谷子米粒吸水率離心瀝水測定方法研究

張義茹, 段黎杰，陸潔，侯蕊，馬芳芳，李萍，李紅英

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,山西 太谷 030801;2.新絳縣農(nóng)業(yè)委員會，山西 新絳 043100;3.農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室,山西 太原 030031)

谷子米粒吸水率離心瀝水測定方法研究

張義茹1，3, 段黎杰2，陸潔1，3，侯蕊1，3，馬芳芳1，李萍1，李紅英1，3

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,山西 太谷 030801;2.新絳縣農(nóng)業(yè)委員會，山西 新絳 043100;3.農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室,山西 太原 030031)

連續(xù)稱重法測定種子或米粒的吸水率，一般采用濾紙吸除種子或米粒表面游離水。谷子米粒由于顆粒小，采用濾紙法容易粘米并損壞米粒，測定速度慢，效率低。本研究采用離心方法，將離心管底部打孔，設(shè)置不同轉(zhuǎn)速梯度離心3 min。以晉谷21為材料，設(shè)定米粒飽和吸水、不飽和吸水實驗。研究確定了谷子米粒吸水率離心瀝水測定方法的最佳方案為300 rpm離心3 min。

米粒；吸水率；離心瀝水

吸水率是種子或米粒生理特性的重要指標(biāo)，一般采用連續(xù)稱重的方法測定。種子或米粒浸泡吸水后表面沾有很多游離水，要準(zhǔn)確測定吸水率需去除種子或米粒表面游離水，除去游離水的方法一般采用瀝干法。在測定種子吸水率方面，已有多種瀝干游離水方法被采用：水稻[1]、棉花[2]、藺海紅芪[3]、野生蔥屬植物[4]、蓖麻和甜高粱等均采用了濾紙吸除種子表面游離水的方法[5～6]；大米米粒采用濾紙粗濾軟紙擦拭米粒吸除表面游離水的方法[7]；測定小麥種子吸水特性采用紗袋甩干附著水方法[8]。另外，吸水率還有非瀝水的測定方法，如應(yīng)用氚水和自動射線照像術(shù)測定[9～11]；應(yīng)用洋菜培養(yǎng)基培養(yǎng)小麥種子直接稱重籽粒測定[12]。

濾紙瀝水稱重法測定種子或米粒吸水率是目前普遍應(yīng)用的方法，大粒種子吸水率測定使用該方法操作方便；小粒種子或米粒等，由于顆粒小，使用濾紙擦拭，不僅費時而且稍不注意還有可能掉粒，影響測定準(zhǔn)確率，速度慢，效率低，嚴(yán)重阻礙測定較多處理。因此，本研究以谷子米粒為材料，探討吸水率離心稱重測定法，期望采用離心機(jī)高效瀝干米粒表面游離水，旨在找到一種便捷的米粒吸水率測定方法，為其他小粒作物籽粒吸水率測定提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

晉谷21米粒，15 ml離心管(底部用2號縫衣針均勻扎5個小孔)，脫脂棉，500 ml燒杯，電子分析天平(d=0.1 mg)， SC-3610低速離心機(jī)(水平轉(zhuǎn)頭)。

1.2 試驗設(shè)計與方法

1.2.1 谷子米粒飽和吸水試驗

對飽和吸水的米粒，固定3 min離心時間，設(shè)500 rpm、1000 rpm、1500 rpm、2000 rpm、2500 rpm離心速度與常規(guī)濾紙(CK)瀝干處理，重復(fù)3次，完全隨機(jī)設(shè)計，在常溫下(20℃左右)實施。

稱取晉谷21號精米2 g左右，準(zhǔn)確記錄重量(g)(精確到0.1 mg)，裝入已編號稱重的15 ml離心管中，蓋上離心管蓋(不擰緊)。離心管3支一組用皮筋捆扎，全部處理5×3=15支離心管同時放入裝有蒸餾水的500 ml燒杯內(nèi)，使米粒完全浸沒水中，浸泡一夜至完全飽和。拿出，瀝水1 min并用脫脂棉吸除離心管底部水滴，離心機(jī)管的底部墊3 cm×3 cm干脫脂棉,按試驗設(shè)計的轉(zhuǎn)速離心，稱重記錄。每次離心時離心管底部均更換為干脫脂棉。濾紙瀝水采用3次濾紙擦拭。

