不同類型大豆籽粒可溶性糖組分含量比較

王一璞，武國瑞，楊萬明，杜維俊，趙晉忠，岳愛琴，張永坡，高春艷，王 敏

（1.山西農業大學農學院，山西太谷030801；2.晉中學院生物科學與技術學院，山西晉中030600）

大豆起源于我國，是世界上最主要作物之一[1-3]。大豆籽粒中的營養物質包括蛋白質、油脂、碳水化合物、維生素、無機鹽以及一些微量元素等，其中，可溶性糖一般占大豆籽粒物質含量的8%～10%[4-6]。大豆中的可溶性糖主要有葡萄糖、蔗糖、棉子糖、水蘇糖等，對人體有重要的保健作用[7-10]。因此，對大豆的可溶性糖進行研究具有重要意義。

糖含量的變化標志著植物體內碳水化合物的合成情況，不同類型大豆糖含量的變化能夠反映進化過程中大豆碳水化合物合成能力的變化[11]。有研究表明，栽培大豆中糖含量高于野生大豆[12]，但可溶性糖及組分在大豆進化過程中的趨勢研究甚少。

本研究采用HPLC-RID 法測定，比較野生大豆、半野生大豆及栽培大豆可溶性糖組分含量，以期為研究可溶性糖與進化的關系及遺傳變異奠定基礎，從而提高大豆品質。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為6 個不同大豆品種，其品種編號及類型列于表1）。各品種種子在山西農業大學農作站繁育，于種子完熟后，冷凍、干燥、粉碎過0.25 mm篩，然后放于4 ℃冰箱中儲藏備用。

表1 試驗大豆類型

1.2 方法

1.2.1 4 種可溶性糖含量的測定 葡萄糖、蔗糖、棉子糖、水蘇糖4 種糖均采用液相色譜- 折光示差檢測法進行測定。由于葡萄糖和果糖是同分異構體，難以分離，將果糖視為葡萄糖進行測定。

取大豆粉0.15 g，置于離心管中，加50%乙醇3 mL，超聲振蕩4 h，靜置8 h，以12 000 r/min 離心10 min，取上清液，加2 mL 正己烷萃取，靜置10 min，待出現明顯分層后將上清液抽離，取下層液體過0.22 μm 濾膜。

采用Agilent12600 高效色譜儀和ZORBAXSBCarbohydrate（5 μm，25 cm×4.6 mm）色譜柱進行定量分析。流動相為70%的乙腈溶液，流速1.0 mL/min，柱溫30 ℃，參比池溫度35 ℃，進樣量20 μL，運行30 min。

1.2.2 標準曲線的繪制 分別取葡萄糖、蔗糖、棉子糖、水蘇糖標準品200、400、600、800、1 000 μg，參考1.2.1 進行定量分析。得到4 種可溶性糖的標準曲線：葡萄糖為y＝37.717x－9 521.00；蔗糖為y＝88.352x＋549.670；棉子糖為y＝69.494x－151.600；水蘇糖為y＝63.059x＋2 031.100。

1.3 數據處理

數據采用Excel、SPSS 和GraphPad Prism 軟件進行處理。

2 結果與分析

2.1 不同野生大豆品種可溶性糖組分含量的比較

比較不同可溶性糖組分發現，野生大豆水蘇糖含量顯著高于其他3 類糖含量，其次為蔗糖含量，2 個野生大豆品種表現趨勢一致；葡萄糖和棉子糖的含量較低，且2 種糖含量差異不顯著；比較2 個野生大豆品種，品種SNWS411 的4 種可溶性糖組分含量均低于品種SNWS220，除葡萄糖含量外，其他3 種可溶性糖組分均達顯著差異（圖1）。

2.2 不同半野生大豆品種可溶性糖組分含量的比較

比較不同可溶性糖組分發現，半野生大豆品種中，蔗糖含量和水蘇糖含量高于葡萄糖含量和棉子糖含量且差異顯著，在2 個半野生大豆品種中表現一致；蔗糖含量和水蘇糖含量在SNWS093 中差異不顯著，在SNWS126 中水蘇糖含量顯著高于蔗糖含量；棉子糖含量高于葡萄糖含量，但SNWS126 品種這2 種糖差異不顯著。比較2 個半野生大豆品種，葡萄糖、蔗糖、水蘇糖含量差異顯著，棉子糖含量差異不顯著（圖2）。

2.3 不同栽培大豆品種可溶性糖組分含量的比較

比較不同可溶性糖組分發現，在栽培大豆中，蔗糖含量最高，與其他3 種糖含量差異顯著；水蘇糖和棉子糖含量次之，葡萄糖含量較低；比較2 種栽培大豆品種，蔗糖和棉子糖含量在栽培大豆品種間差異顯著，葡萄糖、水蘇糖含量在栽培大豆品種間差異不顯著。表明栽培大豆品種中可溶性糖含量的差異主要是由蔗糖含量引起的（圖3）。

