直链淀粉含量不同的稻米淀粉结构_糊化特性研究_张艳霞
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112 测定项目
成熟收获的籽粒 ,在室温下风干 3 个月 ,使其含水量稳 定在 14 %左右 。加工成精米后 ,用微型万能粉碎机碾磨 ,过 100 目筛 ,备测直链淀粉含量和淀粉晶体特性等 。 11211 直链淀粉含量测定 参照中华人民共和国国家标 准稻米直链淀粉含量的测定 GBΠT 1568321995[10] 。 11212 淀粉晶体特性测定 采用日本理学 DMax2B 型 X 射线衍射仪 , 参照 Shuzo 等[13] 的方法 。实验仪器采用 Cu 靶 , 石墨单色器 ,加速电压 30 kV ,电流 20 mA ,步长 0102°Π2θ,扫 描速度 0104°Π分 ,扫描范围 3°～40°。重复次数为 1 。实验结 果按照 Norman 和张本山等人的方法[14215] ,采用 Origin 710 软 件进行分析 。
关键词 : 水稻 ;直链淀粉含量 ;糊化特性 ;相对结晶度
Starch Structure and Paste Property of Rice with Different Amylose Content
ZHANG Yan2Xia , DING Yan2Feng 3 , LI Gang2Hua , WANG Qiang2Sheng , HUANG Pi2Sheng , and Wang Shao2Hua 3
淀粉约占精米重量的 85 %～90 % ,主要由直链淀粉和支 链淀粉 两 部 分 组 成 , 在 稻 米 中 的 含 量 分 别 为 0 ～ 30 % 和 70 %～95 %[122] 。大量研究表明 ,稻米中直链淀粉和支链淀 粉比例的不同 ,会影响淀粉的特性和稻米的品质 [324] 。国内 外学者已对不同类型 、不同品种稻米淀粉的形态特征 、分子 特性 、糊化特性 、热特性和晶体特性等做过深入研究 ,一致认 为直链淀粉含量和支链淀粉的长Π短链比例等对稻米品质起 决定性作用[527 ,11212] ,但有关稻米淀粉粒颗粒结构和晶体特性 与品质关系的报道还比较少见 。植物淀粉具有晶体特性 ,前 人的研究将不同植物来源的淀粉晶体类型又分为 A 型 (小 麦 、稻米) 、B 型 (块茎果实如马铃薯等) 和 C 型 (某些根和种
(BU)
热浆黏度 Hot paste viscosity
(BU)
冷胶黏度 Cool paste viscosity
(BU)
崩解值 Breakdown
(BU)
消减值 Setback (BU)
直链淀粉含量 相对结晶度
Amylose content Relative
( %)
crystallinity ( %)
1202
作 物 学 报
第 33 卷
W3668 和常规粳稻武运粳 7 号 、杂交籼稻 K 优 818 。小区面 积为 (3 m ×315 m) 1015 m2 ,3 个重复 ,随机区组排列 。5 月 16 日播种 ,6 月 17 日移栽 ,栽插株行距为 17 cm ×30 cm。粳稻 每穴 2 苗 ,籼稻每穴 1 苗 。本田期每 667 m2 施纯氮 20 kg ,基 蘖肥与穗肥之比为 5∶5 ,基施纯氮 7 kg ,分蘖肥 3 kg (移栽后 7 d施用) ,促花肥 6 kg(倒 4 叶期施用) 和保花肥 4 kg (倒 2 叶 期施用) 。P2O5 每 667 m2 8 kg , K2O 每 667 m2 10 kg ,均作基 肥 。其他栽培管理措施同常规 。
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2007 ,33 (7) :1201 - 1205 ISSN 049623490 ; CODEN TSHPA9
http: ΠΠwww. chinacrops. orgΠzwxbΠ E2mail : xbzw @chinajournal . net . cn
子淀粉) ,还有一类是 V 型 ,主要是直链淀粉与其他物质的复 合物[829] 。稻米淀粉晶体属 A 型 ,其特性涉及淀粉颗粒及淀 粉分子的组成与结构 ,影响稻米的糊化特性和品质 。本文将 直链淀粉含量与米粉的糊化特性和淀粉粒的颗粒结构 、晶体 特性结合起来 ,探讨其间关系 ,以期为稻米品质研究提供更 多的科学依据 。
( Key Laboratory of Crop Growth Regulation , Ministry of Agriculture , Nanjing Agricultural University , Nanjing 210095 , Jiangsu , China)
