2011-5-13 第一篇 (参考文献改动

1 施锌方法对小麦籽粒不同脱皮组分中锌与植酸及蛋白质分布的影响

摘 要：探讨供Zn方式对小麦籽粒不同脱皮层次中Zn、植酸及蛋白质含量的影响，为通过农艺措施提高小麦全粒尤其是可食部分（胚乳）Zn含量及其生物有效性提供理论依据。本研究对2个小麦品种进行了土施和喷施Zn肥的田间试验，并利用JMJ3型碾米机对籽粒进行脱皮分层（P1-P5主要为麸皮部分，P6层主要为胚乳部分），分析了各层中Zn、植酸和蛋白质含量。在两个喷施Zn肥（土施+喷施、喷施）处理下，P1-P5和P6层的Zn含量均显著增加，P1-P5中Zn平均增加53.4%、43.2%，P6层中分别增加61.1%、52.7%，而单纯土施Zn肥效果不明显。Zn、植酸在籽粒P2层含量最高，蛋白质则在P3层中含量最高，三种组分含量随着脱皮进程的增加从外层到内层呈现递减趋势；三种施Zn方式对P1-P5植酸含量影响不显著，但增加了P6层中植酸含量；同时降低了籽粒各层蛋白质含量。土施+喷施和喷施Zn肥均能显著降低P1-P5和P6层中植酸与Zn的摩尔比（[植酸]/[Zn2+]），单纯土施Zn肥则不能。Zn、植酸和蛋白质在小麦籽粒中分布不均匀，在籽粒外层含量均很高，尤其是糊粉层，胚乳中最少，且这种分布规律基本不受施Zn方式和小麦品种的影响。喷施Zn肥是提高潜在性缺Zn土壤上小麦全粒Zn尤其是胚乳部分Zn含量和生物有效性较为经济的方式，对缓减人体Zn缺乏有重要意义。

关键词：Zn；植酸；蛋白质；生物有效性；小麦

Zn是人体必需微量元素之一，全世界尤其是发展中国家，约有30亿人口遭受Zn缺乏的危害（Graham and Welch 2004）。据报道，缺Zn是严重营养不良问题，已成为发展中国家和地区的第五大致死致病因子（Cakmak 2008）。缺Zn会严重损害身体和神经生长发育，导致免疫能力低下，使人易患厌食症和皮肤病，严重影响大脑功能、记忆力和学习能力（Hotz and Brown 2004）。

小麦是世界上播种面积最大、总产量最多的粮食作物，约占粮食作物的30%，是人类摄取矿物质的主要来源（McKevith 2004），也是对Zn比较敏感的作物之一。导致人体缺Zn的原因之一是小麦籽粒自身的Zn含量不高，据报道，不同国家小麦全粒Zn含量平均在20 mg/kg~35 mg/kg，远远不能满足人体日常需要。我国小麦主要生长在北方石灰性土壤上，这类土壤有效Zn含量均值为0.51 mg/kg，属潜在缺Zn土壤，会导致小麦缺Zn并最终降低产量和籽粒的Zn营养品质（刘铮 1999），再加上经济发展相对落后，蔬菜、肉、蛋等副食品摄入量较低，该地区农村约有50%人们遭受着Zn缺乏的困扰。除此之外，籽粒中存在的多种限制人体Zn吸收的抗营养因子也是导致人体缺Zn的另一重要因素，这些抗营养因子包括植酸、草酸、木质素、纤维素、、以及重金属等，它们的存在严重影响了籽粒中Zn的生物有效性，其中植酸是最主要抗营养因子。因此，提 2 高小麦籽粒中Zn含量并减少抗营养因子对Zn吸收的影响对于缓减人体Zn缺乏有重要的意义。

