《高抗性淀粉小麥籽?？剐缘矸酆恐笜?biāo)和檢測方法》標(biāo)準(zhǔn)解讀

鄧志英 遲松岐 于海霞 胥倩 彭莉 田紀(jì)春

摘 要：《高抗性淀粉小麥籽?？剐缘矸酆恐笜?biāo)和檢測方法》（T/Cl 005-2022）是中國國際科技促進(jìn)會于2022年2月8日發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了高抗性淀粉小麥籽粒中抗性淀粉含量指標(biāo)及其測定方法，旨在指導(dǎo)育種家培育更好的高抗性淀粉小麥新品種，滿足人民群眾對生活質(zhì)量和健康水平的新需求。文章重點解讀《高抗性淀粉小麥籽?？剐缘矸酆恐笜?biāo)和檢測方法》標(biāo)準(zhǔn)制定的背景、含量指標(biāo)制定的依據(jù)及其測定方法的核心技術(shù)內(nèi)容，對《高抗性淀粉小麥籽粒抗性淀粉含量指標(biāo)和檢測方法》標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用及推廣具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：高抗性淀粉小麥，抗性淀粉含量，檢測方法，標(biāo)準(zhǔn)

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.04.025

基金項目：本文受泰安市科技特派員項目（項目編號：2021PTY022）和國家自然科學(xué)基金項目（項目編號：31871613）資助。

Interpretation of Association Standard on the Index and Detection Method of Resistant Starch Content in High Resistant Starch Wheat Grain

DENG Zhi-ying1 CHI Song-qi1 YU Hai-xia1 XU Qian1 PENG Li2 TIAN Ji-chun1， 2*

（1. Wheat Quality Breeding Research Group， Agronomy College of Shandong Agricultural University； 2. Shandong Huatian Agricultural Technology Co.， Ltd.）

Abstract： In order to help wheat breeders cultivate better new varieties with high resistance starch content， China International Association for Promotion of Science and Technology issued the association standard on the index and detection method of resistant starch content in high resistant starch wheat grain （T/Cl 005-2022） on February 8， 2022. The standard clearly stipulates the index and determination method of resistant starch content in high resistant starch wheat grain， which will meet the new needs of the people for life quality and health level. This article mainly explains the background of the standard， the basis for the content index and the core technical content of the determination method， which has important guiding signifi cance for the application and promotion of the standard.

Keywords： high resistant starch wheat， content of high resistant starch， detection method， standard

1 引 言

小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪饕募Z食作物之一，全世界半數(shù)以上人口以其產(chǎn)品和制品為主要食品。隨著人們生活水平的提高，健康已成為全世界關(guān)注的焦點，對膳食結(jié)構(gòu)中提供的營養(yǎng)也越來越重視?，F(xiàn)代飲食結(jié)構(gòu)中，高糖、高脂肪的食品較多，給人們的健康帶來了潛在的威脅，如“高血脂、高血壓、高血糖”等富貴病。解決這一問題的關(guān)鍵之一是通過改良提高小麥品質(zhì)，進(jìn)而改善膳食結(jié)構(gòu)。

淀粉是食物中的主要成分，根據(jù)在小腸的可利用性，分為可消化淀粉和抗性淀粉。抗性淀粉是指在健康人小腸中不被消化吸收的淀粉及其降解物的總和，主要可分為4類：物理包埋抗性淀粉（RS1）、抗性淀粉顆粒（RS2）、回生淀粉（RS3）和化學(xué)修飾淀粉（RS4）。研究發(fā)現(xiàn)，抗性淀粉降低血糖的獨(dú)特生理功能和顯著的優(yōu)點（熱量低），一直是國內(nèi)外研究人員對其進(jìn)行研究的重要因素。1998年，F(xiàn)AO（世界糧農(nóng)組織）和WHO（世界衛(wèi)生組織）聯(lián)合出版的《“人類營養(yǎng)中的碳水化合物”專家論壇》一書中指出，“抗性淀粉的發(fā)現(xiàn)和研究進(jìn)展，是近年來碳水化合物與健康關(guān)系的研究中一項最重要的成果”，高度評價了抗性淀粉對人類健康的重要意義。盡管抗性淀粉具有這么重要的生理功能，但是作為主食的普通小麥，其含量微乎其微，為了從根本上解決這個問題，就要培育出高抗性淀粉小麥新品種，這是小麥育種家重點研究的方向之一。但是，對于小麥中抗性淀粉含量指標(biāo)沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，即小麥抗性淀粉含量為多少時稱為高抗性淀粉小麥，因此，明確這一標(biāo)準(zhǔn)對小麥育種家來說是至關(guān)重要的。其次，通過廣泛調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于小麥籽粒中營養(yǎng)成分比較復(fù)雜，到目前為止，國內(nèi)外至今還沒有高抗性淀粉小麥品種的抗性淀粉含量指標(biāo)的定義和規(guī)范，也沒有提取小麥粉中抗性淀粉測定方法的專用標(biāo)準(zhǔn)。

