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握骆
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1 第 33 卷第 13 期农业工程学报 Vol.33 No 年 7 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul 不同虫态谷蠹侵害对小麦淀粉组分及微观形态结构的影响周鸿达, 张玉荣, 暴洁 ( 河南工业大学粮油食品学院, 粮食储藏与安全教育部工程研究中心, 粮食储运国家工程实验室, 郑州 ) 摘要 : 为了探讨不同生长发育阶段的谷蠹侵害对小麦淀粉组分及形态结构的影响通过控制谷蠹侵害小麦的温度 (30 ±1 ) 相对湿度 (75%±5%) 及虫口密度 (1 000 头 /100 g), 保证其完成一个生长发育周期, 以谷蠹感染后的小麦为研究对象, 对谷蠹不同发育阶段 ( 卵期幼虫期蛹期成虫期 ) 侵害后小麦中粗淀粉破损淀粉含量还原糖含量及淀粉颗粒形貌及结构淀粉粒度和淀粉结晶度进行测定与分析结果表明 : 不同生长发育阶段的谷蠹对小麦侵害后, 与谷蠹未侵害的小麦对照样相比, 粗淀粉含量除在卵期略有增加外其余各期均低于对照样, 在 4 个发育阶段谷蠹侵害后均呈现显著差异性 (P<0.05), 还原糖含量破损淀粉含量在各发育期均高于原始样, 中位径变化则呈现波动性, 且均明显低于原始样 ; 还原糖含量从卵期到成虫期时均与原始样品差异性明显 (P<0.05), 破损淀粉含量从卵期的 2.42% 上升至成虫期的 5.58%, 其中从卵期到幼虫期破损淀粉含量增幅最大 ; 与原始样相比, 小麦淀粉的 X 射线衍射曲线变化差异不明显, 结晶度值各虫期间变化不显著 (P>0.05); 淀粉的扫描电镜图显示 : 随着谷蠹由卵期发育至成虫期, 其小麦籽粒中淀粉颗粒表面逐渐变得粗糙不完整, 形状变得无规则, 且小粒径颗粒增多, 破损淀粉含量增加, 大粒径淀粉颗粒表面出现较大凹坑和破损因此, 在实际的小麦储藏过程, 应关注谷蠹在发育过程中的幼虫期对小麦品质的影响关键词 : 储藏 ; 淀粉 ; 品质控制 ; 小麦 ; 谷蠹 ; 发育阶段 doi: /j.issn 中图分类号 :TS210.1 文献标志码 :A 文章编号 : (2017) 周鸿达, 张玉荣, 暴洁. 不同虫态谷蠹侵害对小麦淀粉组分及微观形态结构的影响 [J]. 农业工程学报,2017,33(13): doi: /j.issn Zhou Hongda, Zhang Yurong, Bao Jie. Effects of damage of Rhyzoperthadominica in different growth stages on starch composition and microstructure of wheat[j]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(13): (in Chinese with English abstract) doi : /j.issn 引言小麦是中国重要的粮食作物, 同时也是中国主要的储备粮之一, 由于籽粒营养丰富, 在储藏过程中不可避免的会受到害虫危害, 严重的会导致其品质劣变 [1] 在全世界储粮范围内, 谷蠹是最具破坏性的害虫之一, 尤其是高淀粉含量的种子 [1] 谷蠹对粮食的危害不仅是数量上的损失, 其代谢产物对粮食也会造成污染, 害虫感染和活动严重时, 甚至可导致小麦品质下降 [2-5] 淀粉是小麦籽粒的主要组成部分, 大概占小麦籽粒的 70%, 小麦淀粉含量及其组分的变化对小麦面粉及其制品的品质起着重要的作用通常研究淀粉分子结构主要包括淀粉粒度分布和直链淀粉与支链淀粉的比例分子量分布等, 淀粉分子结构变化影响面食的品质, 也会影响淀粉的糊化温度, 最大黏度等 [6] [7] Konik 等研究表明小麦淀粉的理收稿日期 : 修订日期 : 基金项目 : 国家自然基金 ( ) 作者简介 : 周鸿达, 男, 河南郑州人, 主要从事储藏物害虫防治郑州河南工业大学粮油食品学院, 粮食储藏与安全教育部工程研究中心, 粮食储运国家工程实验室, @qq.com 通信作者 : 张玉荣, 女, 新疆阜康县人, 教授, 主要从事农产品储藏与品质分析郑州河南工业大学粮油食品学院, 粮食储藏与安全教育部工程研究中心, 粮食储运国家工程实验室, yurongzh@163.com 化特性对面包馒头和面条以及其他面制品的加工和食 [8] 用品质有显著的影响 Norman 等研究显示储藏对淀粉的结晶度影响比较大引起结晶度减小, 