单波长比色法测定甘薯直链淀粉含量
2010年5月第25卷第5期
中国粮油学报
Journal of the Chinese Cereals and O ils A ss ociati on
Vol . 25, No . 5
May 2010
单波长比色法测定甘薯直链淀粉含量
黄立飞 房伯平 陈景益 何秀英 张雄坚 王章英 罗忠霞
(广东省农业科学院作物研究所1, 广州 510640) (广东省农业科学院水稻研究所2, 广州 510640)
1
1
1
2
1
1
1
摘 要 , 定。结果表明:与马铃薯和玉米相比, 甘薯直、; 在620n m 波长下, ; 测定的35份甘薯资源直链淀粉. . 、简便、快捷地测定甘薯直。
关键词 甘薯 直链淀粉 比色法中图分类号:S531 文献标识码:A 文章编号:1003-0174(2010) 05-0100-05 甘薯是一种重要的淀粉作物, 其淀粉广泛用于食品、纺织、造纸、医药等工业。近年来, 随着消费习惯的改变以及甘薯营养保健功能的认识, 人们对甘薯淀粉和粉丝品质越来越来关注。改良甘薯淀粉相关品质已逐渐成为甘薯育种的主攻目标
[1]
粉含量进行了测定。旨在为准确测定甘薯直链淀粉含量寻找科学、简便的方法, 为甘薯食用品质评价定量界定以及甘薯淀粉品质改良提供参考。1. 1 试验材料
, 其中直链
马铃薯标准直、支链淀粉:Sig ma 公司; 玉米标准支链淀粉:Fluka 公司。
甘薯直、支链淀粉:以“广薯87”为原料, 参照夏慧玲
[4]
淀粉在甘薯淀粉品质中具有十分重要的作用。例如, 直链淀粉含量与甘薯粉丝的硬度负相关, 直链淀粉含量较低的甘薯品种食用表现为黏滑、食味总评好法简单快速最为常用
[2]
[2]
。和杜先锋
[5]
的方法进行分离纯化获得甘薯直链
目前, 直链淀粉含量测定有多种方法, 其中比色
。这种方法是基于淀粉与碘
的颜色反应, 因为只有直链淀粉与碘形成蓝色, 而支链淀粉与碘的结合能力很弱, 而且颜色呈紫红色。甘薯直链淀粉含量测定多借鉴水稻的国标碘比色直链淀粉含量测定法
[3]
淀粉和支链淀粉, 其中直链淀粉的纯度为97. 34%。1. 2 仪器设备
HH -8型数显恒温水浴锅:常州澳华仪器有限
公司; DU 800型紫外/可见光分光光度计:贝克曼库
尔特商贸(中国) 有限公司; BS124S 型分析天平:赛多利斯科学仪器(北京) 有限公司; FSJ -114型植物样本粉碎机:农业部扶沟科学仪器厂。1. 3 试验方法1. 3. 1 标准溶液配制
, 然而甘薯淀粉具有自身的特
点, 与马铃薯、水稻、玉米淀粉相比, 甘薯直、支淀粉-碘复合物的吸收峰存在明显差异。
因此, 本研究采用单波长比色法, 并与甘薯直支链淀粉混合回归方程、马铃薯直支链淀粉混合回归方程及马铃薯直链淀粉与玉米支链淀粉混合回归方程测定甘薯直链淀粉含量进行了比较, 同时对国家种质广州甘薯圃中的35份甘薯种质资源的直链淀
基金项目:现代农业产业技术体系专项资金(nycytx -16-B -5) , 农业部保种项目(NB08-2130135-14) , 国家公
益性行业项目(nyhyzx07-012-04)
收稿日期:2009-06-18
作者简介:黄立飞, 男, 1979年出生, 研究实习员, 薯类作物分
子育种与品质分析
通讯作者:房伯平, 男, 1961年出生, 研究员, 薯类作物品种资
源与育种研究
直链淀粉和支链淀粉标准溶液配制以及直链与支链淀粉混合标准回归方程的建立按G B 7648-1987的方法进行。
1. 3. 2 直链淀粉与支链淀粉碘复合物吸收光谱的
全波长扫描
分别称取0. 1000g 直链淀粉或支链淀粉纯品放入100mL 的容量瓶中, 加入1mL 无水乙醇湿润样品, 再加入9mL 1mol/LNa OH 溶液, 于沸水浴中分散10m in, 迅速冷却后用水定容; 吸取5mL 放入100mL 容量瓶中(同时另取一个100mL 容量瓶, 加
第25卷第5期黄立飞等 单波长比色法测定甘薯直链淀粉含量101
入0. 09mol/LNa OH 溶液5mL 作空白) , 然后依次加
