高直链玉米淀粉的理化特性研究

【目的】研究高直链玉米淀粉的理化特性,为高直链淀粉玉米新品种的培育及高直链玉米淀粉的产业化开发利用提供参考。【方法】以源自13份高直链淀粉玉米自交系和1份普通玉米自交系的籽粒为材料,研究了高直链玉米淀粉和普通玉米淀粉的淀粉粒表型特征、热特性、糊化特性、溶解度和膨胀势的差异。【结果】普通玉米淀粉中直链淀粉含量为27.72%;高直链玉米淀粉中直链淀粉含量为44.22%~78.81%,可分为Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ4个级别。SEM结果显示,随着直链淀粉含量的增加,A型淀粉粒形态由饱满光滑、有蜡质光泽的球体或多面体变为皱缩无光泽的不规则多面体,B型淀粉粒则由饱满光滑的小球体逐渐变为无蜡质光泽的椭圆形,直至扭曲成不规则颗粒。随着直链淀粉含量的升高,初始温度(To)、峰值温度(Tp)、最终温度(Tc)、温变范围(To-Tc)逐渐升高,焓变(ΔH)则逐渐降低。普通玉米淀粉有明显的粘度峰,糊化曲线呈现出典型的'双峰'特征,高直链玉米淀粉的粘度峰随直链淀粉含量的增加逐渐消失,曲线呈'S'型。普通玉米淀粉和高直链玉米淀粉的溶解曲线和膨胀曲线都显示了相同的趋势,但溶解度和膨胀势随直链淀粉含量的增加而显著降低。【结论】与普通玉米淀粉相比,高直链玉米淀粉在淀粉粒形态、热特性、糊化特性、溶解度和膨胀势等方面都表现出了不同程度的差异,且直链淀粉含量越高差异越大。

不同直链淀粉含量玉米粉和玉米淀粉的理化特性差异分析

以普通玉米粉、普通玉米淀粉、高直链玉米粉和高直链玉米淀粉为材料,比较玉米粉和玉米淀粉在理化特性上的差异。结果表明:在扫描电镜(SEM)下,蛋白质、脂肪等物质附着、包埋或填充在淀粉颗粒的表面和空隙中;热特性(DSC)测试显示,高直链玉米粉和淀粉的T_0(起始温度)、T_p(峰值温度)和T_c(终止温度)高于普通玉米粉和淀粉,高直链玉米粉和淀粉的吸热焓小于普通玉米粉和淀粉,玉米粉的吸热焓大于淀粉;快速粘度分析(RVA)测试显示,普通玉米粉的最低粘度和峰值粘度小于普通玉米淀粉,高直链玉米则相反。普通玉米粉和高直链玉米粉的衰减值、最终粘度、回生值均大于淀粉;玉米粉的溶解度和膨胀势高于玉米淀粉。蛋白质、脂肪等非淀粉成分可以与淀粉颗粒结合,增加玉米粉的吸热焓,提高冷热稳定性、溶解度和膨胀势。

盐对不同直链含量玉米淀粉理化特性及流变学特性的影响

分析了盐对不同直链含量玉米淀粉的理化特性及流变学特性的影响。结果表明,盐抑制了淀粉颗粒的膨胀,盐浓度越大,抑制作用越强。盐质量浓度为0 g/100 mL的蜡质淀粉和普通淀粉膨胀势在65℃到75℃迅速增加,2.0 g/100 mL时膨胀势在75℃到85℃迅速增加且幅度最小。蜡质淀粉和普通淀粉DSC图谱呈G峰和M2峰,高直链淀粉呈G峰。盐提高了凝胶化起始温度,蜡质淀粉从50.1℃增加到90.2℃,普通淀粉从56.6℃增加到99.6℃,高直链淀粉从98.8℃增加到105.7℃。盐也抑制了淀粉的糊化进程,盐浓度越大,糊化温度越高。普通淀粉的储存模量G',损耗模量G"和表观黏度η大于蜡质淀粉。普通淀粉和蜡质淀粉在低盐浓度(0.6g/100 mL)下的G'、G"和η值均大于高盐浓度(2.0 g/100 mL)。