其原因可能是总淀粉中直链淀粉的增加, 直链淀粉的含量与结晶度呈反比 [8-11] 有关研究表明 [12-16], 小麦受不同虫口密度谷蠹感染后其质量储藏品质和加工品质及其食用品质均会发生明显变化 ; 同时小麦在谷蠹不同发育阶段的侵害下其营养成分蛋白质结构细胞膜透性及防御系统以及小麦的淀粉糊化特性和食用品质也会发生不同程度的变化 [17-20] 前期的研究主要集中在不同发育阶段谷蠹侵害小麦后对各组分的含量及相关的特性和食用品质的影响, 未对产生这些影响的原因进行分析, 由于小麦的主要成分是淀粉, 其品质的优劣与淀粉组分及结构的变化关系密切本文主要研究谷蠹在最适生长条件下, 完成一个生长发育周期, 其不同虫态的谷蠹感染小麦后对其淀粉的代谢产物还原糖含量破损淀粉含量及淀粉颗粒特性和微观结构的影响进行研究, 并解释产生影响的内在机制, 以确定谷蠹不同生长发育期对小麦最终品质的影响, 旨在为小麦安全储藏和保持其良好的品质特性提供参考 1 材料与方法 1.1 试验材料试虫 : 谷蠹在温度为 30 ±1, 相对湿度为 75%±5%

2 304 农业工程学报 ( 年条件下培养于河南工业大学粮油食品学院储藏物害虫培养室小麦 : 普通矮抗 58 小麦储藏时间为 1 a 的样品, 并对其进行清理, 除去杂质和虫蚀粒, 用分样器充分混匀后, 置于 18 条件下, 连续冷冻 72 h 以杀死小麦籽粒中可能存在的虫卵, 取出缓慢回升到 25, 备用 1.2 主要仪器与试剂 PQX 型多段可编程人工气候箱 ( 宁波东南仪器有限公司 );DT-1000A 分析天平 ( 江苏常熟市金羊天平仪器厂 ); JXFM110 锤式旋风磨 ( 上海嘉定粮油仪器有限公司 );752 紫外可见分光光度计 ( 上海菁华科技仪器有限公司 );DKZ-2 恒温震荡水浴锅 ( 上海精宏实验设备有限公司 );HY-4 调速多用振荡器 ( 江苏省金坛市医疗仪器厂 );L-20G-II 高速冷冻离心机 ( 上海安亭科学仪器仪器厂 );BT-9300H 激光粒度分布仪 ( 丹东市百特仪器有限公司 );DX-2500X- 射线衍射仪 ( 北京普析通用仪器有限公司 );TM3000 扫描电镜 ( 天美 ( 中国 ) 科学仪器有限公司 ) 无水乙醇氢氧化钠碘浓硫酸冰乙酸钨酸钠铁氰化钾硫代硫酸钠苯酚亚硫酸氢钠 3,5- 二硝基水杨酸酒石酸钾钠等均为分析纯 1.3 试验方法谷蠹的培养 : 参考文献 [17] 中的培养方法, 将进行冷冻处理过的样品参照 NY/T 标准调节其含水率至 13.0%±0.1%, 准备洗净烘干的培养瓶 ( 直径 6 mm, 高 11 mm), 加入 300 g 上述小麦, 再加入 500 头左右的谷蠹种虫, 置于恒温恒湿培养箱中 (30 ±1, 相对湿度 75%±5%) 进行培养 3 d 后筛出种虫, 继续培养至 33 d 后取成虫, 按上述方法连续扩大培养, 最后得到虫龄基本一致的谷蠹试虫样品制备 : 按照文献 [17] 中谷蠹侵害小麦样品制备方法进行取 15 个直径为 6 cm, 高为 11 cm 的洁净干燥培养瓶, 每瓶装 500 g 小麦样品, 平均分成 3 组 ( 每一虫态侵害样品及对照样均做二组平行, 其中对照样品主要用以研究小麦在无虫侵害条件下因储藏时间造成的小麦品质变化 ), 每组的 5 个培养瓶分别编号 1~5, 在每组的 1~4 号培养瓶中每瓶接种头制备好的谷蠹成虫后摇匀, 并以纱布封口, 未接种谷蠹的 5 号瓶为对照样然后置于 (30 ±1, 相对湿度 75%±5%) 的恒温恒湿培养箱中进行侵害培养 3 d 后将每组中的 1~4 号瓶中种虫全部筛出后继续培养 7 d 后每天随机抽取每组 1 号瓶中 100 粒小麦样品进行染色检测, 若 95% 以上样品经观察可判断只有表皮受到侵害且内部产卵时则为卵期, 取出样品在 18 条件下冷冻保存备用 20 d 后每天随机抽取每组 2 号瓶中 100 粒小麦样品进行剖粒观察, 当 95% 以上样品中的谷蠹为幼虫时则判为幼虫期, 取出冷冻保存备用 ; 同样 35 d 后取每组 3 号瓶中 100 粒重复幼虫期判断方法, 确定若有 95% 以上样品中谷蠹为蛹则为蛹期 ; 45 d 后, 每天取每组 4 号瓶中 100 粒进行筛理, 直至无成虫筛出, 则为成虫期每组 5 号瓶样品按 1~4 号瓶取样时间分别取出 120 g 做对照样试验前, 每一虫态侵害的样品包括平行样和对照样样品均取 3 份进行粉碎,95% 通过 60 目筛, 然后按下面方法对各指标进行测定, 同时对未进行培养的原始样品的各指标进行测定粗淀粉含量的测定 : 参照 NY/T 还原糖含量的测定 : 参照 GB/T5513 中的铁氰化钾法淀粉提取 : 淀粉提取采用面团法向小麦粉中加入 60% 