一种高粱中支链淀粉和直链淀粉含量的测定方法

摘要

本发明涉及一种高粱中支链淀粉和直链淀粉含量的测定方法，该方法包括三个步骤，第一制备支链淀粉回归方程和直链淀粉回归方程，第二计算支链淀粉的吸收比α和直链淀粉的吸收比β，第三样品测定，在该步骤中，通过给定公式计算支链淀粉和直链淀粉在测定波长的吸光度，然后再将相应的将吸收比和吸光度带入相应的回归方程中即得支链淀粉和直链淀粉的浓度。本发明提供的测定方法仅需两个波长，排除了双波长的零假设带来的误差，与双波长相比该方法的原理、计算方法更简单，且最终计算得到的直链淀粉和支链淀粉含量的精确度高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物中淀粉含量的检测方法，具体涉及一种高粱中支链淀粉和直链 淀粉含量的测定方法。

背景技术

我国种植高粱历史已有数千年，在中国的分布极广。中国的白酒酿造史也十分悠长， 高粱作为酿酒的主要原料之一，其淀粉含量及其直链淀粉和支链淀粉的比率与酿酒品质和 产量有重要关系，支链淀粉含量较高的品种，在发酵过程中易达到柔熟、玄清、收汗等工 艺标准，淀粉利用率高，被视为酿酒的优质原料。因此在原料采购以及作物育种时需要探 索一种快速简便的测定方法对两组分进行含量测定。

目前测定淀粉的方法主要包括旋光法、比色法、碘亲和力测定法和近红外法。其中对 两种组分同时检测的方法应用最广的是双波长法，该方法已用于小麦、板栗、玉米、木薯、 马铃薯中淀粉含量的测定，然而该方法涉及四个波长，包括两个测定波长和通过作图确定 的两个参比波长，因此检测方法繁琐，且双波长的假设容易带来误差，从而降低检测精度。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是：提供一种方法简单，检测精度高的 高粱中支链淀粉和直链淀粉含量的测定方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高粱中支链淀粉和直链淀粉含量的测 定方法，包括如下步骤：

S1：制备支链淀粉回归方程和直链淀粉回归方程，该步骤包括：

S11：取支链淀粉纯品和直链淀粉纯品分别置于容器中，分别向两个容器中加入乙 醇溶液进行分散处理，处理后加入氢氧化钠溶液混匀，封住容器口，沸水浴中搅拌使直链 淀粉纯品和支链淀粉纯品完全溶解，然后使用蒸馏水定容即得支链淀粉初配溶液和直链淀 粉初配溶液；

S12：制备支链淀粉回归方程，取多份步骤S11中配置的支链淀粉初配溶液，调节 该多份支链淀粉初配溶液的pH值至3～4，再加碘试剂，并用蒸馏水定容，最终得到支链 淀粉浓度为40～90ug/mL的支链淀粉标准溶液系列，静置，以碘为空白，进行紫外扫描得 到支链淀粉标准溶液系列中浓度不同的各份支链淀粉标准溶液对400～800nm波长紫外线 的吸光度，然后以浓度不同的各份支链淀粉标准溶液的浓度为横坐标，以其吸光度为纵坐 标制得支链淀粉标准曲线，根据支链淀粉标准曲线得到支链淀粉回归方程；

S13：制备直链淀粉回归方程，取多份步骤S11中配置的直链淀粉初配溶液，调节 该多份直链淀粉初配溶液的pH值至3～4，再加碘试剂，并用蒸馏水定容，最终得到直链 淀粉浓度为6～26ug/mL的直链淀粉标准溶液系列，静置，以碘为空白，进行紫外扫描， 得到直链淀粉标准溶液系列中浓度不同的各份直链淀粉标准溶液对400～800nm波长紫外 线的吸光度，然后以浓度不同的各份直链淀粉标准溶液的浓度为横坐标，以其吸光度为纵 坐标制得直链淀粉标准曲线，根据直链淀粉标准曲线得到直链淀粉回归方程；

