鲜食糯玉米贮藏过程中淀粉含量及相关酶活性变化的研究

王 浩 刘景圣 郑明珠 李 昊

（吉林农业大学食品科学与工程学院；小麦和玉米深加工国家工程实验室，长春 130118）

鲜食糯玉米贮藏过程中淀粉含量及相关酶活性变化的研究

王 浩 刘景圣 郑明珠 李 昊

（吉林农业大学食品科学与工程学院；小麦和玉米深加工国家工程实验室，长春 130118）

以垦糯1号为研究对象，测定不同贮藏温度（5、15、25℃）下鲜食糯玉米中可溶性总糖、总淀粉、直链淀粉、支链淀粉的质量分数及淀粉相关酶活性在48 h贮藏期内的变化。结果表明，由于颗粒结合型淀粉合成酶（GBSS）活性和淀粉脱分支酶（DBE）活性随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈下降趋势，降低了对直链淀粉合成和积累的促进作用，而可溶性淀粉合成酶（SSS）活性和淀粉分支酶（SBE）活性随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈上升趋势，促进了支链淀粉的积累，且可溶性糖主要向支链淀粉转化，从而使鲜食糯玉米中支链淀粉质量分数和总淀粉质量分数升高；贮藏温度对鲜食糯玉米中淀粉质量分数变化影响显著，5℃条件下变化最缓慢，是鲜食玉米贮藏的理想温度。

鲜食糯玉米 直链淀粉 支链淀粉 酶活性

我国是玉米种植大国，2012年我国玉米种植面积达34 949千公顷，年产量达20 812万t，玉米已成为我国第一大粮食品种［1］。玉米营养丰富，食用价值高，玉米中含有在当今被证实最有效的50多种营养物质中的7种“抗衰剂”——亚油酸、钙、谷胱甘肽、VA、VE、镁、硒，此外，叶酸含量是大米的10倍，钾含量是大米的2.45～3倍，镁是大米的3倍，纤维素是大米的10倍［2］，所以玉米是所有主食中营养价值最高，保健效果最好的粮食作物［3］。

鲜食玉米是指在乳熟后期至蜡熟初期采摘，用于加工或直接食用的玉米类型，我国鲜食玉米包括各种类型的甜玉米、糯玉米、彩色玉米以及其他适合鲜食的玉米品种［4］。其中以鲜食糯玉米食用价值最高，鲜食糯玉米中所含的17种氨基酸有13种高于普通玉米［5-6］，刘春泉等［7］研究发现，鲜食糯玉米中的硒、维生素、矿物质及纤维素等含量均高于普通玉米和完熟糯玉米，且完熟糯玉米中品质较差的蛋白质在鲜食糯玉米中也得到了改善。有关研究发现鲜食糯玉米具有预防高血压和动脉硬化、减肥、抗衰老、抗癌、通便排毒及调节血糖等多种功效［8］。

鲜食糯玉米采后仍处于旺盛的生理代谢阶段，其营养品质和食用品质会迅速变化［9-11］。完熟糯玉米中的淀粉为100%的支链淀粉，但鲜食糯玉米中却含有一定量的直链淀粉和可溶性糖［12］。在鲜食糯玉米贮藏过程中不仅可溶性糖会迅速转化为淀粉，直链淀粉也会向支链淀粉转化。淀粉是鲜食玉米籽粒除水分之外的主要组成成分，占鲜食玉米籽粒干重的70%左右。在一系列淀粉相关酶的催化作用下，可溶性糖、总淀粉、直链淀粉和支链淀粉的含量在鲜食玉米采后贮藏过程中均会发生相关变化，颗粒结合淀粉合成酶（GBSS）控制直链淀粉的合成，而支链淀粉的合成是由淀粉合成酶（SS）、淀粉分支酶（SBE）和淀粉脱分支酶（DBE）通过一系列的催化作用共同完成的［13-15］。所以研究鲜食糯玉米贮藏期淀粉含量与相关酶活性的变化对鲜食糯玉米贮藏保鲜技术的研究具有十分重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