的蒸馏水调制成面团, 静置 20 min, 水洗面团, 将所有淀粉浆过 100 目筛后 r/min 离心 10 min, 倒掉上清液, 小心刮去最上层淡黄色物质, 收集下层淀粉于白瓷盘中, 置于 45 烘箱烘干 12 h, 粉碎过 100 目筛, 即得小麦全淀粉样品破损淀粉含量的测定 : 参照王晓曦等 [22] Chopin 法淀粉颗粒形貌 : 采用扫描电子显微镜 (SEM), 利用导电胶带粘少量淀粉固定于样品台上用离子溅射仪真空条件下镀金膜, 在放大倍下拍照淀粉粒度分布的测定 : 采用激光粒度分析仪测定以蒸馏水为分散溶液, 保证遮光率在 13~15 之间淀粉结晶度的测定 : 采用 X- 射线衍射仪主要工作参数 : 铜靶 CuKα(λ= nm), 电压 40 kv, 电流 35 ma, 扫描范围为 5 ~40, 扫描速度 4 /min 结晶度的计算方法参照文献 [23] 中的方法, 有改动利用 MDI Jade 软件打开小麦淀粉样品的 X 射线衍射图谱, 取衍射角 4 ~30 范围内图谱, 对图谱进行平滑处理至图谱相对光滑, 扣除背底, 各个峰两端最低点处点击左键, 描出微晶区分割线, 记录样品衍射曲线与非晶区分割线之间的面积及与阶梯曲线之间的面积, 二者的比值即为样品结晶度 1.4 数据统计与分析试验测试重复 3 次, 采用 Excel PeakFit 及 Origin 对淀粉组分淀粉粒度形态及结晶度进行处理并采用 SPSS19.0 统计分析软件对试验数据进行差异显著性分析 2 结果与分析 2.1 谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦淀粉组分变化按照试验方法进行试样制备并对谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦淀粉各组分进行测定, 其结果见表谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦粗淀粉含量的变化由表 1 可知, 谷蠹侵害后, 随着害虫在小麦籽粒内部生长发育, 从卵生长到成虫 4 个发育阶段, 与原始样和对照样相比, 粗淀粉含量先增加后降低 ; 其中谷蠹侵害小麦由卵期到幼虫阶段小麦中粗淀粉含量下降幅度最大为 10.6%; 谷蠹 4 个生长发育阶段侵害小麦后, 侵害到卵期时, 粗淀粉含量高于对照样, 幼虫期和蛹期粗淀粉含量逐渐降低, 到成虫阶段时, 小麦中粗淀粉含量又有所升高, 但仍低于对照样粗淀粉含量在谷蠹侵害后的 4 个阶段中差异性均达到显著水平 (P<0.05) 成熟的小麦籽粒中, 胚乳质量占籽粒总质量的 90% 以上, 而胚乳中 75% 左右是淀粉, 相关研究发现谷蠹在生长发育过程中主要侵蚀小麦的胚乳 [24], 胚乳的损失造

3 第 13 期周鸿达等 : 不同虫态谷蠹侵害对小麦淀粉组分及微观形态结构的影响 305 成粗淀粉含量降低, 粗淀粉含量在卵期较对照样有所升高, 其原因为接种的大量成虫在侵害初期先在小麦表面蛀洞后再产卵, 从而造成小麦皮层含量相对降低, 胚乳的比例相对增加, 其粗淀粉含量稍有上升, 之后随着虫体在小麦籽粒内部生长发育, 胚乳被消耗, 粗淀粉含量则不断下降成虫阶段时, 粗淀粉含量升高, 其原因可能是谷蠹卵期幼虫期和蛹期虫体存在于小麦籽粒内部, 在检测时小麦自身的质量变化不大, 而成虫阶段时谷蠹成虫钻出小麦籽粒, 小麦自身质量下降, 而致使粗淀粉含量占总质量的百分比增加指标 Index Table 1 表 1 谷蠹侵害后小麦淀粉各组分变化 Changes of Rhizoperthadominica against wheat on starch compositions 原始样品 Original sample 卵期 Egg stage 幼虫期 Larval stage 蛹期 Pupal stage 成虫期 Adult stage 感染样品粗淀粉质量分数 Infected sample ±0.7 b ±0.8 a ±1.3 c ±0.5 e ±0.75 d Starch content/% 对照样 CK ±0.7 b ±0.4 b ±0.8 b ±1.0 b ±0.9 b 感染样品还原糖质量分数 1.922±0.04 b 2.142±0.06 a 2.093±0.05 a 2.049±0.12 ab 2.093±0.03 a Infected sample Reducing sugar content/% 对照样 1.922±0.04 b 1.899±0.09 b 1.892±0.02 b 1.902±0.05 b 1.941±0.1 b CK 感染样品破损淀粉质量分数 1.86±0.14 e 