小麦籽粒可分为麸皮、胚、胚乳三部分，分别占小麦重量的14-16%，2-3%，81-84%（Mousia et al. 2004）。Zn在小麦籽粒胚和麸皮中含量相当高，Ozturk等（2006）通过小麦Zn染色技术发现，胚和糊粉层中Zn含量高达150 mg/kg，在胚乳中仅为15 mg/kg。刘正辉等（2007）研究也表明麸皮Zn含量比胚乳高达3倍之多，胚和麸皮中也富集着高浓度的蛋白质和植酸，这表明蛋白质和植酸是Zn的储存场所，在小麦加工过程中，富Zn的麸皮与麦胚部分被脱去，导致加工所得的面粉中Zn的含量较低，远不能满足人体对Zn的需求（Graham and Welch 1999）。因此探讨提高石灰性土壤上小麦籽粒Zn含量尤其是胚乳中的Zn含量的有效措施，对缓减人体出现Zn缺乏的危害具有重要意义。

大量研究表明施Zn不仅能够提高作物产量，而且可以有效地改善籽粒Zn营养品质（Yilmaz et al. 1997; Cakmak et al. 1999, 2004）。但这些多集中在全粒小麦的研究，而在施Zn对小麦可食部分Zn含量的影响方面了解较少，为了探讨小麦不同组分尤其是可食部分Zn的生物有效性，本文采用脱皮技术将小麦整个籽粒从外至内分为六层（P1-P6），测定各个组分Zn、植酸和蛋白质含量，分析供Zn方式（喷施、土施）对小麦籽粒不同层次，尤其是可食部分Zn、植酸、蛋白质含量以及Zn生物有效性的影响，以期为提高小麦籽粒Zn营养品质和改善人体健康提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验过程

1.1.1 试验地基本情况

试验在陕西杨凌西北农林科技大学农作一站。该区海拔525 m，年平均气温13℃左右，年均降水量约为635.1 mm，土壤类型为土垫旱耕人为土（属于黄土母质褐土类塿土亚类红油土属），有机质含量13.79 g/kg，NH4+-N 2.41 mg/kg，NO3--N 5.43 mg/kg，DTPA-Zn

0.65 mg/kg。

1.1.2 试验设计

试验在田间采用裂区设计：其中主处理4个，分别为不施Zn肥（对照，T1）、土施Zn肥（T2）、喷施Zn肥（T3）、土施+喷施Zn肥（T4），其中Zn肥均以ZnSO4·7H2O的形式施入。土施与喷施Zn肥分别是以15 kg Zn/hm2和1.5 kg Zn/hm2施入；副处理为小麦品种，共2种：陕715（Zn高效基因型）和西农889（Zn低效基因型）（Chen et al. 2010），重复3次，共24个小区。为了田间作业方便，主处理和副处理采用条带设计。主区面积：3 m × 4 m

= 12 m2，副区面积：2 m × 3 m = 6 m2，每个副区内种植小麦9行，行距0.2 m，株距0.02 m。播前一次性施氮磷肥作为基肥：N与P2O5用量分别为100 kg/hm2，120 kg/hm2，以尿素和过磷酸钙的形式施入，未施钾肥。土施Zn肥与土壤混匀后撒施，人工翻入土中。于2008年10月12日按照设计的行株距进行人工点播，在小麦返青期（2009.2.21）进行一次灌溉， 3 灌水量为40 mm。在小麦扬花期-灌浆前期（2009.4.15-2009.5.9）喷施Zn肥，每次按浓度0.3%（ZnSO4·7H2O）喷施0.3 kg Zn/hm2，每周喷施一次，连续喷施5次，小麦于2009年6月3日收获，以备室内分析。

1.1.3 样品处理

小麦收获后，挑选饱满的陕715与西农889小麦籽粒进行分析，各取籽粒80 g，利用JNMJ3型碾米机（浙江台州市粮仪厂）将小麦从外向内逐层脱为六层（从外向内分别用P1、P2、P3、P4、P5、P6表示），脱皮是利用碾米机所产生的摩擦力将小麦麸皮逐渐从小麦上脱掉的过程。被认为是一种分析小麦籽粒营养成分分布简单而有效的方法。在6个层次中，P1-P5每层分约占小麦原有重量的4%，五层共约占小麦原有重量20%，属于小麦的外层，主要成分是麸皮，P6代表小麦籽粒剩下的部分，约占小麦重量的80%，属于小麦的内层，主要由胚乳组成。脱皮分层后分别测定小麦每一层的Zn、植酸和蛋白质含量。

