林业科学  2012, Vol. 48 Issue (2): 96-102   PDF    
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赵天田, 梁丽松, 林顺顺, 张柏林, 王贵禧
Zhao Tiantian, Liang Lisong, Lin Shunshun, Zhang Bolin, Wang Guixi
板栗淀粉表面结合脂中脂肪酸的组成
Composition of Fatty Acid in Starch-Surface-Lipid in Chinese Chestnut(Castanea mollissima)
林业科学, 2012, 48(2): 96-102.
Scientia Silvae Sinicae, 2012, 48(2): 96-102.

文章历史

收稿日期:2011-03-11
修回日期:2011-07-07

作者相关文章

赵天田
梁丽松
林顺顺
张柏林
王贵禧

板栗淀粉表面结合脂中脂肪酸的组成
赵天田1, 梁丽松1, 林顺顺2, 张柏林2, 王贵禧1    
1. 中国林业科学研究院林业研究所 国家林业局林木培育实验室 北京 100091;
2. 北京林业大学生物科学与技术学院 北京 100083
摘要: 以不同板栗产区的3个主要中国板栗品种群的25个品种为试材,研究板栗淀粉表面结合脂中主要脂肪酸的组成比例并分析在不同品种群之间的分布规律。结果表明: 1) 板栗淀粉表面结合脂中含有不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸,其中前者所占比例集中分布在30% ~ 50%和60% ~ 70% 2个区域,后者所占比例集中分布在30% ~40%和50% ~ 70% 2个区域,并与品种密切相关; 南方品种群板栗普遍具有较低的饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸比值,但品种群之间差异不显著。2) 板栗淀粉结合脂中的脂肪酸主要以C16和C18 2种脂肪酸为主,前者所占比例集中分布在15% ~ 30%之间,并以饱和态的C16:0为主,后者所占比例集中分布在30%~70%之间,并以不饱和态的C18:1,C18:2脂肪酸为主。3) 南方品种群板栗淀粉结合脂中具有较高的C16:0,C18:0,C18:1脂肪酸和较低的C16:1,C18:2,C18:3脂肪酸,但品种群间差异不显著; 南方品种群普遍具有较高的C16脂肪酸水平和较低的C18脂肪酸水平。4) 板栗淀粉表面结合脂中的脂肪酸组成及比例与品种密切相关,在品种群之间差异较小。
关键词:板栗    淀粉    淀粉表面结合脂    脂肪酸    品种群    
Composition of Fatty Acid in Starch-Surface-Lipid in Chinese Chestnut(Castanea mollissima)
Zhao Tiantian1, Liang Lisong1 , Lin Shunshun2, Zhang Bolin2, Wang Guixi1    
1. Key Laboratory of Forestry Silviculture of State Forestry Administration Research Institute of Forestry, CAF Beijing 100091;
2. School of Biological Science and Biotechnology, Beijing Forestry University Beijing 100083
Abstract: A total 25 Chinese chestnut (Castanea mollissima) varieties collected from different areas of China were used to study the composition and ratios of fatty acids in starch-surface-lipid (SSL). The results showed the SSL contained unsaturated fatty acid (UFA), accounting for 30% - 50% and 60% - 70%, and Saturated Fatty Acid (SFA), 30% - 40% and 50% - 70%. The SFA / UFA ratio of chestnuts from south variety population was lower than that of other two variety groups. The composition of two kinds of fatty acids was significant difference between different varieties, while no significant difference in the composition was found between different variety groups. C16 and C18 were two main fatty acids, and the former accounted for 15% - 30%, among which saturated acid of C16:0 was the main form, while the later accounted for 30% - 70%, among which un-saturated acids of C18:1 and C18:2 were the main forms. The fatty acids of C16:0, C18:0 and C18:1 were higher and C16:1, C18:2 and C18:3 were lower in south variety group than other two variety groups, but no significant difference was found between different variety groups. Fatty acids of C16 and C18 between different variety groups were no obviously difference as well. In summary, the composition of fatty acids in starch-surface-lipid was closely related to the variety of chestnut and rarely related to variety group.
Key words: chestnut    starch    starch-surface-lipid    fatty acid    variety group    

