黃升謀，張宏波

（湖北文理學(xué)院 化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院，湖北 襄陽(yáng) 441053）

小麥種子萌發(fā)過(guò)程中糖類的變化

黃升謀，張宏波

（湖北文理學(xué)院 化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院，湖北 襄陽(yáng) 441053）

文章對(duì)小麥種子萌發(fā)過(guò)程中糖類的變化進(jìn)行了研究分析，結(jié)果表明：小麥種子在萌發(fā)前12h還原糖和總糖及淀粉含量變化不大，萌發(fā)12h以后還原糖含量急劇增加，而總糖含量逐漸減少，淀粉含量迅速下降.小麥種子在萌發(fā)前20小時(shí)時(shí)蔗糖含量呈上升趨勢(shì)，在萌發(fā)20小時(shí)以后蔗糖含量則逐漸呈下降趨勢(shì).這是由于小麥種子中淀粉等多糖物質(zhì)在萌發(fā)過(guò)程中被淀粉酶等酶水解為麥芽糖、蔗糖等低聚糖，麥芽糖、蔗糖等低聚糖在麥芽糖酶和蔗糖酶等酶的作用下被水解生成葡萄糖、果糖等小分子還原單糖，從而使還原糖含量增加.

小麥；種子；還原糖；蔗糖；淀粉；總糖

種子是遺傳物質(zhì)的載體，植物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量在很大程度上取決于種子質(zhì)量，因此，種子質(zhì)量的好壞倍受人們的關(guān)注和重視[1].糖是植物生命活動(dòng)中主要的能源物質(zhì)，為植物生長(zhǎng)、發(fā)育提供必需的能量,是一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ).不少學(xué)者研究了植物種子中還原糖和總糖含量的變化，揭示了還原糖和總糖的變化規(guī)律[2-10].但是植物種子萌發(fā)過(guò)程中各種糖類是相互轉(zhuǎn)化的，只有掌握各種糖類相互關(guān)系及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律，才能正確調(diào)控種子的萌發(fā).因此，本文研究小麥種子萌發(fā)過(guò)程中糖類的變化，為科學(xué)調(diào)控小麥種子萌發(fā)提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

新鮮的小麥種子.

1.2 主要儀器設(shè)備

721分光光度計(jì)；ML-T電子分析天平；HH-1數(shù)顯恒溫水浴鍋.

1.3 主要試劑及配制

3,5—二硝基水楊酸試劑：稱取3,5－二硝基水楊酸6.5 g溶于少量熱蒸餾水中，溶解后移入1000mL容量瓶中，加入325mL 2mol/L氫氧化鈉溶液，再加入丙三醇45 g，搖勻，冷卻后定容至1000mL.

蒽酮試劑：0.2g蒽酮溶于100mL濃H2SO4中，當(dāng)日配制使用.

碘試劑：稱取分析純碘片6.5g，放于小燒杯中，另外稱取固體KI 18.5g，并先把碘片溶解于少量酒精中，再加入水到100 mL，攪拌均勻即可.

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)系列溶液：用8支10 mL的具塞試管中，分別加入10 mg/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0mL,1mL,2mL, 3mL,4mL,5mL,6mL,7mL，定容至10mL，得到一組濃度分別為0mg/mL,1mg/mL,2mg/mL,3mg/mL,4mg/mL, 5mg/mL,6mg/mL,7mg/mL的葡萄糖系列標(biāo)準(zhǔn)溶液.

85%乙醇；10﹪氫氧化鈉；6mol/L鹽酸.

1.4 糖含量的測(cè)定

將小麥種子放入培養(yǎng)箱中萌芽，每隔4小時(shí)即吸水后4h,8h,12h,16h,20h,24h,28h,32h,36h,40h,44h收集吸水后的種子，測(cè)定各時(shí)期種子各種糖含量.吸水后0-4小時(shí)因?yàn)橹皇俏鼭q作用糖含量不變，故只測(cè)4小時(shí)及以后的.吸水44h后，種子已基本發(fā)芽，進(jìn)入幼苗生長(zhǎng)階段，故不再測(cè)定.每隔4小時(shí)測(cè)一次既能反

映種子糖變化的全貌，又使每次測(cè)定的糖含量有一定的變化.

