烤烟不同成熟度上部叶中抗性淀粉与淀粉组分的变化及其与基因表达的关系

  目的  为研究烤烟上部叶在成熟后期及烘烤过程中淀粉组分和抗性淀粉含量的变化。  方法  以烤烟品种云烟87上部叶为试验材料,分析不同成熟度鲜烟叶及其在烘烤过程中淀粉组分和抗性淀粉含量的变化,阐明抗性淀粉和淀粉组分的相关性,通过实时定量PCR探究不同成熟度烟叶中淀粉合成相关基因的表达模式。  结果  （1）随烟叶不断成熟,淀粉粒数量迅速变多、体积增大,烟叶变黄时,叶绿体开始解体,淀粉粒逐渐降解。（2）不同成熟度鲜烟叶中直链淀粉含量与支链淀粉含量:欠熟 > 适熟 > 过熟,而抗性淀粉含量差异不大;在烟叶衰老过程中,支链淀粉迅速降解,而直链淀粉和抗性淀粉缓慢降解。（3）在烘烤过程中,淀粉降解主要集中在变黄期。烘烤结束后,烤烟中未降解的淀粉约50%为抗性淀粉。（4）淀粉合成基因葡萄糖-1-磷酸腺苷酰转移酶小亚基3（AGPS3）、葡萄糖-1-磷酸腺苷酰转移酶大亚基（AGPL）、颗粒结合型淀粉合酶（GBSS）、可溶性淀粉合酶2（SS2）、1, 4-a-葡聚糖分支酶（SBE1）、2, 3淀粉分支酶2（SBE2）和异淀粉酶2（ISA2）在欠熟烟叶中的基因表达水平较高,随烟叶衰老表达水平下调,而异淀粉酶3（ISA3）的基因表达水平在烟叶衰老过程中持续上调。  结论  烤烟不同成熟度上部叶中存在抗性淀粉,烘烤过程的变黄期是烟叶内淀粉降解的主要时期,但大田期形成的抗性淀粉很难在烘烤过程中充分降解。因此,可以通过适当推迟烟叶采收,降低烤烟淀粉含量,从而提高上部叶可用性。      

抗性淀粉研究方法

抗性淀粉的研究分多个方面（１）空间结构的研究,（２）分子量分布的研究,（３）热力学研究,（４）含量的测定,本文对这些方面的研究作了综述。     

抗性淀粉制备方法的研究

抗性淀粉由于其功能特性而日益受到人们的关注。本文论述了抗性淀粉的定义、分类、原料的选择以及制备方法的研究进展。     

淀粉分子结构对形成抗性淀粉的影响

考察了几种大米淀粉和土豆淀粉形成抗生淀粉的能力,用分子排阻色谱的方法研究其分子结构。认为土豆淀粉比大米淀粉更适用来生产抗性淀粉。     

直链淀粉和支链淀粉对抗性淀粉形成的影响

直链淀粉含量对抗性淀粉的形成有显著影响,直链淀粉含量与抗性淀粉产率明显呈正相关。脱支处理使直链淀粉含量明显提高,经压热处理后,抗性淀粉产率大幅度增加,实验结果表明,仅直链淀粉参与了抗性淀粉的形成,支链淀粉不利于抗性淀粉的形成。      

鲜食糯玉米贮藏过程中淀粉含量及相关酶活性变化的研究

以垦糯1号为研究对象,测定不同贮藏温度(5、15、25℃)下鲜食糯玉米中可溶性总糖、总淀粉、直链淀粉、支链淀粉的质量分数及淀粉相关酶活性在48 h贮藏期内的变化。结果表明,由于颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)活性和淀粉脱分支酶(DBE)活性随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈下降趋势,降低了对直链淀粉合成和积累的促进作用,而可溶性淀粉合成酶(SSS)活性和淀粉分支酶(SBE)活性随贮藏温度的升高贮藏时间的延长呈上升趋势,促进了支链淀粉的积累,且可溶性糖主要向支链淀粉转化,从而使鲜食糯玉米中支链淀粉质量分数和总淀粉质量分数升高;贮藏温度对鲜食糯玉米中淀粉质量分数变化影响显著,5℃条件下变化最缓慢,是鲜食玉米贮藏的理想温度。     

不同烘烤湿度条件与烟叶淀粉含量变化关系

研究了不同烘烤湿度条件与烤烟烟叶干物质、淀粉、可溶性糖的变化关系.结果表明,随着烘烤湿度的提高,干物质损失量、淀粉降解量、可溶性糖的含量都有增大的趋势,不同部位的烟叶具有相似的规律.     

