植物C-型淀粉资源、晶态分布和功能特性研究

Plant C-type starch, which is a combination of A-type and B-type crystallinity, is usually found in the seeds and metamorphosis organs of some plants. However, there is little information on the resources of C-type starches, and their allomorph distributions and functional properties are unclear, which restrains us to know, exploit and utilize these C-type starches..In our previous research, the structural and functional properties of some C-type starches have been investigated, and many patterns of allomorph distribution in C-type starches have been found. In this project, C-type starches will be extracted from more than 50 types of different botanical sources, and their structural properties, such as morphologies, components, amylopectin fine structures, amorphous/single-helical/double-helical contents in starch, and crystalline properties, will be investigated through morphological observation, chemical determination and modern apparatus analysis. The allomorph distributions of C-type starches will be investigated using acid hydrolysis and gelatinization methods in combination with morphological changes and spectrum analyses. The gelatinization, hydrolysis and digestion properties of C-type starches will also be measured, and the morphological and structural changes of starch will be analyzed during gelatinization, hydrolysis and digestion. The relationships among structural properties, allomorph distributions and functional properties will be discussed. The research results of this project would add to our knowledge of plant C-type starch, and would be very helpful in the exploitation and utilization of C-type starches.

植物C-型淀粉由A-和B-型晶体组成，常见于植物的种子和根茎变态器官中。国内外对C-型淀粉资源的报道较少，尤其是C-型淀粉的晶态分布和功能特性尚不清楚，严重制约了人们对C-型淀粉资源的认识、开发和利用。课题组在前期工作中，研究了部分植物C-型淀粉的结构和功能特性，提出C-型淀粉有多种晶态分布方式。本项目拟采集50种以上不同植物来源的C-型淀粉，通过形态观察和化学测定，同时借助现代分析仪器，研究它们的形态、组成、支链淀粉精细结构、淀粉中无定形/单螺旋/双螺旋含量和晶体特性等结构特性。利用酸水解和糊化处理淀粉，结合形态结构和波谱变化，查明C-型淀粉中A-和B-型晶体的分布方式。测定C-型淀粉的糊化、水解和消化等功能特性，并查明糊化、水解和消化过程中淀粉形态和结构特性的变化，探讨结构特性和晶态分布与功能特性的关系。研究结果丰富和充实植物C-型淀粉相关知识，为C-型淀粉资源的开发和利用提供理论。

淀粉主要由直链和支链淀粉组成，支链淀粉形成A-和B-型晶体。根据包含的晶体类型，植物淀粉分为A-、B-和C-型三种，其中A-和B-型淀粉分别仅含有A-和B-型晶体，而C-型淀粉同时包含A-和B-型晶体。国内外的文献报道认为，C-型淀粉中的A-和B-型晶体分别位于同一个淀粉粒的外部和内部。C-型淀粉常见于植物的种子和变态根茎中，但目前对C-型淀粉资源报道较少，且研究不深入，制约了人们对C-型淀粉的认识、开发和利用。本项目主要开展了六个方面的研究：采集富含淀粉的植物资源，鉴定淀粉的晶体类型；比较不同板栗品种C-型淀粉的特性；查明了土圞儿块根C-型淀粉的晶态分布和特性；研究甘薯不同颜色块根C-型淀粉的特性和晶态分布；揭示偏中心脐点的莲藕C-型淀粉的晶态分布和特性；建立了一些淀粉分离纯化新方法，优化了部分淀粉理化特性的分析技术。本研究共采集了64种(含品种)植物淀粉，经鉴定有13种A-型淀粉、9种B-型淀粉和42种C-型淀粉。C-型淀粉至少包含四种晶态分布方式：A-和B-型晶体分别位于同一个淀粉粒的外部和内部，如豌豆、蚕豆和板栗等淀粉；A-和B-型晶体位于不同淀粉粒内，如土圞儿块根包含A-型淀粉和B-型淀粉；A-和B-型晶体即可以分布于同一个淀粉粒内，也可以位于不同淀粉粒中，如甘薯块根包含A-型淀粉、B-型淀粉和C-型淀粉；偏中心脐点的C-型淀粉，淀粉粒的远脐点端区域主要分布有B-型晶体，近脐点端的颗粒外围区域主要分布有A-型晶体，而颗粒的内部有A-和B-型晶体混合分布，如莲藕淀粉。C-型淀粉中A-和B-型晶体的分布和含量影响淀粉的结构和功能特性，进一步决定淀粉的用途。A-和B-型晶体在C-型淀粉中的含量不仅受植物基因型控制，而且还受植物的生长环境，尤其是生长温度影响。研究结果丰富和充实了C-型淀粉相关知识，为C-型淀粉植物的开发和利用、C-型淀粉作物的品质育种和栽培提供理论参考。