鮮食糯玉米貯藏過程中淀粉含量及相關酶活性變化的研究

王 浩 劉景圣 鄭明珠 李 昊

（吉林農業大學食品科學與工程學院；小麥和玉米深加工國家工程實驗室，長春 130118）

鮮食糯玉米貯藏過程中淀粉含量及相關酶活性變化的研究

王 浩 劉景圣 鄭明珠 李 昊

（吉林農業大學食品科學與工程學院；小麥和玉米深加工國家工程實驗室，長春 130118）

以墾糯1號為研究對象，測定不同貯藏溫度（5、15、25℃）下鮮食糯玉米中可溶性總糖、總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉的質量分數及淀粉相關酶活性在48 h貯藏期內的變化。結果表明，由于顆粒結合型淀粉合成酶（GBSS）活性和淀粉脫分支酶（DBE）活性隨貯藏溫度的升高貯藏時間的延長呈下降趨勢，降低了對直鏈淀粉合成和積累的促進作用，而可溶性淀粉合成酶（SSS）活性和淀粉分支酶（SBE）活性隨貯藏溫度的升高貯藏時間的延長呈上升趨勢，促進了支鏈淀粉的積累，且可溶性糖主要向支鏈淀粉轉化，從而使鮮食糯玉米中支鏈淀粉質量分數和總淀粉質量分數升高；貯藏溫度對鮮食糯玉米中淀粉質量分數變化影響顯著，5℃條件下變化最緩慢，是鮮食玉米貯藏的理想溫度。

鮮食糯玉米 直鏈淀粉 支鏈淀粉 酶活性

我國是玉米種植大國，2012年我國玉米種植面積達34 949千公頃，年產量達20 812萬t，玉米已成為我國第一大糧食品種［1］。玉米營養豐富，食用價值高，玉米中含有在當今被證實最有效的50多種營養物質中的7種“抗衰劑”——亞油酸、鈣、谷胱甘肽、VA、VE、鎂、硒，此外，葉酸含量是大米的10倍，鉀含量是大米的2.45～3倍，鎂是大米的3倍，纖維素是大米的10倍［2］，所以玉米是所有主食中營養價值最高，保健效果最好的糧食作物［3］。

鮮食玉米是指在乳熟后期至蠟熟初期采摘，用于加工或直接食用的玉米類型，我國鮮食玉米包括各種類型的甜玉米、糯玉米、彩色玉米以及其他適合鮮食的玉米品種［4］。其中以鮮食糯玉米食用價值最高，鮮食糯玉米中所含的17種氨基酸有13種高于普通玉米［5-6］，劉春泉等［7］研究發現，鮮食糯玉米中的硒、維生素、礦物質及纖維素等含量均高于普通玉米和完熟糯玉米，且完熟糯玉米中品質較差的蛋白質在鮮食糯玉米中也得到了改善。有關研究發現鮮食糯玉米具有預防高血壓和動脈硬化、減肥、抗衰老、抗癌、通便排毒及調節血糖等多種功效［8］。

鮮食糯玉米采后仍處于旺盛的生理代謝階段，其營養品質和食用品質會迅速變化［9-11］。完熟糯玉米中的淀粉為100%的支鏈淀粉，但鮮食糯玉米中卻含有一定量的直鏈淀粉和可溶性糖［12］。在鮮食糯玉米貯藏過程中不僅可溶性糖會迅速轉化為淀粉，直鏈淀粉也會向支鏈淀粉轉化。淀粉是鮮食玉米籽粒除水分之外的主要組成成分，占鮮食玉米籽粒干重的70%左右。在一系列淀粉相關酶的催化作用下，可溶性糖、總淀粉、直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量在鮮食玉米采后貯藏過程中均會發生相關變化，顆粒結合淀粉合成酶（GBSS）控制直鏈淀粉的合成，而支鏈淀粉的合成是由淀粉合成酶（SS）、淀粉分支酶（SBE）和淀粉脫分支酶（DBE）通過一系列的催化作用共同完成的［13-15］。所以研究鮮食糯玉米貯藏期淀粉含量與相關酶活性的變化對鮮食糯玉米貯藏保鮮技術的研究具有十分重要的指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

墾糯1號：天景公司；蔗糖、葡萄糖和果糖標準品：美國Sigma公司；乙腈（色譜純）：國藥集團化學試劑有限公司。總淀粉、直鏈淀粉／支鏈淀粉測定試劑盒：愛爾蘭Megazyme國際公司。

