比较三种玉米在不同熟化条件下直链淀粉和支链淀粉含量的影响

杨万进

（云南农业大学动物科学技术学院，云南省动物营养与饲料重点实验室，昆明650201)

我国养殖行业选择能量饲料以玉米为主，约占饲料配方含量的60%~70%[1-2]。对于玉米淀粉来讲，淀粉含量约占玉米干物质的60%~75%，玉米淀粉主要由线性结构的直链淀粉和分支结构的支链淀粉两种高聚物堆积而成[3-6]。淀粉的含量和结构是饲料原料玉米品质优劣的重要评价指标之一[7-8]，然而许多变异因素影响着淀粉的含量和结构，最终影响动物生产性能[9]。如果某种方式能降低变异因素对淀粉含量和结构的影响，那么其方式对改善玉米饲用价值具有重要意义。

目前，有研究表示变异因素包括玉米品种、干燥方式和玉米加工方式等[10]。其中，李丽认为干燥方式不同可能会使直链淀粉-脂复合物结合程度发生变化，从而导致淀粉糊化的温度[11]。不仅如此，张斌认为不同品种的玉米直链淀粉和支链淀粉含量是有所差异的[12]。黄伟认为若对玉米进行熟化，直链淀粉和支链淀粉含量也会发生改变，其中，支链淀粉含量对熟化条件更敏感[13]。虽然前人研究了熟化、品种对玉米的结构和含量有影响；但是学者尚未对熟化条件对不同品种玉米的结构和含量影响进行研究。因此，本研究通过不同熟化条件对3种玉米进行熟化，旨在探究不同熟化条件对3种玉米中直链淀粉和支链淀粉含量的影响。这样不仅能解决饲料玉米淀粉浪费问题，提高饲用玉米淀粉的利用率，降低养殖户的饲料成本，而且也能为以后的研究奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

云南玉米（风干基础）、东北玉米（烘干基础）和家佳荣2号玉米（风干基础）购于市场。

1.2 设备与仪器

高压反应釜（TGYF-A型高压反应釜，郑州博科仪器有限公司）；紫外分光光度计（UV-1800）；恒温水浴锅（SHA-B恒温振荡器，常州智博瑞仪器制造有限公司）；磁力搅拌器（88-1，常州智博瑞仪器制造有限公司）；旋涡混合器（XW-80A，上海精科实业有限公司）；分析天平（PX 224ZH，奥豪斯仪器有限公司）；PH计（PHS-32，上海仪电科学仪器股份有限公司）。

1.3 试剂

直链淀粉、支链淀粉标准样品购于Sigma公司；氢氧化钾、盐酸、氢氧化钠、碘、碘化钾等试剂均为分析纯。

1.4 试验方法

1.4.1 玉米的熟化

试验采用3×3双因素试验设计，温度和时间2个因素。温度设3个水平，分别为100℃、110℃、120℃；时间设3个水平，分别为30 min、45 min、60 min。总共9个处理，每个处理3个重复，每个重复熟化玉米70 g，按表1分组。

表1 试验分组

3种整粒玉米分别按分组熟化后自然风干，每个处理磨碎使其全部通过60目筛后按分组装入自封袋后放至干燥避光处；样品制备时去取上述封存玉米粉用乙醚脱脂，称样时将样品混合均匀后按四分法准确称取脱脂样品0.1 g（精确到100 mg）；直链淀粉和支链淀粉含量的测定参考林美娟《用双波长分光光度法测定鲜食玉米中直链淀粉和支链淀粉含量》[14]，其过程是利用直链淀粉和支链淀粉标准品制备直链淀粉和支链淀粉的标准液后，用标准液在全波长范围内扫描支链淀粉和直链淀粉的参比波长，根据测定波长进行淀粉标准曲线的绘制，最后，以蒸馏水作空白，测定玉米直链淀粉和支链淀粉的吸光度值，再根据回归方程分别求出玉米中直、支链淀粉的含量。计算公式如下：

式中，

X1——查双波长直链淀粉标准曲线得样品中直链淀粉含量（mg）

X2——查双波长支链淀粉标准曲线得样品中支链淀粉含量（mg）

m——样品质量（g）

1.4.2 双波长的确定

用紫外分光光度计对标准液进行扫描后得到吸收光谱,由图1可知直链淀粉和支链淀粉的最大吸收波分别为λ1=626.6 nm，λ2=536.2 nm。按照等吸收点波长法，得到直链淀粉的测定波长为626.6～428.8 nm，支链淀粉的测定波长为751.8～536.2 nm。

