不同品种高粱淀粉、赖氨酸和单宁含量的比较

刘 娟，李鲜花，赵欢蕊，王镜惠

(1.榆林学院 生命科学学院，陕西 榆林 719000；2.榆林学院 化学与化工学院，陕西 榆林 719000)

高粱[Sorghumbicolor(L.) Moench]，禾本科、高粱属，是一种抗旱、耐涝、耐盐碱的高产作物，在我国栽培历史久远。其茎秆可用于架材、造纸、制糖等；子粒既可作食品和饲料，也可用于酿酒、酿醋、制淀粉、制糖、制酒精等[1]。淀粉是高粱的主要成分，质量分数在65.3%～81.0%之间[2]，因结构不同分为直链淀粉和支链淀粉两种，又因各自具有不同的性能和用途[3]，故其含量比例高低是决定高粱酿造产量和品质的重要因素。前人关于不同高粱品种中直、支链淀粉含量对酿造品质的影响已做过多方面的研究[4]，李秋涛等[5]通过对直、支链淀粉对白酒生产影响的研究得出直链淀粉高糊化时间长，酒质较香浓；支链淀粉高易于糊化，蒸粮时间短，酒质较淡雅。

蛋白质是高粱中除淀粉外含量最多的成分，其中色氨酸和赖氨酸两种成分比较缺乏。赖氨酸是仅次于谷氨酸的第二大氨基酸[6]，作为人和动物必需的一种氨基酸，缺乏赖氨酸会导致人和动物不能正常发育，造成机体代谢紊乱[7]。高粱由于缺乏赖氨酸和色氨酸，蛋白质消化率低，品质较差[8]，因此，鉴选、发掘赖氨酸含量高的种质资源是食用和饲用高粱育种的基础。

除了赖氨酸，高粱中的单宁含量是评价高粱品质的另一个重要指标。适量单宁可以抑制酿造过程中一定量的有害微生物，并提高出酒率及酿造品质。蒋兰等[9]研究发现在酿酒过程中，单宁含量为0.5%～1.5%时能较好抑制一些杂菌的生长并产生一些香味物质如丁香酸，使高粱酒散发出醇香细致的风味，但是当高粱子粒中单宁含量大于3%时，会使白酒带有苦涩味；此外，研究还发现饲料中添加适量的植物单宁，不仅能防腐、抗氧化，还能通过改善畜禽生产性能提高养殖效益[10]。

目前，陕西省高粱种植面积较大的地区有宝鸡市、延安市和榆林市，榆林市种植面积较大的地区有横山区、绥德县、米脂县、清涧县等区县[11]。高粱作为横山区主要农作物之一，在区内南部黄土丘陵沟壑区小杂粮产业、醋业和酒业中皆发挥重要作用，因此，笔者试验通过对榆林市横山区不同品种高粱淀粉、赖氨酸和单宁含量的比较，旨在选择品质较好的优质品种进行推广，并为该地区高粱的高效生产和有效利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为4种不同品种的高粱子粒，分别采自榆林市横山区波罗镇(品种1)、石湾镇(品种2)、高镇镇(品种3)、塔湾镇(品种4)。收割后自然风干并脱壳，置于干燥处保存。

1.2 试验方法

1.2.1 淀粉含量测定 参考刘选选等[12]用双波长法测定。首先除去收集到的各品种高粱中的杂质，根据GB 5491[13]采用4分法缩减取样，用打粉机粉碎试样并过60目筛，迅速将粉碎好的样品置于数显式鼓风干燥箱中于130℃±1℃下烘至恒重，测得样品水分含量H(%)，然后加沸程为30～60℃的石油醚用索氏提取器加热回流脱脂4 h，60℃烘至恒重，测得粗脂肪含量W(%)，脱脂高粱干粉保存待用。每个品种重复测定三次，结果取其平均值，见表1。

表1 不同品种高粱水分和粗脂肪含量

配制直链淀粉标准溶液和支链淀粉标准溶液，确定直链淀粉测定波长λ1(612 nm)，参比波长λ2(469 nm)，支链淀粉测定波长λ3(535 nm)，参比波长λ4(697 nm)，绘制双波长淀粉标准曲线，见图1、2。加碘试剂处理脱脂高粱干粉，显色后用752型紫外可见分光光度计测定样品溶液分别在λ1、λ2、λ3和λ4波长条件下的吸光度值，根据标准曲线和公式计算各品种高粱直、支链淀粉含量，进而得出各品种高粱总淀粉含量，每个品种重复测定三次，结果取其平均值。

图1 直链淀粉标准曲线

图2 支链淀粉标准曲线

1.2.2 赖氨酸含量测定 试验选用茚三酮比色法[14]，参考李桂玲等[15]和刘飞飞等[16]并结合实验室情况，烘干并粉碎高粱，脱脂，烘干混匀，称取适量高粱干粉制定样品待测液，加茚三酮试剂显色，于570 nm处测定其吸光度值。在测定试样的当天配制亮氨酸标准溶液并绘制标准曲线，见图3。根据标准曲线和计算公式计算赖氨酸的含量，每个品种重复测定三次，结果取其平均值。