本標(biāo)準(zhǔn)的制定，首次提出了高抗性淀粉含量指標(biāo)，制定高效、準(zhǔn)確且統(tǒng)一的測定標(biāo)準(zhǔn)，對指導(dǎo)育種家培育更好的高抗性淀粉小麥新品種，滿足人民群眾對生活質(zhì)量和健康水平的新需求，確保我國營養(yǎng)導(dǎo)向型農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展意義重大。

2 標(biāo)準(zhǔn)制定的背景

營養(yǎng)是人類維持生命、生長發(fā)育和健康的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，國民營養(yǎng)事關(guān)國民素質(zhì)提高和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。自20世紀(jì)90年代以來，隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，消費(fèi)者對食物關(guān)注的目標(biāo)也從供給數(shù)量向供給種類和質(zhì)量、食品安全、營養(yǎng)和健康等轉(zhuǎn)變。但是，目前，我國食物生產(chǎn)還不能適應(yīng)營養(yǎng)需求，居民營養(yǎng)不足與過剩并存，營養(yǎng)與健康知識缺乏。很多研究表明健康飲食所需要的多樣化和有營養(yǎng)作物的供給和可獲得性被忽視。因此，應(yīng)該從“農(nóng)業(yè)-營養(yǎng)-健康”新理念，考慮如何將農(nóng)業(yè)產(chǎn)出轉(zhuǎn)化為良好的營養(yǎng)和更好的健康目標(biāo)。

2014年，聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織（FAO）與世界衛(wèi)生組織（WHO）聯(lián)合舉辦的第二屆國際營養(yǎng)大會（ICN2）在羅馬召開，形成《營養(yǎng)問題羅馬宣言》和《行動框架》，營養(yǎng)過剩和隱性饑餓成為關(guān)注焦點[1，2]。2017 年，F(xiàn)AO 提出：“營養(yǎng)導(dǎo)向型農(nóng)業(yè)”是一種以可持續(xù)的方式滿足居民膳食需求的新型農(nóng)業(yè)范式或方案”的明確定義。2017 年12 月14 日，我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部糧食營養(yǎng)研究所與FAO中國辦聯(lián)合舉辦研討會，確定將Nutrition-Sensitive Agriculture（NSA）翻譯為“營養(yǎng)導(dǎo)向型農(nóng)業(yè)”，確定營養(yǎng)導(dǎo)向型農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的新理念和新范式，是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對食物供給的新需求[3]。自2016年以來，我國也先后頒布《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》《國民營養(yǎng)計劃（2017—2030 年）》等文件，提出“以改革創(chuàng)新驅(qū)動營養(yǎng)型農(nóng)業(yè)、食品加工業(yè)和餐飲業(yè)轉(zhuǎn)型升級，豐富營養(yǎng)健康產(chǎn)品供給，促進(jìn)營養(yǎng)健康與產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合”，并“鼓勵企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)符合健康需求的產(chǎn)品，增加健康產(chǎn)品供給”。

小麥?zhǔn)俏覈嗣竦闹饕澄?，是含有營養(yǎng)成分最豐富、食品加工花樣最多的主要谷物。2017年，我國的農(nóng)作物育種導(dǎo)向也發(fā)生了重大變化，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的《主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)》（國品審〔2017〕1號），將小麥分為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種、綠色優(yōu)質(zhì)品種和特殊類型品種三大類。這意味著特殊類型品種所涵蓋的功能小麥迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。2021年，田紀(jì)春等[4]首次對功能性小麥的概念、品種類型和發(fā)展前景進(jìn)行了詳細(xì)論述，并培育出了第一個高黃酮小麥品種山農(nóng)101。由于小麥籽粒中淀粉含量占比最高，其含有的抗性淀粉具有類似膳食纖維的功能；使人體內(nèi)血糖保持平衡；可降低體內(nèi)血膽固醇和三甘油脂含量等生理功能；對特殊類型的人群如高血糖、高血脂等有特定的作用。但是，目前缺乏高抗性淀粉小麥新品種及其研發(fā)的食品。一方面，高抗性淀粉小麥品種的概念沒有明確，即抗性淀粉含量達(dá)到什么指標(biāo)時，才能稱之為高抗性淀粉小麥；另一方面，缺乏簡便易行的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。

