玉米胚乳淀粉粒粒度分布及其理化特性和酶学机理研究

淀粉是重要的食物来源和工业原料。淀粉粒粒度分布显著影响淀粉的理化特性和功能，作为影响淀粉品质的一项基本指标越来越受到重视。玉米是淀粉生产的主要原料，但目前对玉米淀粉粒粒度分布的研究较少，玉米大淀粉粒和小淀粉粒的划分尚没有统一的标准，淀粉粒粒度分布形成的酶学机理不清楚。本申请项目选用马齿型、半马齿型和硬粒型玉米为材料，研究玉米胚乳淀粉粒的粒度分布特征及其与淀粉合成酶活性的关系，观察大、小淀粉粒的形态特征，分析大、小淀粉粒及重组淀粉的理化特性，揭示大、小淀粉粒结合蛋白的表达差异，对差异蛋白进行质谱鉴定，明确淀粉粒粒度分布、淀粉粒结合蛋白与淀粉理化特性的关系，阐明淀粉粒粒度分布形成的酶学机理。项目将推动玉米淀粉粒粒度分布的研究，促进玉米淀粉的定向加工利用，同时为进一步调控玉米籽粒淀粉品质，在作物体内直接生成结构适宜、能满足相应需求的天然淀粉提供理论依据。

淀粉是重要的食物来源和工业原料。淀粉粒粒度分布显著影响淀粉的理化特性和功能，作为影响淀粉品质的一项基本指标越来越受到重视。玉米是淀粉生产的主要原料。本项目以不同玉米品种为材料，采用激光衍射粒度分析仪测定了胚乳发育过程中淀粉粒粒径以及体积、表面积和数目的分布，根据生理生化方法测定与淀粉合成有关酶的活性，借助淀粉粘度测定仪、动态流变仪、差示扫描量热仪和X-射线衍射仪研究了大、小淀粉粒配比组成重组淀粉的糊化、流变学、热力学和晶体特性，采用光学显微镜和扫描电镜技术观察了淀粉粒大小、频率分布及形态特征，采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳和2D-聚丙烯酰胺凝胶电泳比较了大、小淀粉粒结合蛋白的表达差异，分析了玉米胚乳淀粉粒的粒度分布特征及与其形成的酶学机理，弄清了玉米胚乳大、小淀粉粒的形态特征和理化特性，探讨了大、小淀粉粒结合蛋白的表达分析。通过项目研究，发现随着胚乳发育，玉米胚乳淀粉粒体积和表面积分布均呈现“单峰-双峰-三峰”的动态变化，数目分布始终表现为单峰曲线。以成熟期淀粉粒体积分布三峰曲线的谷值为界线，将玉米淀粉粒分为小型（≤3.519 μm）、中型（3.519~7.422 μm）和大型（≥7.422 μm）。玉米胚乳淀粉主要由小型淀粉粒组成，其对表面积的贡献最大，而大型淀粉粒对体积的贡献最大。SSS和SBE是影响玉米胚乳淀粉粒粒度分布形成的主要酶，SSS和SBE活性越高，淀粉粒平均粒径越大，大淀粉粒所占体积越多。重组淀粉中大淀粉粒比例越高，淀粉峰值黏度、崩解值及糊化起始温度、峰值指数、热焓值、结晶度越高，淀粉糊的稠度系数越大，峰值温度、终值温度、糊化范围和流变指数越低。项目将推动玉米淀粉粒粒度分布的研究，促进玉米淀粉的定向加工利用，同时为进一步调控玉米籽粒淀粉品质，在作物体内直接生成结构适宜、能满足相应需求的天然淀粉提供理论依据。