2.42±0.16 d 4.32±0.15 c 5.30±0.22 ab 5.58±0.07 a Infected sample Damaged starch content/% 对照样 1.86±0.17 e 1.69±0.09 e 1.82±0.31 e 1.98±0.08 e 1.74±0.12 e CK 注 : 同一指标不同上标字母表示在 P<0.05 水平差异显著, 下同 Note: Different letters in the same index indicate that there is significant difference (P<0.05), the same blow 谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦还原糖含量的变化谷蠹侵害后不同生长阶段对小麦还原糖含量的影响见表 1 由表 1 可知, 谷蠹侵害后, 随着害虫在小麦籽粒内部生长发育从卵期到成虫期的 4 个阶段, 处理组的样品与原始样和对照样相比, 其还原糖含量均高于原始样和对照样 ; 且在卵期达到最高, 随后又逐渐降低, 到成虫期时还原糖含量又有升高 ; 随着谷蠹生长发育各阶段对小麦侵害后, 小麦中还原糖含量在侵害的 4 个虫期与原始样差异显著 (P<0.05), 而各虫期之间无显著变化 (P>0.05) 试验中还原糖含量的变化主要是由于淀粉一些非还原多糖的水解和一些微生物以及小麦自身呼吸消耗所致 [25], 其中虫体的取食也会造成小麦还原糖含量的减少小麦被谷蠹感染后, 初期由于成虫的蛀蚀造成籽粒表面皮层破损, 小麦失去了保护, 其内部代谢增强, 加速了淀粉一些非还原多糖的水解, 从而造成还原糖含量增加, 当虫体由卵期经幼虫期发育为蛹期时, 虽由于小麦籽粒表面的蛀洞逐渐增大, 加速小麦籽粒内部淀粉和非还原糖的水解而使还原糖含量增加, 但谷蠹在幼虫期和蛹期时强劲取食, 消耗也不断增加, 从而造成了还原糖含量逐渐降低在成虫期又有所增加其原因与粗淀粉增加相同谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦破损淀粉含量的变化破损淀粉的含量对面粉品质有非常重要的影响 [26] 谷蠹侵害后不同生长发育阶段对小麦破损淀粉含量的影响如表 1 所示, 与对照样相比, 侵害后的小麦, 随着害虫在小麦籽粒内从卵期到成虫期的生长发育, 小麦籽粒破损淀粉含量呈升高趋势, 从 2.42% 上升至 5.58%, 破损淀粉一般被认为是制粉过程中由于机械方法造成淀粉颗粒结构改变而形成 [26-27] 从表 1 中可看出在谷蠧发育的 4 个阶段, 害虫蛀蚀均会对淀粉造成一定程度的破坏, 且随着谷蠧发育的逐渐成熟, 原始样的破损淀粉含量与各虫期之间均存在显著差异 (P<0.05), 且各虫期的破损淀粉含量均高于原始样, 其中由卵发育成幼虫阶段小麦中破损淀粉含量增加最快, 而蛹发育至成虫增加缓慢这说明谷蠧幼虫取食旺盛, 对小麦籽粒中破损淀粉影响较大, 因此控制小麦储藏过程中谷蠧造成的危害对于把握小麦制品的品质十分重要, 应当在谷蠧发生的早期进行及时杀虫 2.2 谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦淀粉颗粒形貌特征变化谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦淀粉粒度分布的变化淀粉的粒度表示淀粉颗粒的粗细度, 是淀粉颗粒的一个重要特征参数, 通常用 D 50 ( 中位径 ) 来表征谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦淀粉粒度分布的测定如图 1 和表 2 所示由表 2 可知, 谷蠹侵害小麦后, 随着害虫在小麦颗粒内从卵到成虫的生长发育, 与原始样相比, 小麦淀粉中位径降低, 但降低幅度较小, 粒度分布范围变化不大, 原始样的中位径与卵期幼虫期和蛹期之间变化差异性显著 (P<0.05) Fig 1 图 1 谷蠹侵害后小麦淀粉粒度分布曲线 Starch size distribution curve of Rhizoperthadominica against wheat

306 农业工程学报 http://www.tcsae.org Table 2 表 2 谷蠹侵害后小麦淀粉中位径变化 Changes of Rhizoperthadominica against wheat on particle size 不同虫期 Different development stages 粒径 Particle size D50/μm 卵期 Egg stage 22.79±0.