在這種背景下，根據(jù)《中國國際科技促進(jìn)會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》的有關(guān)規(guī)定，經(jīng)中國國際科技促進(jìn)會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會及相關(guān)專家技術(shù)審核，批準(zhǔn)《高抗性淀粉小麥籽粒中抗性淀粉含量指標(biāo)和測定方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制定計劃，計劃編號為：CI2021080。本標(biāo)準(zhǔn)由中國國際科技促進(jìn)會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會提出，中國國際科技促進(jìn)會歸口。

3 高抗性淀粉小麥籽粒抗性淀粉含量指標(biāo)制定的依據(jù)

前人對普通小麥抗性淀粉含量進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)普通小麥品種中抗性淀粉含量較低，一般在0.3%～2.5%。劉素君等[5]測定了30個河南主推小麥品種的抗性淀粉含量，其變異范圍為1.47%～2.28%，平均為1.88%；龐歡等[6]測定了6個春小麥品種，抗性淀粉含量最高為2.67%，最低為0.59%；王琳等[7]通過對200份春小麥的篩選，鑒定出抗性淀粉含量差異最大的兩個材料M344和武春3號，含量分別為3.07%和0.54%；張志轉(zhuǎn)[8]從蘇麥6號突變體中篩選到抗性淀粉含量為3.8%的突變體；薛芳等[9]利用不同濃度EMS（0.3%、0.5%和0.7%）處理新春11，發(fā)現(xiàn)M2代籽粒平均抗性淀粉含量分別為2.76%、3.22%和4.31%，最高可達(dá)5.41%；夏蘭琴等[10]利用基因編輯技術(shù)敲除鄭麥7698和Bobwhite的TaSBEIIa基因，獲得抗性淀粉含量分別高達(dá)6.6%和8.7%的突變體。澳大利亞阿里斯塔谷類科技有限公司的艾哈邁德·瑞吉娜等[11]利用RNA干擾下調(diào)小麥胚乳中淀粉分支酶（starch-分枝酶，SBE） II的兩種不同異構(gòu)體（SBEIIa和SBEIIb），以提高其直鏈淀粉含量。單獨(dú)抑制SBEIIb表達(dá)對直鏈淀粉含量沒有影響；當(dāng)SBEIIa和SBEIIb的表達(dá)均被抑制時，其淀粉中含有>50%直鏈淀粉。當(dāng)將>50%直鏈淀粉小麥作為全麥粉飼喂大鼠時，與標(biāo)準(zhǔn)全麥粉小麥相比，大腸功能的幾個指標(biāo)，包括短鏈脂肪酸，都得到了改善。由此可知，高直鏈淀粉小麥通過提高抗性淀粉含量改善人類健康具有重要潛力。

美國加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校利用廣適、高產(chǎn)和高抗且蛋白質(zhì)含量較高的小麥品種 Lassik和四倍體突變體系（‘SBEIIa/b-A mutated SBEIIa and SBEIIb genes in the A genome and ‘SBEIIa/b-Bmutated SBEIIa and SBEIIb genes in the B genome）進(jìn)行雜交和兩次回交，創(chuàng)制了高直鏈淀粉含量和高抗性淀粉含量的小麥新種質(zhì)材料[12]。

同時，本團(tuán)隊已有近20年的抗性淀粉方面的研究，使用改良的抗性淀粉提取方法對創(chuàng)制的16份小麥材料進(jìn)行了精確定量檢測，發(fā)現(xiàn)小麥籽粒中抗性淀粉含量最高達(dá)11.8%，對照親本最低為0.19%，并篩選出抗性淀粉含量高于5%的突變體材料10份。

