直链淀粉测定仪与淀粉的直支链区分方法.doc

托普仪器致力于中国农业仪器的发展 直链淀粉测定仪与淀粉的直支链区分方法摘 要： 按照溶解度差异和分子特性差异两种分离原理， 直链淀粉与支链淀粉的分离方法分别有温水抽提法、配合剂分离盐类分离法、 控制结晶法、直链淀粉测定仪测定法以及色谱法和纤维素吸附法等。对这些方法进行了综述及分析比较。 关键词： 直链淀粉测定仪 支链淀粉 直链淀粉 分离 淀粉既可供食用又可做工业原料。Mever K H等人指出淀粉不是单一的物质，而是直链淀粉和支链淀粉的混合物。直链淀粉是线性直链状分子的多糖，支链淀粉具高度分支的多糖。分离直链淀粉和支链淀粉的方法有很多，主要有2类。一类方法是以溶解度的差异为依据，它包括温水抽提法，配合剂分离法，盐类分离法，聚合物控制结晶法。另一类方法是以直链和支链淀粉分子结构特性差异为依据，象色谱分离和纤维素吸附法。一、直链淀粉测定仪简介：整个系统由直链淀粉测定仪、计算机检测系统组成。直链淀粉测定仪和计算机之间由RS-232串口线连接。计算机通过RS-232通讯端口与备有专用接口的直链淀粉测定仪连接实现数据的自动采集和传输。整个系统由直链淀粉测定仪系统软件控制。其中采用激光光源的直链淀粉含量检测仪和CCD稻谷外观品质图像分析与识别软件系统属创新性成果，填补了我国仪器仪表在稻谷品质测试领域的空白，为国内首创，属国际先进水平。 由于DPCZ-I型稻谷品质快速检测装置的直链淀粉检测单元部分设计的高灵敏度和稳定性能，测定直链淀粉时，采用脱脂和不脱脂预处理，均能保证检测精度。美国ALPKEM公司的FS-IV化学自动分析仪是1996年ALPKEM公司推出的世界上最先进的第六代产品，该新型流动分析系统针对中国水稻行业分析测试的需要，可实现直链淀粉的测定，分析方法符合中国国家标准，但价格昂贵，到岸价4.9万美元。DPCZ-I型稻谷品质快速检测装置的直链淀粉检测单元和FS-IV化学自动分析仪进行了对比试验，两种仪器均采用不脱脂的前处理工艺，测定大米直链淀粉含量的最大偏差为0.725%，满足了测定准确度的要求。该装置对国产优质大米和进口泰国香米均进行了测定，测定结果表明，DPCZ-I型稻谷品质快速检测装置不仅可以用来测试分析国产优质大米的品质，也可用来测试和评价进口大米的品质。二、直链淀粉测定仪特点：农业部谷物品质监督检验测试中心，国家分析仪器质量监督检验中心分别对DPCZ-I型稻谷品质快速检测装置直链淀粉单元进行了技术测试，测试结果均满足技术要求。DPCZ-型直链淀粉测定仪在DPCZ-I型稻谷品质快速检测装置直链淀粉检测单元的基础上并且保留其优点和性能，吸取分析仪器专用化、微型化、接口通用化的思想设计研制，集计算机技术、分光光度技术于一体的快速、在线检测仪器，可用于大米，玉米，小麦等谷物的直链淀粉品质的快速、在线检测。灵敏度高，稳定性好，自动化程度高，检测速度较快，重复性好，基于Windows操作系统的控制软件，界面直观，操作简单，方便使用，性能价格比高等特点，是粮食部门和食品生产部门提高检测水平与效率，控制粮食质量与成本，减少浪费的先进技术手段。DPCZ-型直链淀粉测定仪由计算机(奔腾3以上配置)和直链淀粉测定仪组成。计算机通过RS-232通讯端口与备有专用接口的直链淀粉测定仪连接实现数据的自动采集和传输。整个系统由直链淀粉测定仪系统软件控制。三、分离方法1、根据不同的溶解度讲行分离1.1 温水抽提法Meyer等人最早采用温水抽提法分离直链淀粉和支链淀粉，发现其结构差异。温水抽提法是将脱脂的淀粉在略高于该淀粉糊化温度的热水中进行搅拌、抽提。在温度为57-100的水中溶涨的淀粉团粒容易浸提。流动的直钵淀粉分从溶胀团粒中渗透出来，而团粒却保持完整，此时大多数链淀粉仍以氢键结合，或处于结晶状态留在团粒中。存有存在时一部分抽提物会氧化分解而成低分子直铸淀粉Baum,Gilbel将淀粉粒在氮气流下用0.5 mol/L NaOH溶液浮30 min，然后用40000g离心2h，上部清液经过中和、浓缩脱水后得直链淀粉。此方法中温度影响淀粉的抽提效率。一般抽提温度稍高天淀粉的糊化温度。若温度太高，则直链淀粉的抽提效率高，但支链淀粉也会被抽提出来，纯度差；若温度太低，则抽提效率低直链淀粉得率也低。