Name: Analyse und Spezifikation von Stärkegranulatgrößenverteilungen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-03-04T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 46 s
Description: Erfahren Sie eine reproduzierbare Methode zur Bestimmung von Stärkegranulatgrößenverteilungen mit statistisch validen Stichproben. Diese Technik ermöglicht die unabhängige Volumenmessung unabhängig von der Form für Pflanzen- und Lebensmittelwissenschaften.

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Diese Arbeit wird teilweise vom Cooperative Agriculture Research Center und dem Integrated Food Security Research Center des College of Agriculture and Human Sciences, Prairie View A&M University, unterstützt. Wir danken Hua Tian für seine technische Unterstützung.

1. Herstellung von Stärkeproben
<ol><li>Bereiten Sie zwei (oder drei) Gramm-Replikations-Stärkeproben aus stärkeakkumulierenden Geweben verschiedener Pflanzenarten nach den etablierten Verfahren vor (z. B. Kartoffeln15, Süßkartoffeln28, Weizenkörner13,29und Maiskerne30usw.).</li>
	<li>Stärkeproben mit Aceton oder Toluin 3-4x gründlich waschen, um Granulataggregate zu minimieren und vollständig zu trocknen. HINWEIS: Verwenden Sie Extraktionsverfahren, die mehr als 1 g Stärke pro Zubereitung ergeben. Ein oder zwei 0,5-g-Aliquots aus jedem der drei bzw. zwei Replizierungsextrakte werden für die Granulatgrößenanalyse eines Stärkeextrakts beprobt.</li>
</ol>2. Elektrolyt-Vorbereitung
<ol><li>500 ml 50 g/L Lithiumchlorid in Methanol für vier Größenläufe für Replikationsstärkeproben vorbereiten (100 ml pro Lauf plus zusätzliche 100 ml). Vorzugsweise stellen Sie den Elektrolyt in großvolumigen Chargen, z.B. 4 bis 8 L gleichzeitig, her, um die Konzentrationsvariation zu minimieren.</li>
	<li>Kühlen Sie den Behälter auf Eis oder in einem 4 °C-Schrank, um die Auflösung des Lithiumchlorids zu beschleunigen.</li>
</ol>3. Einrichten des Analysators
<ol><li>Wählen Sie ein Blendenrohr mit einem Partikeldurchmesserbereich, der den bekannten (in der Literatur oder durch Versuchsläufe) Körnungsumfang von zu analysierenden Stärkeproben abdeckt, z. B. eine Blende von 100 m für Süßkartoffelstärken. Wählen Sie für Stärkeproben unbekannter Granulatgrößenbereiche eine geeignete Blende durch Versuchsläufe aus, wobei mehrere Blendenröhren mit überlappenden Partikeldurchmesserbereichen verwendet werden. HINWEIS: Der Partikeldurchmesserbereich eines Blendenrohrs ist sein genauer Größenbereich zwischen 2 und 60 % und mit einem erweiterten Größenbereich von 80 % seines Öffnungsdurchmessers. Tabelle 1 listet die Eigenschaften von drei nützlichsten Blendenrohren für die Dimensionierung von Granulaten großer Pflanzenstärken auf. Wenn der Granulatgrößenbereich einer Stärkeprobe größer ist als der Größenbereich eines einzelnen Blendenrohrs, führen Sie eine