1.4.1 還原糖含量的測(cè)定

取小麥種子5g，加5mL 85%乙醇,研磨成勻漿，倒入具塞試管，再加85%乙醇至20mL，于沸水浴上提取50 min，離心過(guò)濾搜集上清液.上清液中加入3,5—二硝基水楊酸試劑2mL，搖勻后沸水浴中5min，取出立刻浸入冷水冷卻至室溫，加蒸餾水至25mL,混勻后于540nm下比色，記錄OD值，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得葡萄糖含量，計(jì)算不同時(shí)期萌發(fā)種子的還原糖含量.

1.4.2 蔗糖含量的測(cè)定

取小麥種子5g，加5mL85%乙醇,冰浴中研磨勻漿,倒入具塞試管，再加85%乙醇至20mL，于沸水浴上提取50 min.離心過(guò)濾搜集上清液，取其上清液10mL，加入10mL 6mol/L鹽酸溶液，搖勻，加熱20min，冷卻后加入酚酞指示劑一滴，用10﹪氫氧化鈉進(jìn)行滴定，直至溶液呈微紅色.然后將提取液轉(zhuǎn)入50mL容量瓶中，加入蒸餾水稀釋，定容至刻度.再加入3,5—二硝基水楊酸試劑2.0mL，搖勻，再將混合液放入沸水浴中加熱5min，冷卻，冷卻后定容至刻度，搖勻.在540nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度值，進(jìn)行定量分析.

1.4.3 淀粉含量的測(cè)定

稱取5g小麥種子，放入粉碎機(jī)中粉碎，放入100mL三角瓶中，加入10mL 6mol/L鹽酸，混勻，在沸水浴中加熱10～30min(利用淀粉遇碘變藍(lán)的原理，用碘試劑檢查淀粉水解的程度，直至沒(méi)有藍(lán)色顯示為止)，再加20mL蒸餾水,搖勻并過(guò)濾到100mL容量瓶中，定容至100mL.準(zhǔn)確取出過(guò)濾液10mL置入250mL容量瓶中，加入2滴酚酞指示劑，用10%氫氧化鈉中和，用蒸餾水定容至250mL，取出2mL待測(cè)液，加入1.5mL 3,5—二硝基水楊酸試劑，搖勻，混合液在沸水浴中加熱5min，冷卻后用蒸餾水定容至刻度，搖勻，在540nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度值.

1.4.4 總糖含量的測(cè)定

稱取小麥種子0.5g，置于50mL三角瓶中，加水15m1，鹽酸10mL，沸水浴20min，定容至100mL，得提取液.取10mL濾液定容至100mL備用.吸取1mL已稀釋的提取液于試管中，加入4.OmL蒽酮試劑，空白管以等量蒸餾水取代提取液.搖勻后沸水浴煮沸10min，冷卻后于620nm處比色,記錄OD值.根據(jù)A620平均值在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出葡萄糖的含量.

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥種子萌發(fā)過(guò)程中還原糖含量變化

由圖1可知，在小麥種子萌發(fā)前12小時(shí)還原糖含量平緩上升，12小時(shí)后還原糖含量上升較快速，而培養(yǎng)40小時(shí)以后還原糖含量呈下降趨勢(shì).小麥種子中含有纖維素、果膠、半纖維素、淀粉等大量的多糖物質(zhì)，同樣存在大量的酶，如麥芽糖酶、纖維素酶、淀粉酶、果膠酶等.小麥種子在萌發(fā)過(guò)程中，這些酶活化，蔗糖在蔗糖酶的作用下被水解生成葡萄糖和果糖，淀粉被淀粉酶水解為麥芽糖，而麥芽糖在麥芽糖酶的作用下被水解生成葡萄糖等小分子還原糖而使還原糖含量顯著增加.當(dāng)小麥中淀粉及蔗糖被完全水解后，還原糖作為小麥幼苗生長(zhǎng)的能源物質(zhì)而被消耗，因此還原糖含量逐漸下降.