S2：计算支链淀粉的吸收比α和直链淀粉的吸收比β：

将波长λ1作为支链淀粉的测定波长，波长λ2作为直链淀粉的测定波长，λ1和λ2为 400～800nm的范围内，然后分别测定支链淀粉标准溶液系列和直链淀粉标准溶液系列中 浓度不同的各份标准溶液在λ1及λ2处的吸光度，根据式（1）和（2）分别计算α_j和β_i， 然后再对得到的多个α_j利用统计学求平均值得到支链淀粉的吸收比α，对得到的多个β_i利 用统计学求平均值得到直链淀粉的吸收比β：

其中，α_j表示支链淀粉标准溶液系列中第j份标准溶液中支链淀粉的吸收比， j∈(1,...,J)，J表示支链淀粉标准溶液系列中标准溶液的份数，A_jλ2^支表示支链淀粉标准 溶液系列中第j份标准溶液在波长为λ2处的吸光度，A_jλ1^支表示支链淀粉标准溶液系列中 第j份标准溶液在波长为λ1处的吸光度，β_i表示直链淀粉标准溶液系列中第i份标准溶液 中直链淀粉的吸收比，i∈(1,...,I)，I表示直链淀粉标准溶液系列中标准溶液的份数，A_iλ1^直表示直链淀粉标准溶液系列中第i份标准溶液在波长为λ1处的吸光度，A_iλ2^直表示直链淀粉 标准溶液系列中第i份标准溶液在波长为λ2处的吸光度；

S3：样品测定：秤取经粉碎脱脂后的高粱淀粉样品，加入乙醇溶液进行分散处理，处 理后加入氢氧化钠溶液混匀，然后在沸水浴中分散淀粉至均匀，冷却至室温后，使用蒸馏 水定容得到高粱淀粉样品溶液；然后根据式（3）和（4）分别计算高粱淀粉样品溶液中支 链淀粉在波长λ1处的吸光度A_λ1^直，直链淀粉在波长λ2处的吸光度A_λ2^支；最后将A_λ2^支代入 支链淀粉回归方程即得高粱淀粉样品中支链淀粉的浓度，将A_λ1^直代入直链淀粉回归方程即 得高粱淀粉样品中直链淀粉的浓度；

其中，A_λ1^支+直表示高粱淀粉样品溶液在波长λ1处的总的吸光度，A_λ2^支+直表示高粱淀 粉样品溶液在波长λ2处的总的吸光度。

进一步地，所述支链淀粉的测定波长λ1为450～600nm，直链淀粉的测定波长λ2为 550～700nm。

更进一步地，所述支链淀粉的测定波长λ1为540nm，直链淀粉的测定波长λ2为640nm。

所述支链淀粉标准溶液和直链淀粉标准溶液的pH均为3.5。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1.本发明提供的方法相比目前使用的方法而言，能够同时检测高粱中支链淀粉和直 链淀粉，因此更具实用性。

2.本发明提供的方法中仅需两个波长，排除了双波长的零假设带来的误差，与双波长 相比该方法的原理、计算方法更简单，且最终计算得到的直链淀粉和支链淀粉含量的精确 度高。

附图说明

图1碘-支链淀粉、碘-直链淀粉复合物的全程扫描。

图2支链淀粉的标准曲线。

图3直链淀粉的标准曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

一种高粱中支链淀粉和直链淀粉含量的测定方法，包括如下步骤：

S1：制备支链淀粉回归方程和直链淀粉回归方程，该步骤包括：

S11：取支链淀粉纯品和直链淀粉纯品分别置于容器中，分别向两个容器中加入乙 醇溶液进行分散处理，处理后加入氢氧化钠溶液混匀，封住容器口，沸水浴中搅拌使直链 淀粉纯品和支链淀粉纯品完全溶解，然后使用蒸馏水定容即得支链淀粉初配溶液和直链淀 粉初配溶液；

S12：制备支链淀粉回归方程，取多份步骤S11中配置的支链淀粉初配溶液，调节 该多份支链淀粉初配溶液的pH值至3～4，再加碘试剂，并用蒸馏水定容，最终得到支链 淀粉浓度为40～90ug/mL的支链淀粉标准溶液系列，静置，以碘为空白，进行紫外扫描得 到支链淀粉标准溶液系列中浓度不同的各份支链淀粉标准溶液对400～800nm波长紫外线 的吸光度，然后以浓度不同的各份支链淀粉标准溶液的浓度为横坐标，以其吸光度为纵坐 标制得支链淀粉标准曲线，根据支链淀粉标准曲线得到支链淀粉回归方程；

