不同板栗品种(系)抗性淀粉综合评价

曹小艳 李 志 张 卿，2 秦 岭，2 邢 宇，2

(农业应用新技术北京市重点实验室；北京农学院植物科学技术学院1，北京 102206)(北京林果业生态环境功能提升协同创新中心2，北京 102206)

板栗(CastaneaMollissimaBlume)属于壳斗科栗属坚果类植物，是多年生落叶乔木，也是中国特色干果之一，享誉海外。作为世界板栗生产的大国，中国板栗种植面积和产量一直保持世界第一[1]。板栗中含丰富的营养物质，主要是淀粉和可溶性糖为主的多种碳水化合物，并含有多种人体所需的微量元素以及蛋白质、粗脂肪、维生素、氨基酸等营养成分，因此具有极高的营养价值和药用价值[2-3]。

板栗素有“木本粮食”之称，主要以积累淀粉为主，早期人们认为淀粉是可以被人体彻底吸收的营养物质[4-5]。后经研究人员发现，有些淀粉被包埋在不溶膳食纤维中，被命名为抗性淀粉，抗性淀粉是不能被正常健康人体小肠消化吸收的淀粉及其降解物的总称[6]，板栗总淀粉质量分数为40%～80%，其中抗性淀粉含量较高，占淀粉总含量的68.93%[7]。抗性淀粉作为膳食纤维具有一定的生理功能，有预防结肠癌、控制体重、调节血糖平衡、促进矿物质吸收、降低胆固醇等作用[8]。随着生活水平的提高，人们对食物品质的要求也越来越重视，抗性淀粉所具有的有益作用备受关注。研究板栗抗性淀粉为其功能性食品开发提供理论基础，对板栗淀粉的进一步研究具有重要意义。国内外对板栗淀粉的研究取得很大进展，其中Takada等[9]对板栗淀粉的支链、直链淀粉含量和结构等指标进行了测定，研究表明直链淀粉质量分数为10%左右。Choo等[10]在分子结构的改变对淀粉及淀粉胶体性质的影响方面做了研究。江美都等[11]测定板栗的支链淀粉质量分数为90.4%，淀粉的糊化温度为75.9 ℃。目前对抗性淀粉的研究有一定的进展，其中Gu等[12]主要研究抗性淀粉的制备以及结构、物理化学性状。覃海兵[5]则对板栗抗性淀粉的制备及性质进行研究。因此在前人的研究基础上对板栗的淀粉特性深入探讨，可以极大地提高其淀粉相关产品的附加值，同时带来良好的生产效益，对食品行业的发展有极大的促进意义。

本研究通过对72个板栗品种(系)的单粒重、含水量、总淀粉、直链淀粉、支链淀粉及板栗的抗性淀粉含量多项指标进行测定，比较不同板栗品种(系)淀粉的相关性；对不同生板栗品种(系)抗性淀粉进行综合评价。筛选综合品质优良的板栗品种，为板栗遗传育种的改良提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

板栗果实样品采自河北昌黎果树研究所板栗实验基地，随机选取长势健壮的板栗植株进行采样，收集均匀的坚果用于实验。

1.2 实验方法

1.2.1 坚果外观性状描述

参考《板栗种质资源描述规范和数据标准》[13]，对板栗果实等进行物理性状描述。包括坚果颜色、坚果形状、坚果底座大小以及绒毛稀密方面的分析对比。

对板栗坚果单粒重的分析，采用称重法。从采集的样品中随机选取10个坚果，用天平称取坚果的质量，其平均值为坚果单粒质量。

对板栗坚果大小进行测定，从采集的样品中随机选取10个坚果，用游标卡尺测量板栗坚果的宽、高、厚，取平均值。

1.2.2 栗仁中含水量的测定

对栗仁中贮藏的含水量进行测定。为了测量的准确，整个过程在适宜的温度和密封环境下进行，避免水分过多的蒸发而使测量结果偏差过大。从采集的每个样品中随机选取3个板栗，去壳剥皮并将板栗栗仁切碎，然后将其分成质量相近的3份，放入烘箱中110 ℃杀青15 min，50 ℃烘干72 h，冷却后称重，重复烘干称重，直至达到恒重为止。前后质量差即为板栗含水量，精确至0.01%。

