成熟度对渝甜糯玉米籽粒营养成分及色泽的影响

赵国华 赵小皖 明 建

（西南大学食品科学学院1，重庆 400715）

（重庆市农产品加工技术重点实验室2，重庆 400715）

成熟度对渝甜糯玉米籽粒营养成分及色泽的影响

赵国华1，2赵小皖1明 建1，2

（西南大学食品科学学院1，重庆 400715）

（重庆市农产品加工技术重点实验室2，重庆 400715）

本研究以渝甜糯为试验对象，以授粉后的生长期表示成熟度，研究了糯玉米在成熟过程中营养成分及籽粒颜色的变化情况。结果表明随糯玉米的不断成熟，其籽粒水分含量不断下降，而蛋白质、脂肪、淀粉的含量持续升高，籽粒中β－胡萝卜素的累积主要发生在成熟后期。氨基酸分析发现成熟度对糯玉米籽粒蛋白质的氨基酸组成的影响有限，有些氨基酸含量随成熟度虽有显著差异（P＜0.05），但绝对变化量并不大。油酸和亚油酸是组成各成熟度玉米籽粒脂肪的主要脂肪酸。在低成熟度时，钾是糯玉米籽粒中最丰富的矿物质，而在高成熟度籽粒中被磷或钙所代替。伴随着成熟，籽粒的亮度不断下降，而红度和黄度不断提升。籽粒黄度与其成熟度之间的高相关性（R＝0.97）表明可用籽粒黄度衡量鲜食糯米的成熟度。

成熟度 糯玉米 营养成分 色泽

糯玉米（zea mays L.）又称黏玉米、蜡质玉米，是人类重要的粮食作物。近年来由于糯玉米其良好的营养特性倍受消费者青睐。在我国主食精细化程度不断提升的现实下，糯玉米的消费在一定程度上很好地弥补了居民杂粮、粗粮摄入量低的问题，对公众健康具有重要意义［1］。糯玉米具有良好的营养作用，全粒糯玉米中膳食纤维的含量可达到6.3 g／100 g。同时糯玉米含有较高的水溶性蛋白和盐溶性蛋白，而醇溶蛋白的含量较低，因此它是优质蛋白质的来源［2］。糯玉米胚芽中含有丰富的亚油酸、维生素E以及籽粒中富含的类胡萝卜素（胡萝卜素、隐质黄、叶黄素、玉米黄质等）等功能因子对人体具有良好的保健作用［3－5］。授粉后，糯玉米籽粒通常需要约20 d的时间发育到较为饱满的鲜食状态，在随后的10 d时间内糯玉米籽粒快速成熟，而逐渐失去鲜食糯玉米应有的品质。前期研究表明，成熟度对糯玉米风味、蒸煮品质、烘烤品质和淀粉的颗粒形态与理化性质均有明显的影响［6－8］。其中成熟期间糯玉米籽粒食味品质的变化实际是其中各类成分的变化与转化的结果，但有关此研究鲜见报道。合适的成熟度对赋予糯玉米产品良好的消费者接受性意义重大。为推动鲜食糯玉米的质量控制与合理采收，本研究对不同成熟度糯玉米的营养成分及籽粒色泽进行了详细的研究。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

糯玉米（品种：渝甜糯）：采自重庆市农业科学院玉米研究所巴南试验基地。授粉时间为2010年6月20日。分别在授粉后20 d（2010年7月9日）、23 d（2010年7月12日）、25 d（2010年7月14日）、27 d（2010年7月16日）和30 d（2010年7月19日）进行5次采样。采样时间为早上7∶00～8∶00，田间玉米植株露水晾干时采收玉米穗；采样面积为334 m2；随机采样。采收后去掉外层苞叶，留内层苞叶2至3片，采后用尼龙网袋盛装，预冷后，冷藏运输，冷冻保藏。以不同采收期代表样品的成熟度。尿素、复合肥：重庆江北化肥有限公司。

