不同糯玉米品种营养品质的比较研究

来源:用户上传      作者:邹原东 韩振芹 李志强

　　摘要 为研究不同杂交种糯玉米营养成分及品质潜力，以11个多地区玉米杂交种为试验材料，测定了不同品种的矿物质元素含量、蛋白质含量、脂肪含量、碳水化合物含量和17种氨基酸含量。结果表明，桂甜糯525的铁、锌、铝、钾、锰等含量较高，雪糯2号的钙和镁含量较高，周糯1号和京科糯928的蛋白质含量较高，雪糯2号的脂肪含量较高，深科糯8号和苏玉糯19号的碳水化合物含量较高。深科糯8号的Asp、Thr、Gly、Cys、Lys含量高于其他品种，桂甜糯525的Ser、Glu、Ala、Val、Ile、Leu、Tyr、Phe含量较高。以上品种的营养成分与其他品种间差异极显著。不同糯玉米品种的营养成分差异较大，单一品种不能涵盖所有较高营养成分，其营养成分含量偏于某一类别，存在品种与地域性差别。该研究为糯玉米材料的品质改良和品种繁育提供理论依据。
　　关键词 糯玉米;氨基酸;营养;矿物质
　　Abstract To study the nutrient content and quality potential， we determined and compared the mineral element content， protein content， fat content， carbohydrate content and 17 kinds of amino acid content of 11 waxy maize hybrids from different regions. Results showed that the contents of iron， zinc， aluminum， potassium and manganese in Guitiannuo 525 were higher， calcium and magnesium in Xuenuo 2 were higher， protein content in Zhounuo 1 and Jingkenuo 928 was higher， fat content in Xuenuo 2 was higher， carbohydrate content in Shenkenuo 8 and Suyunuo 19 was higher. The contents of Asp， Thr， Gly， Cys and Lys of Shenkenuo 8 were higher than those of other varieties， while the contents of Ser， Glu， Ala， Val， Ile， Leu， Tyr and Phe of Guitiannuo 525 were higher than those of other varieties. The nutrient compositions of the above varieties were significantly different from those of other varieties. Nutritional components of different waxy maize varieties differed greatly. Single variety could not cover all the higher nutrient components， and its nutrient content was biased to a certain category. There were differences between varieties and regions. This research provided theoretical foundation for quality improvement and variety breeding.
　　Key words Waxy maize;Amino acids;Nutrition;Minerals
