全 文 ：园 艺 学 报 2006, 33 (3) : 534～538
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 06 - 10; 修回日期 : 2005 - 09 - 21
基金项目 : 江苏省农业高技术项目资助 (BG2005313)
莲藕淀粉 RVA谱特征和淀粉粒形态的研究
李良俊 张晓冬 沈新平 孙 磊 谢 科 顾 丽 曹碚生
(扬州大学水生蔬菜研究室 , 江苏扬州 225009)
摘 要 : 对莲藕根状茎成熟期淀粉特性的研究结果表明 : 4个品种表观直链淀粉含量 (AAC) 从高到
低依次为 ‘美人红 ’、‘鄂莲 1号 ’、‘鄂莲 4号 ’和 ‘武植 2号 ’。根状茎中淀粉粒形态主要有近圆球形和
长椭球形两种 , 武植 2号和鄂莲 4号近圆球形淀粉粒明显多于鄂莲 1号、美人红。武植 2号和鄂莲 4号的
淀粉糊化特性相似 , 其峰值粘度均较高 , 冷胶粘度显著低于峰值粘度 , 且回复值较小 , 消减值为负值 ; 鄂
莲 1号和美人红的峰值粘度均较小 , 冷胶粘度接近甚至大于峰值粘度 , 回复值、消减值均显著大于武植 2
号和鄂莲 4号。AAC与峰值粘度和崩解值呈极显著负相关 , r分别为 - 0197483 3 和 - 0197933 3 , 与回复
值、消减值呈极显著正相关 , r分别为 0198603 3 和 0198043 3 , 与冷胶粘度、峰值时间、糊化温度呈显著正
相关 , r分别为 0193393 、0193923 、0191303 。淀粉粒形态结构上的差异可能造成了淀粉糊化特性的差异。
关键词 : 莲藕 ; 淀粉粒 ; 表观直链淀粉含量 ; RVA
中图分类号 : S 64511 文献标识码 : A 文章编号 : 05132353X (2006) 0320534205
Stud ies on Starch RVA Prof ile and Starch Granule Shape in Rh izom e of
N elum bo nucife ra Gaertn
L i L iangjun, Zhang Xiaodong, Shen Xinp ing, Sun Lei, Xie Ke, Gu L i, and Cao Beisheng
(Laboratory of A quatic V egetable, Yangzhou U niversity, Yangzhou, J iangsu 225009, Ch ina)
Abstract: The research on starch characteristics of matured lotus rhizome indicated that: the sort order of
the four lotus varietiespis AAC from the highest to the lowest were: ‘Meirenhong’, ‘Elian 1’, ‘Elian 4’,
‘W uzhi 2’. Pellet and ellip se starch granules were found in lotus rhizome, the number of pellet starch granules
in‘W uzhi 2’and‘Elian 4’was more than in‘Elian 1’and‘Meirenhong’. RVA p rofile indicated that the
starch gelatinization characteristics of‘W uzhi 2’was sim ilar to‘Elian 4’, their peak viscosity was both high
and cool viscosity was below the peak viscosity far away, the consistence was very low and the setback was nega2
tive. But in‘Elian 1’and‘Meirenhong’, the peak viscosity was both low and cool viscosity was close to or e2
ven higher than peak viscosity, consistence and setback were significantly higher than the other two varieties.
AAC in lotus rhizome was negatively correlated with peak viscosity and breakdown, with significant coefficients
of - 0197483 3 and - 0197933 3 , but positively to consistence, setback, cool viscosity, peak time and pasting
tem perature with significant coefficients of 0198603 3 , 0198043 3 , 0193393 , 0193923 and 0191303 , respec2
tively. The difference of starch granule form and configuration leaded to the difference of the starch gelatinization
characteristics.
