淀粉的红外光谱及其二维相关红外光谱的分析鉴定

旨在采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、去卷积光谱、二阶导数光谱以及二维相关红外光谱,区分鉴别3种淀粉样品。对原始光谱1200~900cm-1波数段进行傅里叶去卷积处理,计算能反映淀粉分子有序程度的1050/1020cm-1峰强度比值;对其指纹区(1700~800cm-1)做二阶导数处理。结果红外光谱显示3种淀粉原始光谱吸收峰非常相似,仅在吸收峰强度和峰位上有微小差异。发现3种淀粉颗粒有序结构的相对含量由多到少排序依次为莲藕淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉。另外,3种淀粉样品在1607~1487cm-1波数段以及1468、1187、1055、931cm-1波数处二阶导数谱差异明显。并且,由3种淀粉样品的2D-IR光谱得知：在1150~1500cm-1以及860~1200cm-1波段内,不同淀粉光谱自动峰位置和强度显著不同。应用红外光谱、去卷积光谱、二阶导数光谱以及二维相关红外光谱技术不仅可以提供淀粉的分子振动信息,还可以对不同的淀粉进行很好的区分。因此红外光谱法对于分类鉴别不同种类的淀粉是一种快速、准确、有效的方法。     

作物淀粉晶体结构的波谱分析

作物淀粉有A-型、B-型和C-型晶体,本文利用粉末X-射线衍射仪(XRD)和固体核磁共振波谱仪(¹³C CP/MAS NMR)研究了不同植物来源淀粉的波谱特征和相对结晶度。结果表明,水稻、马铃薯和豌豆淀粉分别表现典型的A-型、B-型和C-型晶体XRD波谱,荸荠淀粉则表现C_A-型XRD波谱,葛根淀粉为C_B-型XRD波谱。以Jade 5.0分析软件峰拟合法和曲线作图法计算出来的淀粉XRD相对结晶度差别较大,且无相关性,以曲线作图法计算出来的相对结晶度可信度较高。不同来源淀粉的¹³C CP/MAS NMR波谱相似,有C1、C4、C2, 3, 5和C6区域,区别主要在C1区域,在该区域A-型糯玉米和普通玉米淀粉有3个结晶峰,B-型马铃薯淀粉有2个结晶峰,C_A-型转基因高直链水稻(TRS)淀粉有3个不明显的结晶峰,而C_B-型酸解TRS淀粉有2个结晶峰,无定形淀粉没有结晶峰。利用PeakFit 4.12峰拟合分析软件能够计算淀粉¹³C CP/MAS NMR波谱的相对结晶度和双螺旋含量,其中双螺旋含量比结晶度高,结晶度又比依据XRD波谱计算出来的结晶度高。上述研究结果为应用XRD和¹³C CP/MAS NMR波谱技术分析作物淀粉晶体结构提供了重要参考。     

小角X射线散射波谱的定量作图分析法在作物淀粉研究中的应用

用小角X射线散射(small-angle X-ray scattering,SAXS)波谱可以定量分析淀粉的片层结构,但缺乏波谱数据分析软件而且需要专业的数学公式推导,严重制约了SAXS在淀粉研究中的应用。本文建立了一种简单的作图分析方法,可定量测定SAXS波谱中的淀粉片层结构信息(峰强度、峰位置、半峰宽度和片层距离)。我们用该方法定量测定了不同晶体类型淀粉、不同直链淀粉含量的水稻淀粉、酸不溶淀粉和热不溶淀粉的SAXS波谱参数。结果表明,片层结构与淀粉的植物来源有关,而与淀粉晶体类型没有直接的相关性。相同植物来源的淀粉,其直链淀粉含量与SAXS峰强度和半峰宽度呈显著负相关而与片层距离呈正相关。酸水解不影响淀粉片层厚度,但明显改变片层峰强度和半峰宽度。加热处理也不影响淀粉片层厚度,但破坏淀粉晶体结构导致片层峰强度随温度升高逐渐降低直至消失。该定量作图分析法操作简单、重复性好、可信度高,可以在作物淀粉研究中广泛应用。     

小麦籽粒A-型和B-型淀粉粒的理化特性

以小麦面粉中分离纯化出的A-、B-型淀粉粒为材料,研究其形态及理化特性。淀粉粒扫描电镜形态观察显示,小麦全淀粉中A-、B-型淀粉粒形态差异显著,分离出的A-、B-型淀粉粒无混杂。分离纯化出的A-型和B-型淀粉粒粒径范围分别为4.45~44.46 μm和0.47~11.16 μm,单位质量数量分别为1.23×10¹⁰ g^-1和6.70×10¹⁰ g^-1,直链淀粉含量分别为27.70%和22.62%。B-型淀粉粒的膨胀势较大,但糊化值明显小于A-型淀粉粒。重组淀粉中B-型淀粉粒的重量比例小于30%时对淀粉糊化特性影响很大,超过30%后,淀粉粒粒级分布对糊化特性的影响变小。     