垦糯1号：天景公司；蔗糖、葡萄糖和果糖标准品：美国Sigma公司；乙腈（色谱纯）：国药集团化学试剂有限公司。总淀粉、直链淀粉／支链淀粉测定试剂盒：爱尔兰Megazyme国际公司。

1.2 仪器与设备

LGJ-III型医用冷冻干燥机：上海医用分析仪器厂；1200型高效液相色谱仪［配备G1311A型四元梯度泵、G1328型手动进样器、G1311A13162型示差折光检测器、G1316A型柱温箱、Zorbax carbohydrate柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）、化学工作站］：美国Agilent公司；Multiskan FC型酶标仪：美国Thermro公司；TU-1810紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；Z36HK型高速离心机：德国Hermle公司；JK 3200B型超声波清洗器：合肥金尼克机械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 取样方法

选择授粉后大小、成熟度一致的玉米穗挂牌标记，成熟20 d后选择大小、成熟度一致，无病虫害的45穗果穗均分为3份，保留苞叶，分别置于5、15、25℃条件下，各温度条件下果穗均分为5组（A、B、C、D、E），每组3穗，每隔4 h取样1次，连续取样48 h，每次每穗取1纵排混合，将取完部分的样品冷冻干燥，粉碎后用于可溶性糖含量及淀粉含量的测定，剩余样品用于淀粉相关酶活性的测定。

1.3.2 可溶性总糖含量的测定

参照修琳等［16］的方法，并略作改进。滴加2 mL超纯水于500 mg干粉碎后的玉米样品中，混匀；经超声波提取20 min，经8 000 r／min高速离心10 min后，取上清液加入等体积乙腈混匀，静止30 min经8 000 r／min高速离心10 min后经 0.22 μm滤膜过滤，待进样分析。色谱柱：Agilent Zorbax carbohydrate柱（4.6 mm ×250 mm，5 μm），流动相为乙腈-水（80∶20）；柱温：25℃；检测池温度：35℃；流速1 mL／min，进样量20 μL，采用外标法定量。

1.3.3 淀粉含量的测定

参照总淀粉、直链淀粉／支链淀粉测定试剂盒中的相关方法测定鲜食糯玉米籽粒中总淀粉含量及直链淀粉、支链淀粉含量。

1.3.4 淀粉合成酶活性的测定

参照Jiang等［17］及代立刚［18］方法，并略作改进。称取3.0 g冷冻的籽粒鲜样加10 mL提取缓冲液（最终浓度为Tricine-NaoH（pH 7.5）100 mmol／L，MgCl28 mmol／L，EDTA 2 mmol／L，甘油125 mL／L，PVP-40 10 g／L，β-巯基乙醇50 mmol／L），在冰浴条件下研磨成匀浆，取100 μL匀浆加1.5 mL缓冲液，微离心（1 000 r／min，4℃离心3 min），沉淀用缓冲液悬浮后用于颗粒结合型淀粉合成酶（GBSS）活性测定，剩余匀浆10 000 r／min，4℃离心30 min，收集上清液用于SSS活性测定。

1.3.5 淀粉分支酶（SBE）和淀粉脱分支酶（DBE活性的测定

参照Nakamura等［19］及何煜［20］的方法，并略作改进。称取3.0 g冷冻的籽粒鲜样加10 mL提取缓冲液 HEPES-NaOH，pH 7.5（终浓度为 EDT 5 mmol／L，DTT 1 mmol／L，KCl 2 mmol／L，聚乙烯吡咯烷酮1%），在冰浴条件下研磨成匀浆，取匀浆离心（10 000 r／min，4℃离心10 min）。取300 μL上清液加入300 μL HEPES-NaOH，pH 7.5提取液稀释倍后用于SBE活性测定。另称取3.0 g冷冻的籽粒鲜样加10 mL提取缓冲液HEPES-NaOH，pH 6.（终浓度为MgCl25 mmol／L，EDTA 2 mmol／L，β-巯基乙醇50 mmol／L和甘油12.5%），在冰浴条件下研磨成匀浆，取匀浆离心（10 000 r／min，4℃离心10 min）。取上清液用于DBE活性测定。

