《高抗性淀粉小麦籽粒抗性淀粉含量指标和检测方法》标准解读

邓志英 迟松岐 于海霞 胥倩 彭莉 田纪春

摘 要：《高抗性淀粉小麦籽粒抗性淀粉含量指标和检测方法》（T/Cl 005-2022）是中国国际科技促进会于2022年2月8日发布的团体标准，标准明确规定了高抗性淀粉小麦籽粒中抗性淀粉含量指标及其测定方法，旨在指导育种家培育更好的高抗性淀粉小麦新品种，满足人民群众对生活质量和健康水平的新需求。文章重点解读《高抗性淀粉小麦籽粒抗性淀粉含量指标和检测方法》标准制定的背景、含量指标制定的依据及其测定方法的核心技术内容，对《高抗性淀粉小麦籽粒抗性淀粉含量指标和检测方法》标准的应用及推广具有重要的指导意义。

关键词：高抗性淀粉小麦，抗性淀粉含量，检测方法，标准

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.04.025

基金项目：本文受泰安市科技特派员项目（项目编号：2021PTY022）和国家自然科学基金项目（项目编号：31871613）资助。

Interpretation of Association Standard on the Index and Detection Method of Resistant Starch Content in High Resistant Starch Wheat Grain

DENG Zhi-ying1 CHI Song-qi1 YU Hai-xia1 XU Qian1 PENG Li2 TIAN Ji-chun1， 2*

（1. Wheat Quality Breeding Research Group， Agronomy College of Shandong Agricultural University； 2. Shandong Huatian Agricultural Technology Co.， Ltd.）

Abstract： In order to help wheat breeders cultivate better new varieties with high resistance starch content， China International Association for Promotion of Science and Technology issued the association standard on the index and detection method of resistant starch content in high resistant starch wheat grain （T/Cl 005-2022） on February 8， 2022. The standard clearly stipulates the index and determination method of resistant starch content in high resistant starch wheat grain， which will meet the new needs of the people for life quality and health level. This article mainly explains the background of the standard， the basis for the content index and the core technical content of the determination method， which has important guiding signifi cance for the application and promotion of the standard.

Keywords： high resistant starch wheat， content of high resistant starch， detection method， standard

1 引 言

小麦是世界上最主要的粮食作物之一，全世界半数以上人口以其產品和制品为主要食品。随着人们生活水平的提高，健康已成为全世界关注的焦点，对膳食结构中提供的营养也越来越重视。现代饮食结构中，高糖、高脂肪的食品较多，给人们的健康带来了潜在的威胁，如“高血脂、高血压、高血糖”等富贵病。解决这一问题的关键之一是通过改良提高小麦品质，进而改善膳食结构。

淀粉是食物中的主要成分，根据在小肠的可利用性，分为可消化淀粉和抗性淀粉。抗性淀粉是指在健康人小肠中不被消化吸收的淀粉及其降解物的总和，主要可分为4类：物理包埋抗性淀粉（RS1）、抗性淀粉颗粒（RS2）、回生淀粉（RS3）和化学修饰淀粉（RS4）。研究发现，抗性淀粉降低血糖的独特生理功能和显著的优点（热量低），一直是国内外研究人员对其进行研究的重要因素。1998年，FAO（世界粮农组织）和WHO（世界卫生组织）联合出版的《“人类营养中的碳水化合物”专家论坛》一书中指出，“抗性淀粉的发现和研究进展，是近年来碳水化合物与健康关系的研究中一项最重要的成果”，高度评价了抗性淀粉对人类健康的重要意义。尽管抗性淀粉具有这么重要的生理功能，但是作为主食的普通小麦，其含量微乎其微，为了从根本上解决这个问题，就要培育出高抗性淀粉小麦新品种，这是小麦育种家重点研究的方向之一。但是，对于小麦中抗性淀粉含量指标没有明确的标准，即小麦抗性淀粉含量为多少时称为高抗性淀粉小麦，因此，明确这一标准对小麦育种家来说是至关重要的。其次，通过广泛调研发现，由于小麦籽粒中营养成分比较复杂，到目前为止，国内外至今还没有高抗性淀粉小麦品种的抗性淀粉含量指标的定义和规范，也没有提取小麦粉中抗性淀粉测定方法的专用标准。