Multi-Rohr-Überlappungsanalyse durch, bei der bis zu fünf Partikelgrößenverteilungen kombiniert werden, die mit Öffnungen unterschiedlicher Größe gemessen werden. Jede Öffnung ist durch ihren Durchmesser und ihre Teilenummer, die auf dem Rohr beschriftet ist, erkennbar. Der Durchmesser und die Seriennummer, die in einem Barcode auf dem Rohr enthalten sind, können mit dem Barcodeleser auf der Systemsteuerung des Analysators in die Analysatorsoftware eingescannt werden.</li>
	<li>Wählen Sie einen 100 oder 200 ml analytischen Becher (über Küvetten) für die Bestimmung der Stärkegranulatgrößen, und richten Sie automatisches Rühren (unten) ein, um eine gute Granulatsuspension während der Messung aufrechtzuerhalten.</li>
	<li>Erstellen Sie eine Standard-Betriebsmethode (Standard Operating Method, SOM), um Ausführungseinstellungen anzugeben, und eine Einstellungsdatei zum Analysieren, Anzeigen und Drucken der Ergebnisse. Kombinieren Sie DIE SOM- und Preferences-Datei nach Bedarf in einem Standardoperatingverfahren (SOP). ANMERKUNG: Verwenden Sie für nicht standardisierte Analysen SOM, um die Analysen auszuführen, und passen Sie die SOM-Einstellungen zwischen den Durchläufen durch das SOM-Fenster bearbeiten (siehe unten) nach Bedarf an. Analysieren, anzeigen und drucken Sie nach Abschluss der Ausführung die Ausführungsergebnisse, indem Sie die Einstellungen wie gewünscht ändern. Verwenden Sie für standardisierte Granulatgrößenanalysen ein SOP, um die Analysen auszuführen.<ol>
<li>Starten Sie die Analyzer-Software. Klicken Sie auf der Hauptmanu auf SOP | SOM-Assistent erstellen oder SOM bearbeiten,oder klicken Sie im Statusbereich auf SOM bearbeiten. Verwenden Sie den Assistenten oder das SoM-Fenster Bearbeiten, um Einstellungen für ein SOM auszuwählen. Einstellungen, die typischerweise für die Größendimensionierung von Süßkartoffelstärkeproben verwendet werden, sind in Tabelle 2zusammengefasst.</li>
		<li>Speichern Sie das erstellte SOM in einer Datei im Fenster SOM Wizard-Zusammenfassung der Einstellungen oder im Fenster SoM bearbeiten.</li>
		<li>Klicken Sie auf das Hauptmanu auf SOP | Konfigurations-Assistenten oder Bearbeitungseinstellungenerstellen . Verwenden Sie den Assistenten oder die Registerkarten im Bearbeitungsfenster "Einstellungen", um die Voreinstellungseinstellungen wie die in Tabelle 3 oder anderen Einstellungen wie gewünscht auszuwählen.</li>
		<li>Speichern Sie die ausgewählten Einstellungen in einer Datei im Fenster Einstellungen erstellen-Zusammenfassung der Einstellungen oder im Fenster Einstellungen bearbeiten.</li>
		<li>Klicken Sie im Hauptmenü auf SOP | SOP-Assistent erstellen. Geben Sie im Anschluss an die Schritt-für-Schritt-Anleitung des Assistenten eine Beschreibung ein, wählen Sie die SOM- und Voreinstellungsdatei aus, um ein SOP zu erstellen und zuspeichern.