1.2.2 谷子米粒不飽和吸水試驗

對吸水10 min的米粒，固定3 min離心時間，設(shè)200 rpm、300 rpm、400 rpm、500 rpm和濾紙(CK)瀝干處理，離心處理重復(fù)6次。為了保證濾紙瀝干的準(zhǔn)確度，濾紙瀝干處理重復(fù)18次，完全隨機(jī)設(shè)計，在常溫下(20℃左右)實施。

稱量方法同上。

1.2.3 谷子米粒飽和吸水驗證試驗

對飽和吸水的米粒，固定3 min離心時間，對初選出的兩個轉(zhuǎn)速增加重復(fù)次數(shù)，進(jìn)行進(jìn)一步驗證試驗。設(shè)300 rpm、500 rpm和常規(guī)濾紙(CK)瀝干3個處理，重復(fù)6次，完全隨機(jī)設(shè)計，在常溫下(20 ℃左右)實施。

試驗操作稱重方法同上。

1.2.4 吸水率計算方法

吸水率/%=(米粒吸水后重量-米粒吸水前重量)/米粒吸水前重量×100。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

2 結(jié)果與分析

2.1 米粒飽和吸水試驗

從表1可以看出，濾紙瀝水吸水率平均值32.14%，500 rpm離心吸水率平均值31.67%，二者差異不顯著；1000 rpm、1500 rpm、2000 rpm、2500 rpm 的吸水率平均值分別為29.55%、28.84%、28.19%、26.47%，均極顯著低于濾紙瀝水吸水率，轉(zhuǎn)速越高，吸水率越低。因此初步確定谷子米粒飽和吸水率離心瀝干的最佳轉(zhuǎn)速為500 rpm；同時也可以看出離去米粒表面游離水時，隨著轉(zhuǎn)速增大，可將米粒內(nèi)部吸收的自由水離心出去。

表1 米粒飽和吸水試驗

2.2 米粒不飽和吸水試驗

晉谷21米粒浸泡10 min不飽和吸水率試驗結(jié)果(表2)表明，500 rpm測定的吸水率平均值為17.18%，與濾紙吸水測定的吸水率21.53%，差異顯著；200 rpm、300 rpm、400 rpm測定的吸水率平均值都與濾紙測定的吸水率差異不顯著；其中300 rpm吸水率平均值19.49%，與濾紙測定的平均值21.53%差異不顯著且最為接近，因此初步確定300 rpm為不飽和吸水的最佳轉(zhuǎn)速。

表2 米粒浸泡10 min不飽和吸水試驗

2.3 谷子米粒飽和吸水驗證試驗

從表2還可以看出，300 rpm與500 rpm之間測定的吸水率平均值差異不顯著，而500 rpm測定方法是飽和吸水初步篩選的最佳轉(zhuǎn)速，是飽和吸水試驗中設(shè)計的最低轉(zhuǎn)速，是否300 rpm在飽和吸水下也適合，需進(jìn)一步在飽和吸水情況下對300 rpm和500 rpm開展對比試驗。因此設(shè)計米粒飽和吸水驗證試驗，試驗結(jié)果(表3)表明，300 rpm吸水率平均值34.03%，與濾紙吸水測定的吸水率34.29%差異不顯著,500 rpm吸水率平均值31.95%，與濾紙差異達(dá)極顯著水平，因此最后確定無論在飽和吸水或不飽和吸水條件下，離心瀝水測定米粒吸水率的離心機(jī)最佳轉(zhuǎn)速和時間為300 rpm、3 min。

表3 米粒飽和吸水驗證試驗

3 討論與結(jié)論

1)本試驗在常溫(20℃左右)下，采用SC-3610低速離心機(jī)和底部打孔離心管，固定3min離心轉(zhuǎn)速，通過飽和吸水、不飽和吸水及不同離心轉(zhuǎn)速初選和精選等多次試驗，確定了300 rpm和3 min為米粒離心瀝水測定吸水率的最佳轉(zhuǎn)速和時間。