3 谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦淀粉 XRD 晶型结构的变化不同生长发育阶段的谷蠧侵害后小麦淀粉的 X-衍射曲线如图 3 所示图中由上到下依次为原始样卵期样品幼虫期样品蛹期样品和成虫期样品通过采用 MDI Jade5.0 软件分析处理得到的淀粉的结晶度值如图 4 所示 23

2.2 谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦淀粉颗粒显微结构观察通过运用扫描电镜对谷蠧在不同生长发育阶段侵害小麦后的淀粉颗粒进行扫描结果如图 2 所示从图中可看出淀粉颗粒的形状近似于椭球形或扁球形通过对各图对比分析发现原始样的淀粉颗粒表面比较光滑和完整形状比较规则卵期淀粉颗粒开始出现不规则形状有较多的小粒径淀粉颗粒出现且小颗粒的淀粉形状各异

3 XRD crystal determination curve of Rhizoperthadominica against wheat Fig 4 Fig2 2017 年图 2 淀粉显微结构放大 2 000 倍 Microstructure of starch (amplification 2 000 times) 淀粉颗粒的大小和形状对于淀粉的理化性质和小麦

4 306 农业工程学报 Table 2 表 2 谷蠹侵害后小麦淀粉中位径变化 Changes of Rhizoperthadominica against wheat on particle size 不同虫期 Different development stages 粒径 Particle size D50/μm 卵期 Egg stage 22.79±0.54b 蛹期 Pupal stage 22.52±1.21b 原始样 Original sample 幼虫期 Larval stage 成虫期 Adult stage 24.68±0.25a 23.52±0.75b 2.3 谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦淀粉 XRD 晶型结构的变化不同生长发育阶段的谷蠧侵害后小麦淀粉的 X-衍射曲线如图 3 所示图中由上到下依次为原始样卵期样品幼虫期样品蛹期样品和成虫期样品通过采用 MDI Jade5.0 软件分析处理得到的淀粉的结晶度值如图 4 所示 23.93±1.03a 谷蠹侵害后不同生长发育阶段小麦淀粉颗粒显微结构观察通过运用扫描电镜对谷蠧在不同生长发育阶段侵害小麦后的淀粉颗粒进行扫描结果如图 2 所示从图中可看出淀粉颗粒的形状近似于椭球形或扁球形通过对各图对比分析发现原始样的淀粉颗粒表面比较光滑和完整形状比较规则卵期淀粉颗粒开始出现不规则形状有较多的小粒径淀粉颗粒出现且小颗粒的淀粉形状各异在幼虫期淀粉颗粒已经出现明显破损小粒径颗粒数量进一步增加淀粉颗粒表面有被破坏的痕迹蛹期时中小粒径颗粒增多部分大粒径的淀粉颗粒的表面破损成虫期大粒径淀粉颗粒表面出现较大凹坑和破损图 3 谷蠹侵害后小麦淀粉 XRD 晶型测定曲线 Fig.3 XRD crystal determination curve of Rhizoperthadominica against wheat Fig 4 Fig 年图 2 淀粉显微结构放大倍 Microstructure of starch (amplification times) 淀粉颗粒的大小和形状对于淀粉的理化性质和小麦制品的品质有重要影响[28-29] 以上分析表明谷蠹侵害后随着虫体从卵期到成虫期的生长发育对小麦胚乳结构和淀粉颗粒结构均造成了一定的破坏所以小麦中小颗粒淀粉增加破损淀粉含量升高而朱帆等[30]的研究表明淀粉颗粒直径的大小和颗粒形态对于淀粉的糊化特性也有影响因此应当严格控制小麦被谷蠧的侵蚀以保证小麦的食用品质图 4 谷蠹侵害后小麦淀粉结晶度变化 Changes of Rhizoperthadominica against wheat on crystallinity of starch 淀粉结晶度是表征淀粉颗粒结晶性质的重要参数淀粉颗粒结构分为结晶区和非结晶区结晶区结构的淀粉 X-射线衍射图样会出现尖峰衍射峰而非结晶区结构则呈弥散衍射淀粉颗粒晶型可分为 3 类 A 型晶体 B 型晶体 C 型晶体 A 型晶型在 2θ 为和 23 附近分别出现一个单峰 17 和 18 出现相连的双峰 B 型晶体在 17 附近有一个强峰在和 24 处有较小的峰出现还有一个特点是在 5.6 处有一个峰出现 C 型晶体是 A 型和 B 型晶体的混合物[31-32] 由图 3 可知谷蠧侵害后的 4 个阶段的小麦淀粉 XRD 晶型测定曲线均在附近出峰在 20 附近出现了一个较小的单峰属于 A 型晶体且不同虫期的小麦淀粉的 X-RD 曲线变化差异也并不明显由图 4 中的数据得知不同虫期的淀粉样品结晶度值在 23.09%~24.28% 之间波动变化结晶度在原始样与各虫期之间变化不明显 P>0.05 说明谷蠧侵害对小麦样品淀粉的结晶度影响不显著

5 第 13 期周鸿达等 : 不同虫态谷蠹侵害对小麦淀粉组分及微观形态结构的影响结论 1) 小麦受不同虫期的谷蠹侵害后, 粗淀粉含量呈波动下降趋势 ; 还原糖含量在各虫期均高于原始样 ; 破损淀粉含量逐渐增多 ; 中位径变化呈波动性, 且均低于原始样 ; 在谷蠹侵害后的 4 个阶段中粗淀粉含量差异性均达到显著水平 (P<0.05); 还原糖在谷蠹侵害 4 个阶段各虫期之间差异不显著 (P>0.05); 破损淀粉含量在卵期幼虫期和蛹期之间差异显著 (P<0.05), 而中位径在卵期幼虫期和蛹期之间差异不显著 (P>0.05) 结晶度整体变化不明显且各虫期间无差异性 (P>0.05), 由此说明, 粗淀粉含量和破损淀粉含量受不同虫期影响较大, 谷蠹蛀蚀后对小麦粉中位径和结晶度影响较小 2) 谷蠹侵害后不同生长发育阶段对小麦淀粉颗粒产生一定影响, 淀粉颗粒表面逐渐变得粗糙不完整, 形状变得无规则侵害到蛹期小粒径颗粒数量增加, 淀粉出现明显破损, 淀粉颗粒表面有被破坏的痕迹, 成虫期大粒径淀粉颗粒表面也出现较大凹坑和破损 [ 参考文献 ] [1] 白旭光. 储藏物害虫与防治 [M]. 北京 : 科学出版社,2008. [2] Campbell A, Sinha RN. Damage of wheat by feeding of some stored product beetles[j]. Journal of Economic Entomology, 1976, 69(1): [3] Eissa F I, Zidan E H A, Hashem M Y, et al. Insecticidal efficacy of certain bio-insecticides, diatomaceous earth and modified atmospheres against Rhyzoperthadominica(F.) (Coleoptera: Bostrichidae) on stored wheat [J]. Journal of Stored Products Research, 2014, 57(4): [4] Giles P H, Ashman F. A study of preharest infestion of maize by Sitophiluszeamais Motsch. in the Kenya hihlands[j]. Journal of Stored Products Research, 1971, 7(2): [5] Golebiowska Z. The feeding and fecundity of Sitophilusgran -arius (L.), Sitophilusorvzae (L.) and Rhyzoperthadominica (F.) in wheat grain[j]. Journal of Stored Products Research, 1969, 