1.4 数据分析

试验数据采用DPS v3.01软件进行方差分析SSPS 18.0软件进行相关性分析，用excel软件做分析图表。

2 结果与分析

2.1 不同贮藏条件下，可溶性总糖含量的变化

鲜食玉米采后可溶性总糖含量的变化趋势研究，结果如图1所示。从图1可知，3种不同贮藏温度下，可溶性总糖含量均呈现下降趋势，5和15℃条件下可溶性总糖含量随着贮藏时间的延长，可溶性糖含量差距不大，但含量都高于25℃贮藏条件，可明显延缓可溶性糖含量的下降。

图1 不同贮藏温度下可溶性总糖含量的变化

2.2 不同贮藏条件下，SSS、GBSS、DBE和SBE酶活性的变化

2.2.1 可溶性淀粉合成酶（SSS酶）的活性变化

可溶性淀粉合成酶（SSS酶）的活性变化结果如图2所示。可以看出，3个贮藏温度下，SSS酶的活性均升高，随着贮藏时间的延长，15和25℃条件下SSS酶活性比5℃条件下活跃，表明低温贮藏条件可抑制SSS酶活性从而减缓可溶性糖向淀粉的合成进程。

图2 不同贮藏温度下SSS酶活性随时间的变化

2.2.2 颗粒淀粉合成酶（GBSS酶）的活性变化

颗粒淀粉合成酶（GBSS酶）的活性变化结果如图3所示。可以看出，5℃条件下的GBSS酶活性变化不大。贮藏中期，15、25℃条件下的GBSS酶活性变化较活跃，25℃条件下酶活性变化的幅度比较大。结果表明，随着温度的升高时间的延长，GBSS酶活性呈降低趋势。

图3 不同贮藏温度下GBSS酶活性随时间的变化

2.2.3 淀粉分支酶（SBE酶）的活性变化

鲜玉米采后SBE酶的变化见图4。结果表明，3个贮藏温度下，SBE酶活力均升高，但25℃贮藏条件，鲜玉米籽粒中SBE酶活力均高于5和15℃。

2.2.4 淀粉脱分支酶（DBE酶）的活性变化

鲜玉米采后DBE酶的变化见图5。结果表明，在3个温度下，淀粉脱分支酶活性缓慢下降；5℃下的鲜玉米淀粉脱支酶活力下降缓慢。因此，贮藏温度以及贮藏时间对该酶活力有较大影响。

图4 不同贮藏温度下SBE酶活性随时间的变化

图5 不同贮藏温度下DBE酶活性随时间的变化

2.3 淀粉含量在不同温度下的变化

2.3.1 总淀粉含量变化

总淀粉含量变化如图6所示，随着贮藏温度的升高贮藏时间的延长，总淀粉含量分数呈逐渐上升的趋势，经二因子相关性分析，贮藏温度与可溶性总糖含量显著相关，相关系数r=0.958。如图7所示，5℃条件下上升了11.22%，15℃条件下上升了18.70%，25℃条件下上升了28.67%。

图6 不同贮藏温度下总淀粉含量的变化

2.3.2 直链淀粉含量变化

直链淀粉含量变化如图7所示，随着贮藏温度的升高贮藏时间的延长，直链淀粉含量呈逐渐下降的趋势，经二因子相关性分析，贮藏温度与直链淀粉含量显著相关，相关系数r=0.936。如图9所示，5℃条件下下降了5.68%，15℃条件下下降了61.06%，25℃条件下下降了69.02%。

图7 不同贮藏温度下直链淀粉含量的变化

2.3.3 支链淀粉含量变化

支链淀粉含量变化如图8所示，随着温度的升高贮藏时间的延长，支链淀粉含量呈逐渐上升的趋势，经二因子相关性分析，贮藏温度与支链淀粉含量显著相关，相关系数r=0.949*。5℃条件下上升了13.45%，15℃条件下上升了28.85%，25℃条件下上升了40.96%。