三种禾谷类作物强、弱势粒淀粉粒形态与粒度分布的比较

本研究以水稻品种武运粳24和扬两优6号、小麦品种扬麦16和宁麦13及玉米品种登海11和农乐988为试验材料,分别提取其成熟期强、弱势粒的淀粉粒,观察比较不同作物及其强、弱势粒间淀粉粒形态和淀粉粒数量、体积和表面积分布特性。结果表明,3种禾谷类作物间淀粉粒形态大小差异明显,粒径表现为玉米>小麦>水稻。水稻淀粉粒呈有棱角的无规则状,小麦淀粉粒呈透镜体状或球体状,玉米淀粉粒呈椭球体状、多面体状或圆球体状。水稻和玉米淀粉粒数量、体积和表面积分别成单峰、三峰和双峰分布;小麦淀粉粒数量呈单峰分布,体积呈微弱的四峰分布,表面积呈三峰分布。水稻、小麦和玉米淀粉粒按各自粒径不同人为划分为小淀粉粒、中淀粉粒和大淀粉粒,分界线分别为1.5 μm和20.0 μm、5.0 μm和50.0 μm、4.0 μm和50.0 μm。3种作物籽粒淀粉粒的总体积主要决定于中淀粉粒体积。3种作物的强、弱势粒间小淀粉粒粒度分布比例及中淀粉粒所占数量比例没有明显差异,但各作物强势粒的中淀粉粒所占的体积和表面积比例均显著高于弱势粒,大淀粉粒的分布比例低于弱势粒。强、弱势粒的中淀粉粒所占体积比例与其淀粉积累量和粒重的高低变化趋势一致。表明淀粉粒体积是决定粒重的一个重要因素,增加弱势粒的中淀粉粒体积或减小大淀粉粒体积可望增加其粒重。     

不同方法制备的马铃薯抗性淀粉物化特性研究

以马铃薯淀粉为原料,分别采用压热、辐照和微波3种方法制备抗性淀粉,并研究其对马铃薯抗性淀粉含量及物化特性的影响,测定指标包括抗性淀粉含量、溶解度、膨胀度、透明度和链构象。结果表明,马铃薯淀粉经压热、微波和辐照处理后抗性淀粉含量显著增加(p0.05),且辐照处理制备的抗性淀粉含量最高;原淀粉和3种处理淀粉的溶解度都随温度的升高而增加,而辐照处理的淀粉溶解度最高,膨胀度最低;压热、辐照和微波处理都显著降低了淀粉的透明度(p0.05);3种处理方式降低了淀粉的有序结构和双螺旋结构程度。     

冬小麦不同穗位籽粒淀粉粒差异及其与粒重的相关性

为研究小麦不同穗位籽粒淀粉粒差异及其与粒重相关性, 以露天池栽冬小麦济麦20, 测定不同小穗位成熟颖果胚乳细胞大小、淀粉粒的数目、体积和表面积分布及胚乳发育过程中淀粉体数量变化。结果表明, 小麦胚乳淀粉粒发育具有显著的粒位、穗位效应, 相同小穗位, 强势粒淀粉体起始时间比弱势粒早4~5 d。相同粒位, 中部小穗籽粒淀粉体最先发育, 上部小穗次之, 下部小穗最晚。淀粉体数量在中部小穗籽粒最多, 随着灌浆进程, 下部小穗逐渐赶上并超过上部小穗。成熟籽粒淀粉粒数目分布总趋势为B_L型>B_S型>A型; B_S型淀粉粒表现强势粒>弱势粒, 且随小穗位的升高而呈增加趋势; B_L型则相反。淀粉粒的数目分布导致其体积与表面积分布表现出相同的变化趋势。粒重与大、小淀粉体数目相关系数随灌浆进程逐渐增大, 且前者大于后者; 成熟期分别达到0.88^**和0.78^**。粒重增加与大、小淀粉粒数目增长的相关系数分别高于0.96^**和0.93^**, 前者在穗位间差异不显著, 后者表现为下部小穗>上部小穗>中部小穗。小麦胚乳淀粉粒形成及粒度分布既具有强弱势籽粒间的粒位效应, 也具有显著的小穗位效应; 弱势籽粒仍有通过增加淀粉粒数量以减小其与强势籽粒间粒重差异的调控空间。     