Abstract : Four rice cultivars with different amylose content were used to investigate the starch structure and RVA pasting properties in this study. The results showed that differences existed between rice cultivars. Relative crystallinity decreased and setback viscosity increased with increasing amylose content , and there were significant negative and positive correlations between relative crystallinity and amylose content , amylose content and setback viscosity , respectively ( r = - 01964 3 , r = 01997 3 3 ) . Correspondingly , the significant negative correlation of setback viscosity with relative crystallinity was discovered ( r = - 01960 3 ) . The crystallinity patterns of four rice starch cultivars showed as typical A type with amylose content ranged from 3143 % to 21165 %. Endosperm structure was different between glutinous or low2amylose and non2 glutinous or high2amylose rice , and the arrangement and shape were different between the dorsum and abdomen of amyloplast in rice endosperm. The results implied that the shapes and arrangements of starch granule in endosperm might influence the relative crystallinity of rice starch. Keywords : Rice ; Amylose content (AC) ; Paste property ; Relative crystallinity
1 材料与方法
111 供试材料
试验于 2005 年在南京农业大学江宁试验基地进行 。选 用直链淀粉含量不同的水稻品种籼糯扬辐糯 4 号 、优质粳稻
①基金项目 : 江苏省农业三项工程项目 ;国家“十五”科技攻关计划粮食丰产科技工程 (2004BA520A03 ,BE2004387) 项目 作者简介 : 张艳霞 (1980Ο) ,女 ,河南扶沟人 ,硕士研究生 ,从事作物生理生态研究 。
3 通讯作者 (Corresponding authors) :王绍华 ,Tel :025284396475 ,E2mail :wangsh @njau. edu. cn ;丁艳锋 ,Tel :025284395313 , E2mail :dingyf
@njau. edu. cn Received (收稿日期) : 2006208223 ; Accepted (接受日期) : 2006211206.
研究 简报
直链淀粉含量不同的稻米淀粉结构 、糊化特性研究
张艳霞 丁艳锋 3 李刚华 王强盛 黄丕生 王绍华 3 ①
(南京农业大学农业部作物生长调控重点开放实验室 ,江苏省信息农业高技术研究重点实验室 ,江苏南京 210095)
摘 要 : 选用直链淀粉含量不同的 4 个水稻品种 ,研究其淀粉结构和糊化特性 。发现不同品种的淀粉体结构 、糊化特性 随直链淀粉含量的不同呈现一定的变化规律 。直链淀粉含量从 3143 %至 21165 % ,其晶体类型为 A 型 ,相对结晶度呈下 降趋势 ,消减值 表 现 为 升 高 趋 势 , 相 对 结 晶 度 和 消 减 值 与 直 链 淀 粉 含 量 分 别 呈 显 著 负 相 关 和 极 显 著 正 相 关 ( r = - 01964 3 , r = 01997 3 3 ) ,消减值与结晶度呈显著负相关 ( r = - 01960 3 ) 。米粒的背部和腹部间淀粉体大小和排列有所 不同 ,糯性或低直链淀粉含量与相对非糯性或高直链淀粉稻米的胚乳结构存在差异 ,淀粉体排列以糯稻较紧 ,粳稻次之 , 籼稻最松 。淀粉的相对结晶度可能与胚乳中淀粉体的形状和紧密程度有关 。
Table 1 The amylograph characters , amylose content and relative crystallinity of different rice cultg temperature
( ℃)
最高黏度 Peak paste viscosity
相对结晶度 ( %) = IcΠ( Ia + Ic) ×100 ,其中 Ia 是 X 射线