S13：制备直链淀粉回归方程，取多份步骤S11中配置的直链淀粉初配溶液，调节 该多份直链淀粉初配溶液的pH值至3～4，再加碘试剂，并用蒸馏水定容，最终得到直链 淀粉浓度为6～26ug/mL的直链淀粉标准溶液系列，静置，以碘为空白，进行紫外扫描， 得到直链淀粉标准溶液系列中浓度不同的各份直链淀粉标准溶液对400～800nm波长紫外 线的吸光度，然后以浓度不同的各份直链淀粉标准溶液的浓度为横坐标，以其吸光度为纵 坐标制得直链淀粉标准曲线，根据直链淀粉标准曲线得到直链淀粉回归方程；

S2：计算支链淀粉的吸收比α和直链淀粉的吸收比β：

将波长λ1作为支链淀粉的测定波长，波长λ2作为直链淀粉的测定波长，λ1和λ2为 400～800nm的范围内，然后分别测定支链淀粉标准溶液系列和直链淀粉标准溶液系列中 浓度不同的各份标准溶液在λ1及λ2处的吸光度，根据式（1）和（2）分别计算α_j和β_i， 然后再对得到的多个α_j利用统计学求平均值得到支链淀粉的吸收比α，对得到的多个β_i利 用统计学求平均值得到直链淀粉的吸收比β：

其中，α_j表示支链淀粉标准溶液系列中第j份标准溶液中支链淀粉的吸收比， j∈(1,...,J)，J表示支链淀粉标准溶液系列中标准溶液的份数，A_jλ2^支表示支链淀粉标准 溶液系列中第j份标准溶液在波长为λ2处的吸光度，A_jλ1^支表示支链淀粉标准溶液系列中 第j份标准溶液在波长为λ1处的吸光度，β_i表示直链淀粉标准溶液系列中第i份标准溶液 中直链淀粉的吸收比，i∈(1,...,I)，I表示直链淀粉标准溶液系列中标准溶液的份数，A_iλ1^直表示直链淀粉标准溶液系列中第i份标准溶液在波长为λ1处的吸光度，A_iλ2^直表示直链淀粉 标准溶液系列中第i份标准溶液在波长为λ2处的吸光度；

S3：样品测定：秤取经粉碎脱脂后的高粱淀粉样品，加入乙醇溶液进行分散处理，处 理后加入氢氧化钠溶液混匀，然后在沸水浴中分散淀粉至均匀，冷却至室温后，使用蒸馏 水定容得到高粱淀粉样品溶液；然后根据式（3）和（4）分别计算高粱淀粉样品溶液中支 链淀粉在波长λ1处的吸光度A_λ1^直，直链淀粉在波长λ2处的吸光度A_λ2^支；最后将A_λ2^支代入 支链淀粉回归方程即得高粱淀粉样品中支链淀粉的浓度，将A_λ1^直代入直链淀粉回归方程即 得高粱淀粉样品中直链淀粉的浓度；

其中，A_λ1^支+直表示高粱淀粉样品溶液在波长λ1处的总的吸光度，A_λ2^支+直表示高粱淀 粉样品溶液在波长λ2处的总的吸光度。

由于高粱淀粉中主要包括支链淀粉和直链淀粉，它们与碘发生显色反应时，两物质 之间并无干扰，不会因为共存改变各自的吸光度，他们的紫外吸收具有叠加性。因此高粱 淀粉样品溶液在λ1和λ2处的吸光度可以认为是高粱淀粉样品溶液中支链淀粉和直链淀粉 在在λ1和λ2总的吸光度。

经过多次试验和分析知支链淀粉在波长450～600nm的区段有明显的吸收，且在波长 为540nm处为吸收峰值，直链淀粉在波550～700nm长为的区段有明显的吸收，且在波长 为640nm处为吸收峰值。为了提高对支链淀粉和直链淀粉含量检测精度，支链淀粉的测定 波长λ1为450～600nm，直链淀粉的测定波长λ2为550～700nm，为了更进一步提高检测 到精度，支链淀粉的测定波长λ1为540nm，直链淀粉的测定波长λ2为640nm。

