同步辐射X光束线解析淀粉中间体中多糖有序结构的研究

谷物淀粉是微米尺度的多糖聚合体，分子量巨大、构型复杂，淀粉整体的晶体学结构目前未解。本课组在前期研究中发现谷物淀粉存在纳米尺度的中间体，在研究淀粉中间体分子量的MALDI－TOF质谱测定中，又发现各种多糖峰以正态分布组合、分子量呈现有序排列，显示出"多糖片段"和"封闭结构"的有序规律。本课题针对中间体MALDI－TOF质谱实验显示出多糖组成的有序规律，引进同步辐射的X射线衍射和小角X射线散射实验技术，分析、测定玉米淀粉中间体的多糖 "直链片段"和"封闭结构"等有序组成规律与晶体结构之间的关系；使同步辐射的X光束线站在解决淀粉中间体、多糖聚合问题中的应用打开突破口，使淀粉晶体学研究获得新的认知和进展；在其他分析方法的配合下，为优异谷物种质的性状、专用食品原料，提供纳米尺度的数据和指标；为保障食品质量和安全、指导有效使用粮食资源，提供参考依据和实验技术。

完成情况：利用上海光源、合肥国家同步辐射实验室，在前期研究中所发现的谷物淀粉组成中存在纳米尺度的中间体的基础上，在建立了谷物淀粉中间体中低聚糖组成的电喷雾质谱解析方法的基础上，对所发现的在小麦、玉米淀粉中间体分子量测定的MALDI－TOF质谱图中，各种多糖峰以正态分布组合、分子量呈现有序排列，显示出“多糖片段”和“封闭结构”的有序规律进行了研究。根据联合基金的申请，使用合肥X射线衍射与散射XRDS光束线站、扩展X光吸收精细结构线站，上海 BL08U软X射线谱学显微(ＳＴＸＭ)光束线站、BL13W1Ｘ射线成像及生物医学应用光束线站、BL14B1Ｘ射线衍射光束线实验站、BL14W1Ｘ射线吸收精细结构谱线站、BL15U硬Ｘ射线微聚焦及应用（微束）光束线站、BL16B1Ｘ射线小角散射光束线站(ＳＡＸＳ)，揭示多糖MALDI－TOF质谱中的规律。针对单一品种的谷物淀粉中间体，根据质谱图中分子量的分布、排列信息，引进同步辐射的方法解析多糖质谱；探索在纳米尺度下，“多糖片段”和“封闭结构”构成淀粉中间体是否也具有类似于氨基酸构成多肽那样的“序列”性和其它规律，探索建立纳米尺度下多糖组成淀粉中间体的模型，为谷物种质和淀粉材料，提供多糖大分子在纳米尺度的结构数据，经过3年研究，以X射线为基础，配合超声、光学方法，为攻克谷物淀粉这一天然半晶体的结构解析，奠定了使用大科学装置的基础，在国际合作等其他基金项目的支持下，完成了计划中的任务。.　　　取得成果：.1.共完成了17篇论文，其中SCI收录6篇（其中一篇在一个月内被转载114次），EI收录9篇；.2.参加制定电磁场国际组织规则一部，获得华夏英才出版基金一项，完成英文科学论著一篇；.3.开展国家自然科学基金国际合作3项，完成国际会议邀请报告2次：.1）2nd Global Congress on Microwave Energy Applications，July23-28,Long Beach，USA(本人担任大会中国主席).2）14th ASIAN SYMPOSIUM ON MEDICINAL PLANTS, SPICES AND OTHER NATURAL PRODUCTS;.4.培养研究生6人，相关工作被推荐国家科技进步奖（评审中进入会评阶段）。. 本项目今后的发展，将利用生物工程对淀粉中间体进行“定向”、“定型”修饰。