黄升谋，张宏波

（湖北文理学院 化学工程与食品科学学院，湖北 襄阳 441053）

小麦种子萌发过程中糖类的变化

黄升谋，张宏波

（湖北文理学院 化学工程与食品科学学院，湖北 襄阳 441053）

文章对小麦种子萌发过程中糖类的变化进行了研究分析，结果表明：小麦种子在萌发前12h还原糖和总糖及淀粉含量变化不大，萌发12h以后还原糖含量急剧增加，而总糖含量逐渐减少，淀粉含量迅速下降.小麦种子在萌发前20小时时蔗糖含量呈上升趋势，在萌发20小时以后蔗糖含量则逐渐呈下降趋势.这是由于小麦种子中淀粉等多糖物质在萌发过程中被淀粉酶等酶水解为麦芽糖、蔗糖等低聚糖，麦芽糖、蔗糖等低聚糖在麦芽糖酶和蔗糖酶等酶的作用下被水解生成葡萄糖、果糖等小分子还原单糖，从而使还原糖含量增加.

小麦；种子；还原糖；蔗糖；淀粉；总糖

种子是遗传物质的载体，植物的生长发育和产量在很大程度上取决于种子质量，因此，种子质量的好坏倍受人们的关注和重视[1].糖是植物生命活动中主要的能源物质，为植物生长、发育提供必需的能量,是一切生命活动的基础.不少学者研究了植物种子中还原糖和总糖含量的变化，揭示了还原糖和总糖的变化规律[2-10].但是植物种子萌发过程中各种糖类是相互转化的，只有掌握各种糖类相互关系及其相互转化规律，才能正确调控种子的萌发.因此，本文研究小麦种子萌发过程中糖类的变化，为科学调控小麦种子萌发提供理论与实践依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

新鲜的小麦种子.

1.2 主要仪器设备

721分光光度计；ML-T电子分析天平；HH-1数显恒温水浴锅.

1.3 主要试剂及配制

3,5—二硝基水杨酸试剂：称取3,5－二硝基水杨酸6.5 g溶于少量热蒸馏水中，溶解后移入1000mL容量瓶中，加入325mL 2mol/L氢氧化钠溶液，再加入丙三醇45 g，摇匀，冷却后定容至1000mL.

蒽酮试剂：0.2g蒽酮溶于100mL浓H2SO4中，当日配制使用.

碘试剂：称取分析纯碘片6.5g，放于小烧杯中，另外称取固体KI 18.5g，并先把碘片溶解于少量酒精中，再加入水到100 mL，搅拌均匀即可.

葡萄糖标准系列溶液：用8支10 mL的具塞试管中，分别加入10 mg/mL葡萄糖标准溶液0mL,1mL,2mL, 3mL,4mL,5mL,6mL,7mL，定容至10mL，得到一组浓度分别为0mg/mL,1mg/mL,2mg/mL,3mg/mL,4mg/mL, 5mg/mL,6mg/mL,7mg/mL的葡萄糖系列标准溶液.

85%乙醇；10﹪氢氧化钠；6mol/L盐酸.

1.4 糖含量的测定

将小麦种子放入培养箱中萌芽，每隔4小时即吸水后4h,8h,12h,16h,20h,24h,28h,32h,36h,40h,44h收集吸水后的种子，测定各时期种子各种糖含量.吸水后0-4小时因为只是吸涨作用糖含量不变，故只测4小时及以后的.吸水44h后，种子已基本发芽，进入幼苗生长阶段，故不再测定.每隔4小时测一次既能反

映种子糖变化的全貌，又使每次测定的糖含量有一定的变化.

1.4.1 还原糖含量的测定

取小麦种子5g，加5mL 85%乙醇,研磨成匀浆，倒入具塞试管，再加85%乙醇至20mL，于沸水浴上提取50 min，离心过滤搜集上清液.上清液中加入3,5—二硝基水杨酸试剂2mL，摇匀后沸水浴中5min，取出立刻浸入冷水冷却至室温，加蒸馏水至25mL,混匀后于540nm下比色，记录OD值，在标准曲线上查得葡萄糖含量，计算不同时期萌发种子的还原糖含量.

1.4.2 蔗糖含量的测定

取小麦种子5g，加5mL85%乙醇,冰浴中研磨匀浆,倒入具塞试管，再加85%乙醇至20mL，于沸水浴上提取50 min.离心过滤搜集上清液，取其上清液10mL，加入10mL 6mol/L盐酸溶液，摇匀，加热20min，冷却后加入酚酞指示剂一滴，用10﹪氢氧化钠进行滴定，直至溶液呈微红色.然后将提取液转入50mL容量瓶中，加入蒸馏水稀释，定容至刻度.再加入3,5—二硝基水杨酸试剂2.0mL，摇匀，再将混合液放入沸水浴中加热5min，冷却，冷却后定容至刻度，摇匀.在540nm波长处测定吸光度值，进行定量分析.

