23份莲资源直链淀粉和支链淀粉含量测定

吴远琴 黄娟 郑兴汶等
摘 要:为了研究莲资源直链淀粉和支链淀粉的含量,并为莲藕的遗传育种研究和加工利用提供基础数据,本研究采用单波长比色法对从干燥的莲藕地下茎中分离提纯的直、支链淀粉含量进行测定。结果表明,测定的23份莲藕材料中直、支链淀粉含量差异较大,平均直链淀粉含量占干物质总量的5.42%,支链淀粉含量占干物质总量的23.81%。根据支链淀粉含量可将23份莲藕淀粉分为三个类群,高支链淀粉品种,包括京1号、汈汊湖野莲、泰Ⅵ;中等支链淀粉品种,包括山庙、白湘莲、绿国紫鹃等12个品种;低支链淀粉品种,有红花建莲、太空莲36号、泰Ⅲ等8个品种。
关键词:莲藕;直链淀粉;支链淀粉;单波长比色法
中图分类号:S645.1 文献标识码:A 文章编号:1001-3547(2014)06-0041-03
莲(Nelumbo nucifera Gaertn.)是我国重要的水生经济作物之一,可以分为藕莲、子莲、花莲三种类型[1]。莲全身是宝,其中莲籽和莲藕是我国传统蔬菜,可以供加工之用。藕节、莲芯、莲须、莲梗、莲叶均可入药,在历来的中药典籍中多有记载。莲花则是我国的十大名花之一,澳门、济南、许昌等城市还将其作为市花。莲在亚洲分布广泛,适应性强,在我国有文字可考的栽培历史逾三千年。据统计,我国目前的藕莲栽培面积约33.3万hm2,子莲栽培面积约6.7万hm2 [2]。近年来,随着农村产业结构的调整及一些湖荡资源、荒洼资源的开发利用,莲藕生产得到较快发展。
直链淀粉与支链淀粉的比例及分子大小与淀粉老化密切相关,直接影响着淀粉质食品的品质。直链淀粉分子易于凝沉(老化),支链淀粉分子不易凝沉。支链淀粉含量高的食品较难以老化,因此支链淀粉分子起到缓和直链淀粉分子老化的作用[3]。对于大多数淀粉及淀粉质食品来说,老化速率越大,储存稳定性越差,其货架寿命也越短。藕中含有近80%的水分,蛋白质含量较低,只有1%~2%;粗纤维含量约为1%,且长度较大;淀粉含量占10%~12%,其余为可溶性糖,果胶类的胶体物含量很少,可见,淀粉是莲藕最主要的营养成分[4]。莲直链、支链淀粉的含量和特性,直接影响莲的商品品质,改良莲藕淀粉相关品质已逐渐成为莲育种的主攻目标。本研究利用单波长比色法测定了23种藕样品中直、支链淀粉含量,旨在为莲资源评价提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
23份不同品种的莲藕由江西广昌县白莲研究所提供,选取生长正常、大小相近的3支主藕,洗净,拭干,随即迅速放入烘箱100℃杀青1 h,之后在60℃下烘干至恒重,粉碎,放入干燥器保存备用。标准直、支链淀粉购自上海楷洋生物技术有限公司。
1.2 试验方法
①淀粉的提取 参照李洁等[5]的提取方法,分离纯化获得莲藕的直链淀粉和支链淀粉。
②直、支链淀粉标准液的配制 分别称取直、支链淀粉纯品50.0 mg于100 mL烧杯中,加入
0.5 mol/L KOH溶液10 mL,用保鲜膜封住烧杯口,在沸水浴中搅拌30 min,待样品完全溶解后,加蒸馏水定容到100 mL,即为0.5 mg/mL直、支链淀粉标准溶液。
③标准曲线制作 分别吸取0.5 mg/mL直链淀粉标准溶液5,6,7,8,9,10 mL于6只100 mL烧杯中,各加蒸馏水40 mL,以0.1 mol/L HCl溶液调pH值至3.5左右,加入碘试剂1 mL。用蒸馏水定容到100 mL,静置20 min,以蒸馏水为空白,用1 cm比色杯在620 nm波长下测得吸光度A,以A为纵坐标,直链淀粉含量(mg)为横坐标,得到直链淀粉检测标准曲线。以同样的方法在556 nm波长下测得各梯度支链淀粉的吸光度,绘制支链淀粉检测标准曲线。