1.2.3 栗仁淀粉含量的测定

栗仁中淀粉含量的测定采用的是干基。栗仁支链、直链淀粉含量的测定参照陈俊芳等[14]、王广鹏等[15]的测定方法(略有改进，λ1=635 nm，λ2=445 nm，λ3=543 nm，λ4=758 nm)绘制标准曲线，测定栗仁的直链、支链淀粉含量，直链淀粉与支链淀粉含量的和即为总淀粉含量。结果以支链、直链淀粉占总淀粉的百分比表示，精确至0.01%。

1.2.4 栗仁抗性淀粉的测定

栗仁中抗性淀粉含量的测定采用的是湿基。采用苑晓云等[16]的方法进行测定，结果精确至0.01%。

1.3 数据分析

测定数据使用Excel软件整理，差异显著性采用SPSS软件进行分析。结果以平均值±标准偏差表示，n=3。

2 结果与分析

2.1 外观品质分析

不同板栗品种(系)的大小、单粒质量存在显著性的差异(表1)。板栗的单粒质量在3.19～14.6 g之间。板栗种子的厚度在12.13～22.33 mm之间，宽度在20.79～35.31 mm之间，高度在17.11～29.67 mm之间，在所测得板栗品种(系)中南方品种(系)单粒质量的平均值为11.57 g，北方品种(系)单粒质量的平均值为8.34 g；其中单粒质量最高的是位于湖南的‘焦扎’为14.62 g，最低的是位于河北的‘替码珍珠’为3.19 g。

表1 不同板栗品种(系)坚果大小、单粒重、形状的差异性

续表1

坚果不仅包括可以食用的部分栗仁，还包括果顶、果肩、茸毛、筋线、底座等不可食用的部分。这些表面性状虽然不能直接影响对板栗的选取，但通过观察与测量板栗坚果，了解板栗坚果的直观特性，有助于区分不同的板栗品种(表1)。

坚果形状通常用边果来描述，一般分为3类：椭圆形、圆形和三角形。所选用的板栗品种(系)中椭圆形有70个，如‘徐玉明道’‘东陵明珠’；圆形有1个，如‘白底座’；三角形有1个，如‘波叶-8’。板栗的颜色多数为红棕，少部分为黄褐和红褐。坚果底座大小通常可以分为大、中、小3类。大部分底座是中等，有少量为大和小，最小为‘金丰’。绒毛稀密度分为稀、中、密3种。在所测得品种(系)中，大多数板栗是稀或中，但‘徐玉明道’‘白底座’‘牛圈子’‘毛栗1号’‘新田优株’和‘罗田林科’这6个品种(系)中绒毛较密。

2.2 栗仁的含水量与淀粉含量

2.2.1 栗仁含水量分析

由表2可知，板栗栗仁中含水量在33.63%～67.88%之间。河北的‘大兰口’含水量最高，为67.88%，‘早2’含水量最低，为33.63%，可能由于保存时间过长失水造成。其中南方的含水量在50.41%～57.93%之间，与南方相比，北方含水量波动幅度较大。

表2 不同板栗品种(系)栗仁含水量

2.2.2 栗仁中直链淀粉、支链淀粉、总淀粉以及抗性淀粉的分析

对不同板栗品种(系)栗仁淀粉特性进行测定。表3～表6结果表明，不同板栗品种(系)间直链淀粉、支链淀粉、总淀粉以及抗性淀粉含量存在很大差异。板栗栗仁中总淀粉质量分数在51.33%～71.21%之间，主要以支链淀粉为主，质量分数在35.2%～58.35%之间，而直链淀粉质量分数在2.43%～18.56%之间，支链淀粉与直链淀粉含量的比值在1～10倍之间，抗性淀粉的质量分数在3.44%～22.22%之间。根据抗性淀粉的含量将72个板栗品种(系)按南北方划分为两大类，南方抗性淀粉含量最高值与最低值的比值约为4 ∶1，北方抗性淀粉含量最高值与最低值的比值约为6.5 ∶1，可见北方比南方抗性淀粉差异更大。由于供试材料中南方品种较少，因此只将北方品种按照抗性淀粉质量分数的高低划分为低(0～10%)(表4)、中(11%～16%)(表5)、高(16%以上)(表6)3类。

