含紫薯花青素的槟榔芋淀粉薄膜性能及其应用

开发含紫薯花青素(PSPA)并可生物降解的槟榔芋淀粉薄膜(TSF),并研究其光学性能、厚度、含水率、水溶性、颜色、总酚含量、抗氧化活性、红外光谱和微观结构等性能,初步探讨TSF对鲜切莴笋、鱼肉和猪肉储存过程中新鲜度的指示作用。研究表明TSF的紫外-可见光谱和PSPA溶液的光谱变化规律是一致的,表明PSPA与槟榔芋淀粉具有良好的成膜机制。TSF厚度适中,含水率为39.17%,水溶性为36.93%;TSF的DPPH清除率达到94%,表明TSF的抗氧化活性高。将TSF应用于鲜切莴笋、鱼肉和猪肉的新鲜度监测,TSF先呈现淡紫色,随着时间推移,鲜切莴笋、鱼肉和猪肉逐渐腐败变质,48 h后,TSF在莴笋中呈现蓝紫色、猪肉中呈现浅绿色、鱼肉中呈现淡黄色。

干旱胁迫对芋球茎淀粉和蔗糖代谢通路相关基因表达的影响

[目的]探究芋球茎响应干旱胁迫的分子机制,特别是干旱胁迫对淀粉和蔗糖代谢通路相关基因表达的影响,为耐旱品种选育提供依据。[方法]以荔浦芋1号为试验材料,对干旱胁迫下的芋球茎进行转录组测序,对获得的差异表达基因进行GO和KEGG富集分析,进一步筛选与淀粉和蔗糖代谢通路相关的酶基因,并分析这些酶基因在干旱胁迫下的表达模式。[结果]芋球茎在干旱胁迫下筛选到差异表达基因1983个,其中上调表达基因373个,下调表达基因1610个。GO富集分析显示,差异表达基因在生物过程富集最多的是细胞过程和代谢过程,在细胞组分富集最多的是细胞解剖实体,在分子功能富集最多的催化活性和结合。KEGG富集分析显示,富集最多的通路分别是代谢通路、氮素代谢通路、抗坏血酸和醛酸代谢通路。对淀粉和蔗糖代谢通路的差异表达基因进行统计,共筛选到26个差异表达基因,涉及11种酶,其中上调表达基因5个,下调表达基因21个。在干旱胁迫下,淀粉合成酶、己糖激酶、果糖激酶、UTP-葡萄糖-1-磷酸盐尿苷酸转移酶、α-淀粉酶、内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶和β-呋喃果糖苷酶的基因下调表达;UDP-葡萄糖磷酸水解酶和海藻-6-磷酸合成/磷酸酶的基因上调表达;蔗糖合成酶和β-呋喃果糖苷酶的基因既有上调表达,也有下调表达。[结论]淀粉和蔗糖代谢通路相关基因的表达受到干旱胁迫的影响。调控淀粉代谢和海藻糖生物合成相关基因下调表达,而调控蔗糖代谢相关基因既有上调表达,也有下调表达。

芋淀粉合成酶基因家族的鉴定、生物信息学及表达分析

【目的】鉴定芋淀粉合成酶(CeSS)基因家族,并对其生物信息学及表达模式进行分析,为芋产量、品质和营养性状的遗传改良提供参考。【方法】使用HMMER 3.12b软件以SS基因家族典型保守结构域Glyco_transf_5为模型,鉴定芋基因组中SS基因家族信息,利用生物信息学软件分析其分子结构特征、系统发育关系及顺式作用元件,采用转录组和实时荧光定量PCR技术检测其在正常生长发育条件和干旱胁迫下的转录表达。【结果】在芋基因组中鉴定了6个SS基因(CeSS1、CeSS2、CeSS3⁃1、CeSS3⁃2、CeSS4和CeGBSS1)。6个预测的芋SS基因长度为4980~61347 bp,对应的CDS长度为1275~2895 bp,编码蛋白的氨基酸残基数量为424~964个,分子质量为48067.43~109391.75 Da,理论等电点为5.18~6.11。系统进化分析显示6个芋SS蛋白分布在5个亚家族。基因结构分析显示,6个CeSS基因外显子数量为7~15个。在6个CeSS蛋白中鉴定出10个保守motif,其中7个获得注释。在保守结构域上,CeSS1、CeSS2、CeSS4和CeGBSS1蛋白均含有淀粉合成酶催化结构域(motif 2和motif 5)和糖基转移酶群组1(motif 1和motif 3),而CeSS3⁃1蛋白含有motif 1、motif 3和motif 5,CeSS3⁃2蛋白只含有motif 2。基因启动子区域顺式作用元件分析表明,共预测到73个顺式作用元件,其中36个具有功能注释,除了具有核心元件TATA⁃box和CAAT⁃box外,还涉及大量与光响应、激素响应、胁迫响应及生长发育等相关元件。在正常生长发育条件下,6个CeSS基因在叶片和球茎的整体表达量均高于叶柄和根,其中CeGBSS1基因的表达量远高于其他基因,且在叶片和球茎的相对表达量极显著高于叶柄和根(P<0.01,下同);在球茎不同发育阶段,CeGBSS1基因在所有的发育阶段均有较高表达量,且在30~90 d发育过程中呈上升趋势,其余基因的表达量较低。在干旱胁迫下,6个CeSS基因在叶片的相对表达量较对照组显著(P<0.05)或极显著下降。【结论】在芋基因组中鉴定了6个SS基因,并明确其分子结构特征和表达模式,其中CeGBSS1基因可能是芋淀粉生物合成的关键基因。