1.4.3 淀粉含量的测定

称取5g小麦种子，放入粉碎机中粉碎，放入100mL三角瓶中，加入10mL 6mol/L盐酸，混匀，在沸水浴中加热10～30min(利用淀粉遇碘变蓝的原理，用碘试剂检查淀粉水解的程度，直至没有蓝色显示为止)，再加20mL蒸馏水,摇匀并过滤到100mL容量瓶中，定容至100mL.准确取出过滤液10mL置入250mL容量瓶中，加入2滴酚酞指示剂，用10%氢氧化钠中和，用蒸馏水定容至250mL，取出2mL待测液，加入1.5mL 3,5—二硝基水杨酸试剂，摇匀，混合液在沸水浴中加热5min，冷却后用蒸馏水定容至刻度，摇匀，在540nm波长下测定吸光度值.

1.4.4 总糖含量的测定

称取小麦种子0.5g，置于50mL三角瓶中，加水15m1，盐酸10mL，沸水浴20min，定容至100mL，得提取液.取10mL滤液定容至100mL备用.吸取1mL已稀释的提取液于试管中，加入4.OmL蒽酮试剂，空白管以等量蒸馏水取代提取液.摇匀后沸水浴煮沸10min，冷却后于620nm处比色,记录OD值.根据A620平均值在标准曲线上查出葡萄糖的含量.

2 结果与分析

2.1 小麦种子萌发过程中还原糖含量变化

由图1可知，在小麦种子萌发前12小时还原糖含量平缓上升，12小时后还原糖含量上升较快速，而培养40小时以后还原糖含量呈下降趋势.小麦种子中含有纤维素、果胶、半纤维素、淀粉等大量的多糖物质，同样存在大量的酶，如麦芽糖酶、纤维素酶、淀粉酶、果胶酶等.小麦种子在萌发过程中，这些酶活化，蔗糖在蔗糖酶的作用下被水解生成葡萄糖和果糖，淀粉被淀粉酶水解为麦芽糖，而麦芽糖在麦芽糖酶的作用下被水解生成葡萄糖等小分子还原糖而使还原糖含量显著增加.当小麦中淀粉及蔗糖被完全水解后，还原糖作为小麦幼苗生长的能源物质而被消耗，因此还原糖含量逐渐下降.

图1 小麦种子萌发过程中还原糖含量变化曲线

图2 小麦种子萌发过程中蔗糖含量变化曲线

2.2 小麦种子萌发过程中蔗糖含量的变化

蔗糖是非还原糖，是植物有机物的运输形式，也是植物物质代谢的枢纽.由图2可知,小麦种子在萌发前20个小时蔗糖含量逐渐上升，萌发20小时之后蔗糖则逐渐下降.分析表明，小麦在萌发前期大分子糖类化合物在水解酶的作用下被水解,使蔗糖含量增加.后期小麦中的蔗糖酶活化，在蔗糖酶的作用下小麦中的蔗糖被逐渐水解生成葡萄糖和果糖，从而使蔗糖含量逐渐降低.

2.3 小麦种子萌发过程中淀粉含量的变化

由图3可知，小麦种子在萌发前16小时淀粉含量下降的不是特别明显，而培养时间在16-44小时，淀粉含量下降迅速.这主要是由于小麦在萌发过程中淀粉酶被活化，小麦种子中的淀粉在淀粉酶的作用下被水解成麦芽糖等小分子还原糖，从而使淀粉含量降低.

图3 小麦种子萌发过程中淀粉含量变化曲线

图4 小麦种子萌发过程中总糖含量变化曲线

2.4 小麦种子萌发过程中总糖含量的变化

由图4可知，小麦种子在萌发初期(12小时以前)总糖含量并没有太大变化，萌发12-44小时小麦种子中总糖明显呈下降，比初始总糖含量降低了约15%.在萌发前12小时中总糖含量下降速度比较缓慢，这是由于此时小麦种子以吸水膨胀为主,主要为物理过程.小麦种子萌发12小时后，细胞代谢发生改变.小麦种子呼吸作用增强，消耗大量的葡萄糖，进而分解淀粉，产生新的葡萄糖，供小麦种子进一步呼吸，所以总糖的含量大幅度降低.

2.5 小麦种子萌发过程中各类糖含量的变化

由图5可知：小麦在萌发前期(12小时前)，还原糖、淀粉、总糖含量变化都不是很明显，这是由于此时小麦种子以吸水膨胀为主,主要是个物理过程.此后，还原糖含量随着培养时间的增长而增加，总糖含量则随着萌发时间的增长而呈下降，而淀粉含量则迅速下降.萌发40小时，淀粉含量与还原糖含量基本相等.这是由于小麦种子在萌发12小时后，由于呼吸作用的增强，糖类消耗迅速增加，淀粉被水解，其含量随着萌发时间的增加而迅速下降.在萌发前20小时，大分子糖类化合物在水解酶的作用下被水解成蔗糖,使蔗糖含量增加.萌发20小时之后，由于小麦种子中的蔗糖酶活化，在蔗糖酶的作用下，小麦种子中的蔗糖被逐渐水解生成葡萄糖，从而使蔗糖含量逐渐降低.