玉米直链淀粉的分离与鉴定

以高直链玉米淀粉和普通玉米淀粉为原料,比较凝沉法等5种提取方法在直链淀粉提取效率及品质上的差异。结果表明:在同一提取方法下,不同淀粉原料的直链淀粉平均提取率无明显差异;利用同种淀粉原料,5种提取方法中以蒸馏分散法和DMSO盐析法提取率最高,分别为33.22%和34.67%;高速凝沉法提取率最低,为16.36%。不同提取方法获得的直链淀粉在蓝值、吸收光谱、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)5个纯度参数上存在差异;提取率高的方法获得的直链淀粉往往纯度偏低,提取率低的方法获得的直链淀粉纯度高。综合考虑认为,高转速凝沉法和二甲基亚砜(DMSO)分散法优于其他3种方法。虽然提取率略低,但纯度更高。

玉米单籽粒及单穗籽粒直链淀粉质量分数NIRS模型的建立与验证

籽粒直链淀粉质量分数的快速、无损伤测定是高直链淀粉玉米育种的关键环节。以196份高直链单籽粒和360份高直链单穗玉米籽粒为样本,分别利用碘染色法和一阶导数+标准正态变量变换(SNV)的光谱预处理法,构建单籽粒和单穗籽粒直链淀粉质量分数的NIRS分析模型,并通过分割建模样品化学值变异范围的方法建立2个单穗籽粒的NIRS子模型,以期提高对单穗籽粒样品的预测准确度。结果表明,所建立的4个模型的交叉验证标准偏差(RMSECV)分别为1.805、3.370、2.394、2.408,预测标准偏差(RMSEP)分别为2.017、3.205、2.369、2.596,各项决定系数(R2cal、R2cv、R2val)为0.626 1~0.897 0。表明,所建玉米单籽粒NIRS模型的预测准确度较高,可用于早代玉米单籽粒直链淀粉质量分数的鉴定;单穗NIRS子模型能够在一定程度上弥补单穗NIRS模型在预测准确度上的不足,将总模型与子模型配合使用能提高预测准确度。

基于SNP标记的陕单609杂优模式分析

采用遗传背景清晰的22份玉米自交系作为参照,利用SNP标记从分子水平对玉米陕单609(91227×昌7-2)的杂种优势模式进行分析。结果显示,24份材料的SNP标记平均检出率为0.93;2 704个SNP标记的平均多态性信息含量(PIC)为0.32。遗传距离和聚类分析结果表明,91227与来源于Reid种质的PH6WC、郑58和掖478等自交系遗传距离较近,而与来源于Lancaster种质的Mo17、来源于塘四平头种质的昌7-2距离较远。遗传距离较远可能是陕单609具有较强杂种优势的遗传基础,推断陕单609的杂种优势模式为Reid×塘四平头。

水稻粉质胚乳突变体flo(t)的子粒性状及淀粉理化特性分析

淀粉是水稻胚乳的主要贮藏物质,其理化特性的解析对开展稻米外观和食味品质改良具有非常重要的理论和实践意义。本研究从烷化剂N-甲基N-亚硝基脲(MNU)处理的粳稻品种Hwacheong突变体库中,筛选得到一个稳定遗传的粉质胚乳突变体flo(t)。与野生型相比,flo(t)突变体的株高和穗粒数极显著、显著降低,种子胚乳表现为白色不透明粉质,千粒重降低15%,直链淀粉含量显著降低,但脂质含量显著提高。对成熟子粒扫描电镜观察发现,flo(t)突变体由大小不一、排列松散、间隙较大的淀粉粒组成,且淀粉的晶体结构与热力学特性也发生显著变化。