Key words: N elum bo nucifera Gaertn; Starch granule; AAC; RVA
莲藕 (N elum bo nucifera Gaertn) 是睡莲科多年生水生草本植物 , 我国是原产地之一。近年来 , 我
国莲藕产品的出口创汇及其产业前景十分广阔〔1〕。
淀粉是莲藕产品器官根状茎的主要成分 , 约占鲜质量的 10% ～20%。但作为公认的营养滋补品
的莲藕淀粉迄今尚未见有关研究和报道。但大量研究表明稻米和面粉等的蒸煮、食用、加工等品质 ,
与淀粉的含量 (尤其是直链淀粉的含量 )、淀粉粒的大小及微观结构、淀粉的糊化特性等直接相
3期 李良俊等 : 莲藕淀粉 RVA谱特征和淀粉粒形态的研究
关〔2～5〕。作者对莲藕成熟期淀粉中的表观直链淀粉含量、淀粉粒的微观结构、淀粉糊化特性及相互关
系进行了研究 , 以期探明莲藕淀粉的理化特性 , 为进一步研究其与食用、加工品质的关系 , 加工专用
品种的选育和配套栽培技术作理论准备。
1 材料与方法
111 材料
供试品种为 4个莲藕主栽品种 : ‘美人红 ’ (晚熟 )、‘武植 2号 ’ (中熟 )、‘鄂莲 1号 ’ (早熟 )、
‘鄂莲 4号’ (早中熟 )。试验在扬州大学水生蔬菜试验基地进行 , 栽培管理同普通大田。
在莲藕地上部立叶开始枯死时 , 任取 4个品种生长正常、大小相近的 3支主藕 , 迅速带回实验
室 , 洗净拭干 , 切除藕节 , 取出用于淀粉粒观察的样品 , 其余部分用于提取淀粉。
112 方法
11211 淀粉提取 参照 Collado等〔5〕的方法。表观直链淀粉含量的测定参照樊明涛等〔6〕的方法。重
复 3次 , 结果取平均值。
11212 淀粉粘滞性分析 用澳大利亚 Newport Scientific仪器公司生产的 Super 3型 RVA (Rap id V isco
Analyzer) 快速测定仪测定淀粉粘滞特性 , 并用 TCW ( Thermal cycle for windows) 配套软件分析。按
AACC (美国谷物化学协会 ) 规程 (1995261202) 和 RAC I标准方法〔7〕, 当莲藕淀粉含水量为 12100%
时 , 样品量为 310000 g, 蒸馏水为 2510000 g。在搅拌中 , 罐内温度先于 50℃下保持 1 m in, 以
1210℃ /m in的速度上升到 95℃并保持 215 m in, 再以 1210℃ /m in的速度下降到 50℃并保持 114 m in。
搅拌器的转动速度在起始 10 s内为 960 r/m in, 之后保持在 160 r/m in。
莲藕淀粉 RVA特性指标和含义为 : 峰值粘度 ( Peak viscosity) : 即温度达 95℃时的最高粘度 ; 热
浆粘度 (Hot viscosity) : 是淀粉粒膨胀至极限后破裂而不再产生相互摩擦 , 使糊液粘度急剧下降所
致 , 它反映了淀粉在高温下耐剪切能力 , 是影响食品加工操作难易的因素之一 ; 冷胶粘度 (Cool vis2
cosity) : 是指由于温度降低后被直链淀粉和支链淀粉所包围的水分子运动变弱而使糊液粘度再度上升
所致 , 冷胶粘度大意味着室温下糊液硬 ; 崩解值 (B reakdown) : 峰值粘度 - 热浆粘度 ; 消减值 ( Set2
back) : 冷胶粘度 -峰值粘度 ; 回复值 (Consistence) : 冷胶粘度 -热浆粘度 ; 糊化温度 ( Pasting tem2
perature) 即熟化给定淀粉试样所需的最低温度 , 峰值时间 ( Peak time) 即粘度达到峰值时所需要的
时间。粘滞性单位为 cP ( centi2Poise, 厘泊 ) , 是一种扭力单位。测定重复 3次 , 结果取平均值。
11213 淀粉粒的观察 用双面刀片从根状茎中部切取大小为 1 mm ×1 mm ×4 mm的长方体小块 ,
215%戊二醛和锇酸液固定 , 丙酮脱水 , CO2 临界点干燥 , IB23型离子溅射仪喷金 , Philip s XL302ES2
EM型扫描电镜观察。
