南粳系列水稻品种的食味品质与稻米理化特性

【目的】明确3个优良食味南粳品种的主要蒸煮食味品质性状的特点及与亲本间的差异,为水稻优质育种提供理论依据。【方法】本研究以南粳系列优良食味粳稻品种南粳46、南粳9108、南粳5055及其父本关东194、母本武粳13和武香粳14为试验材料,比较分析稻米理化特性、支链淀粉分支结构、RVA谱黏滞性、热力学特性、米饭食味特性等25个食味品质相关性状的差异,分析稻米理化性状与米饭食味特征值间的关系、化学成分和支链淀粉分支结构与理化特性间的关系。【结果】3个南粳品种在大多数性状上具有一致性,与常规粳稻亲本武粳13和武香粳14相比,3个南粳品种均具有更小的直链淀粉含量、峰值时间、热浆黏度、最终黏度、回复值、消减值、回生焓、回生率和米饭硬度值,更大的胶稠度、崩解值、米饭黏度值和综合食味值。在支链淀粉分支结构上,3个南粳品种的A链(DP6-12)比例更大,而B1链(DP13-24)更小。3个南粳品种大多数性状均与关东194相似,说明南粳系列品种的食味品质特性遗传自关东194。3个南粳品种中亦存在差异性状,南粳46的蛋白质含量和热力学参数更低,南粳9108的脂肪含量更高,而南粳5055的成糊温度更高。相关性分析表明,除蛋白质含量、糊化温度、峰值时间外,米饭综合食味值与稻米大多数理化性状存在显著或极显著的相关性,而稻米理化特性主要受直链淀粉含量的影响。【结论】3个南粳品种食味品质的优异特性是具有更低的糊化和回生特性,更高的胶稠度和米饭黏性,更短的糊化时间和更大的崩解性能。较低的直链淀粉含量是其优良食味品质形成的主要原因,而蛋白质含量和支链淀粉分支链比例主要对糊化和回生特性起作用。

不同水稻品种支链淀粉结构的差异及其与淀粉理化特性的关系

利用改进的基于DNA测序仪的荧光糖电泳法对我国不同品质类型水稻品种和部分外引水稻品种的支链淀粉链长分布特征进行了测定,在尽量排除直链淀粉含量(amylose content,AC)对淀粉理化特性影响的基础上,分析了支链淀粉结构与稻米淀粉理化特性的相关性。结果表明,根据∑DP≤11/∑DP≤24的链长比值,可将50个供试品种的支链淀粉分为I型和II型两种结构类型,I型支链淀粉的链长比值小于0.22,II型支链淀粉的链长比值大于0.26。15个粳稻品种的支链淀粉结构属II型,35个籼稻品种中有15个品种的支链淀粉结构属I型,20个品种属II型。相关分析结果表明,∑DP6～11和链长比值与起始成糊温度(pasting temperature,PT)和相对结晶度(relative crystallinity,RC)呈极显著负相关;∑DP28～34与PT呈极显著负相关,与RC的相关性不显著;∑DP13～24和∑DP39～49与PT呈极显著正相关,与RC呈显著正相关。在糯稻、低AC和高AC品种中,∑DP6～11、∑DP13～24和链长比值与PT的相关性与在全部品种中的相关性一致,与RC的相关性也与全部品种中的相关性基本一致。∑DP28～34与PT在低AC品种中,∑DP39～49与PT在糯稻和高AC品种中、与RC在高AC品种中的相关性也与全部品种中的相关性具有一致性。不同链长范围的支链数量比例与GC(gel consistency)和RVA谱特征值的相关性基本不显著。可见支链淀粉不同链长范围的支链数量比例主要与淀粉的PT和RC相关,而与淀粉的GC和RVA谱特征值关系不密切。