入约50mL 水, 1mL 1mol/L乙酸及1mL 碘试剂, 用去离子水定容至100mL (直链淀粉和直链淀粉的质量浓度都为50μg/mL) , 静止10m in 后, 进行紫外可见光谱扫描。1. 3. 3 测定样品的处理
挑选中等大小的甘薯薯块, 洗净切成片后四分法取样, 烘干后将样品用粉碎机粉碎并通过100目筛, 混均匀装入磨口瓶备用。甘薯干粉脱脂脱糖处
[6]
理采用改良的王广鹏的方法进行:1. 3. 3. 1 脱脂
准确称取(, 入石油醚5mL, 10in, r/m离心5m in, 弃去上清液, 3。1. 3. 3. 2 脱糖
准确称取100mg (干粉) 样品置于离心管中, 加人85%乙醇5mL, 涡旋10m in, 5000r/min 离心5m in, 弃去上清液, 烘干。1. 3. 3. 3 脱脂脱糖
薯直、支链淀粉和玉米支链淀粉(质量浓度分别为50
μg/mL) 进行了400～800nm 紫外可见光谱扫描(见图1、图2) 。甘薯支链淀粉的最大吸收波长为556n m , 其吸光值在三个支链淀粉中是最高的, 马铃薯支
链淀粉的最大吸收波长也为556nm , 其吸光值居中, 玉米支链淀粉的最大吸收波长为534nm , 吸光值最低。由图2可知甘薯直链淀粉的最大吸收波长为642nm , 632nm , 。可见, 通过马
。
用石油醚脱脂3次后再用85%乙醇脱糖, 弃去上清液, 烘干。1. 3. 3. 4 吸光值测定
经过脱脂或脱糖或脱脂脱糖处理的样品加入1mL 无水乙醇充分润湿样品, 再加入9mL 1mol/LNa OH 溶液, 于沸水浴中分散10m in, 迅速冷却后用
图1 支链淀粉I 2-KI 吸收曲线(I 2-KI 为空白
)
蒸馏水定容至100mL 。吸取分散液5mL 于100mL
容量瓶中, 加水约50mL, 再加入1mL 1mol/L乙酸溶液和1mL 碘液, 用水定容后, 静置10m in, 测定吸光值。1. 4 添加回收率测定
为了检查单波长比色法测定甘薯直链淀粉含量的准确度, 测定了样品的添加回收率。计算公式为:
c =(M -m ) /n ×100%
式中:c 为添加回收率, M 为加标准品后样品测定的总质量, m 为样品中原有直链淀粉的质量, n 为添加标准品的质量。1. 5 统计分析
直链淀粉含量按照G B 7648-1987的计算方法计算, 数据统计采用NPS 分析软件。
图2 直链淀粉I 2-KI 吸收曲线(I 2-KI 为空白)
2. 2 甘薯直链淀粉含量测定的最优单波长选取
以I 2-KI 溶液为空白, 对单波长测定结果进行了回归分析。在甘薯直、支链淀粉混合回归方程中(表1) , 除了波长在488nm 和489nm 时, 相关系数较低外, 其余波长测定的相关系数都为0. 9999, 相关显著性均在1%以上。另外在马铃薯的直、支链淀粉混合回归方程中, 回归相关性有所下降, 但其相关系数仍在0. 99以上, 相关显著性也在1%水平以上。在马铃薯直链淀粉与玉米支链淀粉混合回归方程中, 除了波长为435n m 和436n m 时, 相关系数较低外, 其余波长测定的相关系数都为0. 9999, 所以通过相关系数不能确定最佳测定波长。
2 结果与分析
2. 1 甘薯、马铃薯和玉米标样的碘复合物光谱差异
以I 支链淀粉, 马铃2-KI 溶液为空白对甘薯直、
102
表1 甘薯直链和支链标准曲线的单波测定
波长/nm
[***********][***********]
中国粮油学报
2. 4 样品添加回收率测定试验
0. 999430. 999330. 999830. 999930. 999830. 999930. 999930. 999930. 999930. [1**********]. 99993
2010年第5期
斜率
0. 05890. 05930. 14010. 14270. 14480. 19710. 25110. 25650. 26090. 26110. 19390. 1920
截距
0. 17110. 17190. 24230. 24270. 24290. 23710. 20250. 19220. 17840. 17750. 0811
0. 2
相关系数