1.2配合列分离法配合剂 分离法中以Schoch的丁醇法最为有名。该法是往淀粉中加入正丁醇进行冷却，使直链淀粉-正丁醇复合物沉淀出来。可以用来形成复合物的试剂有很多，把它们分类如下。溶剂：脂肪属醇、二噁烷、氯酸戊酯，丁酮、吡啶。 硝基化合物:硝基乙烷、硝基丙烷、硝基苯、硝基链烷烃。其他：百里酚、高级脂肪酸、溶血卵磷脂。1984年Paul Colonna和Christiane Mercier采用Banks和Greenwood在1967年提出的基本方法分离从光皮和皱皮豌豆中提取的淀粉，成功地将其中的直链淀粉和支链淀粉以及中间组分分离开来。1984年Yasuhito阁等人分离百合、木薯、马铃薯中的直链淀粉所使用的方法是将热的含水10%的丁醇溶液在氮气的环境下冷却，这样重结晶3-6次进行纯化。Yasuhito Take-da等采用配合剂的方法从大米淀粉中分离纯化出直链淀粉。具体步骤如下：将干重为10 g的大米淀粉溶解在300 ml二甲亚矾中，在氮气的环境下搅拌并加热至100左右，然后把300 ml的乙醇加人到溶液中。混合物在0的条件下静置几个小时之后在室温条件下离心分离(20 min，2 500g)，得到的沉淀物再重新溶解在300 ml二甲亚矾中。把再次用乙醇沉淀的淀粉分散在70一80的400 ml水中，然后加人100 ml正丁醇，100ml3-甲基-1-丁醇和13阅而水。混合物在氮气环境下搅拌加热3h，然后冷却至50，在室温的条件下放置在泡沫聚苯乙烯盒中过夜，再在8 rC的条件下静置48 h。离心分离(10000g，20 min，4)得到的沉淀物再分散在1L的含水10%的正丁醇中，加热1h之后冷却，在89C的条件下静置24 h。得到的沉淀物(粗直链淀粉)分散在450ml8090的水中之后立即离心分离(100000g，日立65P)，转子(RP -42)预热到50。得到的上清液中加人550 ml 70的水及100 n1正丁醇，将其加热10 nun之后用玻璃纤维(G5)过滤，再加热几分钟之后冷却(第1次重结晶)。而离心分离得到的沉淀物分散在1L的含水10%的正丁醇中，再次加热。以上步骤重复2次(第2和第3次重结晶)。直链淀粉和正丁醇的复合物通过离心收集，再用乙醇洗出直链淀粉之后用玻璃纤维(G2)过滤收集，用乙醇和乙醚洗涤，然后在室温的条件下置于CaC12上真空干燥。粗直链淀粉溶解在热水中呈不完全透明的溶液，不溶解的物质通过离心分离除去（100000g，1h，50），通过主种方法提到的大米直链淀粉的特性见表1。表 1 大米直链淀粉的特性特性IndicaIR42碘结合力 蓝值 最大吸收波长 n m 特性粘数 m l g I 1 平均聚合度 平均链长 平均每个分子上的链的个数 淀粉酶解极限 经普鲁兰酶作用后， 淀粉酶解极限 20.01.46531929802304.3761011.3 盐类分离法同系高聚物的溶解度随分子量的增加而降低。将非溶剂加人高聚物溶液中将会引起分子离析和沉淀，开始析出和沉淀的是分子量较高的级分。在两种聚合物的混合物中，当其中一种结晶趋势较小时，加人非溶剂将会沉淀或盐析出具有较多的全同立构结构，形成有较高结晶倾向的另一聚合物。盐类分离法就是利用直链和支链淀粉在盐的浓度相同的条件下盐析的温度不同而将其分离。常用的无机盐有硫酸镁、硫酸钱和硫酸钠等。Bus等提出了盐类分离法。此方法的原理是在质量分数10%13%硫酸镁存在下，从质量分数10%马铃薯淀粉的水溶液中使直链淀粉分级结晶而进行分离。先将淀粉溶液在加压下加热至160使之溶解，然后冷却至80，借离心作伟使沉淀的直链淀粉分离。继续冷却至20，使支链淀粉沉淀。此方法也能够用来按分子量的不同将直链淀粉进行分级。1.4 控制结晶分离法淀粉溶液或淀粉糊在低温静置条件下，直链淀粉分子就缓慢渗出，如果适当地降低温度，则此类分子将产生定向并从溶液中结晶出来。这种迅速结晶的现象是结构有规律的全同立构a-D(14)键键合的线性直链淀粉分子的特征。如果浓度太高或温度太低，直链分子的渗出减慢而结晶受阻，结果取而代之的是一种三维凝胶网络，即淀粉的凝沉现象。如果支链淀粉的线性外支链也参与凝胶的形成，那么直链和支链淀粉分离困难或成为不可能。Etherige等通过控制结晶过程分离出了纯度相当高的直链淀粉。