糯玉米可溶性糖组分特征与采后品质特性

任梦云，杜龙岗，王美兴，黄益峰

(浙江省农业科学院 作物与核技术利用研究所，浙江 杭州 310021)

鲜食玉米是指在玉米乳熟末期采摘果穗用于加工或直接食用的玉米类型，其蛋白质、糖分、维生素等多种重要营养成分要高于普通玉米，且食用品质更优。我国鲜食玉米产业发展迅速，已成为世界上鲜食玉米第一生产国和消费国。在种植类型上，珠江三角洲是我国甜玉米主产区，面积约20万hm，占全国50%。长江三角洲是我国甜糯玉米主产区，面积约13.33万hm，占全国的30%，鲜食玉米逐渐分化形成了“南甜北糯”这一特殊的种植区域格局。

糯玉米(L. var.)又称蜡质型玉米，最早起源于我国，是玉米第9条染色体上第59位点的糯性基因()发生隐性突变产生的。该基因能阻止合成直链淀粉，在胚乳中形成100%的支链淀粉。在糯玉米中，糖含量决定了甜味，支链淀粉含量与黏性相关，而木质素等的存在与柔嫩度有密切关系。糯玉米目前是以食用果穗为主，其鲜食品质或适口性成为衡量品种的重要标准。近年来，随着人们健康需求与观念的不断提升，国内糯玉米产业呈现蓬勃发展的趋势，其采后果穗保鲜和品质加工技术是目前鲜食玉米产业发展的主要瓶颈，直接影响了消费者对高品质的需求。

鲜食糯玉米采后仍处于旺盛的生理代谢阶段，采收后的糖代谢途径主要是蔗糖和淀粉之间的相互转化，其甜味品质、黏滞性和柔嫩度都会出现不同程度的变化。影响鲜食糯玉米采后营养品质和食用品质的生理因素有很多，其中，以籽粒含水量、籽粒含糖量、籽粒淀粉含量和鲜果穗呼吸强度这四者随温度、贮藏时间的变化受到的影响最为显著。本研究以63份糯玉米自交系材料为研究对象，通过利用高效液相色谱-蒸发光散射检测法(HPLC-ELSD)测定糯玉米果穗中可溶性糖含量，以及采后不同贮藏时间下可溶性糖含量变化规律，并对其中8份优异材料进行了蒸煮后可溶性糖含量测定。开展鲜食糯玉米采后品质特性研究，可为鲜食玉米采后保鲜技术的开发利用和高甜度糯玉米种质的创新提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

63份材料依次编号为N1～N63，其中，N1～N15来源于浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所玉米育种研究室前期收集的自交系材料，N16-N63来源于研究室创制的优质糯玉米自交系材料。材料种植在浙江省农业科学院海宁基地，栽培管理同普通大田玉米。为防止外来花粉影响，试验材料均为人工套袋授粉果穗。在最佳采收期，每个材料随机采收鲜果穗，用于可溶性糖含量测定。

1.2 仪器设备

Agilent 1260 InfintiyⅡ高效液相色谱仪，安捷伦科技(中国)有限公司；AllChrom ELSD 6000蒸发光散射检测器，安捷伦科技(中国)有限公司；Eppendorf Centrifuge 5810R离心机，艾本德(上海)国际贸易有限公司；SCIENTZ-12N冷冻干燥机，宁波新芝生物科技股份有限公司；苏泊尔C21-SDHCB47电磁炉，浙江绍兴苏泊尔生活电器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

授粉后22～24 d，每份材料随机采收5个果穗，3次重复。采收后室温放置，分别在0、2、4、8、12、24、48 h取果穗中部完整子粒，冷冻干燥机干燥样品。用研钵将冻干籽粒粉碎，过60目筛。精密称取糯玉米粉末约0.3 g，加入10 mL双蒸水，室温静置30 min，振荡均匀，4 000×离心15 min，转移上清至新的离心管，作供试品溶液。吸取供试液1 mL，加3 mL乙腈，用0.22 μm微孔滤膜过滤后进行色谱分析。

前期根据自交系的外观形态、果穗形态特征、感官品质与蒸煮品质等相关性状筛选了8份优异自交系材料，授粉后每份材料随机采摘1个果穗，从中部横切，一半用于鲜样可溶性糖含量测定，一半用于蒸煮后熟样可溶性糖含量测定。将鲜样用电磁炉隔水蒸煮45 min，冷却至室温，取近果穗中部完整籽粒，利用冷冻干燥机干燥样品，用于熟样可溶性糖含量的测定。