2 结果与分析
211 莲藕成熟期淀粉 RVA谱特征
4个品种成熟期淀粉的粘度曲线特征值见表 1。从表 1可以看出 , 武植 2号、鄂莲 4号淀粉的粘
度随温度变化规律较为相似 , 它们的峰值粘度和崩解值均极显著高于鄂莲 1号和美人红 ; 冷胶粘度远
远低于峰值粘度 , 消减值为负值 , 且 4品种间存在极显著差异 ; 回复值较小 , 均显著小于鄂莲 1号和
美人红 ; 美人红的冷胶粘度大于峰值粘度 , 且极显著大于其它品种 , 回复值、消减值也均显著或极显
著大于其它品种。
淀粉糊化过程中粘度的变化可分为 4个阶段。第 1阶段 : 淀粉粒在开始加热、温度未达到糊化温
度时 , 水分只是由淀粉粒上的孔隙进入粒内 , 与许多无定形部分的极性基团相结合 , 或者是简单的吸
着 , 粘度曲线平缓〔9〕。武植 2号的淀粉粘度开始变化最早 , 大约在 3 m in左右 , 糊化温度最低 , 为
6116℃, 美人红淀粉粘度开始变化最迟 , 大约在 4 m in左右 , 糊化温度最高 , 为 6511℃。第 2阶段 :
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园 艺 学 报 33卷
当温度达到糊化起始温度时 , 淀粉粒开始大量吸水、不可逆转地剧烈膨胀 , 淀粉粒外围的支链淀粉层
被胀裂 , 淀粉悬浮液就逐渐变成高粘度糊浆 , 破裂的支链淀粉在糊浆中形成凝胶 , 内部的直链淀粉分
子游离出来 , 在糊浆中形成溶胶 (凝胶的粘度比溶胶大得多 ) , 悬浮液变成粘稠状 , 粘度呈迅速上升
之势〔8, 9〕。4品种中武植 2号的峰值粘度最高 , 为 4 746 cP, 美人红最低 , 仅为 2 581 cP。第 3阶段 :
淀粉糊化后继续加温或保持温度 , 淀粉分子间距离拉大 , 由凝胶态变为溶胶态 , 出现稀懈现象 , 粘度
下降。反映在粘度曲线上粘度达到最大值以后的下降阶段 , 热浆粘度是这个粘度降低过程的终点。4
品种中武植 2号淀粉的热浆粘度最高为 1 842 cP, 鄂莲 1号热浆粘度最低为 1 666 cP。第 4阶段 : 由
于温度下降 , 分子运动减慢 , 水合并分散的淀粉分子重新缔合 , 出现胶凝现象 , 使淀粉糊的粘度上
升。4个品种中美人红冷胶粘度最高 , 为 2 862 cP, 鄂莲 1号次之 , 武植 2号最低 , 为 2 644 cP。
表 1 4个品种淀粉粘度曲线特征值及表观直链淀粉含量
Table 1 AAC and character istic va lues of RVA prof ile of four lotus root cultivars
品种
Cultivars
峰值粘度
Peak viscosity
( cP)
热浆粘度
Hot viscosity
( cP)
崩解值
B reakdown
( cP)
冷胶粘度
Cool
viscosity
回复值
Consistence
( cP)
消减值
Setback
( cP)
峰值时间
Peak time
(m in)
糊化温度
Pasting
temperature (℃)
AAC
( % )
武植 2号 W uzhi 2 4 746A 1 842a 2 904A 2 644b 802b - 2102D 518b 6116c 3112d
鄂莲 4号 Elian 4 4 389A 1 799a 2 590A 2 670b 871b - 1719C 615b 6319b 3218c
鄂莲 1号 Elian 1 3 229B 1 666b 1 563B 2 698b 1 032a - 531B 617b 6417ab 3413b
美人红 Meirenhong 2 581C 1 713b 868C 2 862a 1 149a 281A 911a 6511a 3615a
注 : 大写和小写字母分别表示 1%和 5%差异显著水平。
Note: Small and cap ital letters indicate 5% and 1% significant level, respectively.