作为优化，支链淀粉标准溶液和直链淀粉标准溶液的pH均为3.5。

实施例：一种高粱中支链淀粉和直链淀粉含量的测定方法，包括如下步骤：

S1：制备支链淀粉回归方程和直链淀粉回归方程：

S11：称取支链淀粉纯品100.0mg、直链淀粉纯品100.0mg分别置于100mL的烧杯 中，

分别向两个烧杯中加入1ml浓度为95%的乙醇进行分散处理，处理后加入9mL浓度为 1mol/L氢氧化钠溶液混匀，用保鲜膜封住烧杯口，沸水浴中搅拌10min，待直链淀粉纯品、 支链淀粉纯品完全溶解后，再分别转移到100mL容量瓶并用蒸馏水定容至刻度，即得浓度 为1.0mg/mL直链淀粉标准溶液和支链淀粉标准溶液。

S12：制备支链淀粉回归方程：移取支链淀粉的标准溶液4mL、5mL、6mL、7mL、 8mL、9mL分别到预先加入蒸馏水的100mL容量瓶中，以浓度为1mol/L的盐酸调至溶液pH 3.5，加2mL碘试剂，并用蒸馏水定容至刻度，即得到支链淀粉标准溶液系列，该系列中各 份支链淀粉标准溶液的浓度分别为40ug/mL、50ug/mL、60ug/mL、70ug/mL、80ug/mL、 90ug/mL，将该支链淀粉标准溶液系列静止30min以上，以碘为空白，进行紫外全程扫描。 扫描结果如图1所示，从图1中看出支链淀粉的最大吸收峰在540nm处，将该最大吸收峰 540nm作为支链淀粉的检测波长λ1；然后以支链淀粉标准溶液系列中各份标准溶液的浓度 为横坐标，以各份标准溶液的吸光度为纵坐标制得支链淀粉标准曲线，如图2所示，再根 据支链淀粉标准曲线得到支链淀粉回归方程，即y=0.0047x+0.009，相关系数平方R²=0.998 （回归方程中的相关系数平方达到了95%即认为相关性是显著的，如果相关系数平方达到 了99.5%以上，则相关性极显著）。

S13：制备直链淀粉回归方程：移取直链淀粉的标准溶液0.6mL、1.0mL、1.4mL、 8mL、2.2mL、2.6mL分别到预先加入蒸馏的100mL容量瓶中，以浓度为1mol/L的盐酸调 至溶液pH3.5，加2mL碘试剂，并用蒸馏水定容至刻度，即得到直链淀粉标准溶液系列， 该系列中各份直链淀粉标准溶液的浓度分别为6ug/mL、10ug/mL、14ug/mL、18ug/mL、 22ug/mL、26ug/mL，将该直链淀粉标准溶液系列静止30min以上，以碘为空白，进行紫外 全程扫描。扫描结果如图1所示，从图1中看出直链淀粉的最大吸收峰在640nm处，将该 最大收峰640nm作为直链淀粉的检测波长λ2，然后以直链淀粉标准溶液系列中各份标准溶 液的浓度为横坐标，以各份标准溶液的吸光度为纵坐标制得直链淀粉标准曲线，如图3所 示，再根据直链淀粉标准曲线得到直链淀粉回归方程，即y=0.0232x-0.0109，相关系数平方 R²=0.999。

S2：计算支链淀粉的吸收比α和直链淀粉的吸收比β：

分别测定支链淀粉标准溶液系列、直链淀粉标准溶液系列中各份标准溶液在λ1和 λ2处的吸光度，根据式（1）和（2）分别计算α_j和β_i，然后再利用统计学处理，最终计 算得到支链淀粉的吸收比α和直链淀粉的吸收比β：