由此可知，普通小麥材料間抗性淀粉含量是有差異的，但是含量都較低；通過EMS誘變、基因編輯、RNAi干擾等技術(shù)可提高抗性淀粉含量，其提高的程度也有差異，含量變異從>5%到>11%。基于前人的研究和本團(tuán)隊獲得的高抗性淀粉小麥材料，把高抗性淀粉小麥籽粒中抗性淀粉含量指標(biāo)設(shè)為≥6%，并對高抗性淀粉小麥進(jìn)行了定義，即在生長發(fā)育過程中，籽粒中自然產(chǎn)生和積累的抗性淀粉含量占籽粒干重的比例≥6%的一類小麥品種（系）。

4 抗性淀粉含量測定方法主要技術(shù)內(nèi)容

國內(nèi)外學(xué)者已對抗性淀粉進(jìn)行了大量的理論研究，多數(shù)集中在抗性淀粉的生理功能、外源添加抗性淀粉對食品加工品質(zhì)的影響、抗性淀粉含量QTL定位等遺傳研究及高抗性淀粉種質(zhì)資源篩選等方面，但是對于不同的作物其抗性淀粉含量、影響因素等方面不完全一致。前人曾將直鏈淀粉的含量作為小麥抗性淀粉的含量，盡管二者呈現(xiàn)一定的正相關(guān)關(guān)系，但不盡相同，這就涉及到如何精確測定小麥粉中抗性淀粉的含量。目前，小麥中還沒有相應(yīng)的測定小麥抗性淀粉含量的標(biāo)準(zhǔn)方法。通過國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查詢和比對，發(fā)現(xiàn)有2個相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，一個是農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是稻米及制品中抗性淀粉的測定-分光光度法[13]，另一個是美國谷物化學(xué)協(xié)會AACCI32-40.01 Resistant starch in starch samples and plant materials標(biāo)準(zhǔn)[14]。前一個標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)于稻米及其制品的，后一個標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)于淀粉類樣品和植物材料的。但是沒有查詢到小麥粉及制品中抗性淀粉含量的測定標(biāo)準(zhǔn)，這可能與普通小麥中抗性淀粉含量低有關(guān)，用上述兩種方法很難檢測。隨后，出現(xiàn)了商業(yè)化的Megazyme抗性淀粉試劑盒法，由于該試劑盒比較昂貴且測定方法費(fèi)時費(fèi)力，對小麥育種家而言，很難將這種方法用于大量的后代材料篩選，難以普及。因此，本標(biāo)準(zhǔn)在參考前人方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新和優(yōu)化。

首先，在主要試劑的選擇上用的是 α-淀粉酶，（Biotopped 最適溫度50℃～70℃，最適pH5.5～7.5，活性大于6000 U/mg）和胃蛋白酶（Biotopped 1：3000）。

其次，在樣品制備方面，尤其是全麥粉，在使用旋風(fēng)磨磨碎后，過80目篩子，以便樣品均勻一致。

再次，在試液制備過程中，先加200 μL蒸餾水于各試管中，在電熱恒溫槽100℃條件下煮20 min，然后保溫10 min，以充分溶解樣品，使可溶性蛋白質(zhì)和可消化淀粉充分溶解；加入氯化鉀鹽酸緩沖液（pH1.5）2 mL，調(diào)節(jié)PH值為酸性，模擬胃酸環(huán)境，模仿咀嚼玻璃棒將之搗碎。

然后，加入胃蛋酶液（10%W/ V）100 μL，37℃條件下消化1 h，除去蛋白質(zhì)。

最后，在加入馬來酸鈉緩沖液和α-淀粉酶懸浮液后，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至6.9，旋緊試管蓋，置于渦旋振蕩器混勻，臥式放入水浴搖床（與運(yùn)動方向平行），于65℃準(zhǔn)確振蕩5h。

本標(biāo)準(zhǔn)和前人方法相比，無論是試劑選擇還是樣品制備和方法步驟上，簡單易行，節(jié)約了時間，提高了效率，利于小麥育種工作者對大量后代材料的篩選。

本標(biāo)準(zhǔn)其他技術(shù)內(nèi)容詳見《高抗性淀粉小麥籽粒中抗性淀粉含量指標(biāo)和測定方法》（T/CI 005-2022）[15]。

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作者簡介

鄧志英，教授，主任，研究方向為小麥品質(zhì)育種。

（責(zé)任編輯：張瑞洋）