④样品测定 称取约50.00 mg待测藕淀粉于100 mL烧杯中,加0.5 mol/L KOH溶液10 mL,用保鲜膜封住烧杯口,在沸水浴中加热搅拌,待样品完全溶解后,以蒸馏水定容到100 mL。吸取样品液15 mL两份(样品测定液和空白液)于100 mL烧杯中,分别加蒸馏水30 mL,以0.1 mol/L HCl溶液调pH值至3.5,样品中加入碘试剂1 mL,空白不加碘试剂,然后均定容至100 mL。静置20 min,以空白液为对照,用 1 cm比色杯,测定吸光值A。
⑤结果计算 待测样品直、支链淀粉含量(%)=(x×100×mL×100)/(15×m×0.05×1 000),式中,x为根据直、支链淀粉检测标准曲线计算的样品液中直、支链淀粉含量(mg);m为样品质量(g);mL为直、支链淀粉纯品提取量(g)。
2 结果与分析
2.1 直、支链淀粉的标准工作曲线
将配制好的直链淀粉及支链淀粉标准溶液进行测定,得到直、支链淀粉标准工作曲线,见图1、图2。结果表明,在直链淀粉含量与620 nm波长下吸光度、支链淀粉含量与556 nm波长下吸光度有着显著的直线正相关关系,回归方程极显著。
2.2 不同莲藕直、支链淀粉含量
表1结果表明,在莲藕的干物质中,支链淀粉平均含量为23.81%,变异系数为36.50%,含量最高的品种为汈汊湖野莲达,到42.25%,最低的品种为泰Ⅲ,仅11.40%;直链淀粉平均含量为5.52%,变异系数为27.17%,含量最高的品种为红花建莲(9.2%),最低的品种为红湘莲(3.6%)。
根据支链淀粉含量可将23份莲藕淀粉分为三个类群,高支链淀粉品种,其支链淀粉含量>35%,包括京1号、汈汊湖野莲、泰Ⅵ;中等支链淀粉品种,其支链淀粉含量介于20%~35%,包括山庙、白湘莲、绿国紫鹃等12个品种;低支链淀粉品种,其支链淀粉含量<20%,包括红花建莲、太空莲36号、泰Ⅲ等8个品种。
3 结论与讨论
单波长比色法是一种比较准确和具有应用价值的直链淀粉、支链淀粉含量测定方法,该方法基于淀粉与碘的颜色反应,直链淀粉与碘形成蓝色,支链淀粉与碘形成紫色。我们的研究证明单波长比色法适用于莲藕直、支链淀粉含量的测定。目前莲藕制品的种类很多,但按品质要求大致可分为两大类,一类是脆质类型,如目前盐渍藕、速冻藕、水煮藕、炒食和作水果用的鲜藕等,这一类型要求莲藕产品含水量高,淀粉含量低;另一类是粉质类型,适宜生产藕粉,制作蜜汁糯米藕及煮食,该类型要求加工原料含水量低,淀粉含量高,且淀粉中支链淀粉含量要求高[6]。本试验对23种莲藕的直、支链淀粉的含量进行了分析,发现莲虽然仅一个种,但是种内在地下茎的直、支链淀粉的含量上具有极其丰富的遗传多样性,我们从测定的材料中能够筛选出一些高直、支链淀粉藕资源和低直、支链淀粉资源。例如,汈汊湖野莲中莲藕的支链淀粉占干物质的42.25%,说明该资源是培育适宜粉质加工型莲藕的优秀候选材料。泰国莲是产于热带地区的莲,其在原产地可终年生长及开花,被认为是莲的一种生态型[7]。目前,泰国莲基本是野生状态,还没有进行品种选育,我们的研究结果表明,3份来自泰国不同地区的泰国莲材料,其地下茎淀粉的组成和含量具有较大差别,特别是支链淀粉的含量泰Ⅵ与泰Ⅲ的差异接近4倍,这说明泰国莲这种生态型的内部也存在较大的遗传分化,因此可以从泰国莲中选育莲的新品种。本研究利用单波长比色法对23份莲资源地下茎的支链淀粉和直链淀粉的含量进行测定发现,所研究的资源材料中两类淀粉含量的差异较大,并且在其中发现了汈汊湖野莲、泰Ⅵ野莲、逸仙莲等高支链淀粉含量的资源和红花建莲、嫦娥醉舞等高直链淀粉含量的资源,这些研究结果为莲藕鲜食和加工品种选育、加工企业科学选用原材料、提高加工产品的产出率、提高综合效益,提供了重要参考数据。
参考文献
[1] 郭宏波.莲属(Nelumbo)的资源分类[D].武汉:华中农业大学,2003.
