全 文 ：植物生理学通讯 第 43卷 第 6期，2007年 12月 1077
小麦籽粒不同部位的矿质元素组成与其含量差异
李春燕，封超年 *，王亚雷，张容，郭文善，朱新开，彭永欣
扬州大学小麦研究所，江苏省作物遗传生理重点实验室，江苏扬州 225009
提要：采用X-射线能谱仪测定非糯与糯性等品种小麦籽粒不同部位的矿质元素组成(H和He元素除外)和含量的结果表
明：小麦籽粒中除含有大量C、O外，皮层富含K、P、Se，其次是Cl、Si、S、Mg和Ca等；糊粉层富含 P、K和Mg，其
次是 Si、Se、S、Ca、Cl和Fe等；胚乳层中相应的矿质元素含量比皮层和糊粉层低。不同品种籽粒各部位的矿质元素含
量存在遗传性差异。据此认为籽粒磨成粉时应减少糊粉层的损失，以提高面粉的矿质价值。
关键词：小麦；籽粒；矿质元素；淀粉粒
Differences of Mineral Element Compositions and Their Contents among Dif-
ferent Positions of Wheat Grains
LI Chun-Yan, FENG Chao-Nian*, WANG Ya-Lei, ZHANG Rong, GUO Wen-Shan, ZHU Xin-Kai , PENG Yong-Xin
Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province, Wheat Research Institute, Yangzhou University, Yangzhou,
Jiangsu 225009, China
Abstract: Differences of mineral element compositions and their contents among different positions of waxy
and no-waxy wheat grains by energy-dispersive X-ray analyses were studied. Except for amounts of C and O
in grains, grain cortex contained mainly K, P, Se with low amounts of Cl, Si, S, Mg and Ca. P, K and Mg were
contained in aleurone layer of wheat grains with low amounts of Si, Se, S, Ca, Cl and Fe. The mineral nutrients
contents in endosperm layer were low except for C and O. These were genetic differences for mineral element
contents among wheat cultivars. Reducing the loss of aleurone layer in milling process could improve nutrient
value of wheat flour.
Key words: wheat; grain; nutrient element; starch granule
收稿 2007-05-16 修定 　2007-11-02
致谢 扬州大学测试中心周卫东先生曾给予指导和帮助。
资助 国家自然科学基金(30370829、30571091和 30671224)、
江苏省高校自然科学重大基础研究项目(07KJA21022)
和扬州大学博士科研启动基金(2 0 0 6 )。
* 通讯作者(E-mail：fengcn@yzu.edu.cn； Tel：025-
8 4 5 5 7 7 0 2 )。
食物中的各种元素与人体健康密切相关，人
类至少需要摄入 22种矿质元素，这些元素主要是
从饮食中获取，由于不同地区的土壤元素含量存
在差异，往往造成人体所需矿质元素不平衡，影
响人体的正常生理代谢(White和 Broadley 2005；
陈秀宇 2006；谭绿贵等 2005)。小麦是三大主粮
之一，用小麦加工制作的食品种类很多，其矿质
元素含量的多少决定着制成品的矿质价值高低。
Joyce等(2005)采用X-能谱仪测出小麦糊粉层和盾
片细胞质中含有大量 C、O、P、K 和Mg等元
素，胚乳层中的 P、K、Mg含量很低，认为矿
质元素几乎很少运转到该层。目前，这方面的研
究较多涉及全麦粉或面粉不同矿质元素的含量差
异，而对于小麦籽粒不同部位矿质元素组成和相
对含量差异的研究报道较少。本文旨在测定籽粒
不同部位矿质元素组成及含量，以期能为相关研
究提供参考。
材料与方法
试验于 2003~2005年在本校江苏省作物遗传
生理重点实验室试验场进行，前茬为水稻，2003
年 0~20 cm耕层土壤含水解氮 54.7 mg·kg-1、速
效磷 44.1 mg·kg-1、速效钾 107.6 mg·kg-1；2004