本标准的制定，首次提出了高抗性淀粉含量指标，制定高效、准确且统一的测定标准，对指导育种家培育更好的高抗性淀粉小麦新品种，满足人民群众对生活质量和健康水平的新需求，确保我国营养导向型农业的健康发展意义重大。

2 标准制定的背景

营养是人类维持生命、生长发育和健康的重要物质基础，国民营养事关国民素质提高和经济社会发展。自20世纪90年代以来，随着国家经济的发展，消费者对食物关注的目标也从供给数量向供给种类和质量、食品安全、营养和健康等转变。但是，目前，我国食物生产还不能适应营养需求，居民营养不足与过剩并存，营养与健康知识缺乏。很多研究表明健康饮食所需要的多样化和有营养作物的供给和可获得性被忽视。因此，应该从“农业-营养-健康”新理念，考虑如何将农业产出转化为良好的营养和更好的健康目标。

2014年，联合国粮食与农业组织（FAO）与世界卫生组织（WHO）联合举办的第二届国际营养大会（ICN2）在罗马召开，形成《营养问题罗马宣言》和《行动框架》，营养过剩和隐性饥饿成为关注焦点[1，2]。2017 年，FAO 提出：“营养导向型农业”是一种以可持续的方式满足居民膳食需求的新型农业范式或方案”的明确定义。2017 年12 月14 日，我国农业农村部粮食营养研究所与FAO中国办联合举办研讨会，确定将Nutrition-Sensitive Agriculture（NSA）翻译为“营养导向型农业”，确定营养导向型农业是我国农业发展的新理念和新范式，是经济社会发展对食物供给的新需求[3]。自2016年以来，我国也先后颁布《“健康中国2030”规划纲要》《国民营养计划（2017—2030 年）》等文件，提出“以改革创新驱动营养型农业、食品加工业和餐饮业转型升级，丰富营养健康产品供给，促进营养健康与产业发展融合”，并“鼓励企业研发生产符合健康需求的产品，增加健康产品供给”。

小麦是我国人民的主要食物，是含有营养成分最丰富、食品加工花样最多的主要谷物。2017年，我国的农作物育种导向也发生了重大变化，农业农村部发布的《主要农作物品种审定标准》（国品审〔2017〕1号），将小麦分为高产稳产品种、绿色优质品种和特殊类型品种三大类。这意味着特殊类型品种所涵盖的功能小麦迎来了前所未有的发展机遇。2021年，田纪春等[4]首次对功能性小麦的概念、品种类型和发展前景进行了详细论述，并培育出了第一个高黄酮小麦品种山农101。由于小麦籽粒中淀粉含量占比最高，其含有的抗性淀粉具有类似膳食纤维的功能；使人体内血糖保持平衡；可降低体内血胆固醇和三甘油脂含量等生理功能；对特殊类型的人群如高血糖、高血脂等有特定的作用。但是，目前缺乏高抗性淀粉小麦新品种及其研发的食品。一方面，高抗性淀粉小麦品种的概念没有明确，即抗性淀粉含量达到什么指标时，才能称之为高抗性淀粉小麦；另一方面，缺乏简便易行的标准检测方法。

在这种背景下，根据《中国国际科技促进会标准化工作委员会团体标准管理办法》的有关规定，经中国国际科技促进会标准化工作委员会及相关专家技术审核，批准《高抗性淀粉小麦籽粒中抗性淀粉含量指标和测定方法》团体标准制定计划，计划编号为：CI2021080。本标准由中国国际科技促进会标准化工作委员会提出，中国国际科技促进会归口。