</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Granulatgrößenanalysen der Stärkeproben
<ol><li>Vorbereiten des Analyzers<ol>
<li>Schalten Sie den Analyzer ein, öffnen Sie die Software im Computer und überprüfen Sie den Ready-Status oben im Statusbereich nach der automatischen Verbindung mit dem Analyzer.</li>
		<li>Füllen Sie das Elektrolytglas mit Elektrolyt, leeren Sie das Abfallgefäß bei Bedarf.</li>
		<li>Installieren und sichern Sie das gewählte Blendenrohr nach der Anleitung im Benutzerhandbuch. Für ein unkalibriertes neues Blendenrohr kalibrieren Sie es gemäß der Schritt-für-Schritt-Anleitung unter Kalibrieren | Kalibrieren Sie die Blende im Hauptmenü. Überprüfen Sie für ein kalibriertes Blendenrohr die Kalibrierung gemäß der Schritt-für-Schritt-Anleitung des Change Aperture Tube Wizard unter der Ausführung oder Kalibrierung | Überprüfen Sie die Blendenkalibrierung im Hauptmenü.</li>
		<li>Entsperren Sie die Assay-Plattform, indem Sie den Lock-Release-Clip (auf der mittleren Vorderseite der linken Probenfachwand) drücken und die Plattform manuell nach unten senken. Legen Sie einen analytischen Becher mit 100 ml Elektrolyt auf die Plattform, bewegen Sie den Rührer in die Rührposition und heben Sie die Plattform manuell in die selbstsichernde obere Position, um das Blendenrohr und den Rührer in den Elektrolyten einzutauchen.</li>
		<li>Klicken Sie auf die Werkzeugleiste des unteren Instruments füllen, damit der Analysator das System automatisch mit dem Elektrolyt füllt, und klicken Sie auf Löschen, damit der Analysator das System automatisch spült.</li>
		<li>Laden Sie das SOM, indem Sie auf SOP | Laden eines SOM im Hauptmenüklicken, und verwenden Sie soM, um eine Analyse ohne Voreinstellungsdatei auszuführen. Alternativ können Sie ein SOP laden, indem Sie auf SOP | Laden Sie ein SOP in das Hauptmenü oder soP laden im Statusbereich, und verwenden Sie den SOP, um eine Analyse auszuführen.</li>
		<li>Wenn Sie ein SOP verwenden, klicken Sie im Hauptmenü auf SOP | SOM-Informationen oder "Einstellungen" , um die SOM- und Voreinstellungseinstellungen zu überprüfen. Klicken Sie auf Beispiel | Geben Sie Beispielinformationen im Hauptmenü oder Bearbeiten von Informationen im Statusbereich ein, um die Beispielinformationen für den Lauf einzugeben.</li>
	</ol></li>
	<li>Vorbereiten von Stärke-Methanol-Proben und Größensuspensionen<ol>
<li>Wiegen Sie zwei oder eine 0,5 g Probe aus jedem der zwei oder drei replizierten Stärkeextrakte.</li>
		<li>Fügen Sie jedes der 0,5 g Stärke-Aliquots zu 5 ml Methanol in einem 50 ml konischen Zentrifugenrohr hinzu und verteilen Sie das Stärkegranulat mit mehreren Impulsen mit niedriger Intensität (12–24 W/cm2) von einem Ultraschallprozessor.</li>
		<li>Mit einer Einweg-Transferpipette einen kleinen Tropfen der Stärke-Methanol-Suspension (0,2 ml) auf die 100 ml 50 g/L LiCl-Methanolelektrolyt unter ständigem Rühren im Becher auftragen. Schließen Sie die Probenfachtür.</li>
	</ol></li>
	<li>Ausführen eines Größenlaufs<ol>
<li>Klicken Sie in der unteren Instrumentensymbolleiste auf Vorschau, um eine Vorschauausführung zu starten. Stellen Sie im Statusbereich sicher, dass der dynamisch angezeigte Konzentrationsbalken grün ist und einen nominalen Konzentrationsbereich von 5 bis 8 % für die Suspension anzeigt.</li>