Hoffmans Starkfarbriken应用以凝胶作用为基础的流体力学法分离出马铃薯直链淀粉和支链淀粉。2 根据不同的分子结构特性进行分离2.1 色谱法由于直链淀粉和支链淀粉的分子结构和分子量的不同，使得采用凝胶过滤层析分离成为可能。当淀粉溶液通过层析柱时，分子直径比凝胶孔大的支链淀粉分子只经过凝胶颗粒之间的空隙，随洗脱液一起移动，先流出柱外；而分子直径比凝胶孔小的直链淀粉分子，能够进人凝胶相内，不能和洗脱液一样向前移动，移动的速度必然要落后于支链淀粉分子。但由于此方法所的上样量较少，所以多用于对已分离的直链淀粉和支链淀粉进行纯度检验。Jane 3和Chen 3就是采用Schoch丁醇法先对马铃薯淀粉、普通玉米和高直链玉米淀粉珊的组分进行分离，然后用凝胶过滤层析对其纯度进行检验。具体步骤如下：选用充满Sephamse CL2B的层析柱(2.680 cm)。采用上行洗脱模式。取淀粉溶液5 ml(淀粉15 mg, 0 . 75 mg的葡萄糖作为标记)进样，洗脱液是质量分数0.02 % NaCl水溶液，洗脱速率30 m1/h。每个组分收集4.8 m1用双管自动分析仪进行测定。对支链淀粉的链长进行分析，选用充满Bio-Gel P-6的Econo-层析柱(1.5mm x 80 cm)。该柱采用下行洗脱模式。洗脱液是重蒸水，洗脱速率21 ml/h，每个组分收集2.3 ml，用同样的方法讲行测定。所得直链淀粉的纯度见表2。表 2 用电位滴定法和凝胶过滤层析( S e p h a r o s e 一2 B ) 测得的直链淀粉的纯度直链淀粉电位滴定法凝胶过滤层析纯度/%碘结合力/%纯度/%马铃薯普通玉米高直链玉米19.318.619.096.593.095.090.296.296.2在我国张林维运用交联明胶亲和色谱法对番薯淀粉组分进行分离，得到直链淀粉和支链淀粉两个级分。其中洗脱液A为含2.0 molL尿素,0.8 x 10-3 molL碘和1.2、102 molL碘化钾的醋酸缓冲液(pH4.8, 0.1 molL)，洗脱液B为含有8 mol/L尿素、0.8x 103 mol/L碘、1.2x10-2 mol/L碘化钾及1.0x10-3 mol/L十二烷基硫酸钠的醋酸缓冲液(pH4 .8，0.1 molL)。玻璃柱(2.5mmx10cm)用交联明胶微粒填装，黑布遮光，用洗脱液平衡48 h，样品上柱后分部收集。所得结果见表3。表3 番薯淀粉级分的鉴定多糖蓝值b淀粉酶解极限/%标准直链淀粉标准支链淀粉支链淀粉直链淀粉直链淀粉1.420.200.241.380.959848509998注： 为用洗脱液 A制备的支链或直链淀粉； 为用洗脱液 B制备的直链淀粉。 最近应用较多的还有高效色谱柱，比如2003年patindolJ和Wang y J应有高效分子排阻色谱对分离出的大米淀粉各个组分（直链淀粉、支链淀粉和中间组分）检验并应用高效阴离子交换色谱配合脉冲安培检测计绘出了支锭淀粉经异淀粉酶脱枝且得到的链长分布图。2002年Grant L A ,Ostenson A Mt Rayas Duarte P应用高效分子排阻色谱检验各种不同的谷物淀粉的分离组分，确定直链淀粉和支链淀粉的含量。直淀粉粉和支链淀粉的分离用一根柱子在90min内就完成了。由引得出结论，这个方法 比笔者所比较的其他方法更快，更准确而重现性也更好。2.2 纤维素吸附法利用直链淀粉能被纤维吸附而支链淀粉不能被吸附的性质可将它们分离。将冷淀粉溶液通过脱脂棉花柱，直链淀粉被吸附在棉花上，支链淀粉流过，直链淀粉再用热水洗涤出来。用此方法可制得高纯度的支链淀粉。四、温馨提示：浙江托普仪器专业生产土壤（肥料）养分速测仪,土壤墒情速测仪,农药残留速测仪,病虫测报灯,病虫调查统计器,孢子捕捉仪等农业专用仪器，此项目仪器均为我公司自主研发生产，多项产品获得国家发明专利和实用新型专利，已获得软件著作权30多项,仪器均通过第三方检测,公司已通过ISO9001:2008质量体系认证。高知名度品牌及高端的资质配套为客户选择放心的产品和服务提供有力依据，为经销商投标成功提供有力的保障！浙江托普仪器为您提供基层农技推广体系建设项目一站式服务！大品牌可信赖、 产品质量好、供货周期短、价格优惠。欢迎广大新老客户来电咨询合作！公司名称：浙江