芋不同组织淀粉生物合成和代谢相关基因的差异表达分析

【目的】开展芋(Colocasia esculenta)不同组织的转录组试验,为芋基因功能和代谢调控网络的分子机制研究提供基因资源。【方法】采集播种90 d的荔浦芋1号芋球茎、叶片、叶柄和根进行生理检测和转录组测序,对不同组织的差异表达基因(DEGs)进行GO和KEGG功能富集分析,并对淀粉生物合成和代谢相关基因进行发掘和表达模式分析。【结果】芋球茎的淀粉和可溶性糖含量分别为134.85和23.92 mg/g,在4种组织中含量最高。转录组测序共获得85.41 Gb Clean data,与参考基因组比对效率为90.30%~92.56%,共33828个基因获得功能注释。不同组织间DEGs数量为5625~10562个。球茎与根、叶片和叶柄的比较组中,在生物过程中分别富集到与淀粉生物合成和代谢相关的GO功能2、5和5个;KEGG富集分析显示,在淀粉和蔗糖代谢途径分别富集到146、161和126个DEGs。通过富集分析发掘涉及淀粉生物合成和代谢相关DEGs共82个,其在4种组织中呈不同表达模式,其中ADP-葡萄糖焦磷酸化酶基因(AGPase基因)(Taro_004018和Taro_026553),颗粒结合淀粉合成酶基因(GBSS基因)(Taro_033806),以及淀粉分支酶基因(SBE基因)(Taro_009230)等基因在球茎的表达显著高于其他组织(P<0.05)。【结论】GO和KEGG功能富集分析显示芋4种组织在代谢功能方面有差异,球茎在淀粉含量及淀粉生物合成关键酶基因的表达高于其他组织,是淀粉的储藏器官。

超声辅助酶法提取芋头淀粉工艺优化及理化性质研究

以宁波奉化芋头为原料,利用超声辅助碱性蛋白酶提取其淀粉。以芋头淀粉得率为响应值,在单因素试验的基础上,通过响应面法优化提取条件,并分析其性能。结果表明:最佳提取条件为超声功率850 W、超声时间120 min、超声温度47℃、料液比1∶5(g/mL),在此条件下芋头淀粉得率为13.34%。超声波的引入可大幅度提高芋头淀粉得率,降低其在水中的吸水率、溶解率及淀粉单个颗粒间的团聚,同时对其形貌、晶型及结晶度无影响。

湿热处理对芋头淀粉糊化和体外消化性能的影响

以荔浦芋为原料制备芋头淀粉,将不同含水量(10%~30%)的芋头淀粉在110℃条件下湿热处理2 h,研究湿热处理(HMT)后芋头淀粉糊化特性和体外消化性能的变化。结果表明,HMT对芋头淀粉颗粒形貌影响不显著,但颗粒之间发生聚集现象,且随HMT含水量的升高聚集体积增大,粒度也随之增加。随着含水量增加,HMT使芋头淀粉的膨润力和溶解度降低,糊化温度升高,糊化焓值降低,淀粉糊黏度降低,但淀粉糊稳定性增加。HMT也改变了淀粉的体外消化性能,增加了慢消化淀粉和抗性淀粉含量。说明HMT可用于扩展芋头淀粉的应用范围,如制造需要在高温下加工的产品或制备低GI值食物。