1.2 儀器與設備

LGJ-III型醫用冷凍干燥機：上海醫用分析儀器廠；1200型高效液相色譜儀［配備G1311A型四元梯度泵、G1328型手動進樣器、G1311A13162型示差折光檢測器、G1316A型柱溫箱、Zorbax carbohydrate柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）、化學工作站］：美國Agilent公司；Multiskan FC型酶標儀：美國Thermro公司；TU-1810紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；Z36HK型高速離心機：德國Hermle公司；JK 3200B型超聲波清洗器：合肥金尼克機械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 取樣方法

選擇授粉后大小、成熟度一致的玉米穗掛牌標記，成熟20 d后選擇大小、成熟度一致，無病蟲害的45穗果穗均分為3份，保留苞葉，分別置于5、15、25℃條件下，各溫度條件下果穗均分為5組（A、B、C、D、E），每組3穗，每隔4 h取樣1次，連續取樣48 h，每次每穗取1縱排混合，將取完部分的樣品冷凍干燥，粉碎后用于可溶性糖含量及淀粉含量的測定，剩余樣品用于淀粉相關酶活性的測定。

1.3.2 可溶性總糖含量的測定

參照修琳等［16］的方法，并略作改進。滴加2 mL超純水于500 mg干粉碎后的玉米樣品中，混勻；經超聲波提取20 min，經8 000 r／min高速離心10 min后，取上清液加入等體積乙腈混勻，靜止30 min經8 000 r／min高速離心10 min后經 0.22 μm濾膜過濾，待進樣分析。色譜柱：Agilent Zorbax carbohydrate柱（4.6 mm ×250 mm，5 μm），流動相為乙腈-水（80∶20）；柱溫：25℃；檢測池溫度：35℃；流速1 mL／min，進樣量20 μL，采用外標法定量。

1.3.3 淀粉含量的測定

參照總淀粉、直鏈淀粉／支鏈淀粉測定試劑盒中的相關方法測定鮮食糯玉米籽粒中總淀粉含量及直鏈淀粉、支鏈淀粉含量。

1.3.4 淀粉合成酶活性的測定

參照Jiang等［17］及代立剛［18］方法，并略作改進。稱取3.0 g冷凍的籽粒鮮樣加10 mL提取緩沖液（最終濃度為Tricine-NaoH（pH 7.5）100 mmol／L，MgCl28 mmol／L，EDTA 2 mmol／L，甘油125 mL／L，PVP-40 10 g／L，β-巰基乙醇50 mmol／L），在冰浴條件下研磨成勻漿，取100 μL勻漿加1.5 mL緩沖液，微離心（1 000 r／min，4℃離心3 min），沉淀用緩沖液懸浮后用于顆粒結合型淀粉合成酶（GBSS）活性測定，剩余勻漿10 000 r／min，4℃離心30 min，收集上清液用于SSS活性測定。

1.3.5 淀粉分支酶（SBE）和淀粉脫分支酶（DBE活性的測定

參照Nakamura等［19］及何煜［20］的方法，并略作改進。稱取3.0 g冷凍的籽粒鮮樣加10 mL提取緩沖液 HEPES-NaOH，pH 7.5（終濃度為 EDT 5 mmol／L，DTT 1 mmol／L，KCl 2 mmol／L，聚乙烯吡咯烷酮1%），在冰浴條件下研磨成勻漿，取勻漿離心（10 000 r／min，4℃離心10 min）。取300 μL上清液加入300 μL HEPES-NaOH，pH 7.5提取液稀釋倍后用于SBE活性測定。另稱取3.0 g冷凍的籽粒鮮樣加10 mL提取緩沖液HEPES-NaOH，pH 6.（終濃度為MgCl25 mmol／L，EDTA 2 mmol／L，β-巰基乙醇50 mmol／L和甘油12.5%），在冰浴條件下研磨成勻漿，取勻漿離心（10 000 r／min，4℃離心10 min）。取上清液用于DBE活性測定。

1.4 數據分析

試驗數據采用DPS v3.01軟件進行方差分析SSPS 18.0軟件進行相關性分析，用excel軟件做分析圖表。

2 結果與分析

2.1 不同貯藏條件下，可溶性總糖含量的變化

鮮食玉米采后可溶性總糖含量的變化趨勢研究，結果如圖1所示。從圖1可知，3種不同貯藏溫度下，可溶性總糖含量均呈現下降趨勢，5和15℃條件下可溶性總糖含量隨著貯藏時間的延長，可溶性糖含量差距不大，但含量都高于25℃貯藏條件，可明顯延緩可溶性糖含量的下降。