添加回收试验是验证测定方法准确度的有效方
[7]
法之一。在已测得直链淀粉含量的品种“一点红”的样品中, 添加准确称量的马铃薯直链淀粉标准品, 在波长620nm 下, 按试验1. 2和1. 3的方法, 测定了样品添加回收率。每个处理3个重复, 结果见表3。利用马铃薯直链淀粉与玉米支链淀粉混合回归方程(1) . 33%～103. 43%之间(回归方程2) . . , 计算符合检测方, 说明利用本方法具有较高的准确度。另外甘薯直支链淀粉混合回归方程(回归方程3) 计算的回收率为74. 71%～82. 77%, 这与添加的是马铃薯直链淀粉而非甘薯直链淀粉导致的。另外平行测定值间差异不显著(P
表3 平均回收率测定结果
品
种一点红
直链淀粉加入量/mg
0. 000. 250. 501. 00
注:3表示达到1%随后选用1011个波长下的吸光值, 每一波长下的10份资源的平均吸光值差异分析见图3。波长为620nm 时, 不同甘薯品种的吸光值差异极显著, 吸光值最大。所以结合建立的混合回归方程和10个甘薯品种吸光值差异, 确定最优测定波长为620n m 。
回收率1
/%0. 0093. 33102. 29103. 43
回收率2
/%0. 0089. 7298. 3199. 39
回收率3
/%0. 0074. 7181. 8782. 77
注:不同上标表示不同的回归方程, 1:马铃薯直链淀粉与玉米支链淀粉混合回归方程; 2:马铃薯直支链淀粉混合回归方程; 3:甘薯直支链淀粉混合回归方程
2. 5 不同甘薯品种的直链淀粉含量
图3 11个波长下的平均吸光值比较
利用回归方程1、回归方程2和回归方程3测定35份甘薯资源直链淀粉含量, 结果见表4。以不同甘薯资源作为单因子, 设3个重复, 用NPS 软件进行ANOVA 分析, 结果表明:广薯95-1与广薯07-115, 广紫薯2号与广薯07-86, 广薯70-9、广薯95-145与广薯07-181, 广薯07-214与心香, 一点红
2. 3 不同前处理对样品测定结果的影响
将广薯42和广紫薯1号两个品种进行脱糖、脱
糖脱脂、脱脂、不脱糖脱脂等4种前处理(表2) , 测定波长为620n m 时的吸光值。两个品种的统计结果一致, 即脱糖处理的吸光值与其他3处理的差异极显著, 吸光值最大。而脱糖脱脂和脱脂的差异不显著, 未脱糖脱脂处理的吸光值最小, 与其他3个处理差异显著。
表2 糖类和脂类对样品测定结果的影响处理
吸光值均值
广紫薯1号广薯42
与广薯03-128差异不显著, 其余的品种间直链淀粉
含量存在极显著的差异(P
由于回归方程3是由甘薯直、支链淀粉建立, 用来计算更加能接近真实的甘薯直链淀粉含量。根据直链淀粉含量(以质量分数表示) 将35份资源区分为以下类群:质量分数>20. 0%为高含量品种, 包含3个品种; 质量分数介于15. 0%～20. 0%为中等含量
脱糖0. 2410A 0. 2397A 脱糖脱脂0. 2231B 0. 2364B 脱脂0. 2226B 0. 2362B 不脱糖脱脂0. 2209C 0. 2241C 注:字母A 、B 、C 表示比较差异显著性, 相同字母表示差异不显著, 不同字母表示差异显著
品种, 包含27个品种; 质量分数
种, 包含6个品种。在这些品种中广薯07-94、广薯95-1和广薯07-115等品种的直链淀粉含量较高, 明显高于其他品种。而广薯95和广薯92-66等品
第25卷第5期黄立飞等 单波长比色法测定甘薯直链淀粉含量103
种的直链淀粉含量要明显低于其他品种。其中广薯95的直链淀粉质量分数最低为10. 35%, 广薯07-94的质量分数最高为20. 72%, 广薯95的质量分数
比广薯07-94低10. 37%。35个甘薯种质资源的平均直链淀粉质量分数为16. 67%。
表5 甘薯直链淀粉平均质量分数/%
品种
(系) 广薯07-94广薯95-1广薯07-115广薯155广紫薯2号广薯07-86广薯111广薯05-16广薯128揭薯95-16广薯42广薯70-9广薯07-181广薯95-145广紫薯5号广薯88-70广紫薯3号广薯07-214
回归回归回归品种方程1方程2方程3(系)
