玉米的籽粒与花丝功能成分含量的研究

杨婷舒

（云南农业大学农学与生物技术学院，云南 昆明 650000）

玉米（Zea mays L.）又叫玉蜀黍、棒子、苞谷，其属禾本科（Gramineae）是一年生草本植物，它是一种粮食作物，也是一种丰富的食品资源[1]。玉米也是重要饲料原料和工业原料，已成为我国种植和总产量最高的经济作物。玉米果穗的籽粒产量与结实能力有紧密的关系，而花丝的营养状况可能会对花丝活力和感受力产生一定影响[2]。玉米籽粒中富含淀粉、脂肪、蛋白质、溶性多糖和糖醇类物质，以及可降低血液胆固醇的谷胱甘肽、亚油酸等物质，同时富含人体必需的氨基酸、多糖等生理活性物质等，蛋白质含量是玉米育种的重要衡量指标之1玉米种植条件与蛋白含量的相关性已被广泛研究[3]

玉米是雌雄同株植物，茎的顶端长着雄花，茎的中间长着雌花。授粉时，雄花的花粉会落到雌花上，受精后的小花长成玉米粒，而花丝就成了玉米的“胡须”，即为玉米花丝。[5]玉米花丝在我国是一种传统中草药，因其重要的药理价值，在民间和临床工作上有诸多应用，并得到越来越多学者的关注[6]。花丝活力时间很长，秃尖即空秕就很少，雌穗各部位授粉发育的成籽粒概率就很大[7]。玉米籽粒和花丝是有着重要作用的器官在玉米生命活动中，其中蛋白质，花青素苷，氨基酸，可溶性糖的含量与玉米品质优劣有密不可分关系。籽粒的数量受玉米花丝能否正常受精的直接影响，而籽粒数量的多少又是限制产量的重要因素[8]。

玉米籽粒中富含氨基酸，可溶性糖、蛋白质，花青素苷等多种营养成分[9]，其中可溶性总糖含量较高。可溶性糖是衡量玉米食味品质的重要指标，它直接决定了鲜食玉米的甜度，并且影响了玉米鲜果穗食味品质的优劣[10]。玉米籽粒中氨基酸含量和组成，特别是必需氨基酸的含量，是决定其营养品质的重要指标。氨基酸的含量由于品种不同， 在玉米成熟过程中表现出较大差异。玉米籽粒可加工成面粉和米供食用，也可在乳熟期采收用作鲜食，又可提取花青素苷用于保健食品、药品、饮品及化妆品等。花青素苷是一类存在于植物中的水溶性色素，是植物主要的显色物质之一。近年来，花青素抗氧化、清除体内自由基的功能倍受人们青睐。

玉米花丝，俗称玉米须，为禾本科植物玉米的花柱和柱头，主要有红色、粉色和绿色，性平、味甘、无毒，药食兼用。玉米花丝除了在制药业中有极少量应用外，大多数被丢弃，这就造成了玉米资源的严重浪费。所以，对玉米花丝进行开发利用，不仅可以提高了玉米的附加值，同时也提高了玉米经济的效益，有效延长玉米产业链。

本研究采用玉米籽粒和花丝，测定其中可溶性蛋白质，氨基酸，可溶性糖和花青素苷。并对玉米籽粒和花丝中的功能成分含量进行分析，以此判断玉米品质的优劣，辅助玉米育种，为获得高营养品质的玉米品种提供理论指导。

2 材料和方法

2.1 试验材料

选用市场购买的3个玉米品种：西星赤糯，KM2013 48-1，草莓玉米。采用大田对比法对不同玉米品种，划分小区，双行种植（行距40 cm，株距20 cm），3个重复。雄花吐出花丝后采用人工套袋授粉自交的方式获取实验材料。选同一棵植株分别取其花丝和完熟期籽粒，用来进行氨基酸，可溶性蛋白质，可溶性糖，花青素苷含量的测定。

2.2 实验方法

2.2.1 可溶性蛋白质含量测定

采用考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白质含量取干洁试管6支（0～5号），依次加入蛋白质标准液（100μg·ml-1）0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml和蒸馏水1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0ml，（即每管含蛋白质0、20、40、60、80、100μg），再向各管分别加入5ml考马斯亮蓝G-250溶液，充分摇匀，倒入0.5cm光径比色皿，使用紫外分光光度计于595nm波长下下测定其吸光度，记录A值。

分别称取花丝0.2g和籽粒0.05g研磨至碎，转移至10ml容量瓶，加蒸馏水定容至10mL，置于室温下提取20min，中途适时摇动，防止样品粘底。20min后摇匀通过棉花过滤，得到滤液备用，用其滤液稀释10倍，即取100μl滤液，900μl水，加入5ml考马斯亮蓝-G250试剂，晃动试管，使液体充分混匀，在一小时内完成测定，选用波长595nm分光光度计，读取吸光度。