大麦胚乳小淀粉粒的发育

大麦籽粒大、小淀粉粒具有不同的结构和化学组成, 对籽粒品质影响较大。本文利用电子显微镜技术, 系统观察了大麦胚乳小淀粉粒的发育过程, 以期为培育不同小淀粉粒含量的大麦品种提供参考。大麦大淀粉粒在胚乳发育早期发生与发育, 包含大淀粉粒的大淀粉体通过缢缩进行增殖, 每个大淀粉体只包含1个大淀粉粒; 小淀粉粒在胚乳发育中、后期发生与发育, 包含大淀粉粒的大淀粉体被膜向细胞基质突起, 出芽产生许多小淀粉体, 小淀粉粒在小淀粉体内发生与发育; 包含小淀粉粒的小淀粉体被膜外突出芽产生许多新的小淀粉体, 用来形成小淀粉粒; 多个小淀粉粒可以同时在一个小淀粉体内发生与发育; 当淀粉体被淀粉粒所充满时, 被膜降解消失, 释放淀粉粒到细胞基质中。研究表明, 小淀粉体来源于淀粉体被膜的外突, 多个小淀粉粒可以在1个小淀粉体内发生与发育, 属于复粒淀粉。     

不同生育期调亏滴灌对绿洲马铃薯产量、品质及水分利用效率的影响

为了探讨河西绿洲地区水分处理对膜下滴灌马铃薯生长动态、耗水特征、品质、产量和水分利用效率的影响,以青薯168为试验材料进行大田试验,分别在马铃薯不同生育期设置轻度和中度水分亏缺,测定马铃薯株高、叶面积、产量及薯块有机质含量等指标。结果表明:与充分灌溉CK比较,块茎形成期轻度(WD3)水分处理马铃薯未显著降低产量,而水分利用效率和商品薯率分别提高22.07%,10.09百分点,薯块干物质、蛋白质、淀粉及还原糖含量均未显著性降低,但串薯比例比CK增高达8.20百分点;块茎膨大期进行轻度(WD5)和中度(WD6)水分处理均造成马铃薯显著减产(P0.05),分别降低15.77%,18.93%,同时不利于薯块内有机物的积累,使薯块干物质、蛋白质和还原糖含量分别降低1.62百分点,28.50%,34.38%和3.38百分点,24.35%,46.88%;淀粉积累期轻度(WD7)和中度(WD8)水分处理对产量影响较小,但WD7处理使马铃薯商品薯率增高8.61百分点,薯块蛋白质和还原糖含量分别比CK增高3.11%和15.63%,但未使水分利用效率显著提高。因此,追求马铃薯较高的产量和水分利用效率,在块茎形成期轻度水分处理为最佳的灌水策略,而获得马铃薯较高品质,淀粉积累期轻度水分处理最佳。     

黄原胶协同干热变性处理对马铃薯淀粉特性的影响

本试验在马铃薯淀粉中添加黄原胶后进行干热变性处理,研究变性后马铃薯淀粉的特性变化。结果表明,马铃薯淀粉经黄原胶协同干热变性处理后,起始糊化温度下降显著(P0.05),峰值黏度、谷值黏度和最终黏度均显著上升(P0.05);衰减值和回生值均显著减小(P0.05),表明变性后马铃薯淀粉热稳定性提高且不易回生;冻融稳定性和高温持水能力显著提高(P0.05),但溶解度、膨胀度及透明度都显著降低(P0.05)。由此可见,黄原胶协同干热变性对马铃薯淀粉的特性有显著影响。     

直链淀粉含量不同的稻米淀粉结构、糊化特性研究

选用直链淀粉含量不同的4个水稻品种,研究其淀粉体结构和糊化特性。发现不同品种的淀粉体结构、糊化特性随直链淀粉含量的不同呈现一定的变化规律。直链淀粉含量从3.43%至21.65%,其晶体类型为A型,相对结晶度呈下降趋势,消减值表现为升高趋势,相对结晶度和消减值与直链淀粉含量分别呈显著负相关和极显著正相关(r=－0.964*, r=0.997**),消减值与结晶度呈显著负相关（r=－0.960*）。米粒的背部和腹部间淀粉体大小和排列有所不同,糯性或低直链淀粉含量与非糯性或高直链淀粉稻米的胚乳结构存在差异,淀粉体排列以糯稻较紧,粳稻次之,籼稻最松。淀粉的相对结晶度可能与胚乳中淀粉体的形状和紧密程度有关。     

The Deterioration of Eating and Cooking Quality Caused by High Temperature During Grain Filling in Early-Season indica Rice Cultivars