1.3.2 可溶性糖的测定

利用HPLC-ELSD对糯玉米鲜样和熟样进行可溶性糖含量的测定，色谱条件如下：PrevailTM Carb ES Coumn-W(250 mm× 4.6 mm)色谱柱；流动相为乙腈-水(68∶32)；流速1.2 mL·min，柱温30 ℃；进样量5 μL。

标准曲线的绘制：精密称取果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖对照品各80 mg置于同一50 mL容量瓶中，加入超纯水溶解，定容至刻度。摇匀，0.22 μm滤膜过滤，得到对照品混合标准品母液。用超纯水稀释混合标准品母液，得到果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖体积质量分别为0.02、0.2、0.4、0.6、0.8 μg·mL的一系列混合标准溶液。以可溶性糖体积质量为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，建立线性回归方程。

1.3.3 计算公式

生化甜度(biochemical sweetness，Bcs)=果糖含量×1.75+葡萄糖含量×0.7+蔗糖含量×1.0；可溶性糖含量=果糖含量+葡萄糖含量+蔗糖含量+麦芽糖含量。

1.3.4 数据处理

利用Excel 2003和SPSS 22.0软件进行数据处理和作图，对有显著(<0.05)差异的，采用LSD法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 可溶性糖组分含量

利用HPLC-ELSD对63份糯玉米材料进行糖分测定(表1)，所有材料中均含有果糖、葡萄糖和蔗糖，个别材料中含有少量麦芽糖。在所有类型的糯玉米材料中，可溶性糖含量为21.48～145.27 mg·g，平均值为67.41 mg·g。其中，蔗糖含量最高，平均含量为44.22 mg·g，占可溶性糖含量的65.61%，是可溶性糖的主要成分。果糖和葡萄糖含量接近，平均含量分别为11.30 mg·g和10.49 mg·g。果糖，葡萄糖和蔗糖的变异系数较高，材料间含量差异较大。

表1 不同类型糯玉米自交系可溶性糖组分差异

续表1 Continued Table 1

2.2 蒸煮过程中果穗可溶性糖含量的变化

蒸煮前后，糯玉米果穗中可溶性糖含量发生了显著变化，蒸熟后可溶性糖组分相较鲜样来说，均呈现显著下降(图1)。不同材料之间蒸煮前后可溶性糖含量差异不显著(>0.05)。8份优异材料鲜样中可溶性糖平均含量为111.78 mg·g，熟样中可溶性糖平均含量为42.91 mg·g，果糖、葡萄糖和蔗糖含量都显著下降，分别平均下降了21.08、19.58、28.20 mg·g。

同种糖的柱状图上无相同小写字母的表示在5%水平上差异显著。下同。

2.3 可溶性糖与食味品质的相关性分析

由表2可知，鲜样中葡萄糖与果糖含量呈极显著(<0.01)正相关，可溶性糖含量与蔗糖含量呈显著(<0.05)正相关，鲜样中可溶性糖含量主要是由蔗糖含量决定。生化甜度与可溶性糖含量相关系数0.995，关系密切，与蔗糖呈显著(<0.05)正相关。这说明，可溶性糖和蔗糖含量是反映糯玉米甜度的2个重要指标。

表2 糯玉米可溶性糖组分含量相关性分析

熟样中，可溶性糖含量与果糖、葡萄糖和蔗糖含量密切相关。其中，可溶性糖含量与果糖和蔗糖含量呈极显著(<0.01)正相关，说明在熟样中，可溶性糖含量主要由蔗糖和果糖决定。熟样中生化甜度与果糖、蔗糖和可溶性糖含量均呈极显著(<0.01)正相关，其中生化甜度与可溶性糖的相关性系数为1.000，表明熟样中可溶性糖含量是反映糯玉米甜度的关键因素。

2.4 采后可溶性糖组分含量变化

前期根据可溶性糖含量与采后降解速率的大小，筛选出2份糯玉米特异种质(高糖低降解速率材料N42和高糖高降解速率材料N45)。在采后可溶性糖含量动态变化中发现，随着贮藏时间的延长，糯玉米果穗中可溶性糖含量呈现下降趋势(图2)。