表3结果表明南方不同板栗品种(系)抗性淀粉的含量。质量分数最高的是来自广西的品种‘广西玉林’，为17.52%；质量分数最低则是湖南的‘DL-2’，为4.47%；两者相差约4倍，由此可见在南方中不同板栗品种(系)抗性淀粉的含量差异较大。

表3 南方不同板栗品种(系)栗仁抗性淀粉含量

表4结果表明北方品种(系)中抗性淀粉含量较低的板栗品种(系)群的淀粉特性。其中抗性淀粉质量分数最高的是河北的‘XL-002’，为10.92%；含量最低的是河北的‘徐玉明道’， 质量分数为3.44%；可见在北方品种中同一地区不同板栗品种(系)抗性淀粉的含量存在较大差异。直链淀粉质量分数在3.57%～17%之间，质量分数最高是山东的‘石丰，’为17%，最低的是河北的‘凤2’，为3.57%，是最高含量的五分之一；支链淀粉质量分数最高的是‘焦叶达1-3’，为53.99%，质量分数最低的是‘小官10’，为35.2%，；总淀粉质量分数最高的是‘宽城王场沟’，为61.62%，质量分数最低的是‘波叶-8’，为51.33%。

表4 北方不同板栗中抗性淀粉含量较低的品种(系)

表5显示北方品种(系)中抗性淀粉含量中等的板栗品种(系)群的淀粉特性。直链淀粉质量分数在2.43%～16.71%之间，质量分数最高是北京的‘燕平’，为16.71%，最低的是河北的‘大兰口’，质量分数为2.43%；支链淀粉质量分数最高的是山东的‘金丰’，为58.35%，质量分数最低的是‘何家坟杂交5号’， 质量分数为37.68%；总淀粉质量分数在52.14%～64.15%之间，与表4无明显差异。

表6结果显示北方品种(系)中抗性淀粉含量较高的板栗品种(系)群的淀粉特性。直链淀粉质量分数在3.62%～18.56%之间，河北‘燕秋’ 质量分数最高，为18.56%，河北 ‘北峪2号’ 质量分数最低，为3.62%；支链淀粉河北‘变异燕明’ 质量分数最高，为55.18%， ‘迁西壮栗’ 质量分数最低，为38.29%；总淀粉质量分数在51.50%～71.22%之间，相比表4、表5波动幅度较大。

2.3 直链淀粉、支链淀粉、总淀粉、抗性淀粉之间的相关性分析

为寻找板栗栗仁中不同淀粉之间的相互关系，对其直链淀粉、支链淀粉、总淀粉和抗性淀粉含量进行相关性分析。统计分析结果表明(表7)，板栗栗仁中的支链淀粉含量与总淀粉含量呈极显著正相关，相关系数为0.656。抗性淀粉含量与总淀粉含量呈显著正相关，相关系数为0.259。支链淀粉含量与直链淀粉含量呈极显著负相关, 相关系数为-0.635。直链淀粉含量与抗性淀粉含量呈显著正相关，相关系数为0.214。

表5 北方不同板栗中抗性淀粉含量中等的品种(系)

表6 北方不同板栗中抗性淀粉含量较高的品种(系)