圖1 不同貯藏溫度下可溶性總糖含量的變化

2.2 不同貯藏條件下，SSS、GBSS、DBE和SBE酶活性的變化

2.2.1 可溶性淀粉合成酶（SSS酶）的活性變化

可溶性淀粉合成酶（SSS酶）的活性變化結果如圖2所示。可以看出，3個貯藏溫度下，SSS酶的活性均升高，隨著貯藏時間的延長，15和25℃條件下SSS酶活性比5℃條件下活躍，表明低溫貯藏條件可抑制SSS酶活性從而減緩可溶性糖向淀粉的合成進程。

圖2 不同貯藏溫度下SSS酶活性隨時間的變化

2.2.2 顆粒淀粉合成酶（GBSS酶）的活性變化

顆粒淀粉合成酶（GBSS酶）的活性變化結果如圖3所示。可以看出，5℃條件下的GBSS酶活性變化不大。貯藏中期，15、25℃條件下的GBSS酶活性變化較活躍，25℃條件下酶活性變化的幅度比較大。結果表明，隨著溫度的升高時間的延長，GBSS酶活性呈降低趨勢。

圖3 不同貯藏溫度下GBSS酶活性隨時間的變化

2.2.3 淀粉分支酶（SBE酶）的活性變化

鮮玉米采后SBE酶的變化見圖4。結果表明，3個貯藏溫度下，SBE酶活力均升高，但25℃貯藏條件，鮮玉米籽粒中SBE酶活力均高于5和15℃。

2.2.4 淀粉脫分支酶（DBE酶）的活性變化

鮮玉米采后DBE酶的變化見圖5。結果表明，在3個溫度下，淀粉脫分支酶活性緩慢下降；5℃下的鮮玉米淀粉脫支酶活力下降緩慢。因此，貯藏溫度以及貯藏時間對該酶活力有較大影響。

圖4 不同貯藏溫度下SBE酶活性隨時間的變化

圖5 不同貯藏溫度下DBE酶活性隨時間的變化

2.3 淀粉含量在不同溫度下的變化

2.3.1 總淀粉含量變化

總淀粉含量變化如圖6所示，隨著貯藏溫度的升高貯藏時間的延長，總淀粉含量分數呈逐漸上升的趨勢，經二因子相關性分析，貯藏溫度與可溶性總糖含量顯著相關，相關系數r=0.958。如圖7所示，5℃條件下上升了11.22%，15℃條件下上升了18.70%，25℃條件下上升了28.67%。

圖6 不同貯藏溫度下總淀粉含量的變化

2.3.2 直鏈淀粉含量變化

直鏈淀粉含量變化如圖7所示，隨著貯藏溫度的升高貯藏時間的延長，直鏈淀粉含量呈逐漸下降的趨勢，經二因子相關性分析，貯藏溫度與直鏈淀粉含量顯著相關，相關系數r=0.936。如圖9所示，5℃條件下下降了5.68%，15℃條件下下降了61.06%，25℃條件下下降了69.02%。

圖7 不同貯藏溫度下直鏈淀粉含量的變化

2.3.3 支鏈淀粉含量變化

支鏈淀粉含量變化如圖8所示，隨著溫度的升高貯藏時間的延長，支鏈淀粉含量呈逐漸上升的趨勢，經二因子相關性分析，貯藏溫度與支鏈淀粉含量顯著相關，相關系數r=0.949*。5℃條件下上升了13.45%，15℃條件下上升了28.85%，25℃條件下上升了40.96%。

圖8 不同貯藏溫度下支鏈淀粉含量的變化

2.4 淀粉、可溶性糖含量與酶活性之間的變化規律

由表1相關性分析可知，總淀粉含量與SSS酶活性和SBE酶活性成顯著正相關，與GBSS酶活性和DBE酶活性及可溶性總糖含量呈顯著負相關。由淀粉相關酶活性變化可知，SSS酶活性和SBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時間的延長呈上升趨勢，促進了總淀粉的積累；GBSS酶活性和DBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時間的延長呈下降趨勢，降低了對總淀粉積累的抑制作用。而可溶性總糖含量隨貯藏溫度的升高貯藏時間的延長呈下降趨勢（5℃下降34.23%，15℃下降49.41%，25℃下降55.95%），表明可溶性糖在逐漸向淀粉轉化，且貯藏溫度越高轉化率越高。