水稻抗性淀粉突变体抗性淀粉结构的比较研究

利用凝胶渗透色谱法和毛细管电泳法对2个富含抗性淀粉的水稻突变体RS111、AE及其野生型亲本R7954、IR36的抗性淀粉组成结构进行了比较研究,分析了2个突变体与野生型亲本抗性淀粉中直链淀粉和支链淀粉的差异。RS111的抗性淀粉主要来源于直链淀粉,支链淀粉所占比例很小,直链淀粉与支链淀粉的比率相对于野生型亲本来说大大提高,从抗性淀粉中支链淀粉的链长分布来看,RS111与R7954比较一致,只是RS111中聚合度为10的短链比例明显小于亲本R7954;而另一突变体AE的抗性淀粉来源中,支链淀粉所占比例很大,直链淀粉与支链淀粉的比率相对于野生型亲本来说变化不大,支链淀粉中聚合度为10左右的短链比例大大高于亲本IR36,而聚合度为16、21左右的中长链比例远远低于亲本。

高抗性淀粉粳稻新品系稻米淀粉特性

为了比较分析高低抗性淀粉含量水稻品种(系)间淀粉主要特性差异。利用上海农业科学院最新培育的抗性淀粉含量有极显著差异的粳稻品种(系)降糖稻1号和金丰,比较分析了支链淀粉链长分布和稻米RVA谱特征值及淀粉分子结构差异。结果表明,降糖稻1号短链部分所占相对比率明显低于金丰,而长链部分所占相对比率明显高于金丰;降糖稻1号的最高黏度值、热浆黏度值和崩解值显著或极显著低于金丰,而消减值极显著高于金丰;淀粉颗粒热稳定性也较金丰高;降糖稻1号淀粉晶体主要为B型晶体和B、V混合晶型,而金丰淀粉主要为A型晶体和A、V混合晶型。高低抗性淀粉含量水稻品种(系)间支链淀粉的链长分布、直链淀粉含量、稻米RVA谱特性值和淀粉晶体结构有很大的差异,在育种实践中可作为育种选择指标之一。

淀粉的支链精细结构与消化性能

采用高效液相排阻色谱技术探索不同淀粉中支链淀粉精细结构与其慢消化性能的关系。结果表明:支链淀粉结构中的链长分布FrⅠ(DP>30)、FrⅡ(13<DP<30)均与慢消化淀粉(SDS)呈极显著正相关(r=0.909,P<0.05;r=0.847,P<0.05);FrⅢ(DP<13)与SDS呈极显著负相关(r=-0.869,P<0.05)。支链淀粉的分支链长分布与淀粉低血糖特性关系密切,可采用基因工程调控淀粉链合成从而开发高营养品质的新淀粉品种。

长江下游地区部分优质粳稻品种与越光稻米支链淀粉结构特征及品质性状比较

为探讨具有优异食味品质的日本粳稻品种越光与中国长江下游地区食味品质好的水稻品种稻米的支链淀粉链长分布和主要品质特征差异,以期为中国优质水稻育种提供理论依据,选用长江下游地区公认的食味品质好的5个粳型水稻品种稻米和日本新泻地区生产的越光稻米为材料,分析支链淀粉链长分布、稻米RVA谱、直链淀粉含量、蛋白质含量、TOYO味度值等主要品质特性的差异及其相关性。越光的稻米支链淀粉链长分布和直链淀粉含量等主要品质指标与长江下游地区食味品质好的品种没有明显差异,支链淀粉长链部分(Fb3)和蛋白质含量显著低于长江下游地区食味品质好的品种,支链淀粉短/长链比(Fa/Fb3)显著高于长江下游地区食味品质好的品种。越光稻米中Mg、K含量以及淀粉谱特性中最高黏度、崩解值均显著高于长江下游地区食味品质好的品种。支链淀粉的短链部分(5≤DP≤12)所占比率与最高黏度值和崩解值呈显著正相关,Fa/Fb3与最高黏度和崩解值均呈显著正相关。由此认为,通过育种手段改善稻米的支链淀粉理化特性,并在栽培措施上通过降低氮肥施用量来降低稻米中蛋白质含量,是提高长江下游地区水稻品种食味品质的有效途径。