衍射图谱中非结晶区的面积 ,Ic 是结晶区的面积 。 11213 电镜观察 用单面刀片在糙米中部敲击 ,使其在 自然状态下断裂 。自断裂面起制成约 3 mm 厚的样品 ,然后 用双面胶带纸将样品黏附于铜样台上 ,对断面喷金 ,于日立 电子显微镜 S23000N 型扫描电镜下观察 。加速电压 1510 kV , 放大 2 000 倍 。 11214 淀粉黏滞性分析 采用德国 Brabender 仪器公司生 产的 Micro2Visco2Amylo2Graph 黏度仪及其配套软件分析 , 按 1998 年 美 国 谷 物 化 学 家 协 会 上 发 布 的 标 准 操 作 规 程 测 定[16] 。样品测定 2 次 ,取平均值 (单位 :BU) 。稻米淀粉 RVA 谱特征参数除用糊化起始温度 (pasting temperature , PT) 、最高 黏度 (peak paste viscosity , PKV) 、热浆黏度 ( hot paste viscosity , HPV) 和冷胶黏度 (cool paste viscosity ,CPV) 描述外 ,还用崩解 值(BDV = PKV - HPV) 、回 复 值 ( consistency viscosity , CSV = CPV - HPV) 和消减值 (SBV = CPV - PKV) 表示 。
2 结果与分析
211 不同品种水稻淀粉粒结构和晶体特性
直链 淀 粉 含 量 分 别 为 扬 辐 糯 4 号 , 3143 % ; W3668 , 8121 % ;武运粳 7 号 ,16121 % ; K优 818 ,21165 %(表 1) 。
表 1 不同品种稻米的直链淀粉含量a 、相对结晶度与 RVA 谱参数a
成熟收获的籽粒 ,在室温下风干 3 个月 ,使其含水量稳 定在 14 %左右 。加工成精米后 ,用微型万能粉碎机碾磨 ,过 100 目筛 ,备测直链淀粉含量和淀粉晶体特性等 。 11211 直链淀粉含量测定 参照中华人民共和国国家标 准稻米直链淀粉含量的测定 GBΠT 1568321995[10] 。 11212 淀粉晶体特性测定 采用日本理学 DMax2B 型 X 射线衍射仪 , 参照 Shuzo 等[13] 的方法 。实验仪器采用 Cu 靶 , 石墨单色器 ,加速电压 30 kV ,电流 20 mA ,步长 0102°Π2θ,扫 描速度 0104°Π分 ,扫描范围 3°～40°。重复次数为 1 。实验结 果按照 Norman 和张本山等人的方法[14215] ,采用 Origin 710 软 件进行分析 。
关键词 : 水稻 ;直链淀粉含量 ;糊化特性 ;相对结晶度
Starch Structure and Paste Property of Rice with Different Amylose Content
ZHANG Yan2Xia , DING Yan2Feng 3 , LI Gang2Hua , WANG Qiang2Sheng , HUANG Pi2Sheng , and Wang Shao2Hua 3
淀粉约占精米重量的 85 %～90 % ,主要由直链淀粉和支 链淀粉 两 部 分 组 成 , 在 稻 米 中 的 含 量 分 别 为 0 ～ 30 % 和 70 %～95 %[122] 。大量研究表明 ,稻米中直链淀粉和支链淀 粉比例的不同 ,会影响淀粉的特性和稻米的品质 [324] 。国内 外学者已对不同类型 、不同品种稻米淀粉的形态特征 、分子 特性 、糊化特性 、热特性和晶体特性等做过深入研究 ,一致认 为直链淀粉含量和支链淀粉的长Π短链比例等对稻米品质起 决定性作用[527 ,11212] ,但有关稻米淀粉粒颗粒结构和晶体特性 与品质关系的报道还比较少见 。植物淀粉具有晶体特性 ,前 人的研究将不同植物来源的淀粉晶体类型又分为 A 型 (小 麦 、稻米) 、B 型 (块茎果实如马铃薯等) 和 C 型 (某些根和种
(BU)
热浆黏度 Hot paste viscosity
(BU)
冷胶黏度 Cool paste viscosity
(BU)
崩解值 Breakdown
(BU)
消减值 Setback (BU)
直链淀粉含量 相对结晶度
Amylose content Relative
( %)
crystallinity ( %)
1202
作 物 学 报
第 33 卷
W3668 和常规粳稻武运粳 7 号 、杂交籼稻 K 优 818 。小区面 积为 (3 m ×315 m) 1015 m2 ,3 个重复 ,随机区组排列 。5 月 16 日播种 ,6 月 17 日移栽 ,栽插株行距为 17 cm ×30 cm。粳稻 每穴 2 苗 ,籼稻每穴 1 苗 。本田期每 667 m2 施纯氮 20 kg ,基 蘖肥与穗肥之比为 5∶5 ,基施纯氮 7 kg ,分蘖肥 3 kg (移栽后 7 d施用) ,促花肥 6 kg(倒 4 叶期施用) 和保花肥 4 kg (倒 2 叶 期施用) 。P2O5 每 667 m2 8 kg , K2O 每 667 m2 10 kg ,均作基 肥 。其他栽培管理措施同常规 。