表1 淀粉含量與淀粉相關酶活性及可溶性總糖含量之間的相關性分析

直鏈淀粉含量與GBSS酶活性和DBE酶活性及可溶性總糖含量成顯著正相關，與SSS酶活性和SBE酶活性呈顯著負相關。由淀粉相關酶活性變化可知，GBSS酶活性和DBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時間的延長呈下降趨勢，降低了對直鏈淀粉合成和積累的促進作用，而可溶性總糖含量的降低表明在鮮食糯玉米貯藏過程中，可溶性糖并沒有向直鏈淀粉轉化；SSS酶活性和SBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時間的延長呈上升趨勢，抑制了直鏈淀粉的積累，促進了直鏈淀粉向支鏈淀粉的轉化。

支鏈淀粉含量與SSS酶活性、SBE酶活性和可溶性總糖含量成顯著正相關，與GBSS酶活性和DB酶活性及可溶性總糖含量呈顯著負相關。由淀粉相關酶活性變化可知，SSS酶活性和SBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時間的延長呈上升趨勢，促進了支鏈淀粉的積累；GBSS酶活性和DBE酶活性隨溫度升高貯藏時間的延長呈下降趨勢，降低了對點支鏈淀粉積累的抑制作用，同時可溶性總糖含量的下降表明，在鮮食糯玉米貯藏過程中可溶性糖主要是向支鏈淀粉轉化。

3 結論

本研究通過測定不同貯藏溫度（5、15、25℃）下鮮食糯玉米中可溶性總糖質量分數、總淀粉含量、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量及淀粉相關酶活性在48貯藏期內的變化，分析得出：GBSS酶活性和DBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時間的延長呈下降趨勢，降低了對直鏈淀粉合成和積累的促進作用，SS酶活性和SBE酶活性隨貯藏溫度的升高貯藏時間的延長呈上升趨勢，促進了支鏈淀粉的積累，可溶性糖主要向支鏈淀粉轉化，從而使鮮食糯玉米中支鏈淀粉含量和總淀粉含量升高；貯藏溫度對鮮食糯玉米中淀粉含量變化影響顯著，5℃條件下變化最緩慢，是鮮食玉米貯藏的理想溫度。

［1］國家統計局.2012年全國糧食再獲豐收［EB／OL］. ［2012-12-20］.http：／／www.stats.gov.cn／tifx／fxbg／t20121130_402855454.htm The national grain bumper harvest In 2012.［EB／OL］. ［2012-12-20］.The national bureau of statistics.http：／／www.stats.gov.cn／tifx／fxbg／t20121130_402855454.htm

［2］文青.玉米的營養價值［J］.科學養鴿，2009（4）：108-109 Wen Qing.The nutritional value of corn［J］.Science Pigeon，2009（4）：108-109

［3］王瑞麗.哪種玉米營養價值高［J］.藥物與人，2010（2）：33 Wang Ruili.What kind of corn high nutritional value［J］. Drugs and People，2010（2）：33

［4］中華人民共和國農業部.NY 5200-2004，無公害食品鮮食玉米［S］.北京：中國農業出版社，2004 The ministry of agriculture of the People＇s Republic of China. NY 5200-2004，The pollution-free food fresh corn［S］. Beijing：China Agriculture Press，2004

［5］孟俊文.保健型黑糯玉米的營養價值及綜合利用［C］／／2009年全國鮮食玉米育種栽培及產業化研討會論文集：瓜果菜.2009（7）：359-365 Meng Junwen.High nutritional value and comprehensive utilization of black waxy maize.［C］／／The cultivation and industrialization symposium proceedings of fresh corn in 2009. 2009（7）：359-365

［6］初莉婭.甜玉米營養及食用方法［J］.農業知識，2009，20：60 Chu Liya.The edible methods and nutrition of sweet corn. ［J］.Agricultural Knowledge，2009，20：60

［7］劉春泉，宋江峰，李大婧.鮮食糯玉米的營養及其加工［J］.農產品加工，2010（6）：8-9 Liu Chunquan，Song Jiangfeng，Li Dajing.The processing and nutrition of fresh waxy corn［J］.Agricultural Products Processing，2010（6）：8-9

［8］石明亮，薛林，胡加如，等.玉米和特用玉米的營養保健作用及加工利用途徑［J］.中國食物與營養，2011，17（2）：66-71 Shi Mingliang，Xue Lin，Hu Jiaru，et al.The health function and processing utilization way of maize and special maize ［J］.Food and Nutrition in China，2011，17（2）：66-71

