不同板栗品種(系)抗性淀粉綜合評價

曹小艷 李 志 張 卿，2 秦 嶺，2 邢 宇，2

(農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點實驗室；北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院1，北京 102206)(北京林果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心2，北京 102206)

板栗(CastaneaMollissimaBlume)屬于殼斗科栗屬堅果類植物，是多年生落葉喬木，也是中國特色干果之一，享譽海外。作為世界板栗生產(chǎn)的大國，中國板栗種植面積和產(chǎn)量一直保持世界第一[1]。板栗中含豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，主要是淀粉和可溶性糖為主的多種碳水化合物，并含有多種人體所需的微量元素以及蛋白質(zhì)、粗脂肪、維生素、氨基酸等營養(yǎng)成分，因此具有極高的營養(yǎng)價值和藥用價值[2-3]。

板栗素有“木本糧食”之稱，主要以積累淀粉為主，早期人們認為淀粉是可以被人體徹底吸收的營養(yǎng)物質(zhì)[4-5]。后經(jīng)研究人員發(fā)現(xiàn)，有些淀粉被包埋在不溶膳食纖維中，被命名為抗性淀粉，抗性淀粉是不能被正常健康人體小腸消化吸收的淀粉及其降解物的總稱[6]，板栗總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%～80%，其中抗性淀粉含量較高，占淀粉總含量的68.93%[7]。抗性淀粉作為膳食纖維具有一定的生理功能，有預(yù)防結(jié)腸癌、控制體重、調(diào)節(jié)血糖平衡、促進礦物質(zhì)吸收、降低膽固醇等作用[8]。隨著生活水平的提高，人們對食物品質(zhì)的要求也越來越重視，抗性淀粉所具有的有益作用備受關(guān)注。研究板栗抗性淀粉為其功能性食品開發(fā)提供理論基礎(chǔ)，對板栗淀粉的進一步研究具有重要意義。國內(nèi)外對板栗淀粉的研究取得很大進展，其中Takada等[9]對板栗淀粉的支鏈、直鏈淀粉含量和結(jié)構(gòu)等指標(biāo)進行了測定，研究表明直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%左右。Choo等[10]在分子結(jié)構(gòu)的改變對淀粉及淀粉膠體性質(zhì)的影響方面做了研究。江美都等[11]測定板栗的支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.4%，淀粉的糊化溫度為75.9 ℃。目前對抗性淀粉的研究有一定的進展，其中Gu等[12]主要研究抗性淀粉的制備以及結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性狀。覃海兵[5]則對板栗抗性淀粉的制備及性質(zhì)進行研究。因此在前人的研究基礎(chǔ)上對板栗的淀粉特性深入探討，可以極大地提高其淀粉相關(guān)產(chǎn)品的附加值，同時帶來良好的生產(chǎn)效益，對食品行業(yè)的發(fā)展有極大的促進意義。

本研究通過對72個板栗品種(系)的單粒重、含水量、總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉及板栗的抗性淀粉含量多項指標(biāo)進行測定，比較不同板栗品種(系)淀粉的相關(guān)性；對不同生板栗品種(系)抗性淀粉進行綜合評價。篩選綜合品質(zhì)優(yōu)良的板栗品種，為板栗遺傳育種的改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

板栗果實樣品采自河北昌黎果樹研究所板栗實驗基地，隨機選取長勢健壯的板栗植株進行采樣，收集均勻的堅果用于實驗。

1.2 實驗方法

1.2.1 堅果外觀性狀描述

參考《板栗種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[13]，對板栗果實等進行物理性狀描述。包括堅果顏色、堅果形狀、堅果底座大小以及絨毛稀密方面的分析對比。