The effect of temperature during grain filling on eating and cooking quality of early-season indica rice was investigated by using four cultivars with different amylose content. Starting from flowering stage until maturity, the plants of all cultivars were subjected to two temperature treatments, referred as optimum (mean daily air temperature, 22 °C) and high (32 °C) temperature regimes. The results showed that the effect of high temperature on apparent amylose content and gel consistency in milled rice was cultivar-dependent. Under high temperature, amylose content increased for cv. Jiayu353 and remained little changed for cv. Guangluai4, which had intrinsically higher amylose content, and decreased for cv. Zhefu49 and cv. Jiazao935, which had lower amylose content. By contrast, high temperature reduced or kept stable gel consistency values for cultivars with higher amylose content and increased gel consistency values for those with lower amylose content. Moreover, high temperature significantly increased the gelatinization temperature of all cultivars. Pasting profiles and X-ray diffraction pattern of rice were also affected by temperature. The results suggest that high temperature during grain filling change the component and crystalline structure of starch and result in deterioration of eating and cooking quality for early-season indica rice.     

早籼稻籽粒灌浆过程中淀粉合成酶的变化及温度效应特征

要选2个不同淀粉类型的早籼品种,对水稻开花后籽粒中直、支链淀粉的积累动态及淀粉合成代谢的3个关键酶—ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶与淀粉分支酶活性变化进行分析,并采用人工控温试验等方法探讨了不同温度下ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶与淀粉分支酶的活性变化特征。研究结果表明,在水稻籽粒灌浆过程中支链淀     

A Practical Application of Starch Determination in Vegetative Plant Material

Starch determination in plant matter is necessary because of the importance of the carbohydrate pool in combination of the nitrogen pool in crop growth and development. This analysis is complicated in vegetative materials by contamination with non-starch containing material. Starch is not a homogenous material, so the content of amylose and amylopectin varies from the different growth stages and from crop to crop. Therefore standard methods of starch estimation give no exact result. The method described here based on a pretreatment of the plant material with dilute alkali before hydrolysis with amyloglucosidase and the estimation of the glucose content. Therefore this procedure was first tested on amylose, amylopectin, soluble starch, three commercially available starches, and was then applied to vegetative rape material. Recoveries of amylose and three commercial starches were between 98 and 100 % after a additional ultrasonic treatment. The method is advantageous because it is simple, quick and reproducible.     

太湖地区地方特色糯稻品种鸭血糯和苏御糯稻米理化特性研究

为分析太湖地区地方特色糯稻品种稻米品质性状,为后续特色糯稻种质的开发和利用提供依据,以鸭血糯和苏御糯及对照品种红壳糯和白壳糯为材料,分析了稻米的基本理化品质和淀粉结构特性。结果表明,鸭血糯和苏御糯具有较高的蛋白质含量和表观直链淀粉含量;鸭血糯和苏御糯米粉和淀粉均表现出较低的黏滞性,通过淀粉粒扫描电镜分析发现较小的淀粉粒可能是导致鸭血糯和苏御糯米粉和淀粉黏滞性较低的重要原因;热力学特性分析结果表明,鸭血糯淀粉具有最高的糊化温度和热焓值并且较易发生回生,其次是苏御糯淀粉;晶体结构分析表明,4个糯稻淀粉均表现为典型的A类型晶体结构,但鸭血糯淀粉的长程有序程度和短程有序程度均最高,其次是苏御糯淀粉。     

水稻籽粒灌浆过程直链淀粉的积累及其相关酶的品种类型间差异

对籼、粳、糯3种类型水稻籽粒灌浆过程中直链淀粉含量的变化及其相关酶活性差异的比较分析表明,不论是早籼品种浙733,还是早粳品种浙农104,其直链淀粉含量在籽粒灌浆过程中的变化趋势基本相似,均表现为灌浆初期的直链淀粉含量较低,随着灌浆时间的推移,籽粒中直链淀粉含量明显升高,灌浆后期则略有降低,而对早糯品种早香糯而言,     

施氮处理对水稻颖果淀粉积累和相关酶活性的影响

以扬稻6号和粳稻941为材料,通过盆栽试验,研究了不同施氮处理对水稻颖果淀粉积累和相关酶活性的影响。结果表明,增加穗肥施氮量显著降低颖果中的可溶性糖含量,淀粉含量有降低的趋势,但不明显。颖果中直链淀粉和支链淀粉含量随粒重的增加而上升,二者积累具有同步性;增加穗肥施氮量能显著降低颖果中直链淀粉含量,并使颖果中直链/总淀粉的比例降低,其效果要好于分蘖期施氮。分蘖期或孕穗期增施氮肥可以显著提高灌浆中、后期颖果中的ADPG焦磷酸化酶(AGP)、可溶性淀粉合酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)的活性,降低颖果中淀粉粒结合型淀粉合酶(GBSS)的活性。就施氮时期来看,孕穗期施氮(LH)对这些酶的促进或抑制效果好于分蘖期施氮(HL)。