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2007 ,33 (7) :1201 - 1205 ISSN 049623490 ; CODEN TSHPA9
http: ΠΠwww. chinacrops. orgΠzwxbΠ E2mail : xbzw @chinajournal . net . cn
子淀粉) ,还有一类是 V 型 ,主要是直链淀粉与其他物质的复 合物[829] 。稻米淀粉晶体属 A 型 ,其特性涉及淀粉颗粒及淀 粉分子的组成与结构 ,影响稻米的糊化特性和品质 。本文将 直链淀粉含量与米粉的糊化特性和淀粉粒的颗粒结构 、晶体 特性结合起来 ,探讨其间关系 ,以期为稻米品质研究提供更 多的科学依据 。
( Key Laboratory of Crop Growth Regulation , Ministry of Agriculture , Nanjing Agricultural University , Nanjing 210095 , Jiangsu , China)
Abstract : Four rice cultivars with different amylose content were used to investigate the starch structure and RVA pasting properties in this study. The results showed that differences existed between rice cultivars. Relative crystallinity decreased and setback viscosity increased with increasing amylose content , and there were significant negative and positive correlations between relative crystallinity and amylose content , amylose content and setback viscosity , respectively ( r = - 01964 3 , r = 01997 3 3 ) . Correspondingly , the significant negative correlation of setback viscosity with relative crystallinity was discovered ( r = - 01960 3 ) . The crystallinity patterns of four rice starch cultivars showed as typical A type with amylose content ranged from 3143 % to 21165 %. Endosperm structure was different between glutinous or low2amylose and non2 glutinous or high2amylose rice , and the arrangement and shape were different between the dorsum and abdomen of amyloplast in rice endosperm. The results implied that the shapes and arrangements of starch granule in endosperm might influence the relative crystallinity of rice starch. Keywords : Rice ; Amylose content (AC) ; Paste property ; Relative crystallinity
1 材料与方法
111 供试材料
试验于 2005 年在南京农业大学江宁试验基地进行 。选 用直链淀粉含量不同的水稻品种籼糯扬辐糯 4 号 、优质粳稻
①基金项目 : 江苏省农业三项工程项目 ;国家“十五”科技攻关计划粮食丰产科技工程 (2004BA520A03 ,BE2004387) 项目 作者简介 : 张艳霞 (1980Ο) ,女 ,河南扶沟人 ,硕士研究生 ,从事作物生理生态研究 。
3 通讯作者 (Corresponding authors) :王绍华 ,Tel :025284396475 ,E2mail :wangsh @njau. edu. cn ;丁艳锋 ,Tel :025284395313 , E2mail :dingyf
@njau. edu. cn Received (收稿日期) : 2006208223 ; Accepted (接受日期) : 2006211206.