图2 不同类型糯玉米自交系采后糖分含量动态变化

N42中可溶性糖含量在采后48 h内从117.17mg·g下降到73.20 mg·g，下降了37.53%。采后8 h之内果糖、葡萄糖和蔗糖含量变化比较显著，8～24 h果糖和葡萄糖含量的变化较小，蔗糖含量则持续性下降。N42中果糖和葡萄糖含量变化基本上保持一致，随着贮藏时间的延长，均呈现先升高后降低的趋势。果糖和葡萄糖含量均在采后4 h达到峰值，随后下降，在采后24 h出现回升，然后降低。总体上来说，N42果糖含量由16.88 mg·g下降到5.94 mg·g，葡萄糖含量由13.75 mg·g下降到6.34 mg·g。蔗糖含量随着贮藏时间的延长大致呈现下降趋势，采后8 h出现短暂的回升现象，总体上由80.91 mg·g下降到38.60 mg·g；采后4 h处出现拐点，此时蔗糖含量为41.07 mg·g，下降了49.23%；采后8 h蔗糖含量增加了18 mg·g，随后下降，采后48 h蔗糖含量为38.60 mg·g。

N45中可溶性糖含量从99.29 mg·g下降到35.53 mg·g。N42和N45的可溶性糖含量均在12 h明显下降。N45中，随着贮藏时间的延长，3种糖含量基本上呈现下降趋势，采后2 h急剧下降，采后2～8 h保持稳定，随后下降。N45果糖和葡萄糖含量大致呈现下降的趋势。果糖含量由12.98 mg·g降低到3.68 mg·g，下降了71.65%。葡萄糖含量由11.76 mg·g下降到4.31 mg·g，下降了63.35%。采后2 h果糖和葡萄糖含量出现下降，随后在8 h内基本保持稳定，采后12 h出现谷点，采后24 h出现短暂回升，随后下降。采后48 h葡萄糖含量和12 h相差不大。随着贮藏时间的延长，蔗糖含量一直呈现下降趋势；在采后8 h内，蔗糖含量变化缓慢，随后下降趋势逐渐明显；采后8 h蔗糖含量下降到57.09 mg·g，采后48 h下降到23.25 mg·g。

3 讨论

糯玉米中含有果糖、葡萄糖和蔗糖3种可溶性糖，其中蔗糖是主要成分，占可溶性糖的60%以上，果糖和葡萄糖含量接近，而且相关性显著，原因可能在于这两种糖的主要来源均是蔗糖。为避免糯玉米籽粒中的可溶性糖在蒸煮过程中溶于水，果穗蒸煮时建议采用蒸笼隔水蒸煮。糯玉米熟样中可溶性糖含量相较于鲜样来说，均呈现不同程度的下降。鲜食糯玉米的生化甜度与可溶性糖含量密切相关，可溶性糖是决定其甜度的关键性指标，其采后代谢过程也是影响鲜食玉米食味品质的重要因素。

不同糯玉米品种之间糖组分含量差异可直接影响果穗的风味。鲜食玉米采收后果穗中可溶性糖含量的变化主要受贮藏时间的影响，与贮藏时间呈负相关，随着贮藏时间的延长，糯玉米果穗中可溶性糖含量呈现下降趋势，主要是由蔗糖含量的下降所引起。N42材料采后8 h内果糖、葡萄糖和蔗糖含量变化显著。蔗糖的变化趋势和果糖、葡萄糖的变化完全相反，推测果穗中果糖和葡萄糖含量的增加可能是蔗糖的降解所导致，而蔗糖含量降低可能是因为淀粉酶的水解作用或者蔗糖合成酶的作用。采后8～24 h果糖和葡萄糖含量的变化较小，蔗糖含量则持续性下降。N45材料中，随着贮藏时间的延长，3种可溶性糖含量基本上呈现下降趋势，采后2 h急剧下降，采后2～8 h期间保持稳定，随后下降。综合考虑，对于N42和N45材料来说，最佳贮藏期可能在采后8 h内。糯玉米属于高淀粉含量的果蔬，大部分高淀粉含量的果蔬采收后仍存在旺盛的合成代谢途径，采收离体后无法获得由其他器官转运的蔗糖供给，因此，采后蔗糖、还原糖含量逐渐下降。推测在高降解速率材料中，糯玉米采收离体后，蔗糖降解为葡萄糖和果糖，进入糖酵解途径被呼吸消耗，这可能是高降解速率材料采后可溶性糖含量降低的机制，蔗糖向淀粉的转化合成代谢也是糖代谢过程的一个主要形式。而在低降解速率材料中，可溶性糖转运缓慢，可能仍存在苞叶上的糖分向果穗转运途径，采后前期蔗糖与葡萄糖和果糖转化的途径占据主要地位，随着贮藏时间的延长，可溶性糖向淀粉转化的途径占主要地位，呼吸速率与高降解速率材料相比较低。本研究分析不同类型糯玉米自交系采后不同贮藏时间可溶性糖降解规律，有助于深入探讨鲜食玉米采后糖代谢机理，为鲜食玉米贮藏保鲜技术的开发利用奠定理论基础。