5: [6] Shibanuma Y, Takedab Y, Hizukurih S. Molecular and pasting propertiesof some wheat starches[j]. Carbohydrate Polymers, 1996, 29(3): [7] Konik C M, Miskelly D M, Oras P W. Contribution of starch and non starch parameters to the eating quality of Japanese white salted noodles[j]. Journal of the Science of Food and Aricuture, 1992, 58(3): [8] Norman W H, Cheetham L T. Variation in crystalline type with amylose content inmaize starch granules: an X-ray powder diffraction study[j].carbohydrate Polymers, 1998, 36(4): [9] 黄强, 罗发兴, 杨连生. 淀粉颗粒结构的研究进展 [J]. 高分子材料科学与工程,2004,20(5): Huang Qiang, Luo Faxing, Yang Liansheng. Progressof research on the starch granules[j]. Polymer Materials Science & Engineering, 2004, 20(5): (in Chinese with English abstract) [10] Bin Zhang, Qiang Huang, Fa Xingluo, et al. Structural characterizations and digestibility of debranched high-amylase maize starch complexed with lauric acid[j]. Food Hydrocolloids, 2012, 28(1): [11] Putseys J A, Lamberts I, DelcourJ A. Amylase-inclusion complexes: Formation, identity and physicochemical properties[j]. Journal of Cereal Science, 2010, 51(3): [12] Godet M C, Tran V, Delage M M, et al. Molecular modelling of the specific interactions involved in the amylase complexation by fatty acids[j]. Intvrnutionul Journal of Biological Macromolecules, 1993, 15(1): [13] 朱光有, 张玉荣, 周显青, 等. 小麦受蛀蚀性害虫侵害后其粉质特性动态变化 [J]. 中国粮油学报,2011,26(10): Zhu Guangyou, Zhang Yurong, Zhou Xianqing, et al. Dynamic changes of farinographical properties of wheat in fected by main boring pests[j]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2011, 26(10): (in Chinese with English abstract) [14] 张玉荣, 张鸿一, 周显青, 等. 小麦受谷蠹侵害后其水分和容重变化研究 [J]. 河南工业大学学报 : 自然科学版, 2009,30(2): Zhang Yurong, Zhang Hongyi, Zhou Xianqing, et al. The dynamic changes of moisture contentand test weight of wheat after lesser grain borerin fection[j]. Journal of Henan University of Technology: Natural science edition, 2009, 30(2): (in Chinese with English abstract) [15] 张玉荣, 刘四奎, 周显青, 等. 蛀蚀性害虫侵害小麦后不同蛀蚀程度损伤粒储藏品质变化 [J]. 粮食加工,2011, 36(5):7-12. Zhang Yurong, Liu Sikui, Zhou Xianqing, et al. Changes of storage quality of damaged grain in different degree of wheat infected by boring pests[j]. Grain Processing, 2011, 36(5): (in Chinese with English abstract) [16] 张玉荣, 刘四奎, 周显青. 蛀蚀性害虫侵害小麦后其面筋蛋白结构的变化 [J]. 河南工业大学学报 : 自然科学版, 2010,32(5):6-1. Zhang Yurong, Liu Sikui, Zhou Xianqing. Changes of gluten structure of wheat in fected by boring pests[j]. Journal of Henan University of Technology: Natural science edition, 2010, 32(5): 6-1. (in Chinese with English abstract) [17] 张玉荣, 周显青, 张鸿一. 小麦被蛀蚀性害虫侵害后其面

6 308 农业工程学报 ( 年条质构参数的参数动态变化 [J]. 农业工程学报,2010, 26(6): Zhang Yurong, Zhou Xianqing, Zhang Hongyi. Dynamic changes of texture profiles of noodle from wheat infected by main boring pests[j]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2010, 26(6): (in Chinese with English abstract) [18] 张玉荣, 左祥莉, 暴洁, 等. 不同发育阶段谷蠹侵害对储藏小麦蛋白结构的影响 [J]. 农业工程学报,2016,32(12): Zhang Yurong,Zuo Xiangli,Bao Jie, et al.effects of infestation by Rhyzoperthadominica in different development stages on wheat storage proten structure[j]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(12): (in Chinese with English abstract) [19] 张玉荣, 暴洁, 周显青, 等. 谷蠹不同虫态蛀蚀对小麦成分及食用品质的影响 [J]. 农业工程学报,2016,32(16): Zhang Yurong,Bao Jie,Zhou Xianqing,et al.effect of different life stages of Rhizoperthadominica on component and edible quality of wheat[j]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(16): (in Chinese with English abstract) [20] 张玉荣, 暴洁, 符杰, 等. 