25. 8824. 8820. 72心香25. 2724. 2920. 23广紫薯1号25. 2024. 2320. 18一点红24. 6623. 7019. 74广薯03-12823. 5822. 6718. 8823. 46. . 22. 89. 32-22. 4521. 17. 广薯18222. 3621. 4917. 90广薯02-1422. 2121. 3517. 78广薯9721. 9721. 1217. 59广薯8721. 5520. 7217. 25越南种21. 4320. 6017. 16广薯6921. 4220. 5917. 15广薯7921. 3620. 5417. 10广薯14621. 2220. 4016. 99广薯92-6621. 1020. 2716. 89广薯9520. 9620. 1416. 77平均值
回归回归回归方程1方程2方程3
20. 9520. 1316. 7720. 6519. 8516. 5320. 5919. 7916. 4820. 7816. 4720. 19. 57. . 26. 47. 20. 1819. 4016. 1519. 7418. 9815. 8019. 4718. 7215. 5919. 2118. 4715. 3818. 8118. 0815. 0518. 7217. 9914. 9817. 7617. 0714. 2217. 4616. 7913. 9817. 3016. 6313. 8515. 0314. 4512. 0412. 9312. 4210. 3520. 8320. 0216. 67
发现双波长和多波长法可以有效地排除其他物质的干扰, 测定结果优于单波长法。本研究通过建立了直、支链淀粉的混合标准曲线消除支链淀粉与碘形成的紫红色复合物的吸收背景。但是该方法测定的准确性依赖于直、支链淀粉含量和比例、链长组成及其分布。其中样品与标准品直、支链淀粉标准品混
[10]
合比例不一致时, 就会产生测量误差。另外单波, 而不能测定。, 有必要分离高纯, 同时利用单、双波长和多波长进行比较分析。3. 2 不同甘薯品种(系) 的直链淀粉含量分析
甘薯的直链淀粉含量的测定, 不同的研究者得
[11]
出的结果不一致。刘新裕等报道甘薯全粉直链淀粉质量分数变幅为8. 5%～17. 32%, 平均为14. 25%。
[12]
Ya maka wa 发现直链淀粉质量分数变幅为12. 1%
[13]
～21. 3%, 平均为17. 0%。B raber 等对106个品种研究发现, 直链淀粉质量分数为18. 6%～27. 1%, 平均为21. 8%。本研究测定的35个甘薯品种(系) 的平均直链淀粉质量分数按照不同的计算方法分别为20. 83%、20. 02%和16. 67%。这些测定结果的差异可能与所测定的基因型和测定方法的差异有关。
目前, 大约28%甘薯被加工成粉丝。其中直链淀粉含量对粉丝的品质有明显的影响, 并可以通过
[14][15]
直链淀粉的含量来选择原料。Collado 等也报道甘薯粉丝的硬度与直链淀粉含量呈负相关。本研究测定的35份甘薯资源可以为甘薯粉丝加工提供参考。目前食用鲜薯的食味评价, 主要是通过鉴定人员品尝得出结果, 但是不同人食味喜好不同, 不能客观地作出评价。通过对直链淀粉含量与食味的相关性研究, 使直链淀粉含量作为量化食味评价的其中一个指标。另外利用本研究的直链淀粉含量测定方法对广州国家甘薯资源圃的甘薯种质资源进一步鉴定筛选, 挖掘出特异的高直、支链淀粉资源, 扩大甘薯种质资源的利用。
总之, 本研究对单波长比色法测定甘薯直链淀粉含量进行了分析, 并筛选出一些高直链淀粉甘薯资源和低直链淀粉甘薯资源。本研究结果为直链淀粉含量测定方法的探索、量化甘薯食味评价标准、淀粉品质改良中的亲本选择提供了基础。
参考文献
[1]陆国权. 甘薯淀粉若干重要品质性状的基因型差异研究
3 讨论与结论
3. 1 甘薯直链淀粉含量测定方法分析
甘薯支链淀粉的最大吸收波长与马铃薯支链淀粉的最大吸收波长一样, 而吸光值不一样(图1) , 这可能是由于甘薯支链淀粉分枝程度较低等原因造成。另外检验糖脂类对甘薯直链淀粉含量测定的干扰程度, 发现脱糖后的吸光值最大, 未脱脂脱糖的吸光值最小, 脱脂脱糖和脱脂的吸光值差异不显著, 这与文献报道的板栗结果不一致
