馬鈴薯中有機溶劑的分離研究

馬鈴薯中有機溶劑的分離研究

通常，甘薯粉由兩種糖組成。其中之一是線性成分-直線淀粉，另一種是高度分行的組成的支鏈淀粉。馬鈴薯直鏈淀粉、支鏈淀粉的含量根據(jù)不同來源的淀粉而不同,通常直鏈淀粉的含量占總淀粉的15～25%。這兩種多糖是同源葡聚糖,只是支鏈淀粉有兩種鏈銜接方式-主鏈上的α-(1→4)和支鏈上的α-(1→6)。馬鈴薯和馬鈴薯淀粉的物理化學性質(zhì)的影響因素包括:直鏈淀粉、支鏈淀粉含量,分子量,分子量分布,鏈長,鏈長分布和磷含量。因此分離馬鈴薯直鏈淀粉、支鏈淀粉對于研究馬鈴薯淀粉的性質(zhì)具有十分重要的意義。吉宏武和丁霄霖報道了一種馬鈴薯直鏈淀粉、支鏈淀粉的分離方法,該方法采用稀堿溶液對總淀粉進行分散,通過稀鹽溶液沉淀支鏈淀粉。最后得到的支鏈淀粉純度不高(含有直鏈淀粉)。由于直鏈淀粉和支鏈淀粉分子量都很大,鏈條長,給分離帶來一定的困難。本研究參考Liu等報道的方法,將淀粉水溶液高溫高壓蒸煮3h后,加入正丁醇螯合直鏈淀粉,再將樣品置于泡沫箱中過夜,緩慢冷卻,直鏈淀粉和支鏈淀粉分別結(jié)晶,最后通過離心將直鏈淀粉和支鏈淀粉進行分離。本研究還通過光譜測量和光學顯微鏡對分離得到的馬鈴薯直鏈淀粉、支鏈淀粉組分進行了檢驗。1材料和方法1.1m00光學顯微鏡TGL-20B高速臺式離心機,徠卡(Leica)DM1000光學顯微鏡,佳能(Canon)G10數(shù)碼相機,UV765紫外可見分光光度計,LDZX-40自動型不銹鋼立式壓力蒸汽滅菌器。所有試劑均為分析純。1.2實驗方法1.2.1u3000nacl-pcr聯(lián)合過濾馬鈴薯塊莖洗凈后晾干(1.82kg),用鋼絲球?qū)⑵ご耆?切成2～3cm小塊,用2L含1%(m/V)NaCl和0.2%(m/V)Na2SO3的蒸餾水勻漿,4層紗布過濾。再用13L含1%(m/V)NaCl和0.2%(m/V)Na2SO3的蒸餾水沖洗濾渣,邊沖洗邊搖動濾布。濾液靜止2h后傾去上清,將沉淀轉(zhuǎn)移到2L燒杯中用1.8L含1%(m/V)NaCl的蒸餾水重懸浮,加入攪拌子磁力攪拌10min,靜置1h后傾去上清。重復用1%(m/V)NaCl溶液洗滌2次。沉淀用1.8L0.01mol/LNaOH洗一次,最后用1.8L蒸餾水洗三次,沉淀于40℃真空干燥即得精制馬鈴薯總淀粉。1.2.2支鏈淀粉-見步驟a(a)稱5g精制馬鈴薯總淀粉于500mL燒杯中,加375mL蒸餾水(1.33%,m/V)和一個磁力攪拌子。在沸水浴中攪拌30min使樣品變成膠狀。(b)當樣品冷卻到～50℃,測量樣品的pH值,用磷酸緩沖液(40g/LNaH2PO4,10g/LNa2HPO4)將pH調(diào)到5.9-6.3。(c)將樣品平分到兩個500mL燒杯中于121℃蒸煮180min。(d)在沸水浴中攪拌樣品2h。將樣品轉(zhuǎn)移到1000mL圓底燒瓶,加80mL正丁醇(～20%淀粉溶液體積),回流1h。(e)當樣品冷卻到～50℃,將圓底燒瓶轉(zhuǎn)移到泡沫箱中讓樣品過夜緩慢冷卻。(f)將樣品轉(zhuǎn)移到三個250mL的離心管中8700g離心30min。將上清液傾入干凈的1000mL圓底燒瓶中(支鏈淀粉-見步驟i)。將直鏈淀粉沉淀轉(zhuǎn)移到干凈的1000mL圓底燒瓶中,加400mL蒸餾水,80mL正丁醇,回流1h。將圓底燒瓶置于泡沫箱中過夜冷卻。(g)再重復離心和回流2次。(h)離心,傾去上清,將直鏈淀粉轉(zhuǎn)移到玻璃培養(yǎng)皿。用鋁箔紙蓋住培養(yǎng)皿并在鋁箔紙上刺很多小孔使空氣流通。50℃下真空干燥。(i)使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮步驟f里的上清液。加入正丁醇(20%于濃縮液體積),用手搖勻,轉(zhuǎn)移到兩個250mL的離心管中,8700g離心30min。將上清液轉(zhuǎn)移到干凈的瓶子里,加入等體積的正丁醇,搖動再離心。