1.2.3 单宁含量测定 参考郜睿等[17]选用GB/T 15686[18]进行单宁含量的测定，将高粱粉碎并充分混合均匀，加二甲基甲酰胺溶液振荡并离心，取上清液加柠檬酸铁胺溶液和氨溶液，显色后用分光光度计于525 nm处测定吸光度值，同一样品重复测定三次，在测定试样的当天配制单宁酸标准溶液并绘制标准曲线，根据标准曲线和公式计算各品种高粱单宁含量，每个品种重复测定三次，结果取其平均值。

图3 亮氨酸标准曲线

图4 单宁酸标准曲线

1.2.4 数据分析 使用SPSS 22.0进行数据分析，Excel 2010进行图表处理。

2 结果与分析

2.1 不同品种高粱淀粉含量的比较

由图5可知，品种1直链淀粉含量最高，为21.11%；其次是品种2，含量为19.51%，品种1与品种2含量相差1.6%，存在显著差异；品种4含量略低于品种2，为18.42%，二者含量相差1.09，无差异显著；品种3直链淀粉含量最低，为13.34%，与品种4相差5.08%，存在显著差异。4个品种高粱直链淀粉平均含量为18.09%，只有品种3含量低于平均水平。

图5 不同品种高粱直链淀粉含量的比较

由图6可知，品种3的支链淀粉含量最高，为56.05%；品种4含量次之，为48.23%，二者相差7.82%，存在差异显著；品种1支链淀粉含量比品种4低1.86%，为46.37%，二者存在显著差异；品种2含量最低，为45.56%，与品种1无显著差异。4个品种高粱支链淀粉平均含量为49.05%，只有品种3支链淀粉含量高于平均水平。

图6 不同品种高粱支链淀粉含量的比较

由图7可知，品种3总淀粉含量最高，为69.39%；品种1含量次之，为67.48%，与品种3相差1.91%，与其它三个品种间均无显著差异；品种4含量比品种1低0.83%，为66.65%；品种2含量最低，为65.07%，与品种4相差1.58%，二者无显著差异。4个品种高粱总淀粉平均含量为67.15%，品种3和品种1总淀粉含量高于平均水平。4个品种高粱的支链淀粉含量占总淀粉含量的百分比分别是68.72%、70.02%、80.78%、和72.36%，品种3最高，品种1最低；相对应的，直链淀粉含量与总淀粉含量的百分比最高的为品种1，最低的为品种3。

2.2 不同品种高粱赖氨酸含量的比较

图7 不同品种高粱总淀粉含量的比较

由图8可知，品种1赖氨酸含量最高，为0.14%；品种3含量次之，为0.11%，与品种1相差0.03%，存在显著差异；品种2含量低于品种3，为0.10%，与品种3相差0.01%，无显著差异：品种4含量最低，为0.09%，与品种3相差0.02%，存在显著差异，4个品种赖氨酸平均含量为0.11%，只有品种1含量高于平均水平，品种3含量与平均水平相等。

2.3 不同品种高粱单宁含量的比较

由图9可知，4个高粱品种间单宁含量均存在显著差异，平均含量为1.27%，品种3和品种2单宁含量均高于平均水平，品种3单宁含量最高，达到1.87%；品种2单宁含量次之，为1.62%，与品种3相差0.25%；品种1单宁含量比品种2低0.48%，为1.14%；品种4单宁含量最低，仅有0.45%，与品种1相差0.69%。

图8 不同品种高粱赖氨酸含量的比较

图9 不同品种高粱单宁含量的比较

3 结论

通过对4个品种高粱淀粉、赖氨酸和单宁含量的测定和比较得出，品种1直链淀粉和赖氨酸含量最高，分别为和21.11%和0.14%，支链淀粉、总淀粉和单宁含量居中；品种2支链淀粉和总淀粉含量最低，分别为45.56%和65.07%，直链淀粉、赖氨酸和单宁含量居中；品种3支链淀粉、总淀粉、单宁含量最高，分别为56.05%、69.39%和1.87%，直链淀粉含量最低，仅有13.34%，赖氨酸含量居中；品种4赖氨酸和单宁含量最低，分别为0.09%和0.45%，直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量居中。

4 讨论

4个品种高粱中，品种1赖氨酸含量较高，有较高的营养价值和适口性，可用于食用或饲用；品种2总淀粉含量较低，饲用和酿造品质较差，可提取其中含量较高的直链淀粉用于食品工业和环保领域；品种3支链淀粉含量占总淀粉含量的百分比最高，用作酿酒原料可以得到较淡雅的酒质，相对来说非常适合用作酿酒和酿醋原料。品种4单宁含量较低，经脱皮处理后可去除绝大部分的单宁，可制作高粱加工食品，如高粱面包、高粱休闲食品等，但其赖氨酸含量较低，应通过合理的营养强化，如与豆类、牛奶等合理搭配，充分发挥食物的互补作用。

4个品种高粱均属横山区地方品种，虽适应横山区特定的地方生态环境，但是4个品种高粱总淀粉含量和赖氨酸含量均低于优质高产饲料高粱晋杂24号[19]和适宜机械化收获的高产酿造高粱晋杂33号[20]，仍需改良其品质。

目前榆林市横山区高粱的种植还存在生产规模小，生产技术较粗放，科研力量薄弱等问题，从长远看，不利于榆林市横山区高粱的发展。建议改良品质较差且低产的地方品种，结合引进晋杂系列等优良品种，从品质和产量两手抓，同时加快区内饲料高粱、酿造高粱和高粱米加工的产业化，以满足市场需求。