淀粉是板栗种仁中的主要组成成分,占种仁干质量的40%~60%(梁丽松等,2009; 徐娟等,2008)。淀粉含量在不同品种板栗种仁中存在较大差异。研究发现:板栗淀粉特性在不同品种之间差异显著,并与板栗种仁糯性食用品质之间密切相关(梁丽松等,2009)。笔者对板栗淀粉的进一步研究发现,在板栗淀粉上存在有与其紧密结合在一起的复合物,脂质是其中最主要的组成成分之一。淀粉-脂复合物是一种包合复合物,其中脂质的疏水部分在螺旋状淀粉结构内部。淀粉-脂复合物形成过程非常复杂,其结构取决于很多因素,长直链脂肪酸对直链淀粉的螺旋结构具有较强作用,而顺式不饱和脂肪酸进入螺旋内部空间的能力很弱(Morrison et al., 1993; Siswoyo,2004; Nakazawa et al., 2003)。

在对淀粉加工处理过程中,存在于淀粉中的脂质会形成直链淀粉-脂质复合物,进而对淀粉溶解性、溶胀性、流变性、糊化、老化及流变性质产生很大影响。谷物淀粉结合脂的存在显著影响谷物制品的食用品质(Morrison,1988; 1995; Morrison et al., 1993; Becker et al., 2001; Liang et al., 2002; Yasui et al., 1996)。笔者之前的研究发现:板栗淀粉结合脂的含量约在1.0%~4.5%之间,淀粉结合脂的存在对淀粉糊化特性有着显著影响,脱脂处理显著改变板栗淀粉的糊化黏度特征曲线形状和糊化特征值(梁丽松等,2009)。

本文以中国不同品种群的25个主栽品种板栗为试材,主要研究板栗淀粉结合脂中脂肪酸的组成成分及比例分配,并比较不同品种及品种群之间的差异,为探究淀粉结合脂影响板栗淀粉理化特性的机制提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

参照《中国果树志·板栗榛子卷》对中国板栗品种群的划分,从中国板栗主要分布区选取3个品种群9个产区25个主栽品种板栗为试材(表 1),各品种板栗于2009年9—10月正常成熟后采收运至北京,装入保鲜袋中于0℃冷藏备用。

表 1 品种编号 Tab.1 Serial number of variety
1.2 试验方法 1.2.1 板栗淀粉制备

参照谢涛等(2002)的方法,略有改动。取各品种健康板栗50个,脱去内外种皮,用匀浆机将种仁粉碎,加入一定量蒸馏水并用IKA-T18型分散机进一步粉碎后,在搅拌条件下提取1h。将淀粉从种仁中提取出来后,过80目筛,于4℃下静置沉降6~8h,除去上层液体,铲去上面的灰褐色浆状物质,将下层淀粉加入适量蒸馏水后过200目筛,于4℃下静置沉降6~8h,除去上层液体,沉降物在45℃下干燥后即得板栗原淀粉,备用。

1.2.2 板栗淀粉表面结合脂提取

参照Siswoyo(2004)的方法,略有改动。称取一定量上述方法制备的板栗淀粉样品,用定量滤纸包好后于索氏提取器中用正己烷提取8h,收集淀粉表面结合脂,备用。

1.2.3 淀粉结合脂中的脂肪酸组成成分测定

采用气相色谱法。参照于修烛等(2003)陈毓荃(2002)的方法。用乙醚将提取出来的淀粉表面结合脂溶解,加入适量40%KOH-甲醇溶液,静置6h,使脂肪酸甲酯化; 之后加入适量蒸馏水使溶液分层,取上层有机相进样测定。色谱条件:HP-FFAP弹性石英毛细管柱(30m× 0.25mm× 0.25μm); FID检测器; 进样口温度250℃; 检测器温度230℃; 色谱柱采用程序升温100℃保持1min→4℃·min-1升温→200℃保持80min。

1.3 数据分析

采用SPSS11.0软件进行差异显著性分析和相关性分析。

2 结果与分析 2.1 不同品种板栗淀粉结合脂中饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸组成比例

板栗淀粉结合脂中含饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸,二者所占比例与品种密切相关。板栗淀粉结合脂中饱和脂肪酸所占比例在27.13%~84.31%之间,不饱和脂肪酸在15.69%~72.87%之间(表 2)。由图 12可见:在25个受试品种中,有9个品种板栗淀粉结合脂中不饱和脂肪酸所占比例在30%~40%之间、饱和脂肪酸所占比例在60%~70%之间,有6个品种不饱和脂肪酸所占比例分布在40%~50%之间、饱和脂肪酸分布在50%~60%之间,二者总和占受试品种总数的60%;另有5个品种板栗淀粉结合脂中不饱和脂肪酸集中分布在60%~70%之间、饱和脂肪酸集中分布在40%~50%之间,占受试品种总数的20%。由此可见:板栗淀粉结合脂中不饱和脂肪酸主要集中分布在2个区域,即30%~50%和60%~70%,饱和脂肪酸集中分布在2个区域,即30%~40%和50%~70%。

