈淀粉含量對熟化條件更敏感[13]。雖然前人研究了熟化、品種對玉米的結(jié)構(gòu)和含量有影響；但是學(xué)者尚未對熟化條件對不同品種玉米的結(jié)構(gòu)和含量影響進(jìn)行研究。因此，本研究通過不同熟化條件對3種玉米進(jìn)行熟化，旨在探究不同熟化條件對3種玉米中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的影響。這樣不僅能解決飼料玉米淀粉浪費(fèi)問題，提高飼用玉米淀粉的利用率，降低養(yǎng)殖戶的飼料成本，而且也能為以后的研究奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

云南玉米（風(fēng)干基礎(chǔ)）、東北玉米（烘干基礎(chǔ)）和家佳榮2號(hào)玉米（風(fēng)干基礎(chǔ)）購于市場。

1.2 設(shè)備與儀器

高壓反應(yīng)釜（TGYF-A型高壓反應(yīng)釜，鄭州博科儀器有限公司）；紫外分光光度計(jì)（UV-1800）；恒溫水浴鍋（SHA-B恒溫振蕩器，常州智博瑞儀器制造有限公司）；磁力攪拌器（88-1，常州智博瑞儀器制造有限公司）；旋渦混合器（XW-80A，上海精科實(shí)業(yè)有限公司）；分析天平（PX 224ZH，奧豪斯儀器有限公司）；PH計(jì)（PHS-32，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）。

1.3 試劑

直鏈淀粉、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)樣品購于Sigma公司；氫氧化鉀、鹽酸、氫氧化鈉、碘、碘化鉀等試劑均為分析純。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 玉米的熟化

試驗(yàn)采用3×3雙因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，溫度和時(shí)間2個(gè)因素。溫度設(shè)3個(gè)水平，分別為100℃、110℃、120℃；時(shí)間設(shè)3個(gè)水平，分別為30 min、45 min、60 min?？偣?個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)熟化玉米70 g，按表1分組。

表1 試驗(yàn)分組

3種整粒玉米分別按分組熟化后自然風(fēng)干，每個(gè)處理磨碎使其全部通過60目篩后按分組裝入自封袋后放至干燥避光處；樣品制備時(shí)去取上述封存玉米粉用乙醚脫脂，稱樣時(shí)將樣品混合均勻后按四分法準(zhǔn)確稱取脫脂樣品0.1 g（精確到100 mg）；直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的測定參考林美娟《用雙波長分光光度法測定鮮食玉米中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量》[14]，其過程是利用直鏈淀粉和支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品制備直鏈淀粉和支鏈淀粉的標(biāo)準(zhǔn)液后，用標(biāo)準(zhǔn)液在全波長范圍內(nèi)掃描支鏈淀粉和直鏈淀粉的參比波長，根據(jù)測定波長進(jìn)行淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，最后，以蒸餾水作空白，測定玉米直鏈淀粉和支鏈淀粉的吸光度值，再根據(jù)回歸方程分別求出玉米中直、支鏈淀粉的含量。計(jì)算公式如下：

式中，

X1——查雙波長直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線得樣品中直鏈淀粉含量（mg）

X2——查雙波長支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線得樣品中支鏈淀粉含量（mg）

m——樣品質(zhì)量（g）

1.4.2 雙波長的確定

用紫外分光光度計(jì)對標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行掃描后得到吸收光譜,由圖1可知直鏈淀粉和支鏈淀粉的最大吸收波分別為λ1=626.6 nm，λ2=536.2 nm。按照等吸收點(diǎn)波長法，得到直鏈淀粉的測定波長為626.6～428.8 nm，支鏈淀粉的測定波長為751.8～536.2 nm。

圖1 直鏈淀粉和支鏈淀粉參比波長

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

（1）直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以蒸餾水為空白，在測定波長626.6 nm、參比波長428.8 nm范圍內(nèi)進(jìn)行測定直鏈淀粉的吸光值。以淀粉的濃度為橫坐標(biāo)，以△A直=A626.6-A428.8為縱坐標(biāo)繪制直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖2。采用回歸曲線，得到直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線為△A直=20.80596X直-0.12183（X直單位為mg/mL），相關(guān)系數(shù)R2=0.99892。

圖2 直鏈淀粉的標(biāo)準(zhǔn)曲線

（2）支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

步驟同（1），得到支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線為△A支=3.44543X支-0.00374（X支單位為mg/mL），相關(guān)系數(shù)R2=0.99743；如圖3。

圖3 支鏈淀粉的標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理采用Excel 2010軟件進(jìn)行，統(tǒng)計(jì)分析采用SAS 9.4統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)的GLM過程完成，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”形式表示。多重比較采用Duncan氏法，以P＜0.05作為差異顯著性，P＞0.05作為差異不顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米淀粉含量和理化指標(biāo)分析