		<li>Klicken Sie auf der unteren Symbolleiste auf Stopp, um die Vorschauausführung zu beenden. Verdünnen Sie bei Bedarf die Stärke-Elektrolyt-Aufhängung, indem Sie ein Aliquot der Suspension durch den Elektrolyten ersetzen, und wiederholen Sie dann einen Vorschaulauf. ANMERKUNG: Der nominale Konzentrationsbereich der Suspension von 5 % bis 8 % ist für den Abschluss eines Durchlaufs ohne Stillstand aufgrund einer Blendenverstopfung durch aggregiertes Granulat von entscheidender Bedeutung. Passen Sie bei Bedarf die Tropfen-Probengröße und/oder die Konzentration der Stärke-Methanol-Suspension an, um eine neue Stärke-Elektrolyt-Suspension mit der Nennkonzentration im optimalen Bereich herzustellen.</li>
		<li>Klicken Sie nach der Überprüfung auf Start in der unteren Symbolleiste, um die Ausführung zu starten. Der Analyzer schließt den Lauf automatisch ab, sobald die Gesamtanzahl der Körnchen in der Größe, die zusammen mit der Laufzeit im Statusbereich in einem Lauf angezeigt wird, die festgelegte Gesamtanzahl (125.000 oder 250.000) durch den Steuerungsmodus des SOM erreicht. Abhängig von der Suspensionskonzentration (innerhalb von 5-8% Bereich oder niedriger) dauert ein einzelner Lauf 2 bis 5 min oder mehr. HINWEIS: Wenn der Analysator automatisch eine Blendenblockade pro Blockierungserkennungseinstellungen des SOM erkennt, bricht er den Lauf ab, bündig, um die Blende zu entsperren und eine neue Ausführung zu starten. Diese Blockierungsaktion wird so eingestellt, dass sie maximal viermal wiederholt wird, bevor der Analyzer den Ausführungsvorgang abbricht. Dieses Problem der Blockierung kann durch verwendung von zwei technischen Methoden gelöst werden, wie in Tabelle 2 und in der Diskussion ausführlich beschrieben.</li>
		<li>Führen Sie bei Bedarf einen technischen Wiederholungslauf (siehe Tabelle 2 und im Gespräch beschrieben) mit derselben Stärke-Elektrolyt-Aufhängung durch, indem Sie einfach auf Start oder Repeat auf der unteren Symbolleiste klicken.</li>
		<li>Nach Abschluss eines Lauf- oder Wiederholungslaufs das Becherglas entleeren, mit Methanol abspülen und für den nächsten Lauf mit 100 ml frischer Elektrolytlösung nachfüllen.</li>
		<li>Wenn während eines Durchlaufs ein Benachrichtigungsdialogfeld für erweiterte Größenbereich angezeigt wird, wenn die Anzahl der Granulate größer als 60 m 0,1 % der Gesamtanzahl (pro SOM-Einstellung) überschreitet, klicken Sie auf Ausführen von 60 % bis 80 %, um einen erweiterten dynamischen Größenbereich bis 80 % des Blendendurchmessers auszuführen. HINWEIS: Die Einstellung Erweiterte Größe steuert Aktionen für Granulate, die größer als 60 % des Blendendurchmessers (in diesem Fall 100 m) sind. Die Einstellung im SOM gibt die Aufnahme von Stärkegranulaten von mehr als 60 m an, wenn ihre Anzahl über 0,1 % der Gesamtanzahl erreicht. Der Abschluss des Laufs wird nach wie vor von der Gesamtanzahl gesteuert und kann etwas weniger Zeit in Anspruch nehmen als sonst, ohne dass das größere Granulat mit einem Gesamtwert von weniger als 0,1 % (vermutlich statisch unbedeutend) der Gesamtanzahl berücksichtigt wird.</li>
	</ol></li>
	<li>Analysieren der Ausführungsergebnisse<ol>
<li>Wenn ein SOM zur Steuerung der Durchläufe verwendet wurde, wählen Sie Einstellungen wie gewünscht für die Anzeige, den Druck und die statistische Analyse der Ergebnisse mithilfe des Assistenten zum Erstellen von Einstellungen oder der Bearbeitungseinstellungen unter dem SOP im Hauptmenü aus.</li>
		<li>Überlagerungen resultiert aus mehreren Durchläufen in einem einzelnen Diagramm zum Vergleich.<ol>
<li>Klicken Sie auf der Hauptsymbolleiste auf "Overlay" oder auf | Overlay im Hauptmenü, um auf das Overlay-Fenster zuzugreifen. Navigieren Sie zu und wählen Sie mehrere gewünschte Ergebnisdateien im Feld Dateien aus, klicken Sie auf Hinzufügen, um sie in das Feld Ausgewählte Dateien zu verschieben, und klicken Sie auf OK, um die ausgewählten Ergebnisse in einem einzelnen Diagramm zu überlagern.</li>
