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干货分享|如何用链长分布ICS数据计算聚合度?
支链淀粉糖由葡萄糖单体通过α-1,4-糖苷键线性连接和α-1,6-糖苷键支链连接,其结构主要由A链、B链和C链3种链段构成。其中,C链为主链,在每个支链淀粉分子中只有一条C链,一端为非还原端基,另一端为还原端基;B链为C链的支链,而A链为B链的侧链,A链和B链只有非还原端基。
支链淀粉不同维度的模型:
(A)簇状结构;(B)结晶区与无定型区结构;
(C)颗粒结构;(D)支链淀粉结晶双螺旋结构
支链淀粉糖分子具有多个非还原端,经异淀粉酶作用后产生的葡萄糖链同样具有多个羟基,这些分子在强碱性流动相中会全部或部分电离,并以阴离子的形式存在,通过阴离子交换作用分离,基于糖链的长度及带电情况,各葡萄糖链在离子色谱柱上的保留不同,根据各色谱峰的峰面积及峰的个数可以判断各葡萄糖链的分布,从而判断支链淀粉糖的分子构型。通常可将链长分布分为4个部分:A链(DP6-12),B1链(DP13-24),B2链(DP25-36),B3链(DP>36)。根据标样的图谱可确定各个峰所对应的聚合度(degree of polymerization),以标样为标准,各聚合度对应的峰面积即为链的数量,从而可计算出各聚合度支链占全部支链的数量百分数。通过峰值分析软件确定A链(DP6-12),B1链(DP13-24),B2链(DP25-36),B3 链(DP>36)等不同链长部分比例。
A链:不含分支的外侧链(DP=6-12);
B链:含有分支的内侧连,是连接A链和C链的媒介(DP=12-60).
B1链(DP=13-24),B2(DP=25-36),B3链(DP>36);
C链:支链淀粉主链,直接与A链和B链相连接(平均DP>60)。
支链淀粉链长分布与淀粉结晶度的关系:
淀粉颗粒中的半结晶结构由支链淀粉组成,半结晶结构中的结晶片层结构主要由支链淀粉的双螺旋紧密排列堆积而成,而无定形片层则主要是支链淀粉的分叉点构成,支链淀粉中链长分布会直接影响到淀粉颗粒的结晶度。
支链淀粉链长分布对淀粉糊化温度的影响:
支链淀粉中DP≥12-16的链段数量增加会导致淀粉颗粒糊化温度升高,而DP<12链段数量增加却会使糊化温度降低。支链淀粉团簇结构中有95%为DP≤24的链段,这些链段是影响淀粉颗粒糊化温度的主要因素。其中DP为13是影响淀粉糊化温度升降的临界点。支链淀粉链长分布可以用来预测淀粉的糊化温度,也就是通过调节相关酶及同工酶的调控基因改变支链淀粉的链长分布可获得不同糊化温度的淀粉。
支链淀粉链长分布与不同淀粉酶之间的相互关系:
淀粉链长分布(CLD)的详细情况是由作用不同的组合酶形式包括淀粉结合酶、淀粉分支酶和淀粉脱分支酶的酶活速率的比率控制。根据淀粉链长分布的详细情况,以非线性拟合的方式去获取生物体中淀粉合成的状态,得到不同酶的酶活性对淀粉CLD分布的贡献。SSⅢa和SSⅣb的缺乏能够显著减少连接支链淀粉团簇的长链数量及支链淀粉分子量,进而导致淀粉积累的减慢,淀粉合成能力的降低,会使淀粉颗粒趋于圆形。淀粉磷酸化酶缺陷突变体的皱缩种子中淀粉的合成明显受到抑制,淀粉颗粒部分呈现球形,而淀粉磷酸化酶突变体的饱满种子中淀粉颗粒是呈多边形。