烘烤过程中不同成熟度烟叶淀粉的降解动态

以烤烟品种红花大金元和K326的中部叶为材料,研究了不同成熟度烟叶烘烤过程中淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性动态及对烤烟淀粉降解的影响。结果表明:淀粉的降解是淀粉酶和淀粉磷酸化酶综合作用的结果。烘烤过程中烟叶淀粉酶活性出现两次高峰,分别在烘烤的36h和72h;在鲜烟叶中淀粉磷酸化酶活性较高,随着烘烤过程的推进,至24h时达第1次高峰,之后降低,48h时出现低谷,随后又于72h达第2次高峰。不同成熟度的烟叶中淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性相比较,均以适熟叶中两种酶的活性较高,淀粉降解较快,烤后烟叶淀粉含量较低,水溶性糖和还原糖含量较高,总体化学成分较协调。     

抗性淀粉直链淀粉含量测定及消化性研究

以蜡质玉米淀粉为原料,经过糊化后使用普鲁兰酶脱支,产生更多的短直链淀粉重新结晶来制备抗性淀粉。通过碘吸光度法测定,直链淀粉含量高的样品的抗性淀粉含量不一定高,但直链淀粉含量低的样品不容易产生高含量抗性淀粉。在In-Vitro消化模型中,和原淀粉相比,所有的抗性淀粉样品消化产物的量、还原糖释放率和平均消化速率都减少或降低,并且抗性淀粉含量越高,减少或降低得越多。     

抗性淀粉直链淀粉含量测定及消化性研究

以蜡质玉米淀粉为原料,经过糊化后使用普鲁兰酶脱支,产生更多的短直链淀粉重新结晶来制备抗性淀粉。通过碘吸光度法测定,直链淀粉含量高的样品的抗性淀粉含量不一定高,但直链淀粉含量低的样品不容易产生高含量抗性淀粉。在In-Vitro消化模型中,和原淀粉相比,所有的抗性淀粉样品消化产物的量、还原糖释放率和平均消化速率都减少或降低,并且抗性淀粉含量越高,减少或降低得越多。      

烘烤环境对烟叶淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性的影响

以烤烟品种红花大金元和K326的中部叶为材料,研究了烘烤过程中烟叶淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性变化及烘烤环境对这两种酶活性的影响.结果表明,烘烤过程中烟叶淀粉酶活性出现两次高峰,分别在烘烤的36h和72h时;在鲜烟叶中淀粉磷酸化酶活性较高,随着烘烤进程,至24 h时达第1次高峰,之后降低,48 h时出现低谷,随后又于72 h时达第二次高峰.在整个烘烤过程中,采用低温低湿变黄,慢速升温定色的烘烤环境,使烟叶内淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性较高,有利于烟叶淀粉的降解.     

变黄期不同温湿度对烘烤中烟叶蛋白质降解及其相关酶活性的影响

为合理调控烟叶蛋白质含量、提高烟叶质量提供理论依据,对密集烘烤不同变黄温湿度烟叶蛋白质降解和蛋白酶、内肽酶、谷草转氨酶、谷丙转氨酶活性的变化关系进行了研究。研究结果表明,烘烤过程中,不同变黄温湿度下烟叶水分、蛋白质、氨基酸及其相关酶活性的变化规律基本一致;水分和蛋白质含量呈下降趋势,氨基酸含量一直增加,蛋白酶和内肽酶活性呈先升高然后降低而后再升高的“双峰曲线”变化;谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性在烘烤开始时有小幅度增加,并出现一个小的峰值,然后呈下降趋势,从60h起急剧升高并达到最大值;且内肽酶活性与可溶性蛋白质相关性显著,和游离氨基酸相关性极显著;谷丙转氨酶只和游离氨基酸相关性显著。密集烘烤不同变黄温湿度,低温中湿变黄处理烟叶中性蛋白酶、内肽酶、谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性高且作用时间较长,有利于烟叶内蛋白质的降解和氨基酸的合理转化,改善烟叶质量。      