表 2 不同品种板栗淀粉结合脂中饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸组成比例 Tab.2 Composition of SFA and UFA of Chinese chestnut of in different varieties
图 1 板栗淀粉结合脂中不饱和脂肪酸分布 Fig.1 Distribution of unsaturated fatty acid in starch-surface-lipid of Chinese chestnut
图 2 板栗淀粉结合脂中饱和脂肪酸分布 Fig.2 Distribution of saturated fatty acid in starch-surface-lipid of Chinese chestnut

通过对板栗淀粉结合脂中饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸比值(图 3)的分析可知,这一比值的分布范围较广,在0.37~5.37之间。从区间分布可以看出:共有20个品种的比值集中分布在0.5~2.0之间,占受试品种总数的80%。饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸比值小于1的品种数为8个,说明这几个品种板栗淀粉表面结合脂中的不饱和脂肪酸所占比例高于饱和脂肪酸所占比例,占受试品种总数的32%;其余17个品种的饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸比值大于1,说明其不饱和脂肪酸所占比例低于饱和脂肪酸所占比例,占受试品种总数的68%。由此可见:大部分品种板栗淀粉表面结合脂中含有更多的饱和脂肪酸。

图 3 饱和/不饱和脂肪酸比值分布 Fig.3 Distribution of ratio SFA / UFA in starch-surface-lipid of Chinese chestnut
2.2 不同品种群板栗淀粉结合脂含量及脂肪酸组成比例

表 3可见:板栗淀粉结合脂中不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸所占比例的总体平均水平分别为45.23%和54.77%。各品种群的变异系数均很大,表明在各品种群中的个体之间存在较大差异。统计分析表明:板栗淀粉结合脂中不同脂肪酸所占比例在不同品种群之间没有显著差异。

表 3 不同品种群板栗淀粉结合脂中饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸组成比例 Tab.3 Composition of SFA and UFA of Chinese chestnut in different variety groups

表 3可知:不同品种群板栗淀粉表面结合脂中的饱和/不饱和脂肪酸比值的分配不尽相同。北方品种群中有3个品种的比值小于1,占该品种群受试品种总数的50%;中间类型品种群中有3个品种的比值小于1,占该品种群受试品种总数的37.5%;南方品种群中有2个品种的比值小于1,占该品种群受试品种总数的18.2%。由此可见:南方品种群板栗淀粉表面结合脂中含有较高比例的不饱和脂肪酸和较低比例的饱和脂肪酸。

2.3 不同品种板栗淀粉结合脂中脂肪酸组成成分

板栗淀粉结合脂中含有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸,并且以C16和C18 2种脂肪酸为主,C16和C18 2种脂肪酸在淀粉结合脂中所占比例分别在5.99%~34.45%和15.52%~73.71%范围内。C16脂肪酸中包含C16:0和C16:12种,其中前者所占比例远远高于后者,C16脂肪酸中以饱和态的C16:0为主。C18脂肪酸中包含C18:0,C18:1,C18:2,C18:3 4种脂肪酸,各品种均以不饱和态的C18:1,C18:2,C18:3脂肪酸为主,尤以C18:1,C18:2所占比例更大。另外,还含有一定数量的其他脂肪酸,主要为C14,C20:0,C20:4,这些脂肪酸在板栗淀粉结合脂中的脂肪酸总量中所占的比例在7.93%~78.50%之间。板栗淀粉结合脂中包含的各类脂肪酸在品种之间存在一定差异(表 45)。

表 4 不同品种板栗淀粉结合脂中脂肪酸成分 Tab.4 Composition of fatty acid of Chinese chestnut in different varieties
表 5 不同品种板栗淀粉结合脂中C16,C18脂肪酸组成及其比例 Tab.5 Composition of C16, C18 fatty acid and C16 / C18 ratio in different variety Chinese chestnut

在25个受试的板栗品种中,淀粉结合脂中包含的2种主要脂肪酸形式C16和C18在脂肪酸总量中所占比例的分布情况如图 45。有9个品种板栗淀粉结合脂中C16脂肪酸所占比例在20%~25%之间,有8个品种在25%~30%之间,这部分共占受试品种总数的68%;有4个品种板栗的淀粉结合脂中C16脂肪酸所占比例在15%~20%之间,占受试品种总数的16%;另外各有2个品种板栗的淀粉结合脂中C16脂肪酸所占比例分别大于30%和小于15%。由此可见:板栗淀粉结合脂中的C16脂肪酸所占比例主要集中分布在15%~30%之间。