對板栗堅果單粒重的分析，采用稱重法。從采集的樣品中隨機選取10個堅果，用天平稱取堅果的質(zhì)量，其平均值為堅果單粒質(zhì)量。

對板栗堅果大小進行測定，從采集的樣品中隨機選取10個堅果，用游標(biāo)卡尺測量板栗堅果的寬、高、厚，取平均值。

1.2.2 栗仁中含水量的測定

對栗仁中貯藏的含水量進行測定。為了測量的準(zhǔn)確，整個過程在適宜的溫度和密封環(huán)境下進行，避免水分過多的蒸發(fā)而使測量結(jié)果偏差過大。從采集的每個樣品中隨機選取3個板栗，去殼剝皮并將板栗栗仁切碎，然后將其分成質(zhì)量相近的3份，放入烘箱中110 ℃殺青15 min，50 ℃烘干72 h，冷卻后稱重，重復(fù)烘干稱重，直至達到恒重為止。前后質(zhì)量差即為板栗含水量，精確至0.01%。

1.2.3 栗仁淀粉含量的測定

栗仁中淀粉含量的測定采用的是干基。栗仁支鏈、直鏈淀粉含量的測定參照陳俊芳等[14]、王廣鵬等[15]的測定方法(略有改進，λ1=635 nm，λ2=445 nm，λ3=543 nm，λ4=758 nm)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，測定栗仁的直鏈、支鏈淀粉含量，直鏈淀粉與支鏈淀粉含量的和即為總淀粉含量。結(jié)果以支鏈、直鏈淀粉占總淀粉的百分比表示，精確至0.01%。

1.2.4 栗仁抗性淀粉的測定

栗仁中抗性淀粉含量的測定采用的是濕基。采用苑曉云等[16]的方法進行測定，結(jié)果精確至0.01%。

1.3 數(shù)據(jù)分析

測定數(shù)據(jù)使用Excel軟件整理，差異顯著性采用SPSS軟件進行分析。結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，n=3。

2 結(jié)果與分析

2.1 外觀品質(zhì)分析

不同板栗品種(系)的大小、單粒質(zhì)量存在顯著性的差異(表1)。板栗的單粒質(zhì)量在3.19～14.6 g之間。板栗種子的厚度在12.13～22.33 mm之間，寬度在20.79～35.31 mm之間，高度在17.11～29.67 mm之間，在所測得板栗品種(系)中南方品種(系)單粒質(zhì)量的平均值為11.57 g，北方品種(系)單粒質(zhì)量的平均值為8.34 g；其中單粒質(zhì)量最高的是位于湖南的‘焦扎’為14.62 g，最低的是位于河北的‘替碼珍珠’為3.19 g。

表1 不同板栗品種(系)堅果大小、單粒重、形狀的差異性

續(xù)表1

堅果不僅包括可以食用的部分栗仁，還包括果頂、果肩、茸毛、筋線、底座等不可食用的部分。這些表面性狀雖然不能直接影響對板栗的選取，但通過觀察與測量板栗堅果，了解板栗堅果的直觀特性，有助于區(qū)分不同的板栗品種(表1)。

堅果形狀通常用邊果來描述，一般分為3類：橢圓形、圓形和三角形。所選用的板栗品種(系)中橢圓形有70個，如‘徐玉明道’‘東陵明珠’；圓形有1個，如‘白底座’；三角形有1個，如‘波葉-8’。板栗的顏色多數(shù)為紅棕，少部分為黃褐和紅褐。堅果底座大小通常可以分為大、中、小3類。大部分底座是中等，有少量為大和小，最小為‘金豐’。絨毛稀密度分為稀、中、密3種。在所測得品種(系)中，大多數(shù)板栗是稀或中，但‘徐玉明道’‘白底座’‘牛圈子’‘毛栗1號’‘新田優(yōu)株’和‘羅田林科’這6個品種(系)中絨毛較密。

2.2 栗仁的含水量與淀粉含量

2.2.1 栗仁含水量分析

由表2可知，板栗栗仁中含水量在33.63%～67.88%之間。河北的‘大蘭口’含水量最高，為67.88%，‘早2’含水量最低，為33.63%，可能由于保存時間過長失水造成。其中南方的含水量在50.41%～57.93%之間，與南方相比，北方含水量波動幅度較大。