体外消化对超声-高压处理的豌豆抗性淀粉的结构和理化特性的影响

为了探究改性淀粉在消化过程中结构的变化规律及消化机理,将超声-高压处理制备的豌豆抗性淀粉(resistant starch:RSⅢ)模拟体外消化不同时间,通过扫描电镜、傅里叶红外变换光谱、差式扫描量热仪、X-射线衍射等观察消化时间对RSⅢ结构和理化性质的影响。结果表明:经不同消化时间消化后,抗性淀粉晶型由B+V型转变为B型,抗性淀粉的相对结晶度、分子有序度、胆汁酸结合能力及冻融稳定性都随消化时间的增长而升高,而透光率则正好相反;淀粉形貌由原来表面相对平滑的多面体小颗粒状变为表面有孔状及脊状的块状结构。结果表明,改性淀粉的消化能力可能主要取决于加工对淀粉在特定结晶区所形成的新聚集态的结构特征影响。     

烘烤中的膜脂过氧化作用及其对烟叶内在质量的影响

采用自行设计的温湿度自控电热烤烟箱研究了烘烤过程中烟叶的膜脂过氧化作用及烟叶内在品质的变化。结果表明,随烘烤时间发展,超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD)活性减小,丙二醛(MDA)含量增加,烘烤72h后SOD和POD活性消失;60h后,MDA积累达到最大值。烟叶的内在品质与膜脂过氧化水平呈负相关。高温快烤条件下,烟叶的膜脂过氧化水平最高,低温慢烤则降低;与此相反,低温慢烤条件下,烟叶的化学成分含量适宜,各成分间比例协调,叶内主要致香物质数量多,含量高,香气质好量足。高温变黄或快速升温定色,烤后烟叶内在质量都有不同程度的下降,且变黄温度对膜脂过氧化水平和烟叶内在质量的作用较定色升温速度对二者的影响要大。      

晒黄烟调制过程中失水率对呼吸作用的影响

研究失水率对晒黄烟调制过程中叶片光合作用、呼吸作用的影响。结果表明，呼吸速率对叶片失水率敏感，呼吸速率随着失水率的增加先缓慢下降，随后上升，当失水率为40％-45％时吸速率达到最高值，随着失水率的进一步增加，呼吸速率又呈下降变化。午间短时间45—47℃的高温对呼吸速率的影响不大。     

烟叶生长和晾制期间细菌种群动态变化——烟草微生物细菌调控技术研究之一

为准确衡量烟叶不同生长期及晾制过程中不同时期细菌数量的变化,采用8个白助烟品种对生产过程的细菌总数进行了连续分离计数。采集烟株封顶时的顶叶、收获成熟叶片及收获调制后3周和5周的烟叶样品,经表面灭菌后,用捣碎机捣碎。然后用0.1%Nacl系列稀释,涂布于TSA培养基上,在28～30℃的培养箱内分别培养24、48、72h后进行菌落观察和计数。结果表明,不同品种的细菌菌落在颜色、形态上的差异很大,细菌数量大约在干重10^2～10^6菌落形成单位（cfu)/g。在检测的2年中,1999年的细菌总数明显低于2000年,尤其在晾制过程中这一差别更为明显。     

淀粉类酶降解鲜烟叶中淀粉的研究

为降低烤后烟叶中淀粉含量,研究了烘烤过程中外加淀粉类酶对淀粉降解的影响.结果表明,烘烤过程中,通过外加淀粉类酶来降解烤烟中的淀粉是有效的.烘烤变黄初期,不同外加淀粉类酶烟叶淀粉降解动态基本一致;变黄后期至定色前期,淀粉降解随外加酶量增加而加剧.烤后烟叶淀粉含量随外加酶量增加而减少,水溶性糖和还原糖含量随外加酶量增加而增加.方差分析表明,不同处理烤后烟叶之间淀粉含量存在极显著差异.多重比较结果表明,K326品种适宜的外加酶量为(6 60)U/g;HD品种适宜的外加酶量为(8 80)U/g.     

烘烤过程中中、上部烟叶苹果酸及相关酶活性研究

以K326的中部叶和上部叶为试验材料,研究了中、上部位烟叶在烘烤前、烘烤过程中关键温度点(38,42,48,54℃)及烘烤结束后苹果酸含量与苹果酸脱氢酶(MDH)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)及琥珀酸脱氢酶(SDH)活性的变化.结果表明:烘烤过程中,K326上、中部位烟叶的MDH活性均呈先升后降的变化趋势,且分别在42℃和48℃达到最大值;PEPC活性均呈先升后降再升的变化趋势,中部叶PEPC活性变化较上部叶平缓;SDH活性变化整体呈下降趋势,整个烘烤过程中,上部叶SDH活性极显著高于中部叶.K326中、上部位烟叶的苹果酸和总有机酸含量总体上均呈先升高后下降趋势.