芋淀粉分支酶(SBE)基因的鉴定、生物信息学及表达分析

淀粉分支酶(starch branching enzyme,SBE)在支链淀粉生物合成中发挥关键作用,直接影响淀粉的含量和结构。芋(Colocasia esculenta)是一种主要的块茎类作物,在世界上热带和亚热带地区广泛栽培。目前,SBE在芋中的研究很少,对SBE基因在芋中的数量、分子结构特征和表达模式还不清楚。本研究首次对芋SBE基因进行了全面分析,鉴定了3个SBE基因(CeSBE1、CeSBE2和CeSBE3)。CeSBE1、CeSBE2和CeSBE3蛋白氨基酸数量分别为828、845和598,分子质量分别为92956.71、95625.13、69169.16 Da,等电点分别为5.22、5.41和7.36。系统进化分析显示3个CeSBE蛋白分别在3个不同的亚群。基因结构分析显示,CeSBE1、CeSBE2和CeSBE3外显子数量分别为16、22、10;保守结构域分析表明,CeSBE1和CeSBE2均具有alpha-amylase_C和alpha-amylase结构域及7个motif,而CeSBE3具有alpha-amylase和CBM_48结构域及3个motif。CeSBE基因启动子区域顺式作用元件分析表明,共预测到55个顺式作用元件,其中29个具有功能注释,涉及光响应、激素响应、植物生长发育及环境压力等相关元件。在不同组织中,3个CeSBE基因均能在所有组织中表达,其中CeSBE2在球茎和叶片显著表达(P<0.05);在球茎不同发育阶段中,CeSBE2在所有的发育阶段均有较高的表达量,呈现先升高后降低的表达趋势,在球茎发育120 d的表达量达到峰值。球茎不同发育阶段总淀粉和支链淀粉含量增加与CeSBE2表达量趋势一致,说明CeSBE2可能是芋支链淀粉生物合成的关键基因。本研究结果可为芋的产量、品质和营养性状的遗传改良提供基础。

响应面法优化酶法提取芋头淀粉工艺参数

采用碱性蛋白酶作为蛋白质酶解剂,对提取芋头淀粉的工艺进行研究。在单因素试验基础上,采用响应面设计优化提取芋头淀粉的工艺参数。结果表明:芋头淀粉酶法提取的最佳工艺参数为酶解时间137 min、酶用量0.9%、酶解温度41℃、pH 10,在此条件下芋头淀粉的实际提取率达88.92%。碱性蛋白酶法制得的芋头淀粉主要理化指标为蛋白质含量0.08%、白度94.45%、平均粒径1.23μm。扫描电子显微镜图显示该提取方法未对淀粉颗粒造成损伤。

芋头淀粉提取工艺优化及淀粉特性研究

以NaOH为浸泡剂,探讨了料液比、pH、浸泡时间、浸泡温度对芋头淀粉提取率及色泽的影响,并对芋头淀粉特性进行了初步研究。结果显示芋头淀粉提取最佳工艺条件为:pH10.0、浸泡温度25℃、料液比1:3、浸泡时间80min。提取率可达84.82%,淀粉白度高达94.11,优于现有文献报道及市售其它常用淀粉;淀粉特性研究显示,芋头淀粉的体积平均粒度在10μm以下,d(0.5)为14.6μm,稍大于10μm;芋头淀粉具有优良的热稳定性、冷稳定性,凝胶强度和凝成特性等特性。

芋头淀粉的分离和纯化

用重结晶法可以得到纯度较高的芋头直链淀粉和支链淀粉。直、支链淀粉的蓝值分别是1 1 8和 0 2 0 ,λmax分别为 61 4nm和 5 87nm ,芋头淀粉中直链淀粉含量为 1 4 7%。高效液相色谱表明 ,芋头支链淀粉的分子质量具有较宽的分布 ;重均聚合度 ,大米支链淀粉 >芋头直链淀粉 >大米直链淀粉 >芋头支链淀粉 ;分散度 ,芋头支链淀粉 >芋头直链淀粉 >大米直链淀粉 >大米支链淀粉 ;芋头支链淀粉中 ,长支链所占比例 >短支链 ;分散度 ,长支链 >短支链。

芋头淀粉的研究

本文研究了芋头淀粉的性质,实验采用高分辨分析透射电子显微镜JEM2010拍摄了芋头淀粉颗粒的形态;用D／max 2550V型X射线衍射仪测定了X-光衍射图样及结晶结构;用高效液相色谱仪测定了芋头淀粉及其直、支链淀粉的重均聚合度、数均聚合度、分子量分布及分散度等,并与大米淀粉进行了比较。在淀粉的应用中,糊的性质至关重要,实验采用德国Branbender连续粘度计,通过测定芋头淀粉在不同浓度、pH及蔗糖添加量下的粘度曲线,研究了不同条件对糊粘度的影响。为指导芋头淀粉生产、开发和应用提供理论基础。