2.2.2 可溶性糖含量测定

采用蒽酮法测定可溶性糖含量

取5支20ml刻度试管，从0～5分别编号，依次加入蔗糖标准液（100μg·ml-1）0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml和蒸馏水2.0、1.8、1.6、1.4、1.2、0ml，（即每管含蔗糖0、20、40、60、80、100μg），然后分别向试管内加入5ml蒽酮—硫酸试剂；猛摇试管2～3秒，使液体充分混匀，在摇动过程中防止硫酸溅出，然后置于试管架上室温显色10～15min，冷却后的待测液倒入比色皿（0.5cm光径），以空白为参照，使用722分光光度计，在620nm波长下测定吸光值，记录A值。

可溶性糖含量测定过程：

称取0.2g花丝和0.05g籽粒分别研磨至碎，转移至10ml容量瓶，加蒸馏水定容至10ml，置于室温下提取20min，中途适时摇动，防止样品粘底。20min后摇匀通过棉花过滤，得到滤液备用。分别取100L滤液，900L水，加入5ml蒽酮-硫酸试剂，并晃动试管，使液体充分混匀，冷却30min，将冷却后的溶液分别倒入0.5cm光径的比色皿中，使用722型紫外分光光度计，在620nm波长下测定，读取吸光度。根据标准曲线，求相应的可溶性糖含量。

2.2.3 氨基酸的含量测定

采用茚三酮显色法测定氨基酸的含量

氨基酸含量测定过程：

称取0.1g花丝0.2g籽粒将其研磨，沸水煮25min，置于室温下完全冷却，棉花过滤，取1ml滤液加入1ml茚三酮，用柠檬酸定容至10ml，用滤纸封口并在80℃恒温水浴锅下水浴15min。取出冷却。使用722型紫外可见分光光度计在610nm下读取吸光度。根据标准曲线，求出相应的氨基酸含量。

公式中：

C为氨基酸浓度（μg·ml-1）；

V为样品定容体积（ml）；

W为样品鲜重

2.2.4 花青素苷的含量测定

花青素苷的含量用已经成熟的高效液相色谱分析法（HPLC）分析

标准样品溶液配制：用天平称取1g籽粒研磨碎，加入2ml酸性提取液，花丝称取1g研磨碎加5ml酸性提取液。使液体彻底浸泡研磨后的籽粒和花丝，室温下静置24小时后，过滤去掉滤渣，得到澄清液体备用。

液相色谱条件：分析时用A、B、C三相，A相：（1.5%的磷酸水溶液），B相（1.5%磷酸：20%甲酸：25%乙腈：5%四氢呋喃）/H2O，C相：（70%甲醇）。分析时间50min，后运行时间10min，检测波长525nm，进样量20μL，流速1.0mL/min，柱温40℃，色谱柱为ODS-80Ts QA column（4.5mn i.d.×150mn，TOSOH）。

待测样品处理：各个样品测定之前用0.45μm孔径的微孔滤膜进行过滤，过滤好的样品装入样品瓶中，放置在低温冰箱中保存，实验后期统一测定花青素苷含量。

3 结果与分析

3.1 红色玉米品种花丝和籽粒可溶性蛋白质含量分析

本实验选用的草莓玉米，西星赤糯，KM2013 48-1三个红色籽粒玉米品种，测得花丝和籽粒的可溶性蛋白质含量如图4所示。

从图3可以看出，每个品种中花丝蛋白质的含量均比籽粒中蛋白质的含量高，说明花丝的开发价值会更高；三个品种比较得知，西星赤糯花丝和籽粒中蛋白质的含量均比其他两个品种高，KM2013 48-1和草莓玉米花丝蛋白质相当草莓玉米籽粒蛋白质的含量最小，KM2013 48-1籽粒含量居中。

图4 红色籽粒玉米和其花丝的可溶性蛋白质含量

3.2 红色玉米品种花丝和籽粒的有可溶性糖含量分析

红色籽粒玉米品种选取了草莓玉米，西星赤糯，KM2013 48-1三种代表品种，分别测其花丝和籽粒（选取完熟期）的可溶性糖含量，其数值如图5所示。

图5 红色籽粒玉米和其花丝的可溶性糖含量对比

从图4可以看出，每个品种中花丝可溶性糖含量均比籽粒中蛋白质的含量高，三个品种比较得知，KM2013 48-1花丝可溶糖含量最高，草莓玉米紧随其后，西星赤糯花丝可溶糖含量最少。而KM2013 48-1籽粒可溶糖含量也是最高，西星赤糯次之，草莓玉米籽粒可溶糖含量最少。