图1 直链淀粉和支链淀粉参比波长

1.4.3 标准曲线的绘制

（1）直链淀粉标准曲线的绘制

以蒸馏水为空白，在测定波长626.6 nm、参比波长428.8 nm范围内进行测定直链淀粉的吸光值。以淀粉的浓度为横坐标，以△A直=A626.6-A428.8为纵坐标绘制直链淀粉标准曲线，如图2。采用回归曲线，得到直链淀粉标准曲线为△A直=20.80596X直-0.12183（X直单位为mg/mL），相关系数R2=0.99892。

图2 直链淀粉的标准曲线

（2）支链淀粉标准曲线的绘制

步骤同（1），得到支链淀粉标准曲线为△A支=3.44543X支-0.00374（X支单位为mg/mL），相关系数R2=0.99743；如图3。

图3 支链淀粉的标准曲线

1.5 数据处理

试验数据整理采用Excel 2010软件进行，统计分析采用SAS 9.4统计分析系统的GLM过程完成，结果以“平均值±标准误”形式表示。多重比较采用Duncan氏法，以P＜0.05作为差异显著性，P＞0.05作为差异不显著性判断标准。

2 结果与分析

2.1 玉米淀粉含量和理化指标分析

由表2、表3各品种玉米中直链淀粉、支链淀粉、抗性淀粉含量以及各理化指标检测值可知，直链淀粉和支链淀粉含量最多的是云南玉米，最少的是家佳荣2号；抗性淀粉含量东北玉米最多，云南玉米最少。对于各品种玉米理化指标检测值来讲，云南玉米厚度、容重、皮厚值均为最大，水分含量最少；东北玉米容重、粗蛋白、皮厚值最小，其他指标均处在居中水平；家佳荣2号玉米粗蛋白、总能值为最大，水分含量和硬度值为最小。

表2 玉米直链、支链、抗性淀粉含量 单位：%

表3 玉米理化指标检测值

2.2 不同熟化条件对玉米的直链淀粉和支链淀粉含量的影响

在直链淀粉和支链淀粉的测定波长和参比波长范围内，测定直链淀粉和支链淀粉的吸光值差分别为△A直、△A支。将△A直、△A支分别代入直链淀粉标准曲线△A直=20.80596X直-0.12183和支链淀粉标准曲线△A支=3.44543X支-0.00374，求得X直、X支。根据直链淀粉和直链淀粉的计算公式算出其含量，结果见表4。

表4 不同温度及时间对3种玉米直、支链淀粉含量的影响 单位：%

熟化对风干基础的云南玉米、烘干基础的东北玉米和风干基础的家佳荣2号玉米的直链淀粉和支链淀粉含量具有一定的影响。熟化温度为100℃、110℃、120℃，熟化时间为30 min、45 min、60 min。不同温度和时间对风干基础的云南玉米、烘干基础的东北玉米和风干基础的家佳荣2号玉米直链淀粉和支链淀粉含量影响见表4。从云南玉米组间结果分析可知，直链淀粉含量组6、7、4、9之间差异不显著（P＞0.05），组2与其他组间差异不显著（P＞0.05）；组6、7与组1、3、5、8差异显著（P＜0.05）。支链淀粉含量组5、6、2间差异不显著（P＞0.05），组1、3、4、7、8、9间差异不显著（P＞0.05）；组5、6与组7、8、9、4差异显著（P＜0.05）。从东北玉米组间结果分析可知，直链淀粉含量组7、5、1、8、3、6、2、4之间差异不显著 （P＞0.05），组2和组4与其他组间差异不显著（P＞0.05）；组7、5、1、8、3、6与 组9差 异 显 著 （P＜0.05）；组2、4与组9差异不显著（P＞0.05）。支链淀粉含量组8、5、4间差异不显著（P＞0.05），组2、组3和组1与其他组间差异不显著（P＞0.05）；组8与组6、7、9差异显著（P＜0.05），组6、7与组5、4间差异不显著（P＞0.05）。从家佳荣2号玉米组间结果分析可知，直链淀粉含量组8、7与其他组差异不显著（P＞0.05），组3、5、2与组9差异显著（P＜0.05）；组1、4与组5、2、6、9差异不显著（P＞0.05）。支链淀粉含量组5、6、9、4间差异不显著（P＞0.05），与组8、3、7、2差异显著（P＜0.05），组1与组5间差异显著（P＜0.05）。

2.3 直链淀粉和支链淀粉在不同熟化条件下含量的变化规律

根据图4和图5可知，3种玉米与熟化后的玉米相比总体规律为支链淀粉含量降低，直链淀粉含量升高。云南玉米直链淀粉含量熟化后增加至最高为18.60%，支链淀粉含量熟化后降低至最低为51.35%；东北玉米直链淀粉含量熟化后增加至最高为16.87%，支链淀粉含量熟化后降低至最低为51.04%；家佳荣2号玉米直链淀粉含量熟化后增加最高为16.24%，支链淀粉含量熟化后降低至最低为51.94%。另外，在熟化温度为110℃、熟化时间为45 min条件下3种玉米的支链淀粉含量分别低于大多数处理组，从小到大的顺序是云南玉米＜家佳荣2号玉米＜东北玉米；在熟化温度为120℃、熟化时间为60 min条件下3种玉米的直链淀粉含量分别高于与大多数处理组，从大到小的顺序是家佳荣2号玉米＞东北玉米＞云南玉米。