泰州芋头营养成分及其淀粉性质的研究

本文以泰州地区三种芋头为原料,采用喷雾干燥法提取芋头淀粉,并将得到的淀粉进行不同性质的比较研究。结果表明泰兴香荷芋淀粉、靖江香沙芋淀粉、兴化龙香芋淀粉的直链淀粉蓝值分别为1.16、0.97、1.10,支链淀粉蓝值分别为0.19、0.14、0.13。在溶解度比较中,泰兴香荷芋淀粉的溶解度最大,其次是靖江香沙芋和兴化龙香芋,且膨润力与溶解度成正相关关系。泰兴香荷芋淀粉的氨基酸总量最高为3.03 mg/100 g,泰兴香荷芋和兴化龙香芋中鲜味氨基酸含量与氨基酸总量之比分别达到38%和44%;泰兴香荷芋头淀粉所含的磷、钾元素含量最高分别为1419 mg/kg和8084 mg/kg。从颗粒形态上看,泰兴香荷芋淀粉颗粒较小且表面光滑、均匀,颗粒形状呈球形,兴化龙香芋颗粒呈不规则菱形,靖江香沙芋淀粉颗粒呈不规则球形,球形表面凸凹不平。泰州芋头香糯口感大,其中泰兴芋头质量指标较好,可以作为泰州芋头开拓更大的产业发展空间。

芋头淀粉的研究

本文研究了芋头淀粉的性质,实验采用电子显微镜拍摄了芋头淀粉颗粒的形态;运用X射线衍射仪测定了X-光衍射图样及结晶结构;通过重结晶法制得纯度较高的芋头直链淀粉和支链淀粉,利用高效液相色谱仪测定了芋头淀粉及其直、支链淀粉淀粉的重均聚合度、数均聚合度、分子量分布及分散度等,并与大米淀粉进行了比较。研究了芋头淀粉糊在不同质量分数、pH值以及不同蔗糖添加量的条件下,M icro V isco-Amylo-Graph黏度曲线的变化情况。本研究为进一步了解芋头淀粉的特性及应用开发提供了一定的理论依据。

双酶法提取芋头淀粉的工艺及性质研究

以芋头为原料,研究了木聚糖酶和中性蛋白酶的处理条件对淀粉回收率的影响,并通过正交优化确定了木聚糖酶的酶处理时间2 h,酶处理温度50℃,酶处理pH值5.0,酶添加量750 u·g-1;中性蛋白酶的酶处理时间3 h,酶处理温度50℃,酶处理pH值7.0,酶添加量500 u·g-1的工艺参数。比较不同加酶方式,表明先添加木聚糖酶后添加中性蛋白酶的二次加酶法所得淀粉回收率最高,可达78.77%。通过与马铃薯淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉黏度特性的比较发现,芋头淀粉糊化温度高,热稳定性好,抗老化性强,但是凝胶性质较弱。

醋酸酯化芋艿改性淀粉的制备及其性质研究

本文以芋艿淀粉为原料，选取醋酸为酯化剂制备醋酸酯化改性淀粉，考察反应温度、反应pH、醋酐用量及反应时间对醋酸酯改性淀粉中乙酰基质量百分比的影响，通过正交实验设计确定醋酸酯法芋艿改性淀粉的最优工艺，并对原淀粉和醋酸酯化淀粉进行性质比较分析。结果表明：反应温度、pH、反应时间对乙酰基质量分数有极显著的影响（P〈0．01），醋酸酐用量（0．16～0．37mL）对乙酰基质量分数的影响较显著（p〈0.01），醋酸酐用量（0．37～0．51mL）对乙酰基的影响不显著（P〉0．05）；通过正交实验确定最佳制备条件为反应温度25℃、pH8．0、醋酸酐用量0．44mL、反应时间1．5h，在此条件下制备得到的芋艿改性淀粉乙酰基质量分数为3．56％。理化性质的检验结果表明改性淀粉较原淀粉透明度提高41．28％、溶解度增大12.36％，膨胀率提高2．94％。改性淀粉的X-射线衍射图和芋艿淀粉的特征谱线一致，晶型为A型；芋艿淀粉颗粒较完整，没有裂缝，表面较光滑，形貌呈多面体，大颗粒淀粉周围附着许多小颗粒。芋艿改性淀粉颗粒完整，较光滑、多孔，呈多面体。