			<li>Um eine Datei zu einem geöffneten Overlay hinzuzufügen, klicken Sie auf RunFile | Öffnen Sie für Overlay im Menü Ausführen, um auf das Overlay-Fenster zuzugreifen, zur gewünschten Datei zu navigieren und auf hinzufügen zu klicken.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Durchschnittliche Ergebnisse aus Replikationsanalysen (2 Extrakte x 2 Stärkeproben oder 3 Extrakte x 1 Stärkeprobenahme) und Anzeigen oder Drucken der durchschnittlichen Granulatgrößenverteilung und -statistiken in einer Liste oder einem Diagramm.<ol>
<li>Klicken Sie im Hauptmenü auf Datei | FileTool | Durchschnitt, um das Fenster Durchschnitt zu öffnen. Navigieren Sie zu und wählen Sie mehrere gewünschte Ergebnisdateien im Feld Dateien aus, klicken Sie auf Hinzufügen, um sie in das Feld Ausgewählte Dateien zu verschieben, und klicken Sie auf OK, um die ausgewählten Ergebnisse zu durchschnittlich zu machen und den Durchschnitt in einem einzelnen Diagramm anzuzeigen.</li>
			<li>Um eine zusätzliche Ergebnisdatei in eine durchschnittliche Verteilung einzuschließen, klicken Sie im Menü Ausführen auf RunFile | Öffnen und Zum Durchschnitt hinzufügen, um das Fenster Zum Durchschnitt hinzufügen zu öffnen, zu navigieren und die Datei hinzuzufügen. Der neue Durchschnitt wird im Diagramm im Fenster Ausführen (Ergebnis) oder in der Auflistung angezeigt.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>5. Angabe der durchschnittlichen Verteilung
<ol><li>Klicken Sie im Fenster Run-Menu, in dem die Durchschnittsverteilung angezeigt wird, auf | berechnen Durchschnittliche Statistiken im Ausführungsmenü, um das Zusammenfassungsfenster für Statistiken zu öffnen, in dem die durchschnittlichen Statistiken in Zeilen angezeigt werden, und die Diagrammstatistiken für die durchschnittliche Verteilung in den Spalten.</li>
	<li>Verwenden Sie den grafischen geometrischen Mittelwert ( <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61586/61586eq1.jpg"> ) und S.D. (s*) in der Spalte Graphstatistik, um die durchschnittliche Verteilung in der Form <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61586/61586eq1.jpg"> x/ s* anzugeben. Berechnen Sie die CV-Messvariationen zwischen den gemittelten Replikationsverteilungen, indem Sie den Mittelwert (μ, das gleiche wie die <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61586/61586eq1.jpg"> durchschnittliche Verteilung) der geometrischen Mittelwerte der gemittelten Verteilungen mit dem durchschnittlichen S.D. (σ) dividieren, der in der durchschnittlichen Statistikzeile aufgeführt ist. ANMERKUNG: Die durchschnittliche S.D. (für μ), die Variationen zwischen den Mittelwerten der Replikationsverteilungen bewertet, unterscheidet sich von der grafischen geometrischen S.D. (für <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61586/61586eq1.jpg"> ) zur Messung der Streuung der durchschnittlichen Verteilung.</li>
</ol>

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Die Autoren haben nichts zu verraten

Das beschriebene Verfahren hat einige kritische Probleme bei mehreren bestehenden Methoden für Stärkegranulatgrößenanalysen gelöst. einschließlich ungeeigneter 1D- oder 2D-Größe von 3D-Granulaten, Verzerrung von Größenmessungen durch nicht einheitliche Granulatformen, schlechte Reproduzierbarkeit und zweifelhafte statistische Gültigkeit aufgrund begrenzter Granulat-Probengrößen, ungenauer oder unsachgemäßer Spezifikation (insbesondere der Verwendung der durchschnittlichen Größe) von Granulatgrößen in Gegenwart sowohl von...