由表2、表3各品種玉米中直鏈淀粉、支鏈淀粉、抗性淀粉含量以及各理化指標(biāo)檢測值可知，直鏈淀粉和支鏈淀粉含量最多的是云南玉米，最少的是家佳榮2號(hào)；抗性淀粉含量東北玉米最多，云南玉米最少。對于各品種玉米理化指標(biāo)檢測值來講，云南玉米厚度、容重、皮厚值均為最大，水分含量最少；東北玉米容重、粗蛋白、皮厚值最小，其他指標(biāo)均處在居中水平；家佳榮2號(hào)玉米粗蛋白、總能值為最大，水分含量和硬度值為最小。

表2 玉米直鏈、支鏈、抗性淀粉含量 單位：%

表3 玉米理化指標(biāo)檢測值

2.2 不同熟化條件對玉米的直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的影響

在直鏈淀粉和支鏈淀粉的測定波長和參比波長范圍內(nèi)，測定直鏈淀粉和支鏈淀粉的吸光值差分別為△A直、△A支。將△A直、△A支分別代入直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線△A直=20.80596X直-0.12183和支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線△A支=3.44543X支-0.00374，求得X直、X支。根據(jù)直鏈淀粉和直鏈淀粉的計(jì)算公式算出其含量，結(jié)果見表4。

表4 不同溫度及時(shí)間對3種玉米直、支鏈淀粉含量的影響 單位：%

熟化對風(fēng)干基礎(chǔ)的云南玉米、烘干基礎(chǔ)的東北玉米和風(fēng)干基礎(chǔ)的家佳榮2號(hào)玉米的直鏈淀粉和支鏈淀粉含量具有一定的影響。熟化溫度為100℃、110℃、120℃，熟化時(shí)間為30 min、45 min、60 min。不同溫度和時(shí)間對風(fēng)干基礎(chǔ)的云南玉米、烘干基礎(chǔ)的東北玉米和風(fēng)干基礎(chǔ)的家佳榮2號(hào)玉米直鏈淀粉和支鏈淀粉含量影響見表4。從云南玉米組間結(jié)果分析可知，直鏈淀粉含量組6、7、4、9之間差異不顯著（P＞0.05），組2與其他組間差異不顯著（P＞0.05）；組6、7與組1、3、5、8差異顯著（P＜0.05）。支鏈淀粉含量組5、6、2間差異不顯著（P＞0.05），組1、3、4、7、8、9間差異不顯著（P＞0.05）；組5、6與組7、8、9、4差異顯著（P＜0.05）。從東北玉米組間結(jié)果分析可知，直鏈淀粉含量組7、5、1、8、3、6、2、4之間差異不顯著 （P＞0.05），組2和組4與其他組間差異不顯著（P＞0.05）；組7、5、1、8、3、6與 組9差 異 顯 著 （P＜0.05）；組2、4與組9差異不顯著（P＞0.05）。支鏈淀粉含量組8、5、4間差異不顯著（P＞0.05），組2、組3和組1與其他組間差異不顯著（P＞0.05）；組8與組6、7、9差異顯著（P＜0.05），組6、7與組5、4間差異不顯著（P＞0.05）。從家佳榮2號(hào)玉米組間結(jié)果分析可知，直鏈淀粉含量組8、7與其他組差異不顯著（P＞0.05），組3、5、2與組9差異顯著（P＜0.05）；組1、4與組5、2、6、9差異不顯著（P＞0.05）。支鏈淀粉含量組5、6、9、4間差異不顯著（P＞0.05），與組8、3、7、2差異顯著（P＜0.05），組1與組5間差異顯著（P＜0.05）。

2.3 直鏈淀粉和支鏈淀粉在不同熟化條件下含量的變化規(guī)律

根據(jù)圖4和圖5可知，3種玉米與熟化后的玉米相比總體規(guī)律為支鏈淀粉含量降低，直鏈淀粉含量升高。云南玉米直鏈淀粉含量熟化后增加至最高為18.60%，支鏈淀粉含量熟化后降低至最低為51.35%；東北玉米直鏈淀粉含量熟化后增加至最高為16.87%，支鏈淀粉含量熟化后降低至最低為51.04%；家佳榮2號(hào)玉米直鏈淀粉含量熟化后增加最高為16.24%，支鏈淀粉含量熟化后降低至最低為51.94%。另外，在熟化溫度為110℃、熟化時(shí)間為45 min條件下3種玉米的支鏈淀粉含量分別低于大多數(shù)處理組，從小到大的順序是云南玉米＜家佳榮2號(hào)玉米＜東北玉米；在熟化溫度為120℃、熟化時(shí)間為60 min條件下3種玉米的直鏈淀粉含量分別高于與大多數(shù)處理組，從大到小的順序是家佳榮2號(hào)玉米＞東北玉米＞云南玉米。