图8 不同贮藏温度下支链淀粉含量的变化

2.4 淀粉、可溶性糖含量与酶活性之间的变化规律

由表1相关性分析可知，总淀粉含量与SSS酶活性和SBE酶活性成显著正相关，与GBSS酶活性和DBE酶活性及可溶性总糖含量呈显著负相关。由淀粉相关酶活性变化可知，SSS酶活性和SBE酶活性随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈上升趋势，促进了总淀粉的积累；GBSS酶活性和DBE酶活性随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈下降趋势，降低了对总淀粉积累的抑制作用。而可溶性总糖含量随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈下降趋势（5℃下降34.23%，15℃下降49.41%，25℃下降55.95%），表明可溶性糖在逐渐向淀粉转化，且贮藏温度越高转化率越高。

表1 淀粉含量与淀粉相关酶活性及可溶性总糖含量之间的相关性分析

直链淀粉含量与GBSS酶活性和DBE酶活性及可溶性总糖含量成显著正相关，与SSS酶活性和SBE酶活性呈显著负相关。由淀粉相关酶活性变化可知，GBSS酶活性和DBE酶活性随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈下降趋势，降低了对直链淀粉合成和积累的促进作用，而可溶性总糖含量的降低表明在鲜食糯玉米贮藏过程中，可溶性糖并没有向直链淀粉转化；SSS酶活性和SBE酶活性随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈上升趋势，抑制了直链淀粉的积累，促进了直链淀粉向支链淀粉的转化。

支链淀粉含量与SSS酶活性、SBE酶活性和可溶性总糖含量成显著正相关，与GBSS酶活性和DB酶活性及可溶性总糖含量呈显著负相关。由淀粉相关酶活性变化可知，SSS酶活性和SBE酶活性随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈上升趋势，促进了支链淀粉的积累；GBSS酶活性和DBE酶活性随温度升高贮藏时间的延长呈下降趋势，降低了对点支链淀粉积累的抑制作用，同时可溶性总糖含量的下降表明，在鲜食糯玉米贮藏过程中可溶性糖主要是向支链淀粉转化。

3 结论

本研究通过测定不同贮藏温度（5、15、25℃）下鲜食糯玉米中可溶性总糖质量分数、总淀粉含量、直链淀粉含量、支链淀粉含量及淀粉相关酶活性在48贮藏期内的变化，分析得出：GBSS酶活性和DBE酶活性随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈下降趋势，降低了对直链淀粉合成和积累的促进作用，SS酶活性和SBE酶活性随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈上升趋势，促进了支链淀粉的积累，可溶性糖主要向支链淀粉转化，从而使鲜食糯玉米中支链淀粉含量和总淀粉含量升高；贮藏温度对鲜食糯玉米中淀粉含量变化影响显著，5℃条件下变化最缓慢，是鲜食玉米贮藏的理想温度。

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Research on the Change of Starch Content and Enzymes Activities Associated with Starch Synthesis in Fresh-Eating
Waxy Corn in the Process of Storage

Wang Hao Liu Jingsheng Zheng Mingzhu Li Hao
（College of Food Engineering；Jilin Agricultural University National Engineering Laboratory for Wheat-Corn Further Processing，Changchun 130118）

This study took maize-waxy-1 as the research object，and the total soluble sugar contents，total starch contents，amylose contents，amylopectin contents and the enzymes activities associated with starch biosynthesis in fresh-eating waxy corn within 48 hours under different storage temperatures（5℃、15℃、25℃）were determined.The test results showed that the effect on the amylose synthesis and accumulation went down due to the decline of GBSS enzyme activity and DBE enzyme activity along with the increase of storage temperature and storage time.Because of the rise of SSS enzyme activity and SBE enzyme activity with the increase of storage time and storage temperatures，the accumulation of amylopectin was restrained，and the soluble sugar was mainly converted to amylopectin.In view of the above reasons，the amylopectin content and total starch content in fresh-eating waxy corn would increases along with the increase of storage temperature and storage time；storage temperature has significant effects on the changes of starch content in fresh-eating waxy corn.Under the storage condition of 5℃，the starch content changed more slower than that of 15℃ or 25℃，and 5℃ was the ideal temperature for the storage of fresh -eating waxy corn.

fresh-eating waxy corn，amylose，amylopectin，enzyme activity

Q945.18

A

1003-0174（2017）03-0006-06

国家自然科学基金（31171760）

2015-08-16

王浩，男，1981年出生，讲师，食品科学

刘景圣，男，1964年出生，教授，食品科学