稻米抗性淀粉含量与其它品质相关性研究*

陈凌华，王龙平，程祖锌，许　明

(1.福建农林大学金山学院；2. 福建省热带作物科学研究所；3.福建农林大学作物科学学院)

*福建省教育厅中青年教师教育科研项目(JAT160685)

0　引言

抗性淀粉(Resistant Starch，RS)是种新型的膳食纤维，它指的是“在健康者小肠中不被吸收的淀粉及淀粉的降解物”[1].虽然在健康人体的小肠中抗性淀粉不被酶解吸收，但其对人体有许多特殊的生理功能，例如可降低血糖值、预防和控制糖尿病；在胃肠道中被细菌消化产生的短链脂肪酸可以降血脂、促进矿物质的吸收；还能有效控制人的体重、预防和治疗肠道疾病等[2-5].目前，抗性淀粉成为了功能性食品及水稻育种领域的研究热点.抗性淀粉作为稻米的一个重要的新的品质指标，近年来才得到重视.有研究指出，谷类作物的抗性淀粉含量不仅与直链淀粉含量正相关，还受到支链淀粉含量影响[6]，而且支链淀粉与直链淀粉的比例也调节着抗性淀粉含量[7].张荟等[8]研究发现抗性淀粉含量除了与直链淀粉含量，还与垩白粒率呈显著正相关；并与稻米的外观、碾磨、蒸煮品质有一定相关性，抗性淀粉对米质的影响程度接近20%.张淑梅等[9]研究发现，稻米抗性淀粉含量不仅与直链淀粉、膳食纤维含量与垩白度显著正相关，并与支链淀粉的链长聚合度有关.目前关于稻米抗性淀粉含量与其它品质性质的相关性研究还不够全面，该实验通过测定稻米的蛋白、直链淀粉含量、胶稠度、淀粉糊化特性等9个理化性质，分析了稻米抗性淀粉与这些理化性质的相关性，以期为以抗性淀粉为功能性指标的稻米食品的研发和水稻育种提供理论依据.

1 　材料与方法

1.1　 材料

1.1.1供试水稻米粒：来源于60份水稻品种，由福建农林大学农产品品质研究所提供.

1.1.2试剂

胃蛋白酶(酶活力>10000 U/g)：美国Genview公司；α-淀粉酶(酶活力>3000 U/mL)、葡萄糖淀粉酶(酶活力>70000 U/mL)：广州裕立宝生物科技有限公司；氢氧化钠、95%乙醇、甲醇、氢氧化钾、冰醋酸、碘化钾、碘、氯化钠、考马斯亮蓝、磷酸、盐酸 、氯化钾、醋酸钠、丙三醇、磷酸二氢钾、3-5二硝基水杨酸、葡萄糖、氯化钙等均为分析纯.

1.2　方法

1.2.1直链淀粉测定：参照国标法GB/T 15683-2008.

1.2.2胶稠度测定：参照国标法GB/T 22294-2008.

1.2.3蛋白质含量测定

利用连续提取法提取稻米粉中的谷蛋白、醇蛋白、球蛋白和清蛋白，蛋白含量测定参考王学奎等人的考马斯亮蓝法[10].

1.2.4糊化特性测定

参照国标法GB/T 24852-2010.

1.2.5抗性淀粉含量测定

准确称取100mg过100目筛的大米粉末于10mL带盖离心管中，加入1.16 mL蒸馏水煮沸20min，保温10min，常温放置30min.加入0.5mL 0.2mol/L KOH和0.34mL 0.2mol/L HCl，涡旋震荡混匀，加入200uL蛋白酶溶液，37℃ 200 rpm摇床1h；取出后加4mL pH8.0的Tris-HCl缓冲液，震荡混匀，加入200 μL α-淀粉酶溶液，37℃ 200 rpm摇床16h；取出，4000 rpm离心10min，小心倾去上清液，沉淀用5mL 50%乙醇冲洗，离心，去除上清液，重复两次；加入1mL 2mol/L KOH涡旋震荡混匀，室温 200 rpm摇床30min后取出，加4 mL pH3.8的NaAc缓冲液，混匀后加100μL 糖化酶，59℃ 200 rpm 摇床1h，4000 rpm离心10min，准确吸取上清液0.5mL，DNS法测还原糖含量[11].

