40 份糜子资源淀粉组成及含量分析

邵欢欢，石甜甜，何杰丽，冯 颖，陈 凌，王海岗，王瑞云,，乔治军

（1.山西农业大学农学院，山西太谷030801；2.山西农业大学文理学院，山西太谷030801；3.山西省农业科学院农作物品种资源研究所，农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室，山西太原030031）

糜子（Panicum miliaceum L.）又叫黍稷，为禾本科一年生草本植物，是世界上最古老的栽培作物之一[1]。糜子在欧亚大陆广泛种植，在我国的栽培历史至少有10 000 a，起源于我国西部地区[2]。糜子是禾本科植物中重要的经济作物[3-4]，具有与小麦和水稻相似的古老特性[5]，在我国历史上，糜子曾起到维持国民生计的作用。糜子是异源四倍体，生长周期短、抗旱耐瘠，是干旱半干旱地区的特色作物[6-8]。我国糜子种质资源丰富，在中国农业科学院作物科学研究所国家基因库共收集保存种质资源9 885 份[8-10]。糜子是能量和蛋白的主要来源，营养丰富，可以与小麦、水稻和玉米相比，其富含钙、铁、钾、镁、磷、锌、膳食纤维、多酚类、蛋白和大量人体必需的氨基酸，是我国北方居民的主食，同时也是黄酒制作原料，具有食品保健功能，越来越受到人们的关注[11-12]。

淀粉是水稻、小麦、玉米等作物籽粒的重要组成成分，为蒸煮食味品质的主要决定因素，在水稻籽粒中占80%～90%[13-19]。根据分子结构，淀粉包括支链淀粉和直链淀粉；依据直链淀粉的含量，糜子可分为粳性和糯性，其中，直链淀粉含量为4.5%～12.7%时呈粳性，小于3.7%时呈糯性[20]。迄今已有许多关于糜子淀粉的研究[13-17]，田翔等[13]通过单波长法测定发现，80 份山西糜子直链淀粉的含量为0～27.96%，并且给出了不同含量范围的材料，为品质育种亲本的选配提供了材料。王颖等[14]以陕西、甘肃、宁夏和山西4 个糜子主产区的7 份粳性糜子资源为试验材料，研究发现，淀粉含量为641.4～708.1 g/kg，平均为667.8 g/kg；直链淀粉含量为215.1～235.8 g/kg，平均为225.9 g/kg；支链淀粉含量为414.4～489.4 g/kg，平均为451.9 g/kg；淀粉颗粒呈棱角圆滑的多面体形，粒径为4.32～11.04 μm（平均为7.48 μm）。张丽珍等[15]用双波长比色法测定了山西省河曲县糯、粳2 种糜子面粉中淀粉和直链淀粉含量，结果发现，前者分别为73.08%和68.31%，后者分别为0 和28.76%；糯、粳2 种淀粉中直链淀粉含量分别为8.21%和34.72%，支链淀粉含量分别为91.78%和65.28%。CHAO 等[16]调查糯性糜子淀粉特性，结果发现，其直链淀粉含量为0.21%。王瑞云等[7]分析Waxy 基因调控糜子淀粉粳糯性的分子机制，结果发现，含有S-15 等位变异的材料均呈糯性。但是，对我国不同糜子生态栽培区糜子资源淀粉组成和含量的研究尚不深入。

本研究拟用双波长比色法检测11 个省/自治区糜子资源的淀粉组成和含量，以期为糜子食味品质改良育种提供基础数据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为来源于国内11 个省/自治区的40 份糜子资源（表1）。

表1 40 份糜子试材明细

1.2 试验方法

1.2.1 直链淀粉和支链淀粉测定波长及参比波长的确定 采用等吸收点作图法绘制直链淀粉和支链淀粉的吸收曲线，直链淀粉和支链淀粉最大吸收波长分别为λ1和λ3，直链淀粉和支链淀粉的参比波长分别为λ2和λ4，作图方法参照文献[17]进行。

1.2.2 直链淀粉和支链淀粉标准曲线的绘制

分别吸取1 mg/mL 直链淀粉标准溶液0.3，0.5，0.7，0.9，1.1，1.3 mL，依次放入6 个50 mL 容量瓶，各加蒸馏水30 mL，用0.1 mol/L HCl 溶液调节pH 值至3.5 左右；再分别加入碘试剂0.5 mL，并用蒸馏水定容至50 mL，混匀，显色10 min。以蒸馏水为空白，在直链淀粉测定波长λ1和参比波长λ2下分别测定各自的吸光值，即Aλ1和Aλ2，2 个吸光值差（ΔA直＝Aλ1-Aλ2）。以ΔA直为纵坐标，直链淀粉质量浓度（μg/mL）为横坐标，绘制直链淀粉标准曲线。

分别吸取1 mg/mL 支链淀粉标准溶液2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0 mL，依次放入6 个50 mL 容量瓶，各加蒸馏水30 mL，用0.1 mol/L HCl 溶液调节pH值至3.5 左右，再分别加入碘试剂0.5 mL，并用蒸馏水定容至50 mL，混匀，显色10 min。以蒸馏水为空白，在支链淀粉测定波长λ3和参比波长λ4下分别测定各自的吸光值，即Aλ3和Aλ4，2 个吸光值差（ΔA支＝Aλ3-Aλ4）。以ΔA支为纵坐标，支链淀粉质量浓度（μg/mL）为横坐标，绘制支链淀粉标准曲线。