图4 熟化温度与时间对不同玉米直链淀粉含量的影响

图5 熟化温度与时间对不同玉米支链淀粉含量的影响

3 讨论

滕超等对不同产地不同品种间和同一产地不同品种的玉米蛋白质、淀粉含量等进行测定，结果表明：不同产地不同玉米品种间和同一产地不同玉米品种间的营养品质存在差异[15]；本试验中云南玉米、东北玉米和家佳荣2号玉米之间的营养品质也存在差异，与滕超的研究结果一致；王卫国等对市场上销售的18种玉米品种物理性状进行测定，结果表明：18种品种间的物理性状均有差异[16]，本试验结果与王卫国结果一致；营养品质和物理性状的差异可能与玉米品种、种植地区、干燥方式等因素有关。王潇利用河南自然风干玉米选择膨化腔温度为110℃与未膨化玉米进行比较，结果表明：支链淀粉从56.4%降低为44.4%，直链淀粉从11.6%升高为16.2%[17]；本试验中云南玉米、东北玉米、家佳荣2号玉米分别在熟化温度为100℃、110℃、120℃、熟化时间为30 min、45 min、60 min条件下熟化，与未熟化的玉米相比总体规律为支链淀粉含量降低，直链淀粉含量升高，具体规律为云南玉米直链淀粉含量从13.22%升高为18.60%，支链淀粉含量从58.51%降低为51.35%；东北玉米直链淀粉含量从13.98%升高为16.87%，支链淀粉含量从56.82%降低为51.04%；家佳荣2号玉米直链淀粉含量从12.77%升高为16.24%，支链淀粉含量从57.71%降低为51.94%，总体规律与王潇等研究结果一致，原因可能是熟化使部分淀粉转化成糊精和一些单糖、双糖和低聚糖，支链淀粉对熟化更敏感；但3种玉米熟化后直链淀粉升高量和支链淀粉降低量不一样，原因可能与玉米的品种不同和干燥方式不同有关。另外，Senol等认为温度升高会导致淀粉中直链淀粉的释放[18]，本试验中与未熟化玉米相比直链淀粉含量增加的原因可能是熟化导致淀粉中直链淀粉的释放。陈义勇等认为在热加工中支链淀粉降低程度最大，高分子量（＞107）的淀粉会全部消失，而在105~107之间的淀粉含量会提高[19]，本试验中与未熟化玉米相比直链淀粉含量增加、支链淀粉含量降低的原因也可能跟其分子量有关。本试验熟化条件对云南玉米和东北玉米的直链淀粉和支链淀粉含量影响显著；对家佳荣2号玉米的直链淀粉影响不显著，对支链淀粉含量影响显著；但是，熟化后的家佳荣2号玉米直链淀粉含量变化不显著，原因可能是湿热处理容易使家佳荣2号玉米部分直链淀粉回生成RS3。曾洁等认为随直链淀粉含量显著影响着淀粉的糊化参数、热力学参数和淀粉的RVA回生值[20]。本研究没有对糊化参数和热力学参数进行测定，在以后的研究中，可以针对不同含量的直链淀粉和支链淀粉对糊化参数、热力学参数和淀粉的RVA回生值进行深入研究和探讨。

4 结论

本试验中云南玉米、东北玉米、家佳荣2号玉米间的营养品质和物理性状存在差异，在本试验熟化条件下分别对玉米进行熟化，结果发现熟化对3种玉米的直链淀粉和支链淀粉含量均有影响，其变化规律为：与熟化后的玉米相比总体规律为支链淀粉含量降低，直链淀粉含量升高。其中熟化对云南玉米和东北玉米的直链淀粉和支链淀粉含量影响显著（P＜0.05）；对家佳荣2号玉米的直链淀粉含量影响不显著（P＞0.05），对支链淀粉淀粉含量影响显著（P＜0.05）。另外，熟化对3种玉米支链淀粉的减少量从多到少的顺序为云南玉米＜家佳荣2号玉米＜东北玉米，对3种玉米直链淀粉的增加量从多到少的顺序为家佳荣2号玉米＞东北玉米＞云南玉米。综合分析可知，熟化对3种玉米含量和结构的影响大小为家佳荣2号玉米＞云南玉米＞东北玉米。