水稻生长过程中籽粒水分状态和横向弛豫特性分析

【目的】基于低场核磁共振(LF-NMR)技术观察水稻抽穗到成熟过程中籽粒水分状态的变化,探讨淀粉、蛋白质的积累效应对前者的影响,为水稻品质形成规律提供数据参考。【方法】对抽穗后63 d内的"越光"有机稻间隔采样,测定籽粒的百粒重、硬度、水分含量、淀粉含量和蛋白质含量,比较水稻在抽穗后不同生长时期的整体品质变化,通过LF-NMR测定的横向弛豫参数定性和定量地分析籽粒中的水分动态,探讨水稻品质形成过程与水分状态的相关联系。【结果】在抽穗后7—14 d百粒重和淀粉含量增长速率最快,两者表现极显著正相关(P<0.01)。籽粒硬度分别与淀粉含量和蛋白质含量都极显著正相关(P<0.01),与水分含量极显著负相关(P<0.01)。水分含量在抽穗后7—56 d从57.16%呈指数型下降到22.39%。淀粉含量在抽穗后42 d内呈"S"型曲线增长至50.47 g/100 g湿基。蛋白质含量在抽穗后7—49 d线性地增长至峰值6.56 g/100 g湿基。总体而言,水稻籽粒在抽穗后49 d左右整体品质已经形成。LF-NMR反演图谱表明在抽穗后7 d内籽粒部分水分往高自由度方向移动。抽穗后7—21 d,反演曲线整体向左迁移,表征流动性最弱"结合水"的T2b峰出现,表征束缚水的T_(22)峰发生峰的分化现象。4种横向弛豫时间T_(2b)、T_(21)、T_(22)和T_(23)随生长时期而减小,水稻籽粒中的整体氢质子自由度在逐渐降低。抽穗后21 d左右,"结合水"的峰比例超过束缚水和自由水的峰比例总和。籽粒内的水分含量和横向弛豫参数(T_(2b)、T_(21)、T_(22)、T_(23)、A_(2b)、A_(22)和A_(23))都随生长时期极显著地变化(P<0.01),而且淀粉和蛋白质积累与前者变化具有极显著的相关性(P<0.01)。尤其是淀粉充实胚乳细胞,水分子被淀粉颗粒包围或与其中的亲水基团氢键作用,使得整体水分状态向"结合水"的方向迁移。基于对横向弛豫信号的主成分分析,发现抽穗后42 d内不同生长时期的籽粒水分状态差异显著,42 d后整体趋于稳定。【结论】水稻灌浆期间,籽粒内部水分状态与淀粉和蛋白质的积累显著相关;"结合水"的比例逐渐上升,束缚水和自由水的比例显著下降;利用LF-NMR技术可以有效分析抽穗后不同生长时期籽粒的整体水分动态变化。

GC和LF-NMR结合化学计量学方法检测掺假油茶籽油

为了对油茶籽油品质控制及评价提供支撑,以纯油茶籽油和掺假油茶籽油(分别掺入菜籽油、花生油、棕榈油和高油酸花生油)为试验材料,采用气相色谱法(GC)分析其脂肪酸组成,采用低场核磁共振技术(LF-NMR)测定其横向弛豫特性数据,结合主成分分析(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和偏最小二乘分析(PLS)等化学计量学方法建立油茶籽油掺假的定性和定量分析模型。结果表明:5种植物油的脂肪酸组成和LF-NMR横向弛豫特性数据存在显著区别;油茶籽油和其他4种植物油在PCA得分图上可清晰区分;PLS-DA模型可有效区分油茶籽油和掺假油茶籽油,判别正确率均可达100%;建立的油茶籽油中掺入菜籽油、花生油、棕榈油、高油酸花生油的PLS定量预测模型,真实值与预测值的相关系数(R2)分别为0.994 1、0.998 6、0.997 6、0.978 1。综上,GC和LF-NMR结合PCA、PLS-DA以及PLS等化学计量学方法可用于油茶籽油掺假类别判定及掺假量分析。

定应变加速老化条件下HTPB衬层交联密度老化模型

为了对定应变贮存老化条件下端羟基聚丁二烯(HTPB)衬层横向弛豫特性和交联密度的变化规律进行研究,设计了0%、5%、10%、15%定应变水平下HTPB衬层的加速老化试验,采用低场1H NMR CPMG序列对HTPB衬层的质子横向弛豫衰减曲线进行了测试,并根据修正的单链模型计算得到了HTPB衬层的交联密度,分析了交联密度的变化规律,同时建立了考虑物理拉伸和化学老化因素的交联密度老化模型,对老化模型参数的影响因素和变化规律进行了研究。结果表明,定应变贮存老化条件下HTPB衬层的交联密度呈现先增大后降低的趋势,定应变的存在会导致HTPB衬层的应力松弛时间增加,但是对HTPB衬层的老化反应速率常数没有显著的影响。建立的交联密度老化模型的具体形式为νNMR(ε,t)=νp0(ε)τ(ε)[1-exp(-t/τ(ε))]+νini-k (ε) t,该模型与试验结果的相关系数R>0.9500(5%定应变时相关系数R>0.9000),可以用来描述定应变条件下HTPB衬层交联密度的老化规律。