不同生长发育阶段的谷蠹对小麦淀粉含量及其糊化特性的影响 [J]. 粮食与饲料工业, 2016(2): Zhang Yurong, Bao Jie, Fu Jie, et al. Effect of different insect of Rhyzo perthadecay on starch contentand pasting properties of wheat flour[j]. Cereal & Feed Industry, 2016(2): (in Chinese with English abstract) [21] 张玉荣, 符杰, 暴洁, 等. 蛀蚀性害虫生长发育对小麦细胞膜透性及主要酶活性的影响 [J]. 河南工业大学学报 : 自然科学版,2016,37(12):6-11. Zhang Yurong, Fu Jie, Bao Jie, et al. Effect of different growth states of boring pest on cell membrane permeability and mainenzyme activity of wheat[j]. Journal of Henan University of Technology: Natural science edition, 2016, 37 (12): (in Chinese with English abstract) [22] 王晓曦, 郭祯祥, 郭永生, 等. 小麦破损淀粉含量测定方法的比较研究 [J]. 食品科技,2001(2): Wang Xiaoxi, Guo Zhenxiang, Guo Yongsheng, et al. Comparisonon the analysis method of damaged starch content in wheat[j]. Food Science and Technology, 2001(2): (in Chinese with English abstract) [23] 陈翠兰, 张本山, 陈福泉. 淀粉结晶度计算的新方法 [J]. 食品科学,2011,32(9): Chen Cuilan, Zhang Benshan, Chen Fuquan. Anovel method for calculating starch crystallinity[j]. Food Science, 2011, 32(9): (in Chinese with English abstract) [24] 张玉荣, 王海荣, 周显青, 等. 蛀食性害虫侵害小麦后损伤分型指标研究 [J]. 粮食与饲料工业. 2014(9):7-11. Zhang Yurong, Wang Hairong, Zhou Xianqing, et al. Study on the classification index of decayed wheat by pests[j]. Cereal & Feed Industry, 2014(9): (in Chinese with English abstract) [25] 徐瑞. 小麦后熟机理研究 [D]. 郑州 : 河南工业大学,2013. Xu Rui. Study on the Mechanism of Wheat[D]. Zhengzhou: Henan University of Technology, (in Chinese with English abstract) [26] 王晓曦, 王忠诚, 曹维让, 等. 小麦破损淀粉含量与面团流变学特性及降落数值的关系 [J]. 郑州工程学院学报, 2001,22(3): Wang Xiaoxi, Wang Zhongchen, Chao Weirang, et al. The relationship between wheat damaged starch content and dough rheological properties[j]. Journal of Zhengzhou Institute of Technology, 2001, 22(3): (in Chinese with English abstract) [27] 孙辉, 朱之光, 姜薇莉, 等. 不同试验磨对小麦制粉品质和小麦粉品质特性的影响 [J]. 粮食科技与经济,2012, 37(3): Sun Hui, Zhu Zhiguang, Jiang Weili, et al. Effect of experimental mills on milling quality and wheat flour quality[j]. Grain Science and Technology and Economy, 2012, 37(3): (in Chinese with English abstract) [28] Toyokawa H, Rubenthaler G L, Powers J R, et al. Japanese noodle qualities.i.flour components[j]. Cereal Chem, 1989, 66(5): [29] Toyokawa H, Rubenthaler G L, PowersJ R, et al. Japanese noodle qualities.ii. starch components[j]. Cereal Chem, 1989, 66(5): [30] 朱帆, 徐广文, 姚力, 等. 小麦淀粉颗粒的微观结构研究 [J]. 食品科学,2003,29(5): Zhu Fan, Xu Guangwen,Yao Li, et al. Study on micro-structural properties of wheat starch granule[j]. Food Science, 2003, 29(5): (in Chinese with English abstract) [31] Man Jianmin,Yang Yang,Zhang Changquan,et al. Morphology and structural characterization of high-amylose rice starch residues hydrolyzed by porcine pancreatic α-amylase[j]. Food Hydrocolloids, 2013, 31(2): [32] Yoo Sangho, Jane Jaylin. Styuctural and physical characteristics of waxy and other wheat starchs[j]. Carbohydrate Polymers, 2002, 49(3):