1.2.6数据分析

利用SPSS 21.0软件对稻米抗性淀粉含量与其它9个理化性质进行相关性和回归分析.

2　结果与分析

60份稻米材料的抗性淀粉、直链淀粉、胶稠度、谷蛋白、醇蛋白、球蛋白和清蛋白含量，淀粉糊化特性的最高粘度、最低粘度和衰减值的测定结果见表1.

表1　稻米抗性淀粉含量与其它理化性质测定

续表1

2.1 　稻米抗性淀粉含量与其它品质性质的相关性分析

将测得的60份稻米抗性淀粉含量和其它9个方面理性性质进行相关性分析，结果见表2.60份稻米的抗性淀粉含量和直链淀粉含量呈显著正相关，相关系数r=0.699，相关性强.稻米抗性淀粉主要由熟化后的短链直链淀粉回生而来，直链淀粉的含量与形态对抗性淀粉形成起重要的影响.稻米抗性淀粉含量与胶稠度呈显著负相关，相关系数r=-0.513，胶稠度反映了糊化后米胶的粘滞程度，和稻米的支链、直链淀粉比例有关.稻米中抗性淀粉含量与清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量相关性不显著，而与醇蛋白含量呈显著负相关，相关性r=-0.313，说明醇蛋白含量越高其抗性淀粉含量就相应降低.此外，直链淀粉含量和胶稠度呈显著正相关，相关系数r=0.624；最高粘度与最低粘度呈显著正相关，相关系数达到0.939；衰减值和最低粘度具有一定的负相关性，r=-0.350；清蛋白与球蛋白呈正相关，r=0.322.

以上分析结果显示，稻米直链淀粉与抗性淀粉含量呈显著性正相关.直链淀粉经过加热破坏结构后重新聚合产生的结晶是抗性淀粉产生的主要原因，所以直链淀粉含量一定程度上反映了稻米抗性淀粉含量.各蛋白质组分和抗性淀粉含量都有一定程度上的负相关性，其中醇蛋白与抗性淀粉含量的负相关性较大.稻谷精米中的蛋白质含量8%左右，其中醇蛋白约3%，蛋白质主要覆盖于淀粉颗粒的表面或者填充在淀粉颗粒之中，覆盖在淀粉颗粒外表面的蛋白质对淀粉颗粒形成了一个蛋白膜，阻止了淀粉颗粒的破裂和溢出，从而影响抗性淀粉的形成.

表2　稻米抗性淀粉含量与其它理化性质的相关性

2.2 　稻米抗性淀粉含量与其它理化性质的回归分析

为进一步分析稻米其它理化性质对抗性淀粉含量的影响，利用SPSS 21.0软件对稻米抗性淀粉含量与其它性质关系进行回归分析.稻米抗性淀粉含量为因变量A，其它理化性质直链淀粉B、胶稠度C、醇蛋白D和最低粘度E为自变量，根据数据处理软件得到回归方程为：A=2.619+0.096×B-1.469×D.从表3可以看出，因变量和自变量之间线性关系显著(p<0.001)，但自变量胶稠度C(p=0.219>0.05)和最低粘度E(p=0.619>0.05)的表现不显著，故在回归方程中被剔除.这4个自变量因素对稻米抗性淀粉含量的影响程度为：直链淀粉>醇蛋白>胶稠度>最低粘度.

表3　稻米抗性淀粉含量与其它理化性质的回归分析

3　讨论

稻米是一个由多种成分组成的复杂有机系统，稻米中的支链与直链淀粉、蛋白组分、矿物质、脂肪以及不同的胶稠度、淀粉糊化特性等，所有这些成分的含量以及表现特性都会对抗性淀粉的形成产生一定的影响.