年的相应值分别为 64.5 mg·kg-1、 43.5 mg·kg-1和
97.65 mg·kg-1。
选用非糯性强筋小麦(Triticum aestivum L.)品
种‘中优 9 5 0 7’、中筋小麦‘扬麦 1 1’、弱
筋小麦‘扬麦 1 3’和糯小麦‘扬 0 3 6 9’(根据
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Waxy蛋白质电泳图谱区分糯性与非糯性品种)。
10月 31日播种，基本苗 150万 ·hm-2，人工条播，
行距为 30 cm，小区面积为 18 m2，3 次重复。
施纯氮量 180 kg·hm-2，按基肥:壮蘖肥:倒二叶肥＝
5:1:4施用，基肥于播种前底施，壮蘖肥于越冬期
施用，倒二叶肥于叶龄余数 1.5时追施；磷(P2O5)、
钾(K2O)肥均为 90 kg·hm-2，基肥和拔节肥各占
5 0 %。
取成熟期籽粒，直接用单面刀片从籽粒背部
横切一小段，后进行人工断裂(尽可能保持断面的
平整)，用导电双面胶带将样本的一个截面粘附于
载物台上，用 Philips XL30-ESEM型电镜[环境扫
描电子显微镜( S E M ) ]扫描摄像，同时，采用
KEVEX型X-射线能谱仪(Joyce等 2005；Gu 2003)
对样品进行微区分析，测定籽粒皮层、糊粉层和
胚乳层矿质元素分布和相对含量，加速电压为 20
kV，电流为 70 µA，样品倾角为 0o。文中数据
均为 5个重复的平均值。
实验结果
1 小麦籽粒不同部位中的矿质元素的分布和相对
含量
小麦籽粒不同部位除含有大量 C、O外，还
含有 P、K、M g、N a、S、C l、S i、C a、S e
和 Fe等矿质元素，其皮层中 K、P、Se 的含量
相对较高(图 1)，其次是 Cl、Si、S、Mg和 Ca
等元素；糊粉层 P、K、Mg的含量相对较高(图
2)，其次是 Si、S和 Se等元素，且各元素相对
含量均高于皮层；糊粉层内壁 P、K含量相对较
高，但显著低于糊粉层(图 3 )；胚乳层除 C、O
外，其他元素相对含量均较低(图 4) ；籽粒中 I型
和 II型淀粉粒(盛婧等 2004)各矿质元素组成及含
量上差异不显著，均表现为含大量 C、O而其他
矿质元素含量均较低(图 5、6)。总之小麦籽粒糊
图 1 籽粒的皮层 SEM图及其中元素的X射线能谱分析(小麦品种‘中优 9507’)
Fig.1 SEM-EDS studies on grain cortex and its elements (wheat variety‘Zhongyou 9507’)
根据横座标 X 射线能量值确定元素的种类，通过纵座标谱的强度分析确定其含量，下图同此。
图 2 籽粒的糊粉层 SEM图及其中元素的X射线能谱分析(小麦品种‘中优 9507’)
Fig.2 SEM-EDS studies on aleurone layer of grain and its elements (wheat variety‘Zhongyou 9507’)
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图 3 籽粒的糊粉层内壁 SEM图及其中元素的X射线能谱分析(小麦品种‘中优 9507’)
Fig.3 SEM-EDS studies on wall of aleurone layer of grain and its elements (wheat variety‘Zhongyou 9507’)
图 4 籽粒的胚乳层 SEM图及其中元素的X射线能谱分析(小麦品种‘中优 9507’)
Fig.4 SEM-EDS studies on endosperm layer of grain and its elements (wheat variety‘Zhongyou 9507’)
图 5 籽粒的 I型淀粉粒 SEM图及其中元素的X射线能谱分析(小麦品种‘中优 9507’)
Fig.5 SEM-EDS studies on type I starch granule of grain and its elements (wheat variety‘Zhongyou 9507’)
粉层中 P含量最高，这与该品种对磷高效吸收一
致(赵广才等 2004)。不同品种的矿质元素含量差
异主要在皮层和糊粉层，胚乳层各元素的相对含
量差异不大。在 4个品种中，皮层中 P、K含量
及糊粉层中 P、K、Mg含量均以‘中优 9507’
粉层 P、Mg和K的相对含量最高，且Ca、Se和
Fe含量均高于其他部位；其次是皮层，富含K和P，
说明皮层及糊粉层的矿质元素丰富，矿质价值高。
2 不同品种小麦籽粒中矿质元素的组成和含量
由表 1 可知，‘中优 9 5 0 7’籽粒皮层和糊
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中最高，‘扬麦 1 3’次之，‘扬 0 3 6 9’最低。