3 高抗性淀粉小麦籽粒抗性淀粉含量指标制定的依据

前人对普通小麦抗性淀粉含量进行了研究，发现普通小麦品种中抗性淀粉含量较低，一般在0.3%～2.5%。刘素君等[5]测定了30个河南主推小麦品种的抗性淀粉含量，其变异范围为1.47%～2.28%，平均为1.88%；庞欢等[6]测定了6个春小麦品种，抗性淀粉含量最高为2.67%，最低为0.59%；王琳等[7]通过对200份春小麦的筛选，鉴定出抗性淀粉含量差异最大的两个材料M344和武春3号，含量分别为3.07%和0.54%；张志转[8]从苏麦6号突变体中筛选到抗性淀粉含量为3.8%的突变体；薛芳等[9]利用不同浓度EMS（0.3%、0.5%和0.7%）处理新春11，发现M2代籽粒平均抗性淀粉含量分别为2.76%、3.22%和4.31%，最高可达5.41%；夏兰琴等[10]利用基因编辑技术敲除郑麦7698和Bobwhite的TaSBEIIa基因，获得抗性淀粉含量分别高达6.6%和8.7%的突变体。澳大利亚阿里斯塔谷类科技有限公司的艾哈迈德·瑞吉娜等[11]利用RNA干擾下调小麦胚乳中淀粉分支酶（starch-分枝酶，SBE） II的两种不同异构体（SBEIIa和SBEIIb），以提高其直链淀粉含量。单独抑制SBEIIb表达对直链淀粉含量没有影响；当SBEIIa和SBEIIb的表达均被抑制时，其淀粉中含有>50%直链淀粉。当将>50%直链淀粉小麦作为全麦粉饲喂大鼠时，与标准全麦粉小麦相比，大肠功能的几个指标，包括短链脂肪酸，都得到了改善。由此可知，高直链淀粉小麦通过提高抗性淀粉含量改善人类健康具有重要潜力。

美国加利福尼亚大学戴维斯分校利用广适、高产和高抗且蛋白质含量较高的小麦品种 Lassik和四倍体突变体系（‘SBEIIa/b-A mutated SBEIIa and SBEIIb genes in the A genome and ‘SBEIIa/b-Bmutated SBEIIa and SBEIIb genes in the B genome）进行杂交和两次回交，创制了高直链淀粉含量和高抗性淀粉含量的小麦新种质材料[12]。

同时，本团队已有近20年的抗性淀粉方面的研究，使用改良的抗性淀粉提取方法对创制的16份小麦材料进行了精确定量检测，发现小麦籽粒中抗性淀粉含量最高达11.8%，对照亲本最低为0.19%，并筛选出抗性淀粉含量高于5%的突变体材料10份。

由此可知，普通小麦材料间抗性淀粉含量是有差异的，但是含量都较低；通过EMS诱变、基因编辑、RNAi干扰等技术可提高抗性淀粉含量，其提高的程度也有差异，含量变异从>5%到>11%。基于前人的研究和本团队获得的高抗性淀粉小麦材料，把高抗性淀粉小麦籽粒中抗性淀粉含量指标设为≥6%，并对高抗性淀粉小麦进行了定义，即在生长发育过程中，籽粒中自然产生和积累的抗性淀粉含量占籽粒干重的比例≥6%的一类小麦品种（系）。

4 抗性淀粉含量测定方法主要技术内容

国内外学者已对抗性淀粉进行了大量的理论研究，多数集中在抗性淀粉的生理功能、外源添加抗性淀粉对食品加工品质的影响、抗性淀粉含量QTL定位等遗传研究及高抗性淀粉种质资源筛选等方面，但是对于不同的作物其抗性淀粉含量、影响因素等方面不完全一致。前人曾将直链淀粉的含量作为小麦抗性淀粉的含量，尽管二者呈现一定的正相关关系，但不尽相同，这就涉及到如何精确测定小麦粉中抗性淀粉的含量。目前，小麦中还没有相应的测定小麦抗性淀粉含量的标准方法。通过国内外相关标准查询和比对，发现有2个相关的标准，一个是农业行业标准，是稻米及制品中抗性淀粉的测定-分光光度法[13]，另一个是美国谷物化学协会AACCI32-40.01 Resistant starch in starch samples and plant materials标准[14]。前一个标准是关于稻米及其制品的，后一个标准是关于淀粉类样品和植物材料的。但是没有查询到小麦粉及制品中抗性淀粉含量的测定标准，这可能与普通小麦中抗性淀粉含量低有关，用上述两种方法很难检测。随后，出现了商业化的Megazyme抗性淀粉试剂盒法，由于该试剂盒比较昂贵且测定方法费时费力，对小麦育种家而言，很难将这种方法用于大量的后代材料筛选，难以普及。因此，本标准在参考前人方法的基础上进行了创新和优化。