USP1493测色仪：Ultra Scan PRO HunterLab；752可见分光光计：上海精科科学仪器厂；日立Z－5000原子吸收分光光度计、日立L－8800氨基酸自动分析仪：日本日立公司；KjeLFlex K－360全自动凯氏定氮仪：BUCHI公司；GC－2010 Plus气相色谱仪（带FID检测器）：日本岛津公司。

1.2 试验方法

1.2.1 基本成分分析

可溶性固形物用手持式折光仪测定；可溶性糖含量测定采用GB／T 6194—1986的费林试剂法；可滴定酸的测定用0.1mol／L NaOH滴定法，以柠檬酸计；水分含量的测定采用GB 5009.3—2010的直接干燥法；直链淀粉含量测定采用GB 7648—1987的分光光度法；β－胡萝卜素含量测定采用QB 1414—1991的分光光度计法；粗蛋白含量测定采用GB 5009.5—2010的微量凯氏定氮法；粗脂肪含量测定采用GB／T 5009.6—2003的索氏抽提法；总淀粉含量测定采用GB／T 5009.9—2008的酸水解法；粗灰分含量测定采用GB 5009.4—2010的灼烧法；矿质元素含量测定采用GB／T 5009.13—2003的原子吸收分光光度法；支链淀粉含量测定采用GB 7648—1987的分光光度法。

1.2.2 氨基酸分析

参照Li等［9］的方法测定。准确称取样品200mg于试管中，加入14mL6mol／L盐酸，振荡混匀。用酒精喷灯把该试管口下1／3处拉细到4～6mm，抽真空15min后封管。将该试管置于110℃恒温烘箱中水解22 h，然后冷却至室温，摇匀过滤，取1mL滤液于50mL烧杯中，用60℃恒温水浴蒸干滤液，残渣用4mL 0.02mol／L盐酸重新溶解，并用0.45μm滤膜过滤上机。氨基酸自动分析仪配备有2根＃2662离子交换柱和紫外检测器。一个样品的分析周期53min。分离柱（4.6mm×60mm）洗脱液流流速 0.45mL／min，柱温70℃，柱压12.26 MPa；反应柱（4.6mm×60mm），茚三酮及茚三酮缓冲液流经此柱，流速为0.35mL／min，柱温135℃，柱压为0.78 MPa。通过样品与标准品物质进行比对进行定性分析，采用外标法进行定量分析。

1.2.3 脂肪酸组成分析

参照Kim等［10］的方法测定。称取约含0.1 g粗脂肪样品置于250mL带有磨口三角烧瓶中，每个样品中加入1 mg内标物（十九烷酸）和CM混合液（氯仿∶甲醇 ＝2∶1，V／V）60mL。连接冷凝提取装置，于65℃水浴中加热，从微沸时开始计时提取1 h，取下三角烧瓶，用玻璃过滤器（G3）过滤，用另一具塞三角烧瓶收集溶液，用CM混合液洗涤烧瓶、过滤器及滤器中样品残渣，洗涤液并入滤液中，旋转蒸发除去溶剂。残渣用氯仿／甲醇（19∶1，V／V）重新溶解，5 000 g离心5min。在带螺旋帽内垫的小瓶中加入0.5mL样品澄清液、1.5mL的14%BF3甲醇溶液，混合均匀后在沸水中水浴15min，冷却至室温后，加入1.5mL的蒸馏水，甲酯化物用正己烷提取。采用气相色谱定量分析甲酯化物。色谱条件为：色谱柱DB－225 column（30 m ×0.25mm i.d.，0.25μm）；进样量：1μL；载气：氦气；流速：32 cm／s；进样口温度：250℃；检测器温度：280℃；升温程序：起始柱温70℃保持1min，以20℃／min升温至180℃，再以3℃／min升温至220℃，最后220℃保持15min。采用内标法进行定量。

1.2.4 色差分析

使用美国Hunter lab测色仪，测定各样品的L、a、b值，ΔE的计算公式如下：

式中：ΔE为色差，L为亮度，a为红度，b为黄度。下标“0”表示标准对照样各对应值，本试验中以白板作为标准对照。

1.2.5 数据分析

所有测定重复3次，测定结果以平均数±标准差表示。用DPS7.05软件进行方差分析，显著性差异用多重比较法中的标记字母法表示（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 成熟度对基本成分的影响