2.4 不同類型大豆之間可溶性糖含量比較

比較不同類型大豆可溶性糖組分含量發現，葡萄糖在3 類大豆之間差異不顯著；蔗糖在野生大豆中含量最低，其次為半野生大豆，在栽培大豆中含量最高，且三者間差異達到顯著水平，總糖含量具有相同的趨勢；棉子糖在野生大豆中含量最低，與其他2 個類型大豆差異達到顯著水平，其次為半野生大豆，栽培大豆中棉子糖含量最高，但二者之間差異不顯著；水蘇糖在栽培大豆中含量最低，與其他2 類大豆間差異顯著，在野生大豆和半野生大豆中含量較高，但二者之間差異不顯著。表明隨著野生大豆向栽培大豆的進化，糖含量有顯著的增加趨勢，主要是由蔗糖含量的增加引起的，棉子糖含量的增加也有一定貢獻，而水蘇糖會隨進化而減少（圖4）。

2.5 不同類型大豆可溶性糖含量相關性分析

表2 野生大豆可溶性糖含量的相關性分析

由表2 可知，野生大豆總糖與4 種可溶性糖組分相關極顯著，水蘇糖含量與蔗糖含量相關極顯著，葡萄糖和棉子糖、水蘇糖以及蔗糖和棉子糖間呈顯著相關。由表3 可知，半野生大豆總糖與蔗糖、水蘇糖相關極顯著，蔗糖和水蘇糖間相關極顯著，其余均不顯著。由表4 可知，栽培大豆總糖與蔗糖、棉子糖之間相關性極顯著，棉子糖與蔗糖間相關性極顯著，其余均不顯著。綜上所述，總糖與蔗糖在3 種類型大豆中相關性均為極顯著，表明大豆中總糖含量主要受蔗糖含量的影響。

表3 半野生大豆可溶性糖含量的相關性分析

表4 栽培大豆可溶性糖含量的相關性分析

2.6 不同大豆品種的聚類分析

針對大豆可溶性糖組分含量，對其進行聚類分析，且在余弦距離5.0 處將6 個大豆品種分成3 類，第1 類：SNWS220、SNWS411，該類為野生大豆，其主要特征為葡萄糖、蔗糖、棉子糖含量在3 個類型中最低，水蘇糖含量在3 個類型中最高，總糖含量在3 個類型中最低，水蘇糖占總糖比例較高；第2 類：SNWS093、SNWS126、SNSZ14，該類為2 個半野生品種和一個栽培品種，其表現為4 種可溶性糖及總糖含量均處于其他2 類中間，蔗糖和水蘇糖占總糖比例均較高；第3 類：SNSZ42，為栽培品種，其表現為葡萄糖、蔗糖、棉子糖含量在3 個類型中最高，水蘇糖含量在3 個類型中最低，總糖含量在3 個類型中最高，蔗糖占總糖比例較高（圖5）。表明野生大豆在可溶性糖含量的多樣性方面差異較小，而栽培大豆的差異較大，進一步表明，隨著大豆由野生向栽培的進化，大豆可溶性糖表現出豐富的遺傳變異，具有較大的改良潛力。

3 結論與討論

野生大豆為栽培大豆的祖先品種，研究不同類型大豆可溶性糖含量的差別可以反映從野生大豆到栽培大豆演變過程中各組分逐漸變化的規律，對進化理論研究和育種實踐都具有非常重要的意義。本試驗通過測定野生、半野生、栽培3 種類型大豆6 個品種的葡萄糖、蔗糖、棉子糖、水蘇糖含量及總體含量，發現野生大豆總糖含量最低，栽培大豆總糖含量最高，與鄭世英等[13]的研究結果相一致。隨著大豆由野生向栽培的進化，葡萄糖含量變化不顯著，蔗糖和棉子糖含量升高，水蘇糖含量降低，總糖含量升高。蔗糖可直接影響大豆食用的口感，是影響消費者滿意程度的最直接的糖類[14]。棉子糖具有多種生理功能，是優良的雙歧桿菌增殖因子，具有清理腸道及提高機體免疫力等生理作用，但人體不能直接吸收利用[15]。水蘇糖是天然存在的能選擇性促進腸道有益菌增殖的功能性低聚糖，通過調節腸道菌群平衡，起到靶向性改善腸道健康的作用，是頗具應用前景的膳食補充劑[12]。棉子糖和水蘇糖雖不能被人體直接利用[16]，但可起到優異的保健作用。總體上，大豆演化過程中營養價值有所提升，但作為保健食品的價值存在部分下降。

野生大豆水蘇糖在總糖中所占比例最高，半野生大豆蔗糖和水蘇糖在總糖中所占比例均較高，栽培大豆蔗糖在總糖中所占比例最高。可見，在大豆進化過程中，水蘇糖比例下降，蔗糖比例上升。在今后大豆品質育種中，可針對不同育種目標來選擇適當的品種進行改良。