圖4 熟化溫度與時(shí)間對不同玉米直鏈淀粉含量的影響

圖5 熟化溫度與時(shí)間對不同玉米支鏈淀粉含量的影響

3 討論

滕超等對不同產(chǎn)地不同品種間和同一產(chǎn)地不同品種的玉米蛋白質(zhì)、淀粉含量等進(jìn)行測定，結(jié)果表明：不同產(chǎn)地不同玉米品種間和同一產(chǎn)地不同玉米品種間的營養(yǎng)品質(zhì)存在差異[15]；本試驗(yàn)中云南玉米、東北玉米和家佳榮2號(hào)玉米之間的營養(yǎng)品質(zhì)也存在差異，與滕超的研究結(jié)果一致；王衛(wèi)國等對市場上銷售的18種玉米品種物理性狀進(jìn)行測定，結(jié)果表明：18種品種間的物理性狀均有差異[16]，本試驗(yàn)結(jié)果與王衛(wèi)國結(jié)果一致；營養(yǎng)品質(zhì)和物理性狀的差異可能與玉米品種、種植地區(qū)、干燥方式等因素有關(guān)。王瀟利用河南自然風(fēng)干玉米選擇膨化腔溫度為110℃與未膨化玉米進(jìn)行比較，結(jié)果表明：支鏈淀粉從56.4%降低為44.4%，直鏈淀粉從11.6%升高為16.2%[17]；本試驗(yàn)中云南玉米、東北玉米、家佳榮2號(hào)玉米分別在熟化溫度為100℃、110℃、120℃、熟化時(shí)間為30 min、45 min、60 min條件下熟化，與未熟化的玉米相比總體規(guī)律為支鏈淀粉含量降低，直鏈淀粉含量升高，具體規(guī)律為云南玉米直鏈淀粉含量從13.22%升高為18.60%，支鏈淀粉含量從58.51%降低為51.35%；東北玉米直鏈淀粉含量從13.98%升高為16.87%，支鏈淀粉含量從56.82%降低為51.04%；家佳榮2號(hào)玉米直鏈淀粉含量從12.77%升高為16.24%，支鏈淀粉含量從57.71%降低為51.94%，總體規(guī)律與王瀟等研究結(jié)果一致，原因可能是熟化使部分淀粉轉(zhuǎn)化成糊精和一些單糖、雙糖和低聚糖，支鏈淀粉對熟化更敏感；但3種玉米熟化后直鏈淀粉升高量和支鏈淀粉降低量不一樣，原因可能與玉米的品種不同和干燥方式不同有關(guān)。另外，Senol等認(rèn)為溫度升高會(huì)導(dǎo)致淀粉中直鏈淀粉的釋放[18]，本試驗(yàn)中與未熟化玉米相比直鏈淀粉含量增加的原因可能是熟化導(dǎo)致淀粉中直鏈淀粉的釋放。陳義勇等認(rèn)為在熱加工中支鏈淀粉降低程度最大，高分子量（＞107）的淀粉會(huì)全部消失，而在105~107之間的淀粉含量會(huì)提高[19]，本試驗(yàn)中與未熟化玉米相比直鏈淀粉含量增加、支鏈淀粉含量降低的原因也可能跟其分子量有關(guān)。本試驗(yàn)熟化條件對云南玉米和東北玉米的直鏈淀粉和支鏈淀粉含量影響顯著；對家佳榮2號(hào)玉米的直鏈淀粉影響不顯著，對支鏈淀粉含量影響顯著；但是，熟化后的家佳榮2號(hào)玉米直鏈淀粉含量變化不顯著，原因可能是濕熱處理容易使家佳榮2號(hào)玉米部分直鏈淀粉回生成RS3。曾潔等認(rèn)為隨直鏈淀粉含量顯著影響著淀粉的糊化參數(shù)、熱力學(xué)參數(shù)和淀粉的RVA回生值[20]。本研究沒有對糊化參數(shù)和熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測定，在以后的研究中，可以針對不同含量的直鏈淀粉和支鏈淀粉對糊化參數(shù)、熱力學(xué)參數(shù)和淀粉的RVA回生值進(jìn)行深入研究和探討。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)中云南玉米、東北玉米、家佳榮2號(hào)玉米間的營養(yǎng)品質(zhì)和物理性狀存在差異，在本試驗(yàn)熟化條件下分別對玉米進(jìn)行熟化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熟化對3種玉米的直鏈淀粉和支鏈淀粉含量均有影響，其變化規(guī)律為：與熟化后的玉米相比總體規(guī)律為支鏈淀粉含量降低，直鏈淀粉含量升高。其中熟化對云南玉米和東北玉米的直鏈淀粉和支鏈淀粉含量影響顯著（P＜0.05）；對家佳榮2號(hào)玉米的直鏈淀粉含量影響不顯著（P＞0.05），對支鏈淀粉淀粉含量影響顯著（P＜0.05）。另外，熟化對3種玉米支鏈淀粉的減少量從多到少的順序?yàn)樵颇嫌衩祝技壹褬s2號(hào)玉米＜東北玉米，對3種玉米直鏈淀粉的增加量從多到少的順序?yàn)榧壹褬s2號(hào)玉米＞東北玉米＞云南玉米。綜合分析可知，熟化對3種玉米含量和結(jié)構(gòu)的影響大小為家佳榮2號(hào)玉米＞云南玉米＞東北玉米。