图5 小麦种子萌发过程中各类糖含量变化曲线

3 结语

小麦种子在萌发前12h还原糖和总糖含量变化不大，萌发12h以后还原糖含量急剧增加，而总糖含量逐渐减少.萌发前20小时时蔗糖含量逐渐上升，在培养20小时以后则逐渐下降.小麦种子在萌发前12小时

淀粉含量下降的不是特别明显，而在萌发12小时以后淀粉含量迅速下降.

分析表明，小麦种子中含有纤维素、果胶、半纤维素、淀粉等大量的多糖物质，同样含有大量的酶如麦芽糖酶、纤维素酶、淀粉酶、果胶酶等.小麦种子在萌发过程中由于大量酶逐渐被活化，使各种糖相互转化，为种子的萌发和物质代谢打下基础.

小麦种子中贮藏的淀粉较多，在萌发前期，随着小麦的呼吸作用增强，需要消耗大量的葡萄糖作为种子呼吸作用的底物，一方面为小麦种子萌发提供能量，同时又为合成新的细胞和细胞器提供结构物质.葡萄糖缺乏导致淀粉酶被活化，淀粉在淀粉酶的作用下被水解成麦芽糖等小分子糖，麦芽糖在麦芽糖酶的作用下，被分解为葡萄糖，麦芽糖和葡萄糖都是还原糖，所以小麦种子在萌发前期还原糖含量逐渐上升.在萌发后期，小麦种子主要就是利用淀粉分解产生的可溶性单糖作为呼吸作用的底物,所以小麦种子在萌发过程中淀粉含量呈下降趋势，且下降速度相对较快，有机物的总量由于呼吸作用的分解而减少，导致总糖含量逐渐降低.

小麦种子萌发前期，大分子糖类化合物在水解酶的作用下被水解产生蔗糖，使蔗糖含量增加.而在萌发后期，蔗糖酶活化，在蔗糖酶的作用下，小麦种子中的蔗糖被逐渐水解生成葡萄糖，从而使蔗糖含量逐渐降低，所以蔗糖含量呈先增加后降低趋势.

综上所述，小麦种子在萌发过程中糖类物质是相互转化的，大分子多糖被水解成小分子还原性的寡糖和单糖为小麦种子萌发提供能量，同时又为合成新的细胞和细胞器提供结构物质.所以我们可以根据小麦种子萌发的需要，在种子萌发过程中添加一些水解酶，水解大分子糖类物质为小分子的寡糖和单糖，加速种子萌发.例如添加纤维素酶和果胶酶破坏小麦种子细胞壁，有利于种子快速吸水膨胀，同时也有利于将种子细胞壁中的纤维素和果胶转化为葡萄糖，为小麦种子萌发提供能量，添加淀粉酶加速淀粉的分解，从而加速小麦种子的萌发进程，调控小麦种子萌发.

[1]傅金锋,齐绍亮,王增国.小麦种子活力及其与产量性状的相关性研究[J].种子,1999(4):30-31.

[2]周化斌,徐根娣,刘 鹏,等.大豆种子萌发中还原糖的动态研究[J].种子,2002(1):9-12.

[3]徐 亮,包维楷,何永华.种子贮藏物质变化及其贮藏生理[J].种子,2003(5):60-63.

[4]阮松林,颜启传,段宪明,等.甘蓝型杂交油菜种子胎萌发生特性的初步研究[J].种子,1999(1):9-11.

[5]宋松泉,傅家瑞.种子萌发和休眠的调控[J].植物学通报,1993,10(4):1-10.

[6]黄国平.种子萌发过程中营养特性的变化[J].中国食物与营养,2005(12):25-27.

[7]吴能表,王图锦.萝卜种子萌发过程中部分生理指标的动态变化[J].西南师范大学学报：自然科学版,2006,31(6):117-121.

[8]张志权,廖文波,钟 翎,等.南方红豆杉种子萌发生物学研究[J].林业科学研究,2000,13(3):280-285.

[9]陈俊松,陈润政,傅家瑞.枇杷种子的萌发特性[J].种子,1998(6):3-6.

[10]佘跃辉,田孟良.小豆种子的萌发特性研究[J].种子,2003(2):21-22.

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

（责任编辑：徐 杰）

2016-09-26；

2016-10-15

襄阳市科技局项目

黄升谋(1962—),男,湖北武汉人,湖北文理学院化学工程与食品科学学院教授,博士.