超高压处理对槟榔芋淀粉理化性质的影响

以槟榔芋淀粉为原料,采用超高压技术对淀粉进行改性处理,研究不同压力处理对其理化性质的影响。结果表明:随着压力的增大,槟榔芋淀粉的溶解度、膨胀度呈先减小后增大的趋势,但是均显著低于原淀粉;超高压处理可以显著增大槟榔芋淀粉的透光率;经200 MPa压力处理后,其冻融稳定性有明显改善。经300 MPa压力处理后,槟榔芋淀粉凝胶的硬度、咀嚼性和胶黏性都显著增加,但弹性和凝聚性变化不显著。RVA测定结果表明:淀粉糊的峰值黏度随处理压力的增大而显著增大;改性后槟榔芋淀粉的崩解值略高于原淀粉,而回生值变化不显著;200 MPa压力处理可降低槟榔芋淀粉的糊化温度。研究表明,一定程度的高压处理可以达到改善槟榔芋淀粉理化性质的目的。

羧甲基芋艿淀粉的制备及其性质研究

本试验通过乙醇溶剂法对芋艿淀粉进行羧甲基化改性,考察了氢氧化钠量、氯乙酸量、反应温度、反应时间对羧甲基芋艿淀粉(CarboxyMethyl Starch,CMS)制备的影响,在单因素试验的基础上,通过正交试验对羧甲基芋艿淀粉制备工艺进行优化。结果表明:羧甲基芋艿淀粉制备的适宜工艺条件为氢氧化钠:AGU(AnhydroGlucose Unit,芋艿淀粉葡萄糖残基)的摩尔比1.2∶1、氯乙酸﹕AGU的摩尔比0.6∶1、反应温度60℃、反应时间3 h;在适宜工艺条件下,制得的羧甲基芋艿淀粉颗粒结构发生了变化,糊化温度由原淀粉的最高温度85.49℃变为69.16℃,红外光谱中出现了羧酸盐—COO—的特征吸收峰,证明淀粉分子上已经接入了羧甲基基团。

球磨-辛烯基琥珀酸酯化槟榔芋淀粉的特性研究

以槟榔芋原淀粉为原料,经球磨和辛烯基琥珀酸酯化制得复合改性淀粉,采用扫描电镜、红外光谱仪、X-射线衍射仪、差示扫描量热仪、快速粘度仪等对其结构和糊化特性进行研究,并与原淀粉、仅酯化和仅球磨的改性淀粉进行比较。结果表明:与原淀粉相比,酯化淀粉颗粒和晶体结构均无明显变化,但红外光谱图在1725、1572 cm^(-1)处出现新吸收峰,糊化温度降低,峰值温度由81.77℃降低到78.83℃,糊黏度升高,峰值黏度由597.67 m Pa·s升高到2066.33 m Pa·s;球磨淀粉颗粒破碎明显,晶体结构严重破坏,糊化温度降低,峰值温度为72.14℃,糊黏度降低,峰值黏度为296.33 m Pa·s。复合改性淀粉颗粒发生熔融、破损严重,取代度由酯化淀粉的0.01756增加到0.01994,酯化程度更高;糊化温度最低,峰值温度为65.69℃;糊黏度最高,峰值黏度为5063.67 m Pa·s。复合改性淀粉具有更好的低温糊化和增稠特性,应用前景广阔。

磷酸酯淀粉与PVA的混溶性分析

以初显分离时间和沉降率为性能指标,分析了磷酸酯(香芋)淀粉与PVA的混溶性。结果表明,磷酸酯化能显著提高香芋淀粉与PVA的混溶性,并且随着取代度的增长,酯化淀粉与PVA的混溶性提高;浆料浓度的增加,使酯化淀粉与PVA的混溶性降低。

槟榔芋淀粉与其球磨酯化淀粉理化性质比较

以槟榔芋原淀粉为原料,采用球磨结合辛烯基琥珀酸(OSA)酯化方法制得复合改性淀粉,对其理化性质进行研究,并与原淀粉、酯化淀粉和球磨淀粉进行比较。结果表明:球磨淀粉的溶解度、膨润力和透明度均显著提高(P<0.05),尤其是冷水溶解度,但其抗凝沉性、冻融稳定性和表观黏度却降低;酯化淀粉和复合改性淀粉的溶解度、膨润力、透明度、抗凝沉性、冻融稳定性和表观黏度均明显提高,由此可见槟榔芋原淀粉和球磨淀粉经OSA酯化改性后品质均得到明显改善,复合改性淀粉的表观黏度增加尤为明显,说明其具有更好的增稠性能。