表2 不同板栗品種(系)栗仁含水量

2.2.2 栗仁中直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉以及抗性淀粉的分析

對不同板栗品種(系)栗仁淀粉特性進行測定。表3～表6結(jié)果表明，不同板栗品種(系)間直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉以及抗性淀粉含量存在很大差異。板栗栗仁中總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在51.33%～71.21%之間，主要以支鏈淀粉為主，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在35.2%～58.35%之間，而直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.43%～18.56%之間，支鏈淀粉與直鏈淀粉含量的比值在1～10倍之間，抗性淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3.44%～22.22%之間。根據(jù)抗性淀粉的含量將72個板栗品種(系)按南北方劃分為兩大類，南方抗性淀粉含量最高值與最低值的比值約為4 ∶1，北方抗性淀粉含量最高值與最低值的比值約為6.5 ∶1，可見北方比南方抗性淀粉差異更大。由于供試材料中南方品種較少，因此只將北方品種按照抗性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低劃分為低(0～10%)(表4)、中(11%～16%)(表5)、高(16%以上)(表6)3類。

表3結(jié)果表明南方不同板栗品種(系)抗性淀粉的含量。質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是來自廣西的品種‘廣西玉林’，為17.52%；質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低則是湖南的‘DL-2’，為4.47%；兩者相差約4倍，由此可見在南方中不同板栗品種(系)抗性淀粉的含量差異較大。

表3 南方不同板栗品種(系)栗仁抗性淀粉含量

表4結(jié)果表明北方品種(系)中抗性淀粉含量較低的板栗品種(系)群的淀粉特性。其中抗性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是河北的‘XL-002’，為10.92%；含量最低的是河北的‘徐玉明道’， 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.44%；可見在北方品種中同一地區(qū)不同板栗品種(系)抗性淀粉的含量存在較大差異。直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3.57%～17%之間，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高是山東的‘石豐，’為17%，最低的是河北的‘鳳2’，為3.57%，是最高含量的五分之一；支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是‘焦葉達1-3’，為53.99%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的是‘小官10’，為35.2%，；總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是‘寬城王場溝’，為61.62%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的是‘波葉-8’，為51.33%。

表4 北方不同板栗中抗性淀粉含量較低的品種(系)

表5顯示北方品種(系)中抗性淀粉含量中等的板栗品種(系)群的淀粉特性。直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.43%～16.71%之間，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高是北京的‘燕平’，為16.71%，最低的是河北的‘大蘭口’，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.43%；支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是山東的‘金豐’，為58.35%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的是‘何家墳雜交5號’， 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37.68%；總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在52.14%～64.15%之間，與表4無明顯差異。

表6結(jié)果顯示北方品種(系)中抗性淀粉含量較高的板栗品種(系)群的淀粉特性。直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3.62%～18.56%之間，河北‘燕秋’ 質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為18.56%，河北 ‘北峪2號’ 質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為3.62%；支鏈淀粉河北‘變異燕明’ 質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為55.18%， ‘遷西壯栗’ 質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為38.29%；總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在51.50%～71.22%之間，相比表4、表5波動幅度較大。

2.3 直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉、抗性淀粉之間的相關(guān)性分析

為尋找板栗栗仁中不同淀粉之間的相互關(guān)系，對其直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉和抗性淀粉含量進行相關(guān)性分析。統(tǒng)計分析結(jié)果表明(表7)，板栗栗仁中的支鏈淀粉含量與總淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.656。抗性淀粉含量與總淀粉含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.259。支鏈淀粉含量與直鏈淀粉含量呈極顯著負相關(guān), 相關(guān)系數(shù)為-0.635。直鏈淀粉含量與抗性淀粉含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.214。

表5 北方不同板栗中抗性淀粉含量中等的品種(系)

表6 北方不同板栗中抗性淀粉含量較高的品種(系)