支链与直链淀粉的比例对抗性淀粉含量的影响已在玉米、大麦和马铃薯等多种农作物上得到研究.有研究指出，抗性淀粉与直链淀粉在含量表现方面有较强正相关性.直链淀粉含量高(70%)的谷物中抗性淀粉含量可以达到20%，而直链淀粉含量较低(25%)谷物抗性淀粉含量只有3%左右[12].但是，直链淀粉对抗性淀粉含量的影响并不是绝对性的，作为稻米主要成分的蛋白质、脂肪和矿物质，以及胶稠度、直链淀粉链长和淀粉糊化特性等也影响抗性淀粉形成.蛋白质在稻米淀粉中主要是以包埋淀粉颗粒的外表面或者嵌入淀粉颗粒之间的形式存在，蛋白质对淀粉颗粒的包埋影响淀粉的受热、破裂、溢出和回生抗性淀粉生成等过程，降低了抗性淀粉含量.有学者研究发现，稻米蛋白质中的醇蛋白是一类能阻碍淀粉颗粒网眼状结构发展的蛋白，其通过二硫键的相互作用形成网络状结构，减少淀粉与水分的结合，抑制淀粉颗粒溢出[13].该实验通过研究60份稻米的抗性淀粉含量与其它理化性质的相关性，发现抗性淀粉与直链淀粉含量间具有显著的正相关，抗性淀粉含量与蛋白质、胶稠度呈负相关.较高含量的直链淀粉是高抗性淀粉的基础，在高直链淀粉基础上选择蛋白质含量比较低的水稻株系，理论上可获得抗性淀粉含量较高的水稻品系，从而为以抗性淀粉含量为指标的功能性稻米的研发与育种提供理论参考.

[1]Niba LL．Resistant starch：A potential functional food ingredient[J]．Nutrition & Food Science，2002，32(2)：62-67．

[2]苏雪锋，黄继红，侯银臣，等．抗性淀粉研究进展[J]．食品工业，2014，35(12)：208-211．

[3]刘建高，张军，印遇龙．抗性淀粉的功能及影响其含量的因素[J]．华北农学报，2006，21(S1)：1-5．

[4]宋彦显，闵玉涛．抗性淀粉防治糖尿病和肥胖症功能的研究进展[J]．中国食物与营养，2009(7)：48-50．

[5]Ordonio RL， Matsuoka M．Increasing resistant starch content in rice for better consumer health[J]．Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America，2016，113 (45)：12616-12618．

[6]焦桂爱，唐绍清，罗炬，等．水稻抗性淀粉突变体抗性淀粉结构的比较研究[J]．中国水稻科学，2006，20(6)：645-648．

[7]Eggum BO，Juliano BO，Perez CM，et al．The resistant starch，undigestible energy and undigestible protein contents of raw and cooked milled rice[J]．Journal of Cereal Science，1993，18(2)：l59-l70．

[8]张荟，罗曦，魏林艳，等．不同基因型水稻的抗性淀粉含量与稻米品质性状的相关性及差异性[J]．福建农业学报，2016，31(9)：917-922．

[9]张淑梅，张建明，李丁鲁，等．高抗性淀粉粳稻新品系稻米淀粉链长分布与主要品质 特征差异[J]．中国农业科学，2009，42(6)：2237-2243．

[10] 王学奎，章文华，郝再斌．植物生理生化实验原理和技术:第二版[M]．北京:高等教育出版社，2006．

[11] 赵凯，许鹏举，谷广烨．3,5-二硝基水杨酸比色法测定还原糖含量的研究[J]．食品科学，2008，29(8)：534-536．

[12] 王琳，王莹春．小麦抗性淀粉含量与其它品质相关性状的相关分析[J]．分子植物育种，2012，l0(6)：668-674．

[13] 赵国华，阚建全 ，李洪军，等．食物中抗性淀粉的研究进展[J]．中国粮油学报，1999，14(4)：37-41．