不同生态区苦荞淀粉含量差异分析及理化性质研究

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苦荞(Fagopyrum tataricum Gaertn)是双子叶蓼科(Polygonacece)荞麦属(Fagopyrum)中的一个重要栽培种。苦荞籽粒的营养物质主要由蛋白质和淀粉组成。苦荞淀粉含量在40%~80%之间,是品质评价的重要指标之一,苦荞抗性淀粉含量较高,是高血压类人群食品的良好原材料之一。研究表明,淀粉含量的高低不仅受自身遗传控制,还与生态环境因素密不可分。为进一步探究苦荞淀粉含量差异与生态环境因素的关系,本研究以281份苦荞种质资源为试验材料,于2020年和2021年种植于山西省大同市、岢岚县、晋中市太谷区3个生态区,使用近红外光谱检测技术对苦荞籽粒进行淀粉含量检测。通过品种变异系数分析与环境因素相关性分析,筛选出对不同生态区适应性较强的两个苦荞种质。并对苦荞淀粉理化指标性状进行深入研究。主要结果如下:1.基于近红外光谱构建苦荞淀粉含量检测模型选取具有代表性的苦荞淀粉含量数据,得到建模样品集234份,化学测定总淀粉含量在296.97~760.71 mg/g之间。利用偏最小二乘法(partial least square,PLS)对经过预处理的光谱数据进行回归分析,构建苦荞总淀粉含量近红外检测模型。以构建模型参数,初步表明预测模型具有较好的稳健程度。经外部验证集的标准误差(SE)为5.037,性能偏差比(RPDcv)为4.862,决定系数(R~2)为0.98,进一步证明该模型的可行性,可实现苦荞总淀粉含量的快速检测工作。2.不同生态区苦荞淀粉含量差异分析不同生态区苦荞淀粉含量不呈正态分布,变化范围在217.82 mg/g~888.00mg/g,变异系数为3%~40%,遗传方差为1140.838,遗传力是0.387(<1)。主成分分析结果表明,大同生态区与岢岚生态区的苦荞淀粉含量高于太谷生态区。结合土壤、气候因素进行的相关性分析表明,土壤环境中的p H、有效磷、速效钾、有机质、Cu、Zn、Fe、Ca和Mg含量均与淀粉含量呈正相关,相关系数在0.68~0.86之间。地表温度与少量的苦荞品种淀粉含量呈正相关(相关系数:0.4),而降雨量与苦荞淀粉含量呈负相关,相关系数为0.93。这些结果表明,苦荞淀粉含量与生态区的环境存在一定相关性。3.苦荞淀粉理化特性筛选出淀粉含量在各产区表现稳定的两个苦荞种质(Ft155和Ft184),并对其籽粒淀粉的理化指标进行检测。苦荞淀粉颗粒小,粒径约10~12μm,呈多边形,XRD衍射分析构型为A型。Ft155的直链淀粉含量(35.81%)、水溶性(28.03%)、热特性、分子量及衍射强度均高于Ft184,表明该品种糊化程度相对较高,是低热量食品原料。Ft184的淀粉胶稠度(83.9 mm)、膨胀力(23.57 g/g)、体积分布、结晶度、分支度和淀粉糊链长等综合表现出较好的食味品质特性。可见,这两个苦荞品种不仅在山西省内具有较强的种植适应潜力,而且对淀粉加工研究及应用提供了重要的材料来源。综上所述,本研究构建的近红外光谱模型可应用于苦荞淀粉含量的检测,其可信度高、稳定性强,为检测工作提供快捷、高效的方法。解析了不同生态环境下苦荞种质淀粉含量的差异性,发现Ft155和Ft184在不同环境下具有较强的适应性,结合两个品种淀粉的理化指标分析,具有加工不同食品的良好品质,为新品种的选育提供参考。
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