[2] 刘义满,柯卫东.关于提高莲产业效益的建议[J].长江蔬菜,2012(16):134-137.
[3] 郑铁松,龚院生,周瑞芳.莲子蛋白饮料的加工工艺研究[J].食品工业科技,1996(1):58-61.
[4] 钱文文.两类不同质地莲藕的特性研究[D].武汉:华中农业大学,2011.
[5] 李洁,田翠华,谭正林,等.莲藕淀粉及其级分的分离纯化[J].湖北农业科学,2007,46(2):297-299.
[6] 张晓冬.莲藕根状茎碳水化合物代谢及淀粉特性的初步研究[D].扬州:扬州大学,2005.
[7] 张行言,王其超.热带型荷花的发现与荷花品种分类系统[J].园林植物,2006(7):82-85.
单波长比色法是一种比较准确和具有应用价值的直链淀粉、支链淀粉含量测定方法,该方法基于淀粉与碘的颜色反应,直链淀粉与碘形成蓝色,支链淀粉与碘形成紫色。我们的研究证明单波长比色法适用于莲藕直、支链淀粉含量的测定。目前莲藕制品的种类很多,但按品质要求大致可分为两大类,一类是脆质类型,如目前盐渍藕、速冻藕、水煮藕、炒食和作水果用的鲜藕等,这一类型要求莲藕产品含水量高,淀粉含量低;另一类是粉质类型,适宜生产藕粉,制作蜜汁糯米藕及煮食,该类型要求加工原料含水量低,淀粉含量高,且淀粉中支链淀粉含量要求高[6]。本试验对23种莲藕的直、支链淀粉的含量进行了分析,发现莲虽然仅一个种,但是种内在地下茎的直、支链淀粉的含量上具有极其丰富的遗传多样性,我们从测定的材料中能够筛选出一些高直、支链淀粉藕资源和低直、支链淀粉资源。例如,汈汊湖野莲中莲藕的支链淀粉占干物质的42.25%,说明该资源是培育适宜粉质加工型莲藕的优秀候选材料。泰国莲是产于热带地区的莲,其在原产地可终年生长及开花,被认为是莲的一种生态型[7]。目前,泰国莲基本是野生状态,还没有进行品种选育,我们的研究结果表明,3份来自泰国不同地区的泰国莲材料,其地下茎淀粉的组成和含量具有较大差别,特别是支链淀粉的含量泰Ⅵ与泰Ⅲ的差异接近4倍,这说明泰国莲这种生态型的内部也存在较大的遗传分化,因此可以从泰国莲中选育莲的新品种。本研究利用单波长比色法对23份莲资源地下茎的支链淀粉和直链淀粉的含量进行测定发现,所研究的资源材料中两类淀粉含量的差异较大,并且在其中发现了汈汊湖野莲、泰Ⅵ野莲、逸仙莲等高支链淀粉含量的资源和红花建莲、嫦娥醉舞等高直链淀粉含量的资源,这些研究结果为莲藕鲜食和加工品种选育、加工企业科学选用原材料、提高加工产品的产出率、提高综合效益,提供了重要参考数据。
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[6] 张晓冬.莲藕根状茎碳水化合物代谢及淀粉特性的初步研究[D].扬州:扬州大学,2005.
[7] 张行言,王其超.热带型荷花的发现与荷花品种分类系统[J].园林植物,2006(7):82-85.
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