表7 直链、支链、抗性淀粉、总淀粉之间的相关性分析

注：**在0.01 水平上显著相关；*在0.05 水平上显著相关。

3 讨论

淀粉主要存在于高等植物的块根、块茎、种子中，是植物主要的贮藏物质。淀粉是由高等植物在造粉体中合成的一种半结晶状的颗粒，是由支链淀粉和直链淀粉分子径向排列而成[17-18]。板栗的主要组成成分是淀粉，是板栗营养品质的重要参考指标，占干物质的38%～80%[19-20]。本研究表明板栗栗仁总淀粉质量分数在51.33%～71.21%之间，不同区域板栗品种(系)间存在很大差异，南方不同品种(系)中板栗总淀粉波动幅度比较小，质量分数在52.84%～59.86%之间，北方不同品种(系)之间差异较明显，总淀粉质量分数在51.33%～71.21%之间；发现北方品种总淀粉含量高于南方总淀粉含量，但也有个别品种(系)除外，这与梁丽松等[21]的结果相反，由于本研究板栗品种(系)较多，地理位置分布集中，与其保存方式和保存时间不同而形成的显著差异，为板栗生产种植提供参考。板栗两种淀粉中主要以支链淀粉为主，支链淀粉质量分数在35.2%～58.35%，南北方相比差异不明显，结合王广鹏等[22]研究的板栗支链淀粉含量与坚果糯性的定量关系，通过淀粉各指标和糯性的相关分析，认为支链淀粉含量与糯性成极显著正相关，因此支链淀粉含量可作为板栗糯性品质评价的最佳定量指标，在周慧颖等[23]研究的糯小麦中也证实支链淀粉含量越高糯性越强，这为以后的栽培育种奠定一定的基础。直链淀粉质量分数在2.43%～18.56%之间，南方直链淀粉含量最高值约是最低值的3倍，北方直链淀粉含量最高值约是最低值的9倍，可得出南北方直链淀粉存在明显差异，结合梁丽松等[21]的研究，可以得出淀粉糊的黏度与直链淀粉含量有很大相关性，尤其是峰值黏度与直链淀粉含量及淀粉粒粒径均有显著的相关性[21]，同时Li等[24]在稻米中研究表明直链淀粉含量更能影响稻米品质特别是烹饪食味品质，因此这为以后的生产奠定理论基础。

对不同板栗品种(系)抗性淀粉含量进行分析。对于南方所测板栗品种(系)中，‘罗田林科’‘新田优株’‘焦扎湖南’‘DL-2’这四个品种(系)的抗性淀粉质量分数都低于10%；‘焦杂’‘广西玉林’以及‘广西油栗’所含抗性淀粉均高于10%。对于北方所测板栗品种(系)中，抗性淀粉相互之间的差异尤为明显，‘燕秋’的抗性淀粉质量分数最高，为22.22%，‘徐玉明道’的抗性淀粉质量分数最低，为3.44%；其中‘徐玉明道’‘白底座’‘宽城王场沟’‘波叶-8’等 10个品种(系)抗性淀粉质量分数均低于10%。可见不同板栗品种(系)之间抗性淀粉含量存在很大差异，相关性分析得出抗性淀粉的含量与直链淀粉的含量呈显著正相关，与覃海兵[5]研究结果一致。研究表明不同板栗品种(系)的含水量、总淀粉含量、直链淀粉含量、支链淀粉含量，以及抗性淀粉含量与品种联系密切，同时也具有较明显的地域分布特征。可见抗性淀粉含量与直链淀粉含量密切相关。

4 结论

比较不同板栗品种(系)栗仁中总淀粉、支链淀粉、直链淀粉、抗性淀粉的含量差异并分析其相关性。研究表明，板栗栗仁中总淀粉质量分数在51.33%以上，其中质量分数最高的品种是‘燕秋’，为71.21%；质量分数最低的是‘波叶-8’，为51.33%。直链淀粉中质量分数最高的是‘燕秋’，为18.56%；最低的是‘大兰口’，为2.43%，直链淀粉含量与支链淀粉含量呈极显著负相关。支链淀粉质量分数最高的是‘金丰’，为58.35%；质量分数最低的是‘小官10’，为22.20%，支链淀粉与总淀粉是显著正相关关系。抗性淀粉质量分数最高的是‘燕秋’，为22.22%；质量分数最低的是‘徐玉明道’，为3.44%；抗性淀粉与直链淀粉呈显著正相关。