Stärkegranulat ist die physikalische Struktur, in der zwei Hauptreserve-Homoglucan-Polymere in Pflanzenphotosynthese und Lagergeweben, die lineare oder spärlich verzweigte Amylose und das stark verzweigte Amylopectin, zusammen mit einigen nebensächlichen Komponenten, einschließlich Lipiden und Proteinen, geordnet verpackt sind. Stärkegranulate verschiedener Pflanzenarten weisen viele dreidimensionale (3D) Formen auf (rezensiert in Ref.1,2), einschließlich Kugeln, Ellipsoiden, Polyeder, Thrombozyten, Würfel, Quader und unregelmäßige Tubuli. Auch solche aus dem gleichen Gewebe oder verschiedenen Geweben der gleichen Pflanzenart könnten eine Reihe von Formen mit unterschiedlichen Vorkommenshäufigkeiten haben. Mit anderen Worten, Stärkegranulate einer Pflanzenart können eine charakteristische statistische Formverteilung haben, anstatt eine bestimmte Form. Die ungleichmäßigen und nicht-sphärischen Granulatformen erschweren die ordnungsgemäße Messung und Definition von Stärkegranulatgrößen. Darüber hinaus sind Stärkegranulate aus den gleichen Geweben einer Pflanzenart von einer Reihe von Größen mit unterschiedlichen Proportionen, d.h. mit einer charakteristischen Größenverteilung. Diese Größenverteilung erschwert die Analyse und Beschreibung von Stärkegranulatgrößen zusätzlich.
Die Stärkegranulatgrößen wurden mit verschiedenen Kategorien von Partikelgrößentechniken (in Ref.3) analysiert, einschließlich Mikroskopie, Sedimentation/serische Feldflussfraktionierung (Sd/StFFF), Laserbeugung und elektrischer Erfassungszone (ESZ). Diese Techniken eignen sich jedoch nicht gleichermaßen für die Bestimmung von Stärkegranulatgrößen in Gegenwart einer Granulatform und einer Größenverteilung. Die Mikroskopie, einschließlich Licht-, Konfokal- und Rasterelektronenmikroskopie, eignet sich hervorragend für die Studien der Morphologie4,5,6,7, Struktur8,9 und Entwicklung10,11 von Stärkegranulat, aber kaum geeignet, um ihre Größenverteilungen aufgrund einiger inhärenter Mängel zu definieren. Direkte Messungen von mikroskopischen Granulatbildern oder softwaregestützte Bildanalyse optischer Mikroskopiedaten (IAOM), die zur Bestimmung von Granulatgrößen von Stärke aus mehreren Arten verwendet wurden, einschließlich Mais12, Weizen13,14, Kartoffel15 und Gerste16, können nur 1D (in der Regel maximale Länge) oder 2D (Oberfläche) Größen von sehr begrenzten Mengen (Zehnbisen) von Granchulbildern messen. Die kleinen Granulat-Probenahmegrößen, die von Natur aus durch die Techniken eingeschränkt sind, könnten selten statistisch repräsentativ sein, wenn man die enormen Granulatzahlen pro Stärkeeinheit bedenkt (120 x 106 pro Gramm, unter der Annahme aller 10'm-Kugeln bei 1,5 g/cm3 Dichte) und daher zu einer schlechten Reproduzierbarkeit der Ergebnisse führen. Die Sd/StFFF-Technik kann eine hohe Geschwindigkeit und Auflösung und schmale Größenfraktionen von Stärkegranulat17aufweisen, wurde aber selten verwendet, wahrscheinlich weil ihre Genauigkeit durch Schäden, verschiedene Formen und Dichte von Stärkegranulat stark beeinträchtigt werden könnte. Die Laserbeugungstechnik ist die am weitesten verbreitete und wurde für Stärkegranulatgrößenanalysen für alle wichtigen Pflanzenarten3,14,16angewendet. Obwohl die Technik viele Vorteile