首先，在主要试剂的选择上用的是 α-淀粉酶，（Biotopped 最适温度50℃～70℃，最适pH5.5～7.5，活性大于6000 U/mg）和胃蛋白酶（Biotopped 1：3000）。

其次，在样品制备方面，尤其是全麦粉，在使用旋风磨磨碎后，过80目筛子，以便样品均匀一致。

再次，在试液制备过程中，先加200 μL蒸馏水于各试管中，在电热恒温槽100℃条件下煮20 min，然后保温10 min，以充分溶解样品，使可溶性蛋白质和可消化淀粉充分溶解；加入氯化钾盐酸缓冲液（pH1.5）2 mL，调节PH值为酸性，模拟胃酸环境，模仿咀嚼玻璃棒将之捣碎。

然后，加入胃蛋酶液（10%W/ V）100 μL，37℃条件下消化1 h，除去蛋白质。

最后，在加入马来酸钠缓冲液和α-淀粉酶悬浮液后，用氢氧化钠溶液调节pH至6.9，旋紧试管盖，置于涡旋振荡器混匀，卧式放入水浴摇床（与运动方向平行），于65℃准确振荡5h。

本标准和前人方法相比，无论是试剂选择还是样品制备和方法步骤上，简单易行，节约了时间，提高了效率，利于小麦育种工作者对大量后代材料的筛选。

本标准其他技术内容详见《高抗性淀粉小麦籽粒中抗性淀粉含量指标和测定方法》（T/CI 005-2022）[15]。

参考文献

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[3]孙君茂，卢士军，江晓波，等.营养导向型农业国内外政策规划与启示[J].中国农业科学，2019，52（18）：3089-3096.

[4]田纪春，等.功能性小麦品种的概念、类别和发展前景[J].粮油食品科技，2021（2）：1-9.

[5]刘素君，姚永伟，高宏欢，等.不同小麦品种抗性淀粉含量及其与其他淀粉品质性状的关系[J].麦类作物学报，2020，40（4）：455-463.

[6]庞欢，李卫华，张宏斌，等.小麦籽粒抗性淀粉含量的分析[J].遗传，2010，32（2）：172.

[7]王琳，李卫华，庞欢，等.小麦高抗性淀粉含量相关分子标记的筛选与验证[J].麦类作物学报，2009，29（3）：390-395.

[8]张志转.高抗性淀粉小麦淀粉特性及其与营养成分相关性[D].合肥：安徽农业大学，2008.

[9]薛芳，褚洪雷，胡志伟，等.EMS对新春11小麦抗性淀粉和农艺性状的诱变效果[J].麦类作物学报，2010，30（3）：431-434.

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[11]REGINA A， BIRD A， TOPPING D， et al. High-amylose wheat generated by RNA interference improves indices of large-bowel health in rats[J]. PNAS， 2006， 103： 3546-3551.

[12]SCH？NHOFEN A， HAZARD B， ZHANG X， et al. Registration of common wheat germplasm with mutations in SBEII genes conferring increased grain amylose and resistant starch content[J]. Plant Regist， 2016， 10（2）： 200-205.

[13]稻米及制品中抗性淀粉的測定 分光光度法：NY/T 2638-2014[S].

[14]Resistant starch in starch samples and plant materials：AACCI 32-40.01[S].2002.

[15]高抗性淀粉小麦籽粒中抗性淀粉含量指标和测定方法： T/CI 005-2022[S].

作者简介

邓志英，教授，主任，研究方向为小麦品质育种。

（责任编辑：张瑞洋）