212 表观直链淀粉含量 ( AAC) 与 RVA特征值的关系
由表 1可见 , AAC越低的品种 , 其淀粉的峰值粘度、崩解值越大 , 冷胶粘度、回复值和消减值
越小 , 峰值时间越短、糊化温度越低。如武植 2号和美人红 , AAC分别为 3112%和 3615% , 前者的
峰值粘度、崩解值分别达 4 746 cP和 2 904 cP, 后者分别仅为 2 581 cP和 868 cP; 相反 , 前者的冷胶
粘度、回复值和消减值分别为 2 644 cP、802 cP和 - 2 102 cP, 而后者分别为 2 862 cP、1 149 cP和
281 cP; 峰值时间前者为 518 m in, 后者为 911 m in; 糊化温度前者为 6116℃, 而后者为 6511℃。相关
分析显示 , AAC与峰值粘度和崩解值呈极显著负相关 , 相关系数分别为 - 0197483 3 和 - 0197933 3 ,
与回复值、消减值呈极显著正相关 , 相关系数分别为 0198603 3 和 0198043 3 , 与冷胶粘度、峰值时
间、糊化温度呈显著正相关 , 相关系数分别为 0193393 、0193923 、0191303 。
213 莲藕成熟期淀粉粒的超微结构
莲藕成熟期根状茎中淀粉粒主要有两种形态 : 一种体积较大 , 呈长椭球形 ; 另一种体积较小 , 近
圆球形 , 它们或单独游离在细胞中 , 或通过网状膜系统连接在一起 , 形成半复粒淀粉。品种间的比较
发现 , 武植 2号、鄂莲 4号根状茎中近圆球形淀粉粒明显多于美人红和鄂莲 1号 , 且淀粉粒之间排列
紧密 , 细胞充实度较高。鄂莲 1号、美人红成熟期根状茎中长椭球形淀粉粒明显多于武植 2号、鄂莲
4号 , 这类淀粉粒的体积相对较大 , 长轴可达 5518～6516μm, 短轴可达 2015～2918μm , 排列相对
疏松 , 细胞中只有少数近圆球形淀粉粒 , 且基本都单独游离于细胞中 (图 1)。
3 讨论
311 莲藕 AAC和 RVA谱的关系
AAC是影响 RVA谱特征的重要因素〔10, 11〕。淀粉粒中存在由支链淀粉构成的无定形区和由直链淀
粉构成的结晶区两部分 , 结晶区是热力学稳定结构〔8〕, AAC的增加 , 将伴随着淀粉糊化温度的增加
和峰值粘度的降低〔12〕。4个品种中以美人红 AAC最高 , 故其淀粉粒的结构最为稳定 , 破坏这种结构
所需要的能量也高于其它淀粉粒结构 , 所以其淀粉粘度开始变化所需的时间最长 , 所需要的糊化温度
也最高 ; 相反 , 武植 2号 AAC最低 , 其淀粉粘度开始变化所需的时间最短 , 所需要的糊化温度最低。
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3期 李良俊等 : 莲藕淀粉 RVA谱特征和淀粉粒形态的研究
淀粉在糊化过程中随着温度的上升淀粉粒急剧膨胀 , 直至被胀裂形成糊浆 , 胀裂的支链淀粉在糊浆中
形成凝胶 , 直链淀粉在糊浆中形成溶胶 , 支链淀粉含量越高 , 糊浆中形成的凝胶就越多 , 粘度也就越
高〔8〕。武植 2号支链淀粉含量最高 , 形成糊浆的粘度也最高 , 其峰值粘度最大。而美人红支链淀粉含
量最低 , 故其峰值粘度表现最小。4个品种中美人红的冷胶粘度最高、武植 2号最低 , 主要是由于线
型直链淀粉分子的缔合比支化的支链淀粉分子容易得多 , 含直链淀粉较多的淀粉生成凝胶的过程通常
极为迅速〔9〕。莲藕 AAC与峰值粘度和崩解值呈极显著负相关 , 与糊化温度、回复值、消减值呈极显
著正相关 , 与冷胶粘度呈显著正相关。
312 莲藕淀粉特性与加工、食用品质的关系
本试验中武植 2号和鄂莲 4号成熟期根状茎中淀粉含量高 , 其中体积较小的近圆球形淀粉粒多 ,
排列整齐且紧密 , 间隙小 , 而鄂莲 1号和美人红淀粉含量低 , 以体积较大的马铃薯状淀粉粒为主 , 且
排列疏散 , 间隙大。这可能导致 4个品种间淀粉的糊化特性的差异 , 尤其武植 2号和鄂莲 4号淀粉的
崩解值极显著大于美人红和鄂莲 1号 , 而消减值和回复值极显著和显著小于美人红和鄂莲 1号。这与
武植 2号和鄂莲 4号常用作加工藕粉或者煮食的实际一致 , 且煮食和制作蜜汁糯米藕则口感粉、酥 ,
柔软、韧滑。而美人红和鄂莲 1号在成熟期淀粉的粘度较低 , 淀粉不易糊化 , 目前多用作加工脆嫩爽
口的盐渍藕、速冻藕等产品 , 供炒食或鲜食。至于上述莲藕淀粉特性与加工、食用品质究竟有何关
系 , 尚待进一步研究。
图 1 扫描电镜下莲藕淀粉粒的超显微形态与排列状况
A. 武植 2号 ; B. 鄂莲 4号 ; C. 鄂莲 1号 ; D. 美人红。
F ig. 1 Shape and array sta tus of lotus starch granule under scann ing electron ic m icroscope
