基于离心速度调控的青稞淀粉支链长链分离与产物分布优化方法

《Food Hydrocolloids》：A centrifugal speed-based method for controlling debranched products of highland barley amylopectin distribution and isolating long-branched chains

本文提出了一种创新的离心速度调控法（3000-10000 rpm），通过普鲁兰酶脱支结合梯度离心技术，实现了青稞淀粉支链长链（DP≥37）的高效分离。研究发现中等离心速度（6500 rpm）可获得长链比例达38.88%的脱支沉淀产物（DSBP6500r），显著优于低/高速条件。该研究明确了离心参数与脱支产物结构（链长分布、分支度）的关联，为可控淀粉分级技术开发提供了理论支撑。

　　

亮点

淀粉的结晶结构特征

淀粉样品的晶体结构特征如图1所示，其结晶度定量分析结果系统列于表1。所有脱支沉淀（DBSP）样品均在20.2°附近表现出V型结构特征峰——这一结果与早期针对脱支玉米淀粉和小麦淀粉的研究成果高度吻合（Liu et al., 2015）。该特征峰源于线性糊精与正丁醇/异戊醇等配体形成的包合物，而脱支上清液（DBSN）样品则呈现典型无定形弥散峰，印证了短链组分在结晶能力上的天然劣势。值得注意的是，随着离心速度从3000 rpm提升至10000 rpm，沉淀相结晶度呈现先增后减的有趣趋势：DSBP_6500r样品以25.7%的结晶度夺魁，显著高于低速（3000 rpm, 23.1%）和高速（10000 rpm, 22.4%）条件。这种非线性变化暗示离心力场对长链组分的定向富集存在"甜蜜点"，当离心强度恰好能捕获中等聚合度的线性链时，更利于形成规整的晶体网络。

结论

脱支产物的链长分布特征与离心力场强度存在显著相关性。基于普鲁兰酶脱支处理与差异化离心速度（3000/6500/10000 rpm）的组合策略，凭借不同分子量及链长淀粉组分在离心力场中运动行为的差异，可有效实现短链组分与长链聚集体的精准区分。当采用中等离心速度（6500 rpm）时，所得脱支沉淀产物（DSBP_6500r）展现出最优链长分布特性——长链组分（DP≥37）占比高达38.88%，显著优于低速（33.45%）与高速（33.11%）条件，为中长链淀粉的高效分离提供了关键技术路径。

作者贡献声明

田雨婷：研究方法设计，资金获取

向启森：研究指导

赵英婷：论文审阅与修改，资金获取

刘阳：实验操作

赵灿：实验操作

张文慧：研究指导

傅丽萍：实验操作

陈欣怡：原始文稿撰写，数据分析

未引用参考文献

（此部分为文献列表，按需补充Chi等2023、Lowithun等2024、Moreno-Zaragoza等2024、Obadi等2021、Shi等2018、Tao等2019、Wang等2022、Zhao等2020的完整信息）

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本研究成果的财务利益或个人关系冲突。

致谢

本研究感谢国家自然科学基金（项目编号32402008）、福建省高校科技创新团队计划、福建农林科技大学科技创新基金项目（编号KFB23125, KFB24093）的资助。