4个品种籽粒的糊粉层中均含有微量的 Fe，皮层
和胚乳层中几乎测不到 Fe；Se含量表现为糊粉层
最高，皮层次之，胚乳层最低。这些结果进一
步说明糊粉层有较高的矿质价值。
讨　　论
小麦籽粒不同部位的矿质元素分布不均衡，
糊粉层富含 P、K、M g，还含有 S、C l、S i、
Ca、Se和 Fe，其次为皮层富含 K、P和 Se，胚
图 6 籽粒的 II型淀粉粒 SEM图及其中元素的X射线能谱分析(小麦品种‘中优 9507’)
Fig.6 SEM-EDS studies on type II starch granule of grain and its elements (wheat variety‘Zhongyou 9507’)
乳层的矿质元素含量最低，这与 Joyce等(2005) 的
研究结果一致。由于麦粒皮层和糊粉层矿质营养
丰富，因此在磨粉时尽可能减少其损失，以保持
面粉中天然矿质营养元素有较高的含量。
本文采用X-射线能谱仪测定籽粒各部位矿质
元素(H和 He元素除外)组成情况及其相对含量，
比常规化学分析方法快速而准确，不破损所测定
样品，毋需化学试剂和提取等操作步骤，可节约
时间和成本。目前此法较多应用于化学材料学中
的元素分析，但也已逐步引用到生物学领域(凌裕
表 1 小麦籽粒不同部位的几种元素相对含量
Table 1 The relative element contents in different positions of wheat grain

部位 品种
原子重量百分比 /%
C O Na Mg Si P S Cl K Ca Fe Se
皮层 ‘中优 9 5 0 7’ 79.62 17.26 0.16 0.22 0.26 0.43 0.15 0.09 1.34 0.16 0.00 0.30
‘扬麦 1 3 ’ 80.75 16.62 0.28 0.19 0.23 0.27 0.17 0.15 0.74 0.26 0.00 0.36
‘扬麦 1 1 ’ 81.59 15.34 0.22 0.17 0.18 0.22 0.16 0.26 1.32 0.18 0.00 0.36
‘扬 0 3 6 9’ 79.89 17.84 0.18 0.21 0.22 0.33 0.13 0.15 0.63 0.12 0.00 0.31
平均值 80.46 16.77 0.21 0.20 0.22 0.31 0.15 0.16 1.01 0.18 0.00 0.33
糊粉层 ‘中优 9 5 0 7’ 67.14 23.79 0.18 1.42 0.42 3.82 0.27 0.14 2.26 0.17 0.05 0.34
‘扬麦 1 3 ’ 65.49 25.41 0.34 1.29 0.58 3.42 0.34 0.15 2.20 0.18 0.17 0.43
‘扬麦 1 1 ’ 71.68 20.49 0.19 1.23 0.33 2.95 0.33 0.12 2.18 0.18 0.11 0.31
‘扬 0 3 6 9’ 72.25 21.18 0.21 1.03 0.33 2.27 0.30 0.13 1.82 0.11 0.03 0.35
平均值 69.15 22.72 0.23 1.24 0.42 3.12 0.31 0.14 2.10 0.17 0.09 0.36
胚乳层 ‘中优 9 5 0 7’ 68.50 30.05 0.21 0.14 0.16 0.18 0.15 0.11 0.13 0.05 0.00 0.31
‘扬麦 1 3 ’ 69.72 28.92 0.25 0.16 0.15 0.15 0.13 0.08 0.11 0.04 0.00 0.29
‘扬麦 1 1 ’ 70.86 27.71 0.16 0.10 0.16 0.17 0.18 0.15 0.21 0.06 0.00 0.24
‘扬 0 3 6 9’ 68.55 30.03 0.26 0.16 0.16 0.16 0.13 0.07 0.10 0.05 0.00 0.32
平均值 69.41 29.18 0.22 0.14 0.16 0.17 0.15 0.10 0.14 0.05 0.00 0.29
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平等 2004，2005)。由于现阶段没有仪器或化学
方法能将籽粒皮层和糊粉层准确地分开，也没有
较好的方法提取到单个淀粉粒，因为此法可解决
化学分析中无法操作的问题，尤其适用于育种中
筛选富含必需矿质元素的小麦品种或测定含重金属
土壤上种植的小麦籽粒中各部位的元素组成及分布
情况，以及其他相关的研究，并且在水稻中已有
所报道(陈义芳等 2006)。不足之处是此法只能分
析各元素的相对含量，需有标准样品才能测定绝
对含量，而且对某些痕量元素测定的精确度不如
液相色谱和气相色谱高，因此，在生产和试验中
应根据具体情况选用适宜的测定方法。
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