不同基因型甘薯直鏈淀粉含量差異研究

唐忠厚，朱曉倩，李 強，李洪民，徐 飛

(中國農(nóng)業(yè)科學院甘薯研究所，江蘇徐州 221121)

不同基因型甘薯直鏈淀粉含量差異研究

唐忠厚，朱曉倩，李 強，李洪民，徐 飛

(中國農(nóng)業(yè)科學院甘薯研究所，江蘇徐州 221121)

研究快速測定甘薯淀粉中直鏈淀粉含量的方法，分析不同基因型甘薯直鏈淀粉含量差異。結果顯示，該法測定直鏈淀粉與表觀直鏈淀粉呈高度相關性(r=0.9992)，在取樣0.50g、不脫脂的情況下，5份甘薯樣品的直鏈淀粉含量與脫脂后的測定結果相比，誤差小于或接近2%，接近國標允許的誤差范圍(GB8648－87)，表明該法適合于甘薯直鏈淀粉含量測定。不同品種甘薯直鏈淀粉含量存在一定差異，變幅為14.22%～35.12%，其中以黃心型變異系數(shù)最大，最有可能篩選到高直鏈淀粉品種或低直鏈淀粉品種。

甘薯，直鏈淀粉含量，測定方法，基因型差異

甘薯是世界上最重要的糧食、飼料和工業(yè)原料作物之一，也是我國最大的地下根莖淀粉作物，我國每年種植面積約600萬hm2，約占世界甘薯種植面積的66%，年產(chǎn)量約1.002億t，占世界甘薯總產(chǎn)量的85%［1］。目前甘薯作為新能源作物倍受世人關注，其淀粉特性研究日益受到重視，而直鏈淀粉含量是決定甘薯淀粉品質(zhì)優(yōu)劣的重要因素，是淀粉最重要的品質(zhì)性狀之一［2］。近年，甘薯直鏈淀粉含量的重要性已被人們所認識，國內(nèi)外學者進行諸多研究［3－14］，但其測定存在前預處理復雜、污染重、誤差大、測定成本高以及應用性差等問題。本文針對甘薯淀粉特性，在實踐中綜合考慮復雜性、準確性、實用性等多種因素，以國標GB8648－87為基礎［15］，從取樣量、樣品預處理過程及測定條件等方面探索適合甘薯直鏈淀粉含量測定的方法，研究不同基因型甘薯直鏈淀粉的含量差異，以期提供快速、簡便、微量的甘薯直鏈淀粉測定方法，為甘薯品質(zhì)育種提供實驗方法和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

50份甘薯樣品 材料根據(jù)不同肉色、生物特性等，選擇來自甘薯鑒定圃、國家區(qū)試、北方區(qū)試、省區(qū)試及國家甘薯資源庫，由中國農(nóng)業(yè)科學院甘薯研究所提供;直鏈淀粉，支鏈淀粉標樣 購自SIGMA公司;2%碘試劑 稱取碘化鉀1.0g，溶于少量蒸餾水，再加碘0.1g，待溶解后用蒸餾水稀釋定容至50mL，現(xiàn)配現(xiàn)用，避光保存;其它試劑均為分析純。

UV－2450型分光光度計 日本島津公司; AB204－E型電子分析天平 瑞士 METTLER TOLEDO;SHZ－82型恒溫振蕩器 國華企業(yè)。

1.2 實驗方法

1.2.1 標準曲線繪制 直鏈淀粉標準溶液∶稱取(100±0.5)mg直鏈淀粉于100mL容量瓶中，加入1.0mL無水乙醇濕潤樣品，再加入9.0mL1mol/L氫氧化鈉溶液，于60℃，振幅150r/min氣浴恒溫振蕩器中搖勻30min，取出迅速冷卻至室溫，定容。

支鏈淀粉標準溶液∶稱取(100±0.5)mg支鏈淀粉于100mL容量瓶中，加入1.0mL無水乙醇濕潤樣品，再加入9.0mL1mol/L氫氧化鈉溶液，于60℃，振幅150r/min恒溫振蕩器中搖勻30min，取出迅速冷卻至室溫，定容。

吸取直鏈淀粉標準溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8mL分別放入10只100mL容量瓶，再依次加入支鏈淀粉標準溶液5.0、4.8、4.6、4.4、4.2、4.0、3.8、3.6、3.4、3.2mL，加蒸餾水60mL，1mol/L乙酸溶液1.0mL，碘試劑1.0mL，定容(pH3.5左右)。用5.0mL0.09mol/L氫氧化鈉代替淀粉標準溶液為空白。靜置20min后，用分光光度計將試樣空白溶液調(diào)零，在620nm處測吸光度，以620nm處的OD值為縱坐標，直鏈淀粉的質(zhì)量百分數(shù)為橫坐標，繪制標準曲線，見圖1。