　　玉米原產于南美洲，中国约在16世纪引进玉米种植。随着种植面积的扩大，至今世界各地均有栽培。玉米具有很高的使用价值，含有丰富的营养成分，如脂肪、蛋白质、碳水化合物等营养类物质;钙、铁、锌等矿物质;尼克酸、核黄素等。玉米还具有较高的饲用价值，其中较普遍的是秸秆饲用，玉米收获后每年产生的秸秆数以亿计，多数被焚烧，这不仅浪费资源而且污染环境。据研究，秸秆中含有生物糖及粗蛋白质，是牛、羊等牲畜较依赖的能量来源，具有较高的经济及社会价值[1]。另外，玉米还具有药用价值，经常食用可以延缓衰老、增强体质，同时玉米含有的维生素E及黄铜类物质可以改善心脑血管患者的病情。近些年来，玉米须受到广泛青睐，其总酚、总花青素、总黄酮及抗氧化活性物质能调节血压、血脂，同时起到抗氧化的作用[2]。目前，玉米的深加工领域受到广泛的关注，玉米淀粉、淀粉糖、果葡糖浆、山梨醇、变性淀粉、木糖醇等产品被广泛用于人民生活的各个方面[3]，这也有利于区域经济的提升、产业升级、扩大就业，从而推动加工产业的深入发展。糯玉米又称黏玉米或蜡质型玉米，其栽培技术简单、周期短，具有较高的经济价值、营养价值和加工价值，最突出的是营养成分高于普通玉米，分子量比普通玉米小，食用消化比普通玉米高。随着人民生活水平的提高，人们越来越注重健康，由原来的关注药品到关注健康食品，糯玉米被视为保健佳品[4]。今后，随着种植业机构的调整，糯玉米的种植面积会越来越大，机遇会越来越多。鉴于此，笔者通过比较11个糯玉米品种蛋白质、脂肪、碳水化合物、氨基酸矿物质等品质上的差异，为研究糯玉米材料的品质改良和品种繁育提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料
　　供试材料为11个玉米杂交种，各品种名称及试验编号见表1。
　　1.2 试验方法
　　采用原子吸收分光光度法测定矿物质元素钙、铁、锌、铝、铜、钾、镁、锰、硒和镍的含量，仪器为NexION300DICP-MS原子吸收质谱仪[5]。 　　依照GB 28050—2011测定能量;依照GB 5009.5—2016凯氏定氮法测定蛋白质;依照GB 5009.5—2016凯氏定氮法测定脂肪;依照GB 28050—2011测定碳水化合物[6]。
　　Asp、Thr、Ser、Glu、Gly、Ala、Cys、Val、Met、Ile、Leu、Tyr、Phe、Lys、His、Arg、Pro共17项氨基酸参照GB/T 18246—2000方法，采用日立8900高速氨基酸分析仪进行测定[7]。
　　1.3 数据统计
　　采用WPS作图;采用SPSS 20.0进行数据统计分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同糯玉米品种矿物质元素含量的比较
　　矿物质元素虽然在人体内含量少，但是很重要性[8]。玉米籽粒含有多种矿物质元素，钙、铁、锌是人体必要营养元素，铝、铜、钾、镁、锰、硒、镍是微量元素。从表2可以看出，N5的铁、锌、铝、钾、锰元素含量分别为36.88、42.27、31.08、4 709.66、10.15 mg/kg，是所有品种中最高的，与其他品种差异极显著（P<0.01）;N7的铜和硒含量分别为3.42和3.8 mg/kg，高于其他品种。从显著性来看，N7的硒含量与其他品种差异极显著（P<0.01），铜含量与N1、N2、N3、N4、N6、J1、K1间差异极显著（P<0.01）;N6的钙和镁含量分别高于其他品种，为92.14和1 627.48 mg/kg，与其他品种差异极显著（P<0.01）;镍含量最高的品种为N1，与其他品种差异极显著（P<0.01）。相对于最高含量，不同矿物质元素的最低含量集中出现在K1及K2这2个品种上。
　　2.2 不同糯玉米品种营养物质含量的比较
　　玉米籽粒中含有大量的淀粉及膳食纤维，而胚芽储存着蛋白质、脂肪等营养物质[9]，表3反映了不同品种糯玉米间营养物质的差异，N2、N3、N5、N6、N7、J1共6个品种的能量最高，J1与其他品种差异极显著（P<0.01）;N7和J2的蛋白质含量高于其他品种，在0.01水平上差异极显著（P<0.01）;N6、J1的脂肪含量最高，各品种在0.01水平上差异不显著（P>0.01）;碳水化合物的最高含量表现在N1和N2品种上，其中N1与其他品种相比差异极显著（P<0.01）。
　　安徽农业科学 2020年
　　2.3 不同糯玉米品种氨基酸的比较