2)該方法測定米粒吸水率可行、簡便、實用、高效，還有較高的準(zhǔn)確率。由表4可以看出，飽和吸水試驗方差分析中，除2500 rpm離心處理的標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)誤高于濾紙瀝水的標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)誤外，其他4個轉(zhuǎn)速離心處理的標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)誤均低于濾紙瀝水的標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)誤；不飽和吸水試驗中所有4個離心處理的標(biāo)準(zhǔn)差均低于濾紙瀝水處理的標(biāo)準(zhǔn)差，說明離心瀝水處理測定米粒吸水率比濾紙瀝水誤差小，準(zhǔn)確率高；另外從表4不飽和吸水試驗還可看出，濾紙瀝水處理的標(biāo)準(zhǔn)差雖然最大，由于增加了重復(fù)次數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)誤卻小于400 rpm處理的標(biāo)準(zhǔn)誤，說明增加重復(fù)次數(shù)可以降低試驗誤差。

表4 離心瀝水與濾紙瀝水方差分析中誤差比較分析

3)本方法是以晉谷21米粒為材料在常溫(20℃左右)下獲得的，其核心是通過離心的方法瀝干米粒表面游離水，離心瀝干游離水的最佳轉(zhuǎn)速是種子表面游離水的離心力正好大于其沾著力時的轉(zhuǎn)速，不同離心機(jī)離心半徑不盡相同，使用其他離心機(jī)時還需要進(jìn)行校正，按照離心力相等的關(guān)系，計算出轉(zhuǎn)速校正公式為：

V校正為校正轉(zhuǎn)速；R2為新離心機(jī)離心半徑；R1為SC-3610離心機(jī)離心半徑

4)作物種皮是種子的“鎧甲”，起著保護(hù)種子的作用，同一作物不同品種種皮差異不會很大，因此種子表面游離水的沾著力差異也不會很大，所以該方法在米粒吸水率測定上對不同小米品種可以通用。

6)該方法適宜于小粒種子或小粒谷米吸水率快速測定，對大粒種子或大粒谷米吸水率測定也可以借鑒，但該方法在谷子米粒上確定的稱取g數(shù)、離心速度和離心時間是否適合其它植物種子或谷米，有待進(jìn)一步研究。

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AMethodtoRemoveSurfaceWaterfromMilletsofFoxtailMilletbyCentrifugingfortheDeterminationofWaterAbsorption

Zhang Yiru1,3, Duan Lijie2, Lu Jie1,3, Hou Rui1,3, Ma Fangfang1, Li Ping1, Li Hongying1,3

(1.CollegeofAgriculture,ShanxiAgriculturalUniversity,TaiguShanxi030801,China; 2.AgricultureCommitteeofXinjiangCounty,XinjiangShanxi043100,China;3.KeyLaboratoryofCropGeneResourcesandGermplasmEnhancementonLoessPlateau,MinistryofAgriculture,TaiyuanShanxi030031,China)

To test the water absorption rate of seeds or grains, filter papers are usually used to remove the free water from the surface of seeds or grains before weighing. Due to small size, millets of foxtail millet are easy to stick to filter papers or damaged during the removal process, which is inefficient. Here, we evaluated the potential to use centrifugal method to determine the water absorption rate of seeds. Using elite variety Jingu21 as material, soaked millets were centrifuged for 3min at different speeds with centrifuge tubes punched at the bottom with a sewing needle for five tiny holes. Experiments were carried out with the millets either saturated or unsaturated with water. The result showed that 300rpm for 3 min was optimal for removing the free water from the surface of millet by centrifuging.

Millets; Water absorption rate; Centrifuging

2014-03-25

2014-04-20

張義茹(1991-)，女(漢)，山西稷山人，在讀碩士，研究方向：植物基因工程。

李紅英，教授，碩士生導(dǎo)師。Tel:18636071589；E-mail:Hongying1964@163.com

國家自然科學(xué)基金項目(31171181);山西省科技基礎(chǔ)條件平臺建設(shè)項目(2012091004-0103)，山西省留學(xué)基金(2010050)，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新育種基金(2014yz01)，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)博士啟動基金(2012YJ05)，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)2013年引進(jìn)人才博士科研啟動項目(2013YJ04)

S332.3

A

1671-8151(2014)04-0315-05

(編輯：武英耀)