表7 直鏈、支鏈、抗性淀粉、總淀粉之間的相關(guān)性分析

注：**在0.01 水平上顯著相關(guān)；*在0.05 水平上顯著相關(guān)。

3 討論

淀粉主要存在于高等植物的塊根、塊莖、種子中，是植物主要的貯藏物質(zhì)。淀粉是由高等植物在造粉體中合成的一種半結(jié)晶狀的顆粒，是由支鏈淀粉和直鏈淀粉分子徑向排列而成[17-18]。板栗的主要組成成分是淀粉，是板栗營養(yǎng)品質(zhì)的重要參考指標(biāo)，占干物質(zhì)的38%～80%[19-20]。本研究表明板栗栗仁總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在51.33%～71.21%之間，不同區(qū)域板栗品種(系)間存在很大差異，南方不同品種(系)中板栗總淀粉波動幅度比較小，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在52.84%～59.86%之間，北方不同品種(系)之間差異較明顯，總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在51.33%～71.21%之間；發(fā)現(xiàn)北方品種總淀粉含量高于南方總淀粉含量，但也有個別品種(系)除外，這與梁麗松等[21]的結(jié)果相反，由于本研究板栗品種(系)較多，地理位置分布集中，與其保存方式和保存時間不同而形成的顯著差異，為板栗生產(chǎn)種植提供參考。板栗兩種淀粉中主要以支鏈淀粉為主，支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在35.2%～58.35%，南北方相比差異不明顯，結(jié)合王廣鵬等[22]研究的板栗支鏈淀粉含量與堅果糯性的定量關(guān)系，通過淀粉各指標(biāo)和糯性的相關(guān)分析，認為支鏈淀粉含量與糯性成極顯著正相關(guān)，因此支鏈淀粉含量可作為板栗糯性品質(zhì)評價的最佳定量指標(biāo)，在周慧穎等[23]研究的糯小麥中也證實支鏈淀粉含量越高糯性越強，這為以后的栽培育種奠定一定的基礎(chǔ)。直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.43%～18.56%之間，南方直鏈淀粉含量最高值約是最低值的3倍，北方直鏈淀粉含量最高值約是最低值的9倍，可得出南北方直鏈淀粉存在明顯差異，結(jié)合梁麗松等[21]的研究，可以得出淀粉糊的黏度與直鏈淀粉含量有很大相關(guān)性，尤其是峰值黏度與直鏈淀粉含量及淀粉粒粒徑均有顯著的相關(guān)性[21]，同時Li等[24]在稻米中研究表明直鏈淀粉含量更能影響稻米品質(zhì)特別是烹飪食味品質(zhì)，因此這為以后的生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ)。

對不同板栗品種(系)抗性淀粉含量進行分析。對于南方所測板栗品種(系)中，‘羅田林科’‘新田優(yōu)株’‘焦扎湖南’‘DL-2’這四個品種(系)的抗性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)都低于10%；‘焦雜’‘廣西玉林’以及‘廣西油栗’所含抗性淀粉均高于10%。對于北方所測板栗品種(系)中，抗性淀粉相互之間的差異尤為明顯，‘燕秋’的抗性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為22.22%，‘徐玉明道’的抗性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為3.44%；其中‘徐玉明道’‘白底座’‘寬城王場溝’‘波葉-8’等 10個品種(系)抗性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于10%。可見不同板栗品種(系)之間抗性淀粉含量存在很大差異，相關(guān)性分析得出抗性淀粉的含量與直鏈淀粉的含量呈顯著正相關(guān)，與覃海兵[5]研究結(jié)果一致。研究表明不同板栗品種(系)的含水量、總淀粉含量、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量，以及抗性淀粉含量與品種聯(lián)系密切，同時也具有較明顯的地域分布特征。可見抗性淀粉含量與直鏈淀粉含量密切相關(guān)。

4 結(jié)論

比較不同板栗品種(系)栗仁中總淀粉、支鏈淀粉、直鏈淀粉、抗性淀粉的含量差異并分析其相關(guān)性。研究表明，板栗栗仁中總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在51.33%以上，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的品種是‘燕秋’，為71.21%；質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的是‘波葉-8’，為51.33%。直鏈淀粉中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是‘燕秋’，為18.56%；最低的是‘大蘭口’，為2.43%，直鏈淀粉含量與支鏈淀粉含量呈極顯著負相關(guān)。支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是‘金豐’，為58.35%；質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的是‘小官10’，為22.20%，支鏈淀粉與總淀粉是顯著正相關(guān)關(guān)系。抗性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是‘燕秋’，為22.22%；質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的是‘徐玉明道’，為3.44%；抗性淀粉與直鏈淀粉呈顯著正相關(guān)。