hat, ist sie eigentlich nicht für die Bestimmung von Stärkegranulatgrößen in Gegenwart einer Granulatformverteilung geeignet. Die meisten gleichzeitigen Laserbeugungsinstrumente stützen sich auf die Mie-Lichtstreuungstheorie18 für einheitliche kugelförmige Partikel und die modifizierte Mie-Theorie18 für einige andere Formen der Homogenität. Die Technik ist daher von Natur aus sehr empfindlich gegenüber Partikelformen und nicht ganz geeignet, selbst für bestimmte Formen der Homogenität19, geschweige denn für Stärkegranulate mit unterschiedlichen Proportionen. Die ESZ-Technik misst die elektrische Feldstörung proportional zum Volumen des Teilchens, das durch eine Öffnung geht. Es bietet Granulatvolumengrößen, sowie die Anzahl und Volumenverteilung Informationen, etc., bei hohen Auflösungen. Da die ESZ-Technik unabhängig von allen optischen Eigenschaften von Partikeln wie Farbe, Form, Zusammensetzung oder Brechungsindex ist und die Ergebnisse sehr reproduzierbar sind, eignet sie sich besonders zur Bestimmung von Größenverteilungen von Stärkegranulaten mit einer Reihe von Formen.
Stärkegranulatgrößen wurden auch mit vielen Parametern definiert. Sie wurden oft vereinfacht durch durchschnittliche Durchmesser beschrieben, die in einigen Fällen das arithmetische Mittel der mikroskopisch gemessenen maximalen Längen von 2D-Bildern12,20oder Durchschnitte äquivalenter Kugeldurchmesser3waren. In anderen Fällen wurden die Granulatgrößenverteilungen unter Verwendung der Größenbereiche21,22, des mittleren Verteilungsvolumens oder des mittleren Durchmessers (Kugeläquivalent, gewichtet nach Zahl, Volumen oder Fläche) unter der Annahme einer Normalverteilung14,23,24,25,26angegeben. Diese Deskriptoren von Stärkegranulatgrößen aus verschiedenen Analysen sind sehr unterschiedlicher Natur und nicht streng vergleichbar. Es könnte sehr irreführend sein, wenn diese "Größen" von Stärkegranulaten verschiedener Arten oder sogar dieselben Gewebe derselben Art direkt verglichen würden. Darüber hinaus wurde der Streuparameter (oder Form-)Parameter der angenommenen Normalverteilungen, d. h. die Standardabweichung σ (oder grafische Standardabweichung σg), die die Breite der Verteilung (d. h. die Streuung der Größen) misst, in den meisten Studien ignoriert.
Um die oben genannten kritischen Probleme bei Derstärkegranulatgrößenanalysen zu lösen, haben wir ein Verfahren zur reproduzierbaren und statistisch gültigen Bestimmung von Granulatgrößenverteilungen von Stärkeproben mit der ESZ-Technik und zur korrekten Festlegung der ermittelten Granulatlognormalgrößenverteilungen unter Verwendung einer angenommenen Zweiparameter-Multiplikationsform27 mit verbesserter Genauigkeit und Vergleichbarkeit beschrieben. Zur Validierung und Demonstration führten wir anhand des Verfahrens Replizieren von Granulatgrößenanalysen von Süßkartoffelstärkeproben durch und spezifizierten die lognormalen Differenzvolumen-Prozentsatz-Volumen-Äquivalent-Kugeldurchmesserverteilungen mit ihren grafischen geometrischen Mitteln <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61586/61586eq1.jpg"> und multiplikativen Standardabweichungen s* in einer <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61586/61586eq1.jpg"> x/(multiplizieren und teilen) * Form.