1.2.2 直鏈淀粉與表觀直鏈淀粉相關性 鑒于支鏈淀粉對試樣中碘－直鏈淀粉復合物的影響，在淀粉總量不變的條件下將支鏈淀粉和直鏈淀粉標準溶液按不同百分比配成一系列混合溶液，3個重復，測定同標準曲線方法，計算表觀直鏈淀粉含量(測定值)，與真實直鏈淀粉含量(觀察值)計算相關性，評價該方法測定結果的準確度與精密度。

1.2.3 樣品中直鏈淀粉的測定 甘薯淀粉制備∶準確稱取洗凈甘薯0.5kg，切成細塊狀，放入打漿機，加適量水，粉碎30s，倒入100目紗袋，加0.5L水洗提，另0.5L水再洗提一次。將洗提夜合并，過100目篩，靜置12h(去糖，沉淀)。淀粉置50℃烘箱24h，干燥淀粉研磨，過100目篩，入密封袋保存。

稱取(100±0.5)mg甘薯淀粉于20mL容量瓶中，加入 1.0mL無水乙醇濕潤樣品，再加入9.0mL1mol/L氫氧化鈉溶液，于60℃，振幅150r/min氣浴恒溫振蕩器中搖勻30min，取出迅速冷卻至室溫，定容(調(diào)節(jié)pH=3.5左右)。取5mL樣品溶液于盛有50mL蒸餾水的100mL容量瓶中，先后加入lmL 1mol/L乙酸溶液和1mL碘試劑，用蒸餾水定容至100mL，搖勻，靜置20min。測定時同時做一實驗空白，相同的操作步驟及測定所用同量試劑，但用2.5mL 0.09mol/L氫氧化鈉溶液代替試樣溶液，在620nm處測吸光度。每樣品3次重復。

1.2.4 樣品脫脂與否條件的探討 淀粉顆粒中直鏈淀粉含有α－1，4糖苷鏈的多聚葡萄糖化合物，以螺旋狀態(tài)存在，脂肪以棒狀貫穿于螺旋管中，不飽和脂肪酸碳鏈上含有不飽和鍵，碘分子極易進入螺旋內(nèi)部。由于測定方法中用到碘試劑作為比色指示劑，脂肪的存在勢必會影響直鏈淀粉含量的測定，使結果偏小，而脫脂步驟繁瑣，脫脂所用試劑乙醚對人體有危害，故探討樣品脫脂與否對直鏈淀粉測定結果的影響。

選5個不同類型甘薯淀粉樣品分兩組按上面的方法測定直鏈淀粉含量，一組不脫脂直接進行測定，另一組無水乙醚浸泡8h，多次洗脫，除脂肪，并50℃烘干后測定。

1.2.5 品種分組及其統(tǒng)計分析 依據(jù)甘薯特點，并結合統(tǒng)計方法進行了分組，根據(jù)肉色的不同，將甘薯分成不含色素的白心型，含胡蘿卜素的黃心型和含花青素的紫心型等類型。數(shù)據(jù)采用DPS9.5版統(tǒng)計分析軟件分析。

2 結果與分析

2.1 直鏈淀粉與表觀直鏈淀粉相關性

從圖1可以看出，直鏈淀粉測定含量在5%～37%的范圍內(nèi)與直鏈淀粉標準含量高度相關，其相關系數(shù)為0.9992，達到了極顯著的水平。說明一定范圍內(nèi)支鏈淀粉對直鏈淀粉含量測定影響極小，通過測定樣品溶液OD值得到的樣品表觀直鏈淀粉含量相當于樣品直鏈淀粉含量真實值。

圖1 直鏈淀粉含量標準值與測定值相關性

本方法的準確度和精密度是通過對一系列標準樣品進行多次測定來分析，直鏈淀粉濃度測定范圍設定參照甘薯直鏈淀粉含量可限范圍;從表1可知，本方法對各標準樣品的測定偏差小于1.42，其中超過13mg/100mL，測定偏差小于1%，相對偏差小于4%，準確度和精密度都較好，但小于13mg/100mL，測定偏差大于1%，相對偏差大于15.78%以上，其準確度和精密度則相對較差，可能因直鏈淀粉含量太低導致吸光度太小，系統(tǒng)誤差相對較大的緣故。目前，國內(nèi)外文獻報道不同基因型甘薯直鏈淀粉含量多處于10%～40%間［2，7－9］，故該方法適合于甘薯直鏈淀粉含量測定。

表1 直鏈淀粉含量標準值與測定值比較

2.2 脫脂與否對結果的影響

脫脂與否的結果比較見表2。從表2可以看出，脫脂前后直鏈淀粉含量的組內(nèi)誤差和組間誤差(除徐034215)均＜2%，接近國標允許的正常誤差范圍，相對偏差徐034215(北方區(qū)試)、徐薯22(國鑒品種)達5%，其它都未超2%，因此可知，甘薯經(jīng)水提處理后，淀粉粒中脂肪含量極少，或者脂肪與碘的加成反應率低，對兩種方法進行t檢驗(t=2.5586，P=0.0627)，表明少量脂肪的存在對于直鏈淀粉含量的測定沒有顯著影響，故甘薯直鏈淀粉含量測定過程中可省脫脂這一步驟。