3.3 红色玉米品种花丝和籽粒氨基酸的含量分析

红色籽粒玉米品种选取了草莓玉米，西星赤糯，KM2013 48-1三种代表品种分别测其花丝和籽粒（选取完熟期）的氨基酸含量，其数值如图6所示。

从图5可以看出，每个品种中花丝氨基酸含量均比籽粒中氨基酸含量低好几倍，三个品种比较得知，草莓玉米籽粒氨基酸含量最高， 西星赤糯籽粒氨基酸含量最少，KM2013 48-1籽粒氨基酸含量居中。而在花丝氨基酸含量中，草莓玉米花丝氨基酸含量最高，KM2013 48-1花丝氨基酸含量居中，西星赤糯籽粒氨基酸含量最少。

图6 红色籽粒玉米和其花丝的氨基酸含量对比

3.4 不同红色系玉米品种籽粒和其花丝的花青素苷种类和含量分析

图7 三种玉米花丝花青素苷色谱图的比较

图6 分别是三种花丝花青素苷色谱图，从图中可以看出三个玉米品种中，花青素苷种类较为相似，只是含量有一定的区别；草莓玉米花丝能检测出1，2，3，5，6，7，8号花青素苷，西星赤糯花丝检测出1，2，3，4，8，号花青色苷，KM 2013 48-1KM花丝能检测出1，2，3，4，5，6，7，8号花青素苷；西星赤糯与其他两个品种相比缺少5，6，7号花青素苷，草莓玉米与其他两个品种相比明显缺少4号花青素苷成分，西星赤糯和KM 2013 48-14号花青素苷含量最多，草莓玉米3号花青素苷含量最多。

图7分别草莓玉米，西星赤糯，KM 2013 48-1籽粒花青素苷色谱图，在三个品种中草莓玉米含有的种类最多，检测到0～18号花青素苷成分，西星赤糯能检测到7，12号花青素苷，KM 2013 48-1KM几乎检测不到花青素苷。草莓玉米和西星赤糯12号花青素苷含量最多，这两种品种共同含有7，12号花青素苷。

图8 三种玉米籽粒的色谱图的比较

从表1可以看出在三个品种花丝中，KM 2013 48-1花丝的花青素苷种类最多有8种，总含量最少只有38.92mg/100mg，草莓玉花丝的花青素苷种类有7种，总含量在三者之间为53.81mg/100mg，西星赤糯花丝的花青素苷种类有5种，含量居于第二有43.19mg/100mg。在三种品种的籽粒中，草莓玉米籽粒的花青素苷种类有18种，含量最多为807.13mg/100mg，西星赤糯籽粒中花青素苷种类有2种，含量有4.77mg/100mg，KM2013 48-1中几乎检测不到花青素苷。

表1 不同玉米品种花青素种类和含量

4 讨论

玉米花丝和籽粒中含有可溶性蛋白，可溶性糖，氨基酸和花青素苷等功能成分，在不同品种玉米中含量差异较大。功能成分含量多的玉米品种具有较大的应用潜力。

本研究通过对不同品种中功能成分进行分析发现：三个品种花丝中可溶性蛋白质和可溶性糖含量均高于籽粒，这对大力开发利用玉米花丝提供了很好的理论依据；三个品种花丝氨基酸含量远远小于籽粒的，因此可以从籽粒中获得更多氨基酸。

通过对花青素苷的分析：三种玉米品种籽粒和花丝中花青素苷含量和组分有很大的差异。草莓玉米花丝和籽粒中含有较多种类的花青素苷多，并且籽粒中花青素苷含量达到807.13mg/mg远远高于另外的品种，可作为花青素苷的重要来源；KM2013 48-1籽粒中几乎检测不到花青素苷，因此不适合使用此器官作为花青素苷的来源。

本研究中三种玉米籽粒和花丝功能成分含量的差异，导致的原因可能是外界条件（玉米栽培及采集试验材料中受气候，温度影响等），人为原因（栽培条件，施肥条件，人工对试验材料的管理和采集），研究玉米的器官不同及实验品种不同等。

本试验只测定了草莓玉米，西星赤糯，KM2013 48-1三种品种花丝和籽粒中的功能成分含量，如若需要筛选产业加工的原料，还应该进一步研究其他玉米品种中相同的成分和含量，作为产业加工的定向选择。

5 结论

本研究中每个品种中花丝可溶性蛋白质和可溶性糖含量均比籽粒中高，而玉米籽粒氨基酸含量多于花丝的。花丝是玉米中可溶性蛋白质和可溶性糖的主要来源，而西星赤糯品种是此研究最佳可溶性蛋白来源品种，M2013 48-1是获得可溶性糖最佳品种；草莓玉米籽粒氨基酸含量最多，所以是最佳氨基酸来源品种。

通过对花青素苷分析发现，草莓玉米花青素苷总含量最高，达到807mg/mg，是玉米天然花青素苷的主要来源，是极佳的天然食用色素材料来源。KM 2013 48-1中几乎检测不到花青素苷，不适合作为花青素苷提取原料。

本研究对对有色玉米的研究和深入加工利用提供了基本的理论依据，具有重要的意义。