表1显示了成熟度对糯甜玉米籽粒中主要成分的影响。由表1可以看出，随糯甜玉米籽的不断成熟，其水分含量、可溶性糖含量不断降低，而粗蛋白、粗脂肪、支链淀粉、直链淀粉、总淀粉和β－胡萝卜素的含量不断提升。水分含量的下降主要是随着成熟籽粒的灌浆速度不断减缓而水分蒸发快速进行的结果［11］。籽粒的脱水速度是种皮结构、气温、相对湿度等因素共同作用的结果。可溶性糖的下降主要是随着成熟籽粒中的蔗糖等可溶性糖转化为贮藏性能源物质淀粉的结果［12］。有研究发现糯玉米籽粒中蛋白质含量高达10.6 g／100 g，远远高于本研究的结果。究其原因可能与糯玉米品种、种植土壤条件、施肥状况等因素不同有关。齐建双等［13］的研究发现糯玉米在成熟过程中粗脂肪、总淀粉不断上升而可溶性总糖持续下降。可溶性糖的下降主要是成熟后期籽粒中淀粉形成消耗可溶性糖的结果［14］。籽粒的糖酸比和支／直比出现先降低后升高的趋势，而籽粒中灰分含量的变化趋势恰好与糖酸比成相反为先升高后降低的趋势。值得注意的是，糯玉米籽中的β－胡萝卜素主要在成熟后期快速形成。

2.2 成熟度对氨基酸组成的影响

表2给出了成熟度糯甜玉米籽粒蛋白质氨基酸组成的影响，以每100 g玉米籽粒蛋白质中各氨基酸的质量（g）表示氨基酸含量。由表2可以看出，必需氨基酸中的苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸和非必需氨基酸中的丝氨酸、谷氨酸和甘氨酸在糯玉米籽粒蛋白质中的含量不受成熟期的影响。其他的氨基酸在成熟期间均有波动，但从波动的绝对数值来看，都非常小。这说明成熟度仅对糯玉米籽粒中的蛋白质含量有显著影响，但对蛋白质的氨基酸组成影响有限。亮氨酸是糯玉米籽粒中最为丰富的必需氨基酸，其次是缬氨酸和苯丙氨酸。而在非必需氨基酸中，甘氨酸最为丰富，其次是丙氨酸、天门冬氨酸和脯氨酸。从总量来看，在任何成熟度下，渝甜糯籽粒中必需氨基酸含量明显低于非必需氨基酸的含量。

2.3 成熟度对脂肪酸组成的影响

表3给出了成熟度对甜糯玉米籽粒油脂脂肪酸组成的影响。由表3可以看出，在所有成熟度玉米籽粒的脂肪中都能检测到棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、二十一酸六种脂肪酸。油脂中脂肪酸含量的丰度大小依次是：亚油酸＞油酸＞棕榈酸＞硬脂酸 ＞亚麻酸 ＞二十一酸。这与Nuss等［4］报道的结果基本一致。油酸的含量随着成熟度的不断提升持续增加，棕榈酸的含量随着成熟度的不断提升逐渐降低，而硬脂酸、亚油酸和亚麻酸的含量随成熟度呈现先增加后降低的趋势。

表1 成熟度对渝甜糯籽粒基本组成的影响

表2 成熟度对渝甜糯籽粒氨基酸组成的影响／g／100 g蛋白质

2.4 成熟度对矿质元素含量的影响

由于作物的矿质元素含量受施肥情况影响大，本研究所采糯玉米在生长过程的施肥情况为：种肥或基肥为尿素21 kg／亩和复合肥30 kg／亩、拔节追肥为尿素14 kg／亩、孕穗追肥尿素35 kg／亩。渝甜糯籽粒中矿质元素种类和含量的测定结果如表4所示。由表4可以看出，除镁和铬在整个成熟期保持稳定之外，其他元素的含量随成熟度均有明显的变化或波动。总体来看，常量元素的变化幅度明显高于微量元素。在较低成熟度时（授粉后20和23 d），渝甜糯籽粒中的常量元素的丰度顺序为钾＞磷＞钙＞钠＞镁。而随着成熟度不断提升，渝甜糯籽粒中钾的含量持续下降，而钙和磷的含量先增加后降低。除在成熟末期有一个小的提升外，钠的含量总体持续降低。在微量元素中，锌和铁分别是成熟早期（授粉后20和23 d）和成熟晚期（授粉后25、27和30 d）渝甜糯籽粒中最为丰富的元素。研究表明，食物中的矿质元素与其生长的土壤环境、肥料的使用状况以及作物的遗传特性密切相关［15－17］。