A. W uzhi 2; B. Elian 4; C. Elian 1; D. Meirenhong.
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收稿日期 : 2005 - 11 - 02; 修回日期 : 2006 - 01 - 163 通讯作者 Author for correspondence
菜薹无蜡粉性状遗传规律初探
赵建锋 1 沈向群 13 张海楼 1 刘 镜 1 蒋守义 2 刘 同 1
(1 沈阳农业大学园艺学院 , 辽宁沈阳 110161; 2 辽宁省锦州市种子管理站 , 辽宁锦州 121000)
Stud ies on Inhered ity of L eaf and Sta lk W axless Character of Flower ing
Ch inese Cabbage
Zhao J ianfeng1 , Shen Xiangqun13 , Zhang Hailou1 , L iu J ing1 , J iang Shouyi2 , and L iu Tong1
(1 Horticu ltura l College of Shenyang A gricu ltura l U niversity, Shenyang, L iaon ing 110161, China; 2L iaoning Province J inzhou
Seed2M anagem ent S tation, J inzhou, L iaon ing 121000, China)
关键词 : 菜薹 ; 叶薹 ; 蜡粉 ; 遗传
中图分类号 : S 63415 文献标识码 : A 文章编号 : 05132353X (2006) 0320538201
菜薹 (B rassica cam pestris L. ssp. ch inensis var. u tilis Tsen et Lee) 又称菜心 , 是广东乃至华南地区主要蔬菜之一。
其商品品质重要性状之一是叶和薹无蜡粉有光泽。本试验初步研究了菜薹蜡粉性状的遗传规律。
选用蜡粉稳定遗传的 ‘法 45天抗热 ’大白菜核不育甲型两用系可育株 ( P1 ) 和无蜡粉的材料 ‘油青四九菜心 ’
( P2 ) , 2004年春配置正反交组合 , F2和BC1 , 2005年春栽植 2个亲本和各世代材料 , 栽培管理同一般生产水平。各
材料在商品成熟期进行蜡粉叶薹鉴定 , 并进行分类统计 ,
应用孟德尔遗传原理进行分析 , 对蜡粉有分离的世代进行
χ2的适合性测验。
结果表明 : 上述有蜡粉与无蜡粉材料杂交 , 无论正交
或者反交 F1的叶和薹均表现有蜡粉 , 说明供试材料叶薹
的蜡粉遗传是受核基因控制的 , 有蜡粉性状为完全显性 ;
在 F2和 BC1世代均出现有蜡粉和无蜡粉的分离 (表 1) , F2
世代分离比例为 3∶1, BC1世代分离比例为 1∶1, 各分离世
代符合理论比例的概率达 0195以上。从上述遗传表现可
见 , 商品成熟菜薹的叶薹有蜡粉对无蜡粉是由 1对完全显
性基因控制。另外试验表明叶薹的蜡粉遗传与细胞核雄性
不育基因 (M S ) 和育性恢复基因 (M S f ) 没有连锁关系 ,
属于独立分离。
表 1 菜薹有蜡粉 ‘法 45天抗热’ ( P1 ) 和无蜡粉 ‘油青四九
菜心’ ( P2 ) 杂交后代蜡粉分离比例
Table 1 W ax segrega tion ra tio of cross between wax F45A and
waxless flower ing Ch inese cabbage
组合世代
Genera2
tions
P1 ×P2
有蜡粉
W ax
无蜡粉
W axless
期望
值 E
χc 2
P2 ×P1
有蜡粉
W ax
无蜡粉
W axless
期望
值 E
P1 36 1∶0 36 1∶0
P2 32 0∶1 32 0∶1
F1 56 1∶0 46 1∶0
F2 65 23 3∶1 01015
BC1 34 38 1∶1 01125
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