表2 脫脂與未脫脂甘薯淀粉中直鏈淀粉含量測定結果比較

2.3 甘薯直鏈淀粉含量測定結果

2.3.1 直鏈淀粉含量的基因型差異 甘薯淀粉中直鏈淀粉含量的平均值為28.32%，變幅為14.22%～35.12%，變異系數(shù)為17.50%，顯示不同基因型甘薯直鏈淀粉含量差異顯著。其中，50203(35.12%，繁殖圃)，徐26(34.42%，國鑒品種)，徐22(34.07%，國鑒品種)直鏈淀粉含量高，均在34%以上;而67306 (14.22%，鑒定圃)，67115(16.77%，鑒定圃)，67610 (16.82%，鑒定圃)，67211(18.97%，鑒定圃)直鏈淀粉含量低，均在19%以下。

2.3.2 不同肉色間甘薯直鏈淀粉的基因型差異 表3表明不同肉色類型的甘薯品種間存在差異，達顯著或極顯著差異水平。從各自的變異系數(shù)看，無論是白心型還是黃心型均有可能篩選到高直鏈淀粉品種或低直鏈淀粉品種。黃心型變異系數(shù)最大，最有可能篩選到高直鏈淀粉品種或低直鏈淀粉品種。這與陸國權等人的研究結果大致相同［14］。但白心型與黃心型變異系數(shù)數(shù)值接近，并且50203(35.12%，繁殖圃)，徐26(34.42%，國鑒品種)，徐22(34.07%，國鑒品種)等直鏈淀粉含量高的品種皆屬于白心型，表明白心型中更易得到高直鏈淀粉品種。而鑒定圃中67306(14.22%)，67115(16.77%)，67610(16.82%)，67211(18.97%)等四個直鏈淀粉含量在19%以下的低直鏈淀粉品種中，除67610(16.82%)品種外，皆屬于黃心型，表明黃心型中更易得到低直鏈淀粉品種。

表3 甘薯不同肉色類型間直鏈淀粉含量的基因型差異

3 結論與討論

目前，國標法尚未有專門的甘薯淀粉測定方法，參照GB8648－87所確定的樣品脫脂步驟費時費事，且乙醚污染環(huán)境，對人體有害，本研究通過實驗證明可以省去這一步驟，不僅縮短了實驗流程而且減少了環(huán)境污染。實驗表明，甘薯淀粉經(jīng)水提處理后，甘薯淀粉粒中脂肪含量極少，或者脂肪與碘的加成反應率低，不脫脂對甘薯直鏈淀粉含量的測定無顯著影響。

直鏈淀粉與表觀直鏈淀粉相關性的測定結果其相關性系數(shù)為0.9992，達到了極顯著的水平，說明經(jīng)該預處理過程，淀粉顆粒中支鏈淀粉對直鏈淀粉含量測定影響極小，通過測定樣品溶液OD值得到的樣品表觀直鏈淀粉含量相當于樣品直鏈淀粉含量真實值。實驗表明，本方法快速、簡便、微量、重復性好，用于甘薯直鏈淀粉測定是可行的。

直鏈淀粉含量高低影響甘薯淀粉理化特性，具有重要的加工學意義。研究表明，不同肉色類型甘薯間直鏈淀粉含量差異達顯著或極顯著水平，可以從干率的不同進行分類，結合甘薯不同肉色類型，進一步研究直鏈淀粉含量與不同基因型甘薯的關系，來選育優(yōu)質(zhì)甘薯淀粉品種，因此，選育低直鏈淀粉的糯性甘薯和高直鏈淀粉的非糯性甘薯可能是今后甘薯育種新方向。

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Genotype variation in amylose content of sweetpotato

TANG Zhong－h(huán)ou，ZHU Xiao－qian，LI Qiang，LI Hong－min，XU Fei
(Sweetpotato Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Xuzhou 221121，China)

To study on rapid determination of amylose content in sweetpotato starch，the difference were assayed for genotypes variation in amylose content of sweetpotato.The results showed that it was highly correlated between true amylose and apparent amylose using the method(r=0.9992)，the error of five various samples of sweetpotato amylose content using degreasing were less than or near 2%of samples by using 0.50g，non－degreasing，which was accepted according to GB8648－87，indicated it was fit to the determination of amylose content in sweetpotato starch.There were some differences of amylose content among 50 sweetpotato varieties，which ranged from 14.22%～35.12%，the largest coefficient of variation from yellow－flesh varieties，which was the most likely to be screened with high or low amylose varieties.

sweetpotato;amylose content;determination;genotype variation

TS235.2

A

1002－0306(2011)11－0108－03

2010－07－12 *通訊聯(lián)系人

唐忠厚(1976－)，男，助研，主要從事甘薯功能物質(zhì)提取及品質(zhì)分析。

農(nóng)業(yè)部行業(yè)計劃項目(NYHYZX07－012－01C)。