采用双波长比色法测定直链淀粉和支链淀粉含量。

1.3 数据分析

利用Excel 计算40 份糜子直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量的平均值（X）、标准差（SD），并制作直链淀粉含量、支链淀粉含量和淀粉含量的柱状分析图。

式中，50，50 分别为2 次定容的体积（mL），W1为含水量（%），W2为粗脂肪含量（%），2.5 为样品液体积（mL），0.1 为脱脂的样品质量（g）。

2 结果与分析

2.1 直链淀粉、支链淀粉的标准曲线

从图1、图2 可以看出，回归方程分别为y＝0.008 1x＋0.082 0 和y＝0.003 6x-0.049 1，复相关系数R2分别为0.994 6 和0.999 6。

2.2 40 份糜子直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量分析

从表2 可以看出，40 份糜子直链淀粉含量介于0.00～20.34%，其中，31 号（青海黄卵糜）最高，4 号（山西晋黍1 号）最低；40 份糜子支链淀粉含量介于46.70%～69.61%，其中，5 号（山西晋黍3 号）最高，31 号（青海黄卵糜）最低；40 份糜子总淀粉含量介于58.43%～75.45%，其中，30 号（甘肃靖远县穗长红糜子）最高，19 号（山西平定县青糜子）最低。

基于胚乳直链淀粉含量划分糜子类型，结果列于表3。从表3 可以看出，糯性糜子有23 份，其中，优质糯性有1 份（晋黍1 号）；粳性糜子有17 份，其中，优质粳性有4 份。

2.3 40 份糜子淀粉含量分布情况

由图3 可知，淀粉含量集中在63.5%～71.5%，其中，来自山西的糜子淀粉含量在各组距内分布比较均匀；西北地区（青海、宁夏、甘肃）和山西部分地区直链淀粉含量分布比较均匀，几乎每个组距内都有分布，说明这几个地区的糜子淀粉含量多态性比较丰富；支链淀粉含量基本上分布均匀，西北（青海、宁夏）部分地区和山西阳泉、大同部分地区含量相对较低。

表2 40 份糜子胚乳直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量分析 %

表3 糜子胚乳淀粉特性类型

3 结论与讨论

淀粉是粮食中主要的营养成分，由直链淀粉和支链淀粉组成，对水稻、玉米等多种淀粉食物口感的研究表明，直链淀粉含量是影响适口性的因素之一[21-23]。作物中支链淀粉和直链淀粉含量与物种自身特性有关，分别为70%～90%和10%～30%；水稻、普通玉米、高直玉米、高粱和青稞直链淀粉含量分别为10%～25%，27%，55%～75%，1%～5%和10%～35%，而糯质水稻和玉米中不含直链淀粉[24-28]。糜子颖果淀粉含量为67.6%～75.1%，其中，糜子中直链淀粉含量在粳性糜子中为4.5%～12.7%、在糯性糜子中低于3.7%，而优质糯性糜子几乎不含直链淀粉[20，29]。姚亚平等[19]分析了3 份陕西糜子的理化性质，结果发现，其直链淀粉含量为2.85%～19.30%。王瑞云等[7]研究了132 份中国糜子的粳糯性，结果发现，糯性糜子直链淀粉含量平均为3.5%。本研究发现，40 份糜子总淀粉含量介于58.43%～75.45%，糯性糜子的直链淀粉含量为0～2.58%，与上述研究结果基本相符；23 份糜子为糯性，17 份为粳性，这与以往对糜子Waxy 基因分型结果相符[7，30]。本研究还发现，优质糯性糜子资源3 份：4 号（晋黍1 号）、8号（粘黍）和26 号（红糜子），其可以为糜子Waxy基因调控机制等基础研究和育种亲本选配等提供试验材料。

本研究还发现，40 份糜子材料的总淀粉含量为58.43%～75.45%，较田翔等[29]的检测结果（67.6%～75.1%）宽泛，可能与本研究试材来源广有关。来自山西的糜子直链淀粉含量分布比较均匀，说明山西的糜子淀粉组分特性多样性丰富，进一步证实了糜子在山西以糯性为主。各地区糜子直链淀粉含量差异也较显著，而淀粉含量差异不大。直链淀粉含量是影响糜子适口性的重要因素之一，各地区直链淀粉含量的差异可能与当地居民的饮食偏好有关。本试验以来自我国11 个地区40 份糜子种质资源为试材，取材广泛，可以为我国糜子直链淀粉和淀粉含量的多样性研究提供一定理论依据。迄今为止，我国的糜子生产和利用尚不充分，精深层次的加工力度偏低，缺乏对糜子药用、饲用、外贸等特殊价值的深度挖掘和龙头加工产业。糜子的淀粉组成含量、比例不同，使适口性存在差异，适口性由粳糯性控制，是重要的品质指标。由于人为选择，淘汰某些适口性差或收益、出米率低的品种，是导致直链淀粉含量高的糜子资源种质减少的原因之一。