研究 简报
直链淀粉含量不同的稻米淀粉结构 、糊化特性研究
张艳霞 丁艳锋 3 李刚华 王强盛 黄丕生 王绍华 3 ①
(南京农业大学农业部作物生长调控重点开放实验室 ,江苏省信息农业高技术研究重点实验室 ,江苏南京 210095)
摘 要 : 选用直链淀粉含量不同的 4 个水稻品种 ,研究其淀粉结构和糊化特性 。发现不同品种的淀粉体结构 、糊化特性 随直链淀粉含量的不同呈现一定的变化规律 。直链淀粉含量从 3143 %至 21165 % ,其晶体类型为 A 型 ,相对结晶度呈下 降趋势 ,消减值 表 现 为 升 高 趋 势 , 相 对 结 晶 度 和 消 减 值 与 直 链 淀 粉 含 量 分 别 呈 显 著 负 相 关 和 极 显 著 正 相 关 ( r = - 01964 3 , r = 01997 3 3 ) ,消减值与结晶度呈显著负相关 ( r = - 01960 3 ) 。米粒的背部和腹部间淀粉体大小和排列有所 不同 ,糯性或低直链淀粉含量与相对非糯性或高直链淀粉稻米的胚乳结构存在差异 ,淀粉体排列以糯稻较紧 ,粳稻次之 , 籼稻最松 。淀粉的相对结晶度可能与胚乳中淀粉体的形状和紧密程度有关 。
Table 1 The amylograph characters , amylose content and relative crystallinity of different rice cultg temperature
( ℃)
最高黏度 Peak paste viscosity
相对结晶度 ( %) = IcΠ( Ia + Ic) ×100 ,其中 Ia 是 X 射线
衍射图谱中非结晶区的面积 ,Ic 是结晶区的面积 。 11213 电镜观察 用单面刀片在糙米中部敲击 ,使其在 自然状态下断裂 。自断裂面起制成约 3 mm 厚的样品 ,然后 用双面胶带纸将样品黏附于铜样台上 ,对断面喷金 ,于日立 电子显微镜 S23000N 型扫描电镜下观察 。加速电压 1510 kV , 放大 2 000 倍 。 11214 淀粉黏滞性分析 采用德国 Brabender 仪器公司生 产的 Micro2Visco2Amylo2Graph 黏度仪及其配套软件分析 , 按 1998 年 美 国 谷 物 化 学 家 协 会 上 发 布 的 标 准 操 作 规 程 测 定[16] 。样品测定 2 次 ,取平均值 (单位 :BU) 。稻米淀粉 RVA 谱特征参数除用糊化起始温度 (pasting temperature , PT) 、最高 黏度 (peak paste viscosity , PKV) 、热浆黏度 ( hot paste viscosity , HPV) 和冷胶黏度 (cool paste viscosity ,CPV) 描述外 ,还用崩解 值(BDV = PKV - HPV) 、回 复 值 ( consistency viscosity , CSV = CPV - HPV) 和消减值 (SBV = CPV - PKV) 表示 。
2 结果与分析
211 不同品种水稻淀粉粒结构和晶体特性
直链 淀 粉 含 量 分 别 为 扬 辐 糯 4 号 , 3143 % ; W3668 , 8121 % ;武运粳 7 号 ,16121 % ; K优 818 ,21165 %(表 1) 。
表 1 不同品种稻米的直链淀粉含量a 、相对结晶度与 RVA 谱参数a