高抗性淀粉粳稻新品系稻米淀粉链长分布与主要品质特征差异

【目的】通过对水稻抗性淀粉性状的遗传研究,为高抗性淀粉水稻资源创新与育种提供理论和实践依据。【方法】以抗性淀粉含量有显著差异的粳稻品系为材料,比较分析高低抗性淀粉粳稻品系类型间的支链淀粉链长分布、稻米RVA谱特性值、膳食纤维和直链淀粉含量等主要品质特性的差异及其相关性。【结果】高低抗性淀粉水稻品系间支链淀粉链长分布差异显著,高抗性淀粉水稻品系的支链淀粉中短链部分即聚合度为5～12所占的相对百分比率显著低于低抗性淀粉类型品系,而长链尤其是聚合度为13以上的长链比率明显高于低抗性淀粉类型品系。膳食纤维和直链淀粉含量,高抗性淀粉品系显著高于低抗性淀粉品系,最高黏度值、最终黏度值、热浆黏度值和崩解值等,高抗性淀粉品系均显著或极显著低于低抗性淀粉类型品系。抗性淀粉含量与支链淀粉短链聚合度(DP≤12)呈极显著负相关,但与支链淀粉的中长链聚合度(12<DP≤36)呈极显著正相关,与直链淀粉含量和膳食纤维含量呈极显著正相关。【结论】水稻中支链淀粉的链长分布、直链淀粉含量和稻米RVA谱特性值与稻米抗性淀粉含量关系密切,在育种实践中可作为育种选择指标之一。

冻结-高压湿热解冻对多种淀粉中支链淀粉断裂的影响

冻结和高压湿热解冻是含淀粉面团在食品加工过程的必要工艺,在此过程中淀粉球破裂、部分支链淀粉断裂成为直链淀粉,给面团和食品的物理性状控制带来许多不可预见的结果。该文通过研究加热时间、加热温度、冷冻时间和解冻时间对糊化后的小麦、甘薯、马铃薯和玉米淀粉中直链淀粉含量的影响,间接反映支链淀粉断裂情况,结合冻结解冻前后淀粉分子量分布、链长分布、光学和电子显微镜图谱提出了冻结-解冻过程不同淀粉中支链淀粉可能断裂方式。结果表明,4种淀粉中的直链淀粉含量先升高后下降,直链淀粉含量在4种淀粉的中达到峰值的时间分别为48,48,48,72 h。光学显微照片观察表明,冻融处理会导致更多凝胶化淀粉球的破裂。对于小麦支链淀粉,冻融解冻过程支链淀粉中侧链长度为5、6、7个葡萄糖残基的侧链对应3种可能的断裂方式:2+2+1、2+2+2及2+2+2+1;对于甘薯支链淀粉,支链淀粉中侧链长度为10、11和13个葡萄糖残基的侧链对应3种可能的断裂方式:3+3+4、2+2+3+4及2+2+2+3+4;对于马铃薯支链淀粉,支链淀粉中侧链长度为5和6个葡萄糖残基的侧链对应3种可能的断裂方式:2+3、2+4、3+3;而玉米支链淀粉中,支链淀粉中侧链长度为7、8、9个葡萄糖残基的侧链对应3种可能的断裂方式:2+5,3+5,和3+3+3(其中1表示1个葡萄糖;2表示含2个葡萄糖的麦芽糖、3表示含3个葡萄糖的麦芽多糖、4表示含4个葡萄糖的麦芽多糖和5表示含5个葡萄糖的麦芽多糖)。该论文结果为培育具有冻融稳定性的淀粉种子提供一种全新的思路,即通过基因方法控制植物减少容易断裂淀粉侧链的合成。

高效阴离子交换色谱-脉冲安培法测定支链淀粉糖链长分布

采用高效阴离子交换色谱-脉冲安培法,建立了不同作物中支链淀粉糖链长分布的分析方法。通过异淀粉酶水解支链淀粉糖分枝点的α-1,6糖苷键,形成不同长度的葡萄糖链。比较了不同色谱柱和不同色谱条件对支链淀粉糖链长分布测定结果的影响,优化了测定方法。以水、0.1 mol/L NaOH和1 mol/L NaAc+0.1 mol/L NaOH溶液为淋洗液进行梯度淋洗,通过CarboPac PA 20阴离子交换柱分离,实现了对聚合度(DP)大于80的支链淀粉糖葡萄糖链的测定。分别选取玉米、木薯、马铃薯与水稻的淀粉进行支链淀粉糖链长分布的研究,并用于其分子构型的判断。实验结果表明该方法简便、检测范围广、重现性良好,连续5次进样,在聚合度小于65时,各峰面积的相对标准偏差小于5%,可为进一步的淀粉糖理化特性研究和品种改良提供有效的实验依据。