1.2 测定项目及方法

小麦籽粒中Zn的测定：

采用干灰化-原子吸收分光光度计法测定：将样品灰化后用5 ml 1∶1（v : v）硝酸溶解灰分，然后用原子吸收分光光光度计（AA320）测定Zn的含量（鲍士旦 2002）。

植酸含量的测定：

植酸测定采用GB/T 5009.153-2003法（Liang et al. 2008）。主要是用阴离子交换树脂将植酸和植酸盐吸附，使之与无机磷及其盐类等杂质分离，用氯化钠溶液洗脱，洗脱液中的植酸与三氯化铁一磺基水杨酸混合液作用，产生褪色反应，植酸含量与褪色程度成正比，用分光光度计在波长500 nm处测定吸光度，从而计算试样中植酸含量。

粗蛋白的测定：

蛋白质含量用半微量开氏定氮法测定。

1.3 数据处理

试验中获得的数据均用Microsoft Excel和DPS 7.05 （Data ）统计软件进行方差分析和多重比较（LSD法）。

2 结果与分析

2.1 不同施Zn方式对陕715和西农889籽粒各脱皮层次中Zn含量的影响

由表1可知，供Zn方式（土施，喷施）对小麦籽粒各层Zn含量影响不同。与对照相比，土施+喷施和喷施Zn肥处理均显著提高了小麦籽粒各层Zn含量。在陕715中，土施+喷施和喷施Zn肥处理使P1-P6层Zn含量分别增加了48.9%~65.9%，40.2%~55.6%；对于西农889，土施+喷施和喷施Zn肥处理分别使P1-P6层Zn含量增加了44.9%~56.3%，29.3%~49.8%；籽粒各层次、麸皮及全粒Zn含量在土施+喷施与喷施Zn肥两个处理之间差异不显著。值得注意的是，土施+喷施和喷施Zn肥处理虽显著增加了籽粒各个层次 4 中的Zn含量，但在P6层（面粉来源）增加幅度最高，两个处理下P6层Zn含量提高幅度平均为61.1%，52.7%。两个小麦品种中，土施Zn肥处理也增加籽粒各层Zn含量，但增加效果并不显著，增加率仅为-2.7%~13.1%，显著低于土施+喷施与喷施Zn肥两个处理。此外，相同处理下同一层次中的Zn含量也会因小麦品种不同而有所差异，但差异不显著。即小麦品种对籽粒各层次Zn含量分布影响不大。

从表中可知，在陕715和西农889中，小麦籽粒六个层次中P2层中Zn含量最高，平均值分别为99.9 mg/kg，96.1 mg/kg，是相应整粒小麦Zn含量2.6和2.4倍。而P6层Zn含量显著的低于前五个层次，在四个处理下，P1-P5层中Zn含量分别是P6层Zn含量的2.9，3.4，3.0，2.5，2.1倍。由此可知，Zn在小麦籽粒的外层（P1-5）中含量很高，其含量在小麦籽粒各层中分布不均匀，具有层次性；且从P2层开始，随着脱皮层次的增加，Zn含量在各层次间出现递减的趋势。此外，不同施Zn处理下2个品种的P6层Zn总量在全粒小麦Zn总量中的比例约为58.6%，且此比值较稳定，施Zn方式和基因型对其基本没影响。由此可知，麸皮中Zn约占全粒小麦Zn总量41.4%，小麦脱皮制粉过程中大量的Zn损失掉。

表1 不同施Zn方式对小麦籽粒各脱皮层次中Zn含量的影响

Table 1 Effect of different Zn application methods on Zn concentration in wheat pearling fractions

品种

Cultivar 处理

Treatment 脱皮层次 Pearling fractions

P1-5 WG P6/WG

Zn总量

（%） P1 P2 P3 P4 P5 P6

陕715

S 715 T1 61.9 dB 78.9 cA 69.3 cAB 57.4 bBC 48.7 bC 21.4 bD 63.3 b 29.9 b 57.2 a

T2 65.8 dB 85.8 cA 71.3 cB 61.0 bBC 48.9 bC 24.2 bD 66.3 b 32.8 b 58.8 a