　　氨基酸作为生命的载体，不仅能维持人体的正常代谢，还能促进生长。玉米含有多种氨基酸，而且种类丰富，可以提供多种人体必须氨基酸。从表4可以看出，氨基酸质量分数在不同品种间的表现有所不同，表4是17氨基酸的显著性分析。具体来看，N1中有5种氨基酸（Asp、Thr、Gly、Cys、Lys）的含量要高于其他品种，Asp、Thr、Lys的含量与K2差异极显著（P<0.01），各品种的Gly、Cys含量差异不显著（P>0.01）;除上述所提氨基酸外，N5共有8种氨基酸（Ser、Glu、Ala、Val、Ile、Leu、Tyr、Phe）的含量高于其他品种，其中Glu、Leu的含量与其他品种的差异极显著（P<0.01），Ala、Tyr、Phe含量仅与K1差异极显著（P<0.01），Val含量仅与K2差异极显著（P<0.01），Ser、Ile含量在0.01水平上差异不显著（P>0.01）;除此之外，剩下的4种氨基酸（Met、His、Arg、Pro）含量最高值分布在N4、J1和N2中，J1的His、Arg含量与其他品种差异极显著（P<0.01），N2的Pro含量与其他品种差异极显著（P<0.01），N4的Met含量仅与K1差异极显著（P<0.01）。
　　3 结论与讨论
　　玉米含有较高比例的蛋白质、脂肪和碳水化合物，对人类及动物具有很高的营养价值[10-12]。因此，提高玉米营养成分及品质也是当下育种的首选目标。通过对11个玉米杂交种的研究发现，N7和J2的蛋白质含量高于其他品种，N1的蛋白质含量最低，其最高、最低值相差近1倍;N6、J1的脂肪含量最高，各品种之间的脂肪含量差别不明显;N1、N2的碳水化合物含量高于其他品种。相较前2个营养指标，待测品种中的碳水化合物含量呈较高比例，也验证了玉米籽粒中含有大量的淀粉、纤维素等碳水化合物。
　　氨基酸是蛋白质合成物质，是人体生长的重要营养物质，某些疾病与氨基酸的代谢有密切关系[13]，在人体生命活动中发挥重要作用[14 ]。该研究发现，被检试样的谷氨酸和亮氨酸含量较高。谷氨酸参与人体内氮的代谢及神经传递[15]，亮氨酸有助于训练后的肌肉恢复，同时有控制血糖的作用[16]。通过该试验研究发现，所有被测样品中Glu、Leu的含量都高于其他氨基酸含量，而从不同品种间的表现来看，N1的Asp、Thr、Gly、Cys、Lys的含量高于其他品种;N5的Ser、Glu、Ala、Val、Ile、Leu、Tyr、Phe含量高于其他品种，Met、His、Arg、Pro含量的最大值出现在N4、J1和N2品种中。
　　矿物质元素是指除了碳、氧、氢、氮等以有机物形式存在以外，人体不能自行合成，需从外界摄取，同时在人体生理、生命活动中发挥重要作用的一类营养物质[17]。矿物质元素相关研究报道很多，随着人民生活水平的不断提高，人们在食物摄入选择上不仅关注健康更注重搭配;相对而言，对一些特殊人群，如儿童、孕妇对钙、铁、锌需求量相对要大，正常的饮食往往会导致摄入不足或者元素缺乏等症状。因此，测定食物中微量元素含量，有针对性的研究往往具有一定的现实意义[18-20]。该研究结果显示，玉米的钙、铁、锌等人体必要元素含量较高;而镁、钾等含量比其他微量元素含量高。钙、铁、锌是人体必须的矿物质营养，对人体生长发育有重要作用，钙是人体骨骼和牙齿的重要组成物质，是多种酶的激活、抑制剂，参与血液凝固，钙的缺乏会导致骨质酥松[21]。铁是人体中含量较高的矿物质元素，在生命活动中发挥着重要作用，是血红蛋白的重要组成成分，参与氧气和二氧化碳的运载和交换，是酶的构成物质。铁的缺乏会导致贫血、头晕、恶心等症状[22]。锌参与人体的正常发育，脂类、蛋白质、核酸的合成与分解，可促进神经系统和大脑的健康，对人体生长发育有重要作用。锌的缺乏会导致味觉减退，影响生殖健康[23]。镁参与人体的细胞活动以及酶反应，增强骨骼和牙齿强度，有助于肌肉健康及运动后的放松[24]，而摄入不足会影响糖的代谢，引起失眠及四肢无力等症状。钾能维持人体心脏的正常运转，控制人体的血壓，调节血糖，维持体液平衡，同时参与细胞的新陈代谢。当人体缺钾时，会产生全身无力、易怒，引起心脏不规律跳动，严重还会导致肌肉衰竭、血糖增高等症状[25]。从该研究可以看出，N5的铁、锌、铝、钾、锰等元素的含量高于其他品种;N6的钙和镁含量均高于其他品种。 　　综合分析来看，所有品种中N5具有较高的矿物质含量及氨基酸含量，N1具有较高的碳水化合物及氨基酸含量，N6具有较高的脂肪含量和钙、镁含量。通过研究发现，不同品种糯玉米在不同营养品质方面表现出较大差异，某个品种不具有全部较高的营养品质，这也为今后的研究提供了一条研究途径，提高品种的综合营养特性要比单一提高某品种营养品质更具有研究价值。该试验仅从食用方面进行含量测定，某些数据不具有普遍推广意义。今后可从食用、饲用相结合的方面，特种玉米及普通玉米之间的差别，以及某些特定元素缺乏症方面进行深入研究。
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