本实施例中的λ1为540nm，λ2为640nm，最终得到的支链淀粉的吸收比α=0.576，直 链淀粉的吸收比β=0.683；

S3：样品测定：秤取经粉碎脱脂后的高粱淀粉样品0.1g，加入1mL浓度为95%的乙醇 溶液进行分散处理，处理后加入9mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液混匀，然后在沸水浴 中10min分散淀粉至均匀，冷却至室温后，转移到预先装有60mL蒸馏水的100mL容量瓶 中，加蒸馏水定容并摇匀，此时该高粱淀粉样品溶液的浓度为1mg/mL。

移取10mL溶液到预先加入蒸馏水的100mL容量瓶中，加入1.2mL浓度为1mol/L的 盐酸，2mL碘试剂，加蒸馏水定容并摇匀，静止30min后，测定该高粱淀粉样品溶液在波 长540nm和640nm处的吸光度。

然后根据式（3）和（4）分别计算高粱淀粉样品中支链淀粉在波长λ1处的吸光度A_λ1^直， 直链淀粉在波长λ2处的吸光度A_λ2^支；最后将A_λ2^支代入支链淀粉回归方程即得高粱淀粉样 品中支链淀粉的浓度，将A_λ1^直代入直链淀粉回归方程即得高粱淀粉样品中直链淀粉的浓 度；

本实施例中的高粱淀粉样品采用黑龙江、吉林、辽宁3个高粱品种，测得的3个高粱 品种中直链淀粉和支链淀粉的含量如表1：

表1

从表1看出三种高粱中，淀粉占总质量的60%-70%，其中吉林的高粱品种中所含支链 淀粉含量相对高，辽宁高粱品种中含量较低。

为说明本发明提供的方法测量结果具有较高的准确度，测定实施例1中制得的支链淀 粉标准溶液系列中各份标准溶液中支链淀粉含量和直链淀粉标准溶液系列中各份标准溶 液中直链淀粉含量的回收率，测量结果如表2：

表2

从表2中看出直链淀粉和支链淀粉的回收率都处在95.0%～105.0%，说明本发明提供的 方法具有较高的测定准确度。

本发明中的用于制备支链淀粉回归方程和直链淀粉回归方程的支链淀粉纯品和直链 淀粉纯品可以从市场购买，也可以通过如下方法制备：

支链淀粉纯品和直链淀粉纯品的制备方法：

（1）高粱淀粉的提取

称取一定量的高粱籽粒，将其浸泡在水中5h，再用研钵进行适度研磨，经过4层纱布 过滤，将滤液自然静置2h，得到的淀粉沉淀用石油醚进行脱脂，在采用浓度为1%NaCl水 洗3次，浓度为0.01mol/L的NaOH溶液洗脱3次，然后用蒸馏水冲洗数次，直至洗脱液 pH为中性，沉淀于40℃下烘干，过100目筛，即得高粱淀粉。

（2）高粱淀粉中支链淀粉和直链淀粉的分离纯化

取步骤（1）中制备的高粱淀粉，加入正丁醇-异戊醇溶液，加热搅拌冷却后离心进行 粗分离，沉淀为粗直链淀粉，上清液为粗支链淀粉。然后再分别进行纯化数次，真空干燥 24h，进行碾磨过筛，即可得到纯的支链淀粉和直链淀粉。

（3）纯度鉴定

配置浓度为10ug/mL的直链淀粉溶液和浓度50ug/mL的支链淀粉溶液，并分别与碘 反应，测定其蓝值。蓝值是表征淀粉纯度的一个重要指标。计算公式如式（5）：

其中A_λmax为最大吸收波长的吸光度值通过紫外扫描，得到支链淀粉的最大吸收波长的吸光 度值为A_{λ支链淀粉}=0.245，直链淀粉的最大吸收波长的吸光度值为A_{λ直链淀粉=}0.217，带入式（5） 得到分别得到支链淀粉和直链淀粉的蓝值为：

支链淀粉的蓝值较小一般在0.08-0.22之间，这是由于其侧链链长仅有20-30个葡萄糖 单元，直链淀粉蓝值一般为0.8-1.2，这是因为其线性聚合度较高，约有800-1200个葡萄糖 单元；可见通过上述方法制得的支链淀粉和直链淀粉符合一般标准纯度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实 施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方 案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。