摘要
淀粉主要是由直链淀粉和支链淀粉组成的半晶体颗粒结构，根据晶体组成分为A-、B-和C-型。C-型淀粉包含A-和B-型晶体，它们的含量和分布影响淀粉的结构特性，因此C-型淀粉的结构特性比A-和B-型淀粉复杂。甘薯块根根据颜色分为紫心、黄心和白心等，它们最主要的组成成分是淀粉。目前多数报道显示甘薯块根淀粉为C-型，但对甘薯不同颜色块根淀粉的结构特性缺乏深入研究，尤其是C-型淀粉的晶态分布和发育调控知之甚少。本研究选取紫心、黄心和白心甘薯，优化了不同颜色块根淀粉的制备方法，解析了不同颜色块根淀粉的结构特性，查明了 C-型淀粉的晶态分布方式，重点研究了 C-型淀粉结构特性对土壤温度变化的响应，具体研究结果如下。 1.优化了不同颜色块根淀粉的制备方法，查明了分离介质对淀粉结构特性的影响。甘薯块根因酚类物质和色素含量的不同呈现不同的颜色，有效去除它们是淀粉分离的关键。本研究分别选取一个紫心、黄心和白心甘薯，比较了 H2O、0.5％(w/v)Na2S2O5、0.2％(w/v)NaOH 和 0.5％(w/v)Na2S2O5+0.2％(w/v)NaOH 分离提取结合乙醇充分清洗对淀粉颜色和结构特性的影响。NaOH和Na2S2O5可以提高紫心和黄心甘薯块根淀粉的白度。四种分离方法对淀粉的形态无影响，但对颗粒大小有轻微影响;对淀粉蛋白含量、直链淀粉含量、晶体结构和有序结构等结构特性无显著影响;对淀粉热力学特性、膨胀势、可溶性和粘滞特性等有轻微影响。水分离提取结合充分的乙醇清洗可以快速高效地制备高质量的甘薯不同颜色块根淀粉。 2.不同颜色块根淀粉的结构特性与块根颜色无直接相关性。本研究分别选取了同一生长环境下种植的3个紫心、黄心和白心甘薯块根为材料，测定了淀粉的结构特性，并分析它们与块根颜色的相关性。白心块根淀粉含量最高(61.5％-67.5％),可溶性糖含量最低(13.1％-18.0％);黄心块根淀粉含量最低(45.8％-53.1％),可溶性糖含量最高(28.9％-31.5％)。不同品种间淀粉颗粒大小(12.3-18.1 μm)和直链淀粉含量(24.1％-27.2％)有差异，但均为CA-型淀粉。淀粉相对结晶度、有序度、膨胀势、水溶性、糊化温度、粘滞特性和消化特性等结构特性在同一块根颜色的甘薯品种间或不同块根颜色的甘薯品种间均有明显差异。淀粉结构特性参数的聚类分析表明淀粉结构特性与块根颜色没有显著相关性。 3.甘薯块根C-型淀粉由A-、B-与C-型颗粒组成。以不同颜色块根C-型淀粉为材料，利用差示扫描量热仪、X射线衍射仪和热台显微镜等研究了甘薯C-型淀粉的晶态分布。不同颜色块根淀粉均为CA-型。淀粉糊化温度范围很宽，利用峰拟合软件可将糊化热谱峰拟合为三个糊化温度不同的峰。热台显微镜分析也表明，块根淀粉根据糊化温度可以分为三组淀粉颗粒，与拟合的三峰热谱峰相对应。不同糊化温度下分离未糊化淀粉，随着糊化温度的升高，未糊化淀粉逐渐由CA-型变为A-型，糊化热谱三峰图谱逐渐变为典型的单峰图谱。因此，甘薯块根C-型淀粉由A-、B-和C-型颗粒组成，其中A-型颗粒仅由A-型晶体组成，糊化温度较高;B-型颗粒仅由B-型晶体组成，糊化温度最低;C-型颗粒同时含有A-和B-型晶体，糊化温度介于A-和B-型颗粒之间。 4.土壤温度调控支链淀粉链长分布和A-、B-和C-型颗粒的形成。本研究分别选取一个紫心、黄心和白心甘薯，田间于5月份种植，不同生长阶段收获块根，发现随着块根发育的进行，甘薯C-型淀粉中的B-型晶体含量逐渐上升。将三种甘薯在田间高温和低温阶段种植和收获，发现高温下支链淀粉长侧链含量升高，淀粉A-型晶体含量增加，但直链淀粉含量没有明显变化。进一步将黄心甘薯种植于土壤和空气温度为21、25和28℃的3个恒温人工气候箱中，并使人工气候箱的湿度、光照时间和强度、土壤组成和营养成份完全相同以排除除生长温度以外的其它生长环境因素的影响。结果发现，土壤温度对淀粉颗粒形态结构和直链淀粉含量没有显著影响，但提高土壤温度会使淀粉颗粒由12.2 μm增大至17.0 μm。随着土壤温度升高，支链淀粉A链含量逐渐下降，B2与B3+链含量上升，且支链淀粉分支度下降;淀粉由CC-型变为CA-型且伴随结晶度上升，但淀粉片层厚度却没有变化;淀粉糊化温度升高，但糊化热焓没有变化。高温土壤能显著提高块根淀粉脱支酶ISA1、淀粉合酶SSSⅢ和淀粉分支酶SBEⅠ的表达,从而改变支链淀粉分子结构。 该研究不仅丰富C-型淀粉的发育、结构特性和晶态分布等基础理论知识，而且为甘薯不同颜色块根品种的培育和淀粉利用提供重要参考资料。
NETL