圖1 小麥種子萌發(fā)過(guò)程中還原糖含量變化曲線

圖2 小麥種子萌發(fā)過(guò)程中蔗糖含量變化曲線

2.2 小麥種子萌發(fā)過(guò)程中蔗糖含量的變化

蔗糖是非還原糖，是植物有機(jī)物的運(yùn)輸形式，也是植物物質(zhì)代謝的樞紐.由圖2可知,小麥種子在萌發(fā)前20個(gè)小時(shí)蔗糖含量逐漸上升，萌發(fā)20小時(shí)之后蔗糖則逐漸下降.分析表明，小麥在萌發(fā)前期大分子糖類化合物在水解酶的作用下被水解,使蔗糖含量增加.后期小麥中的蔗糖酶活化，在蔗糖酶的作用下小麥中的蔗糖被逐漸水解生成葡萄糖和果糖，從而使蔗糖含量逐漸降低.

2.3 小麥種子萌發(fā)過(guò)程中淀粉含量的變化

由圖3可知，小麥種子在萌發(fā)前16小時(shí)淀粉含量下降的不是特別明顯，而培養(yǎng)時(shí)間在16-44小時(shí)，淀粉含量下降迅速.這主要是由于小麥在萌發(fā)過(guò)程中淀粉酶被活化，小麥種子中的淀粉在淀粉酶的作用下被水解成麥芽糖等小分子還原糖，從而使淀粉含量降低.

圖3 小麥種子萌發(fā)過(guò)程中淀粉含量變化曲線

圖4 小麥種子萌發(fā)過(guò)程中總糖含量變化曲線

2.4 小麥種子萌發(fā)過(guò)程中總糖含量的變化

由圖4可知，小麥種子在萌發(fā)初期(12小時(shí)以前)總糖含量并沒(méi)有太大變化，萌發(fā)12-44小時(shí)小麥種子中總糖明顯呈下降，比初始總糖含量降低了約15%.在萌發(fā)前12小時(shí)中總糖含量下降速度比較緩慢，這是由于此時(shí)小麥種子以吸水膨脹為主,主要為物理過(guò)程.小麥種子萌發(fā)12小時(shí)后，細(xì)胞代謝發(fā)生改變.小麥種子呼吸作用增強(qiáng)，消耗大量的葡萄糖，進(jìn)而分解淀粉，產(chǎn)生新的葡萄糖，供小麥種子進(jìn)一步呼吸，所以總糖的含量大幅度降低.

2.5 小麥種子萌發(fā)過(guò)程中各類糖含量的變化

由圖5可知：小麥在萌發(fā)前期(12小時(shí)前)，還原糖、淀粉、總糖含量變化都不是很明顯，這是由于此時(shí)小麥種子以吸水膨脹為主,主要是個(gè)物理過(guò)程.此后，還原糖含量隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長(zhǎng)而增加，總糖含量則隨著萌發(fā)時(shí)間的增長(zhǎng)而呈下降，而淀粉含量則迅速下降.萌發(fā)40小時(shí)，淀粉含量與還原糖含量基本相等.這是由于小麥種子在萌發(fā)12小時(shí)后，由于呼吸作用的增強(qiáng)，糖類消耗迅速增加，淀粉被水解，其含量隨著萌發(fā)時(shí)間的增加而迅速下降.在萌發(fā)前20小時(shí)，大分子糖類化合物在水解酶的作用下被水解成蔗糖,使蔗糖含量增加.萌發(fā)20小時(shí)之后，由于小麥種子中的蔗糖酶活化，在蔗糖酶的作用下，小麥種子中的蔗糖被逐漸水解生成葡萄糖，從而使蔗糖含量逐漸降低.

圖5 小麥種子萌發(fā)過(guò)程中各類糖含量變化曲線

3 結(jié)語(yǔ)

小麥種子在萌發(fā)前12h還原糖和總糖含量變化不大，萌發(fā)12h以后還原糖含量急劇增加，而總糖含量逐漸減少.萌發(fā)前20小時(shí)時(shí)蔗糖含量逐漸上升，在培養(yǎng)20小時(shí)以后則逐漸下降.小麥種子在萌發(fā)前12小時(shí)

淀粉含量下降的不是特別明顯，而在萌發(fā)12小時(shí)以后淀粉含量迅速下降.