7 第 13 期周鸿达等 : 不同虫态谷蠹侵害对小麦淀粉组分及微观形态结构的影响 309 Effects of damage of Rhyzoperthadominica in different growth stages on starch composition and microstructure of wheat Zhou Hongda, Zhang Yurong, Bao Jie (School of Food Science and Technology, Engineering Research Center of Grain Storage and Security of Ministry of Education, Henan University of Technology, Zhengzhou , China) Abstract: The Rhyzopertha dominica is one of the most important feeding moths in wheat storage, and it also is the most harmful pest for stored grain in the world. In order to investigate the effects of infestation by Rhyzopertha dominica in different growth and development stages on the morphological characteristics and structure of wheat starch, the temperature of (30±1), the humidity of 75%±5% and the insect population density of 1000/100 g were strictly controlled to ensure the completion of one Rhyzopertha dominica growth cycle and to get the different insect states for the infected wheat. Then the crude starch content, damaged starch content and reducing sugar content of wheat, the morphological characteristics and the structure of starch granule, and the particle size and crystallinity of the wheat starch after infestation by Rhyzopertha dominica in different growth and development stages (the egg, larval, pupa and adult stages) were inspected and analyzed in this paper. The results showed that compared with the control wheat sample, the crude starch content of wheat after the infection by Rhyzopertha dominica in different growth and development stages had a decreasing tendency in a fluctuation way, and except in the egg stage when a slight increase occurred, the crude starch content in all other stages was lower than that of the control, while the content of reducing sugar and the content of damaged starch of wheat after the infection by Rhyzopertha dominica were gradually increased, and both of them were higher than that of the control. The change of median diameter was fluctuated and decreased obviously. The content of crude starch was significantly different in the 4 stages after the infestation, the content of reducing sugar was significantly different in the infested egg and adult stages, and the content of damaged starch of wheat after infestation by Rhyzopertha dominica significantly increased from the egg to adult stage from 2.42% to 5.58%. Compared with the original wheat sample, the change of X-RD (X-ray diffraction) curve of wheat starch was not obvious, and the degree of crystallinity of wheat starches fluctuated between 23.09% and 24.28%, which indicated that there was no significant effect of the infection by Rhyzopertha dominica in different growth and development stages on the crystallinity of starch. The scanning electron microscopy of starch showed that with the development of Rhyzopertha dominica from the egg to the adult stage, the surface of the starch granules in the wheat grain after the infection gradually became rough and incomplete, the shape of the starch granule became irregular, and the starch granules with small particle size increased, the damaged starch content increased, and on the surface of starch granules with large particle size appeared larger pits and damage. It is obvious that the damage by Rhizopertha dominica in different growth stages can cause the change of physical and chemical properties of wheat, and therefore it should pay much attention to the influence of larval stages of Rhyzopertha dominica on the quality of wheat during the wheat storage. Keywords: storage; starch; quality control; wheat; Rhyzoperthadominica; development stage

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Microsoft Word - A200812-1992.doc 1 长期遮荫对小麦籽粒淀粉理化特性的影响张传辉, 姜东, 戴廷波, 荆奇, 曹卫星南京农业大学, 农业部作物生长调控重点开放实验室, 南京 (2195) E-mail: jiangd@njau.edu.cn 摘要 : 揭示了长期遮荫对小麦籽粒淀粉理化特性的影响选