將上清液傾入1000mL圓底燒瓶里用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進行濃縮。(j)加入過量的甲醇到濃縮的支鏈淀粉溶液(1成支鏈淀粉溶液:2成甲醇)使支鏈淀粉沉淀。轉(zhuǎn)移到兩個250mL的離心管里,8700g離心15min。將支鏈淀粉轉(zhuǎn)移到玻璃培養(yǎng)皿進行真空干燥(步驟h)。(k)分別稱量直鏈淀粉和支鏈淀粉重量,計算二者得率,然后用多功能食物攪拌機粉碎。1.2.3鏈式淀粉和支鏈式淀粉的檢驗1.2.3.ph值的測定方法分別稱取0.05g馬鈴薯直鏈淀粉和支鏈淀粉純品于100mL燒杯中,分別添加10mL0.5mol/LKOH溶液,加入攪拌子,熱水浴攪拌溶解,定容到100mL,即為0.5mg/mL。分別取5mL0.5mg/mL直鏈淀粉和支鏈淀粉溶液放入100mL燒杯中,加蒸餾水60mL,以0.1mol/LHCl將pH值調(diào)到3.5,加入碘試劑(2.0g碘溶于少量蒸餾水,再加入碘0.2g,用蒸餾水稀釋定容到100mL)1mL,并以蒸餾水定容到100mL。靜置20min,以蒸餾水為空白,用雙光束分光光度計進行可見光全波長段掃描。1.2.3.金魚的光學顯微觀察將新鮮馬鈴薯、精制馬鈴薯總淀粉、馬鈴薯直鏈淀粉和支鏈淀粉分別置于徠卡光學顯微鏡下進行觀察,并用佳能數(shù)碼相機進行拍照記錄。新鮮馬鈴薯塊莖置于載玻片上觀察前切成厚約0.1mm的薄片,馬鈴薯總淀粉、直鏈淀粉和支鏈淀粉觀察前用多功能食物攪拌機粉碎。2結(jié)果與討論2.1馬鈴薯立支鏈淀粉的分離純化馬鈴薯直鏈淀粉和支鏈淀粉均為自然界中存在的高分子物質(zhì),分子量大、鏈條長。本實驗通過兩次沸水浴和一次高溫高壓蒸煮將馬鈴薯直鏈淀粉和支鏈淀粉充分分散開,高溫高壓蒸煮3h以后淀粉溶液變得更加澄清。通過正丁醇螯合直鏈淀粉再將樣品置于泡沫箱中緩慢降溫使直鏈淀粉、支鏈淀粉分別結(jié)晶,離心以后實現(xiàn)直鏈淀粉與支鏈淀粉的分離。沉淀為直鏈淀粉,上清液中的支鏈淀粉最后添加甲醇并通過離心沉淀出來。圖1為干燥前的馬鈴薯直鏈淀粉、支鏈淀粉,從圖中可以看出直鏈淀粉呈棉絮狀,支鏈淀粉呈蠟質(zhì)狀。干燥以后分別得馬鈴薯直鏈淀粉、支鏈淀粉1.06g和2.44g,二者得率分別為21.13%和48.71%(原料為5.00g)。直鏈淀粉、支鏈淀粉的損失主要來自于進一步分離直鏈淀粉中的支鏈淀粉(步驟f和g)和支鏈淀粉淀粉中的直鏈淀粉(步驟f和i)。相對于馬鈴薯淀粉組成,分離過程中支鏈淀粉損失更大(普通馬鈴薯支鏈淀粉約為75%)。2.2鏈式淀粉和支鏈式淀粉的檢測2.2.1馬鈴薯-碘-粉的分光光度計算圖2為25μg/mL馬鈴薯直鏈淀粉、支鏈淀粉與碘結(jié)合物的顏色,從圖中可以看出馬鈴薯直鏈淀粉與碘的作用物呈藍色,馬鈴薯支鏈淀粉與碘的作用物呈紫色,不同來源的直鏈淀粉和支鏈淀粉都具有這一性質(zhì)。將兩種結(jié)合物于1cm石英比色杯中進行雙光束分光光度計光譜測量,實驗結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出馬鈴薯直鏈淀粉與碘的結(jié)合物在500～800nm處有可見光吸收,最大吸收波長為680nm;馬鈴薯支鏈淀粉與碘的結(jié)合物在500～600nm處有可見光吸收,最大吸收波長為550nm,與文獻報道結(jié)果一致。2.2.2馬鈴薯總淀粉的提取圖4(a)為新鮮馬鈴薯薄片的顯微圖,從圖中可以看出馬鈴薯細胞中含有豐富的淀粉顆粒。本實驗從1.82kg新鮮馬鈴薯中提取得到368.56g淀粉,得率為20.25%(w/w)。圖4(b)為提取的馬鈴薯總淀粉粉碎后的顯微圖,從圖中可以看出馬鈴薯總淀粉顆粒呈圓形或橢圓形,直徑為10～100μm,形態(tài)與Singh通過掃描電鏡觀察到的馬鈴薯淀粉顆粒相似。圖4(c)和圖4(d)分別為40℃真空干燥并粉碎后的馬鈴薯直鏈淀粉和支鏈淀粉,從圖