2.5 成熟度对籽粒颜色的影响

表5给出了渝甜糯籽粒外观色泽随其成熟度变化的情况。由表5可以看出随成熟度的不断提升，渝甜糯籽粒的亮度（L）不断下降，而红度（a）和黄度（b）不断提升，各颜色参数对应的色差也按此规律变化，这主要是糯玉米成熟过程籽粒中类胡萝卜素不断形成的原因［18］。相关分析发现渝甜糯成熟度与籽粒颜色参数之间存在较高的相关性，相关系数（R）的绝对值均高于0.85及其以上。其中籽粒黄度及其色差与成熟度之间的相关性最高，相关系数达到了0.97。由此可见，籽粒黄度能很好地反映籽粒的成熟度。在进一步研究的基础上可建立基于籽粒黄度的市场糯玉米成熟度判断方法。

表3 成熟度对渝甜糯籽粒脂肪酸组成的影响／g／100 g油脂

表4 成熟度对渝甜糯籽粒矿物质组成的影响／mg／100 g

表5 不同成熟度糯玉米籽粒的颜色参数

3 结论

可溶性糖、粗蛋白、粗脂肪、灰分、淀粉等主要营养成分在糯玉米成熟过程中有显著变化，这些变化主要是糯玉米旺盛的新陈代谢的结果。糯玉米籽在生理性成熟过程中其水分含量快速下降。随着成熟度的不断提高，糯玉米籽中的蛋白质含量从5.0 g／100 g增加到了6.9 g／100 g，但分析发现种子蛋白的氨基酸组成模式有差异但绝对变化量不大。不同成熟度糯玉米籽粒中的油脂含量在3.1～8.0 g／100 g之间波动，在脂肪酸组成中，油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸的占比约为70%，这表明糯玉米籽是优质油脂的来源。对成熟度与糯玉米籽粒颜色参数的分析发现，籽粒的黄色度与成熟度之间具有很高的相关性，这表明籽粒黄色度可以作为成熟度的参考判定依据。

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Effects of Maturity on Nutrients and Color of Chongqing Sweet－Waxy Maize Seed

Zhao Guohua1，2Zhao Xiaowan1Ming Jian1，2

（College of Food Science，Southwest University1，Chongqing 400715）
（Key Laboratory of Chongqing Agro－product Processing and Technology2，Chongqing 400715）

The effects ofmaturity on nutrients and color of chongqing sweet－waxymaize were studied.The growing season after pollination was regarded as maturity.The results showed that the seed moisture content

constantly decreased withmaturity.Conversely，the seed protein，fat and starch content increased withmaturity.β－Carotene accumulated rapidly during the later period ofmaturation.The degree ofmaturity had little effect on the amino acid.Although for some amino acids，significant variations were observed with differentmaturities（P＜0.05），the absolute levels of these variationswere relative small.Oleic and linolenic acidswere themain fatty acids in fat from the seedswith varied maturity.Potassium was confirmed as the most abundantmineral in seeds with lower maturity.Phosphorus or calcium taked the place of potassium in seeds with highermaturity.The brightness of seeds decreased with maturity，while the redness and yellowness increased with maturity.The good correlation（R＝0.97）between yellowness and thematurity of seeds indicated that the yellowness of seeds could be used to judge thematurity of fresh waxy corn.

maturity，waxy corn，nutrient content，color

TS202.1

A

1003－0174（2015）06－0005－06

重庆市科技攻关（CSTC2009AB1109）

2014－01－14

赵国华，男，1971年出生，博士，碳水化合物化学与营养