［9］Fiedorowicz M，Rebilas K.Physicochemical properties of waxy corn starch and corn amylopectin illuminated with linearly polarised visible light［J］.Carbohydrate Polymers， 2002，50：315-319

［10］Tziotis A，Seetharaman K，Klucinec J D，et al.Functional properties of starch from normal and mutant corn genotypes ［J］.Carbohydrate Polymers，2005，61：238-247

［11］Zhou X，Lim S T.Pasting viscosity and in vitro digestibility of retrograded waxy and normal corn starch powders［J］. Carbohydrate Polymers，2012，87：235-239

［12］Liu H，Ramsden L，Corke H.Physical properties and enzymatic digestibility of acetylated ae，wx，and normal maize starch［J］.Carbohydrate Polymers，1997，34：283-289

［13］Bao J S，Sun M，Corke M.Analysis of genetic behavior of some starch properties in Indica rice（Oryza sativa L）：thermal properties，gel texture，swelling value［J］.Theoretical and Applied Genetics，2002，104：408-413

［14］Myers A M，Morell M K，James M G，et al.Recent progress toward understanding the biosynthesis of the amylopectin crystal［J］.The Plant Joural，2000，122：989-998

［15］Zhang G，Cheng Z，Zhang X，et al.Double repression of soluble starch synthase genes SSⅡa and SSⅢa in rice （O．sativa L）uncovers interactive effects on physicchemical properties of starch［J］.Genome，2011，54：448-459

［16］修琳，劉景圣，蔡丹，等.鮮玉米中可溶性糖含量的測定［J］.食品科學，2011，32（4）：174-176 Xiu Lin，Liu Jingsheng，Cai Dan，et al.Determination of soluble sugar content in fresh corn［J］.Food Science，2011，32（4）：174-176

［17］Jiang A，Cao W，Dai T，et al.Activities of key enzymes for starch synthesis in relation to growth of superior and inferior grains on winter wheat（Triticum aestivum L）spike［J］. Plant Growth Regulation，2003，41：247-257

［18］代立剛.鮮食玉米貯藏過程中淀粉合成酶活性變化規律研究［D］.長春：吉林農業大學，2013 Dai Ligang.The Research of SS Activity Variation of Fresh Maize During Storage［D］.Changchun：Jilin Agriculture U-niversity，2013

［19］Nakamura Y，Umemoto T，Ogata N，et al.Starch debranching enzyme（R-enzyme or pullulanase）from developing rice endosperm：purification，cDNA and chromosomal localization of the gene［J］.The Plant Journal，1996，199：209-218

［20］何煜.鮮食玉米貯藏過程中SBE、DBE的活性變化規律研究［D］.長春：吉林農業大學，2013 He Yu.The Research of SBE、DBE Activity Variation of Fresh Maize During Storage［D］.Changchun：Jilin Agriculture University，2013.

Research on the Change of Starch Content and Enzymes Activities Associated with Starch Synthesis in Fresh-Eating
Waxy Corn in the Process of Storage

Wang Hao Liu Jingsheng Zheng Mingzhu Li Hao
（College of Food Engineering；Jilin Agricultural University National Engineering Laboratory for Wheat-Corn Further Processing，Changchun 130118）

This study took maize-waxy-1 as the research object，and the total soluble sugar contents，total starch contents，amylose contents，amylopectin contents and the enzymes activities associated with starch biosynthesis in fresh-eating waxy corn within 48 hours under different storage temperatures（5℃、15℃、25℃）were determined.The test results showed that the effect on the amylose synthesis and accumulation went down due to the decline of GBSS enzyme activity and DBE enzyme activity along with the increase of storage temperature and storage time.Because of the rise of SSS enzyme activity and SBE enzyme activity with the increase of storage time and storage temperatures，the accumulation of amylopectin was restrained，and the soluble sugar was mainly converted to amylopectin.In view of the above reasons，the amylopectin content and total starch content in fresh-eating waxy corn would increases along with the increase of storage temperature and storage time；storage temperature has significant effects on the changes of starch content in fresh-eating waxy corn.Under the storage condition of 5℃，the starch content changed more slower than that of 15℃ or 25℃，and 5℃ was the ideal temperature for the storage of fresh -eating waxy corn.

fresh-eating waxy corn，amylose，amylopectin，enzyme activity

Q945.18

A

1003-0174（2017）03-0006-06

國家自然科學基金（31171760）

2015-08-16

王浩，男，1981年出生，講師，食品科學

劉景圣，男，1964年出生，教授，食品科學