稻米重要矿质元素磷和铁的分布及快速测定技术的研究与应用

摘要

矿质元素在人体中有着极其重要的作用，随着人们物质生活水平的提高和膳食结构的改变，出现了饮食中摄入有益矿质元素偏少等问题。稻米是世界上超过半数人口的主要粮食来源，很有必要对稻米中有益矿质元素的分布进行更为深入的研究，并采取有效措施适当提高其含量，有助于进一步提高人们的健康水平。 磷(P)和铁(Fe)元素是人体重要矿质元素之一，对人体健康起着很重要的作用。本研究利用浙农8号（长粒）、原1（中粒）和浙农37（短粒）等不同粒长的水稻品种（系），研究了不同粒长水稻材料的碾磨特性和P、Fe元素在稻米中的分布情况。同时利用米粉进行了P和Fe含量快速测定技术的研究和优化，创建了整粒糙米P和Fe含量的定性快速鉴定技术，用于大量种质资源的快速筛选和鉴定。主要结果如下: 1.将浙农8号、原1和浙农37三种不同粒长水稻材料的糙米在0～300 s范围内间隔10s进行分次碾磨，发现碾磨度与时间呈二次函数关系，且随着碾磨度的增大，三种粒长稻米的P和Fe元素含量均有不同程度的下降。当碾磨度达到25％时，三种精米中P和Fe元素含量为740.73、799.18、1031.46μg/g和1.84、2.68、2.33μg/g，其损失率分别为61.21、55.59和52.78与91.25、88.07和90.22％，说明这两种矿质元素在水稻糙米中的分布并不均匀，其中Fe元素主要集中在水稻糙米外层，而P元素则主要分布在糙米外胚乳层和核心胚乳层。因此，碾米时需考虑稻米的粒长对碾磨度的影响，选择合适的碾磨时间和碾磨度，有利于保留更多的有益矿质元素。 2.本研究利用盐酸浸提法和钼锑抗显色法，通过对浸提和显色反应等条件进行探索和优化，建立了定量测定米粉P含量的方法和技术，发现P含量在0～5.0μg/ml之间呈线性关系，符合朗伯-比尔定律，标准方程为y=0.1529x+0.0091，R2=0.9994。将本试验方法与国标法和ICP-AES法的结果进行比较，发现其测定结果之间存在着一定的差异，但高低趋势是一致的。同时，采用水合红菲绕啉二磺酸钠(BPDS)显色法，优化了定量测定米粉Fe含量的方法和技术，其Fe2+含量在0～1.4μg/ml之间呈线性关系，符合朗伯-比尔定律，标准方程为y=0.4420x+0.0087，R2=0.9991。本试验的测定结果虽与FAAS、ICP-AES和ICP-OES法也存在一定差异，但高低趋势一致。由于本试验提出的两种米粉快速测定技术具有成本低、测定速度快、简单方便和有效等特点，其精度能够达到水稻育种工作要求，可用于育种过程中矿质元素的测定。 3.本试验提出了利用整粒快速定性鉴定糙米P、Fe元素含量的方法和技术。该方法无需将糙米磨粉，就可以定性鉴定糙米中P或Fe含量的高低;一个人一天可快速完成200个以上样本的筛选，且所需仪器简单、试剂价格低廉。这一测定方法和技术能够直接用于大规模水稻种质资源和育种中间材料的快速筛选，为育种单位的富P、Fe材料筛选提供了一种更为便捷的途径，可大幅度提高功能稻育种的选择效率。 4.利用新创建的整粒糙米快速定性鉴定技术，对532份来源于浙江杭州(187份)、海南陵水(266份)和广西南宁（79份）的水稻材料进行了快速筛选。结果共筛选出富P水稻材料47份（杭州、陵水和南宁各为17、25和5份），所占比例分别为11.06、9.09和6.33％;筛选出富Fe水稻材料36份（杭州、陵水和南宁各为11、19和6份），所占比例分别为7.14、5.88和7.59％，可进一步用于生产种植或水稻微营养育种。

目录

声明

致谢

摘要

1引言

2文献综述

2．1矿质营养元素的重要性

2．2水稻稻米中矿质元素含量的差异

2．2．1不同基因型的稻米矿质元素含量差异

2．2．2稻米不同部位间矿质元素含量的差异

2．2．3不同环境条件下矿质元素含量的差异

2．3稻米矿质元紊之间以及与水稻产量、品质和农艺性状之间的关系

2．4稻米中矿质元素含量的遗传控制

2．5稻米矿质元素的营养强化

2．6稻米富集矿质元素的水稻种质鉴定、筛选与创新

2．7稻米矿质元素含量的测定方法

2．7．1稻米样品前处理方法

2．7．2测定方法

3材料与方法

3．1供试材料

3．4．1糙米和糙米粉样品的准备

3．4．2不同碾磨程度的稻米样品处理

3．5试验仪器与试剂

3．5．1仪器

3．5．2试剂

3．6样品预处理

3．6．1高温消解法

3．6．2微波消解法

3．6．3盐酸浸提法

3．7稻米P、Fe含量的定量测定

3．7．1稻米P含量的定量测定

3．7．2稻米Fe含量的定量测定

3．8整粒糙米P、Fe含量快速筛选方法的创建

3．8．1糙米P含量快速筛选方法的创建

3．8．2糙米Fe含量快速筛选方法的创建

3．9数据统计与分析方法

4结果与分析

4．1试验材料的外观形状与碾磨特性的研究

4．1．1稻米外观形状表现

4．1．2不同粒长材料的碾磨特性

4．1．3碾磨度对稻米P和Fe含量的影响

4．2 P和Fe元素在糙米中的分布

4．3糙米粉P含量测定的研究

4．3．1糙米粉P含量快速定量测定的创建

4．3．2糙米粉P含量的定量涮定

4．3．3本方法与国标法、ICP-AES法的比较

4．3．4水稻糙米整粒P含量的快速定性测定

4．4糙米粉Fe含量测定的研究

4．4．1糙米粉Fe含量快速定量测定方法的优化

4．4．2糙米粉Fe含量的定量测定

4．4．3本方法与FAAS、ICP-AES、ICP-OES法的比较

4．4．4水稻整粒糙米Fe含量的快速定性测定

4．5稻米P、Fe含量的快速筛选方法在种质资源筛选中的应用

5讨论

5．1不同粒长糙米的碾磨特性

5．2糙米中P和Fe的分布

5．3水稻糙米中P、Fe含量快速测定方法的评价与应用

参考文献

作者介绍

攻读学位期间已完成的国家发明专利申请

攻读学位期间已投稿的论文(己寄修改稿)