分析表明，小麥種子中含有纖維素、果膠、半纖維素、淀粉等大量的多糖物質(zhì)，同樣含有大量的酶如麥芽糖酶、纖維素酶、淀粉酶、果膠酶等.小麥種子在萌發(fā)過(guò)程中由于大量酶逐漸被活化，使各種糖相互轉(zhuǎn)化，為種子的萌發(fā)和物質(zhì)代謝打下基礎(chǔ).

小麥種子中貯藏的淀粉較多，在萌發(fā)前期，隨著小麥的呼吸作用增強(qiáng)，需要消耗大量的葡萄糖作為種子呼吸作用的底物，一方面為小麥種子萌發(fā)提供能量，同時(shí)又為合成新的細(xì)胞和細(xì)胞器提供結(jié)構(gòu)物質(zhì).葡萄糖缺乏導(dǎo)致淀粉酶被活化，淀粉在淀粉酶的作用下被水解成麥芽糖等小分子糖，麥芽糖在麥芽糖酶的作用下，被分解為葡萄糖，麥芽糖和葡萄糖都是還原糖，所以小麥種子在萌發(fā)前期還原糖含量逐漸上升.在萌發(fā)后期，小麥種子主要就是利用淀粉分解產(chǎn)生的可溶性單糖作為呼吸作用的底物,所以小麥種子在萌發(fā)過(guò)程中淀粉含量呈下降趨勢(shì)，且下降速度相對(duì)較快，有機(jī)物的總量由于呼吸作用的分解而減少，導(dǎo)致總糖含量逐漸降低.

小麥種子萌發(fā)前期，大分子糖類化合物在水解酶的作用下被水解產(chǎn)生蔗糖，使蔗糖含量增加.而在萌發(fā)后期，蔗糖酶活化，在蔗糖酶的作用下，小麥種子中的蔗糖被逐漸水解生成葡萄糖，從而使蔗糖含量逐漸降低，所以蔗糖含量呈先增加后降低趨勢(shì).

綜上所述，小麥種子在萌發(fā)過(guò)程中糖類物質(zhì)是相互轉(zhuǎn)化的，大分子多糖被水解成小分子還原性的寡糖和單糖為小麥種子萌發(fā)提供能量，同時(shí)又為合成新的細(xì)胞和細(xì)胞器提供結(jié)構(gòu)物質(zhì).所以我們可以根據(jù)小麥種子萌發(fā)的需要，在種子萌發(fā)過(guò)程中添加一些水解酶，水解大分子糖類物質(zhì)為小分子的寡糖和單糖，加速種子萌發(fā).例如添加纖維素酶和果膠酶破壞小麥種子細(xì)胞壁，有利于種子快速吸水膨脹，同時(shí)也有利于將種子細(xì)胞壁中的纖維素和果膠轉(zhuǎn)化為葡萄糖，為小麥種子萌發(fā)提供能量，添加淀粉酶加速淀粉的分解，從而加速小麥種子的萌發(fā)進(jìn)程，調(diào)控小麥種子萌發(fā).

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Changes of Sugar During the Germination of Wheat Seeds

HUANG Shengmou,ZHANG Hongbo
(School of Chemical Engineering and Food Science,Hubei University of Arts and Science,Xiangyang 441053,China)

The changes of sugar during the germination of wheat seeds were studied.The results showed that in the germination process of the wheat seeds,the reducing sugar and total sugar and starch content in wheat seeds had little change in the first 12h of germination,after the first 12h of germination,the reducing sugar content increased sharply,while the content of total sugar decreased,starch content decreased rapidly.In the first 20h of germination,the sucrose content increased,after the first 20h of germination,the sucrose content gradually decreased.This is because the starch and other polysaccharide in wheat seeds were hydrolyzed by amylase and other hydrolase to sucrose,maltose and oligosaccharides in the germination process.Oligosaccharide was hydrolyzed to glucose,fructose and other small molecules reduction monosaccharide by the maltase and sucrase, so the content of reducing sugar increased.

Wheat;Seed;Reducing sugar;Sucrose;Starch;Total sugar

S512.1

A

2095-4476(2016)11-0031-04

（責(zé)任編輯：徐 杰）

2016-09-26；

2016-10-15

襄陽(yáng)市科技局項(xiàng)目

黃升謀(1962—),男,湖北武漢人,湖北文理學(xué)院化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院教授,博士.