支链淀粉结构对稻米淀粉糊化特性的影响

支链淀粉结构的不同是导致直链淀粉含量相近的水稻品种间品质差异的主要原因。本研究利用优化后的酶法测定了26个不同类型水稻品种的稻米支链淀粉的结构参数,分析了支链淀粉结构与淀粉RVA成糊特性及DSC热特性的相关性。结果表明,26个品种间平均链长、平均外链长与起始糊化温度、最高糊化温度、终结糊化温度呈正相关;A∶B值与起始糊化温度呈负相关。平均链长、平均外链长与消减值呈正相关,与峰值黏度、崩解值呈负相关;A∶B值与峰值黏度、崩解值呈正相关,与消减值呈负相关。将参试品种按AC分成11%~13%和13%~15%两组后,其支链淀粉结构与稻米淀粉RVA成糊特性及DSC热特性间的相关性与全部品种间基本一致。综上,支链淀粉结构对淀粉RVA成糊特性及糊化温度有较大影响,低平均链长、平均外链长及高A∶B值的稻米淀粉RVA成糊特性较好、糊化温度较低。

不同粳米的淀粉及其糊化特性与食用性能的研究

为探索粳米的淀粉特性对粳米饭食用性能的影响,揭示不同粳米的淀粉及其糊化特性与食用性能之间的关系。本实验以10个粳米品种为材料,测定粳米的直链淀粉含量、结晶度和支链淀粉的分支链长等淀粉特性,分析淀粉特性与其糊化特性的相关性,并建立淀粉特性与食用性能的线性回归方程。结果表明:直链淀粉含量与崩解值极显著负相关(r=-0.781,p<0.01),B1链与峰值粘度、崩解值均呈极显著负相关(r=-0.878、p<0.01;r=-0.924,p<0.01),短A链与峰值粘度、崩解值则呈极显著正相关(r=0.874、p<0.01;r=0.938,p<0.01),而B2链只与热浆粘度和崩解值的相关性显著,B3+链与糊化特性的相关性不显著。利用逐步回归分析的方法建立了硬度、粘着性、弹性、内聚性、回复性和感官得分等食用性能指标的线性回归方程,通过回归方程可以对粳米的食用性能进行预测。食用性能较好的粳米,短A链含量较高,而直链淀粉含量、B1链含量和结晶度较低。

磷素对小麦籽粒支链淀粉合成及其链长分布的影响

为探究不同磷水平对小麦籽粒支链淀粉合成与支链淀粉精细结构的影响。以新冬20号(南疆主栽)和新冬23号(北疆强筋面包小麦)为材料,研究了3种施磷(P2O5)量0kg·hm-2(CK)、105kg·hm-2(CP)和210kg·hm-2(HP)对小麦籽粒支链淀粉合成相关酶基因表达、相关酶活性、籽粒支链淀粉含量、支链淀粉链长分布以及籽粒全磷含量的影响。结果表明,施磷显著提高了支链淀粉合成相关酶基因(sbe1、sbe2a、sbe2b、iso1)的表达量和籽粒支链淀粉含量。CP处理提高了支链淀粉B链段的比例,但降低了A链段的比例。两个参试小麦品种籽粒中支链淀粉合成关键酶的活性对磷素的敏感性不同,新冬20号受磷水平影响较大。施磷提高了新冬20号胚乳中蔗糖合成酶(SS)活性和酶活高峰期的淀粉分支酶(SBE)活性,提前了新冬20号胚乳中淀粉去分支酶(DBE)活性峰值的出现时间。

支链淀粉提取和链长分布测定方法研究进展

本文介绍了支链淀粉提取和链长分布测定方法研究现状,对温水抽提法、盐类分级沉淀法、凝沉分离法、混合溶剂分离法、纤维素吸附法、电泳法和凝胶过滤层析法等提取方法进行比较。同时比较分析了高效空间排阻色谱-示差折光检测法(HPSEC-RI)、高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法(HPAEC-PAD)、荧光辅助糖电泳法(FACE)、紫外-可见分光光度法和全波段扫描分光光度法等各种支链淀粉链长分布测定方法的优缺点及其适用性,讨论了今后支链淀粉测定相关研究发展方向。