[6]
。这些结果都有待
于进一步研究。另外pH 值和温度对测定结果也影响较大, 为了保证测定结果, 本研究测定均在pH 3. 5以及25℃室温的条件下进行。
甘薯直、支链淀粉具有自身的特点, 所以根据马铃薯直、支链淀粉和玉米支链淀粉标准样品来测定甘薯直链淀粉含量, 必然产生一定的系统误差, 在本研究中也得到了证实。因此在没有甘薯直、支链淀粉标准品的情况下, 利用马铃薯直、支链淀粉的标准曲线来估算甘薯的直链淀粉含量时, 必须考虑系统误差的影响。
戴双
[8]
和查菲娜
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通过单波长、双波长和多波
长比色法进行了小麦直、支链淀粉含量的比较研究,
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Single W avelength Col orimetry
Huang L ifei Fang Bop ing Chen J ingyi He Xiuying
111
Zhang Xi ongjian W ang Zhangying Luo Zhongxia
1
1
1
2
(Cr op Research I nstitute, Guangdong Acade my of Agricultural Sciences 1, Guangzhou 510640)
(R ice Research I nstitute, Guangdong Acade my of Agricultural Sciences 2, Guangzhou 510640)
Abstract The single wavelength col ori m etry method was tested t o deter m ine the a myl ose content in s weet potat o (Ipo m oea ba tatas (L. ) La m ) , and s ome varieties were evaluated . Results:The abs orbance s pectrum s of a myl ose and a myl opectin comp lexes with i odine are quite different for s weet potat o, which is not the sa me case as f or potat o starch or corn starch . I n 620nm , the single -wavelength col ori m etry method possesses characteristics of well stability and high accuracy for s weet potat o and is suitable f or identificati on and evaluati on of s weet potat o . The identified a myl ose contents of 35s weet potat o varieties range fr om 10. 35%t o 20. 72%, with an average of 13. 66%.The results p r ovide a reference f or devel op ing a rap id, accurate and convenient method of deter m ining a myl ose content of s weet potat o and i m p r oving the starch quality of s weet potat o .
Key words s weet potat o, a myl ose, col ori m etry