图 4 板栗淀粉结合脂中C16脂肪酸组成比例分布 Fig.4 Distribution of fatty acid C16 in starch-surface-lipid of Chinese chestnut
图 5 板栗淀粉结合脂中C18脂肪酸组成比例分布 Fig.5 Distribution of fatty acid C18 in starch-surface-lipid of Chinese chestnut

就C18脂肪酸而言,相对集中分布的区域主要为30%~40%,40%~50%和60%~70%,分别有6个品种、8个品种和5个品种,共占受试品种总数的76%;另有3个品种分布在50%~60%之间。由此可见:板栗淀粉结合脂中C18脂肪酸所占比例主要集中在30%~70%的范围内。其他脂肪酸在脂肪酸总量中所占比例的分布主要集中在20%~40%之间,共包含15个品种,占受试品种总数的60%;另分别有6个品种和4个品种的其他脂肪酸的分布分别在20%以下和40%以上。

2.4 不同品种群板栗淀粉结合脂中脂肪酸组成成分比例

表 67可知:南方品种群板栗淀粉结合脂中C16:0,C18:0,C18:1脂肪酸所占比例高于其他2个品种群,C16:1脂肪酸所占比例按照从北到南的顺序依次降低,但这4种脂肪酸在品种群间的差异并不显著; 南方品种群板栗淀粉结合脂中C18:2和C18:3所占比例显著低于中间类型品种群。就C16和C18 2类不同C链长度的脂肪酸而言,南方品种群的C16脂肪酸所占比例高于其他2个品种群和全国平均水平,C18脂肪酸比例则低于其他2个品种群和全国平均水平,尽管它们之间没有显著的差异性,但这种趋势依然可见。

表 6 不同品种群板栗淀粉结合脂中脂肪酸组成成分 Tab.6 Composition of fatty acid of Chinese chestnut in different variety groups
表 7 不同品种群板栗淀粉结合脂中C16,C18脂肪酸组成及其比例 Tab.7 Composition of C16, C18 fatty acid of Chinese chestunt and C16 / C18 ration in different chesnut variety groups
3 结论与讨论

淀粉-脂复合物是一种包合复合物,许多植物来源的淀粉的天然颗粒中含有脂质(Morrison et al., 1993; Becker et al,2001),Morrison等(1993)采用13CCP/MAS-NMP技术(13C交差极化/幻角旋转磁共振)已经证实水稻(Oryza sativa)淀粉中存在有直链淀粉-脂复合物(Lim et al., 1994, Jane et al., 1996),Russell等(1987)用化学分析电子光谱证实小麦(Trificum aestivuml)淀粉表面脂质存在,Baldwin等(1997) 用二级离子质谱发现小麦和大米淀粉表面脂质存在,用现代技术还能分析淀粉内部混合脂肪酸碳链长度。脂质的类型与数量取决于淀粉的植物来源,在小麦、大麦(Hordeum vulgare)、黑麦(Secale cereale)和黑小麦(Triticosecale aestivum)中的脂质成分主要由溶血磷脂(LPL)决定,而在其他谷物如燕麦(Avena sativa)、水稻、玉米(Zea mays)、高粱(Sorghum vulgare)和粟米(Setaria italica)中还含有丰富的游离脂肪酸和LPL(Morrison,1988)。脂质主要分布在淀粉内部和表面,淀粉内部脂质全部为单酰基脂质,而淀粉表面脂质多为混合物,成分更复杂。

笔者的研究表明:板栗淀粉结合脂中含有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸,主要是C12—C20脂肪酸,其组成比例与品种密切相关,并且在品种群上表现为南方品种群板栗淀粉结合脂中普遍具有较低的饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸比值,说明其不饱和脂肪酸所占比例相对较高。C16和C18这2个碳链长度的脂肪酸在总脂肪酸中所占比例最大,且前者并以饱和态的C16:0为主,后者以不饱和态的C18:1、C18:2脂肪酸为主。虽然按照北方品种群、中间类型品种群、南方品种群的顺序,C16:0,C18:0,C18:1所占比例均依次升高,C16:1所占比例依次降低,但在品种群间没有显著差异。南方品种群C18:2和C18:3所占比例与其他2个品种群之间有显著差异,但C16,C18脂肪酸及其他脂肪酸总量在品种群间均没有显著差异。由此可见:板栗淀粉表面结合脂中的脂肪酸组成成分及比例是与品种密切相关,在品种群之间差异相对较小,没有明显的地域性分布特点。

关于板栗淀粉结合脂的相关研究尚无报道,本研究初步明确板栗淀粉结合脂中的脂肪酸组成及比例分配主要与品种紧密相关,而在品种群之间的差异相对较小,说明与其地理分布没有明显的关系。

参考文献(References)
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