<table><tbody><tr><td>Analysebecher</td><td>Beckman Coulter Life Sciences</td><td>A35595</td><td>Smart-Technology (ST) Becherglas</td></tr><tr><td>Aperture Tubus, 100 & Mikro; m</td><td>Beckman Coulter Life Sciences</td><td>A36394</td><td>Für den MS4E</td></tr><tr><td>Einweg-Transferpipetten,</td> <td>Fisher Scientific (Fishersci.com)</td><td>13-711-9AM</td><td>Andere Einweg-Transferpipetten mit ähnlicher Öffnung können ebenfalls verwendet werden.</td></tr><tr><td>Fisherbrand Konische Zentrifugenröhrchen aus Polypropylen, 50 ml</td><td>Fisher Scientific (Fishersci.com)</td><td>05-539-13</td><td>Es können alle anderen ähnlichen Arten von Röhrchen verwendet werden.</td></tr><tr><td>Glasbecher, 150 bis 250 ml</td><td>Fisher Scientific (Fishersci.com)</td><td>02-540K</td><td>Diese Becher werden zur Aufnahme von Methanol zum Waschen des Öffnungsrohrs und des Rührers zwischen den Läufen verwendet.</td></tr><tr><td>LiCl</td><td>Fisher Chemical</td><td>L121-100</td><td></td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Fisher Chemical</td><td>A412-500</td><td>In großen Mengen kaufen, da bei der Analyse eine große Menge Methanol verwendet wird.</td></tr><tr><td>Mettler Toledo ML-T Präzisionswaagen</td><td>Mettler Toledo</td><td>30243412</td><td>Jede andere Präzisionswaage mit einer Ablesbarkeit von 0,01 g bis 1 mg funktioniert.</td></tr><tr><td>Multisizer 4e Scharzähler</td><td>Beckman Coulter Life Sciences</td><td>B23005</td><td>Das alte Modell, Multisizer 3, kann auch mit einer leichten Anpassung der Parameter verwendet werden. Das Modell 4e kommt mit einem 100 &mu; m Blendentubus. Andere Blendentuben mit unterschiedlichen Durchmessern können separat beim Unternehmen erworben werden.</td></tr><tr><td>Ultraschallprozessor UP50H</td><td>Hielscher Ultrasound Technology</td><td>UP50H</td><td>Sonstiges Ultraschallgerät für Laboratoren mit geringem Stromverbrauch (< 50 Watt) kann ebenfalls verwendet werden. Sowohl MS1- als auch MS2-Sonotroden für den jeweiligen Ultraschallreaktor können verwendet werden, um Stärkegranulate in 5 ml Methanol zu dispergieren. Verwenden Sie immer zuerst die niedrigste Einstellung, 20 % Amplitude und 0,1 oder 0,2 Zyklus, und erhöhen Sie die Einstellung, wenn Aggregate in der Schwebe verbleiben.</td></tr></tbody></table>

analyse und spezifikation von stärkegranulatgrößenverteilungen

Analysis and Specification of Starch Granule Size Distributions

Stärke aus allen Pflanzenquellen besteht aus Granulaten in einer Reihe von Größen und Formen mit unterschiedlichen Vorkommensfrequenzen, d.h. mit einer Größe und einerFormverteilung. Stärkegranulatgrößendaten, die mit verschiedenen Arten von Partikelgrößentechniken ermittelt werden, sind aufgrund einer schlechten Reproduzierbarkeit oder mangelnder statistischer Signifikanz, die auf einige unüberwindliche systematische Fehler zurückzuführen ist, einschließlich der Empfindlichkeit gegenüber Granulatformen und der Begrenzung von Granulat-Probengrößen, häufig problematisch. Wir haben ein Verfahren für reproduzierbare und statistisch gültige Bestimmung enthoben, um die Größenverteilungen von Stärkegranulat mit der elektrischen Erfassungszonentechnik zu bestimmen und die ermittelten Lognormalgrößenverteilungen des Granulats unter Verwendung einer angenommenen Zwei-Parameter-Multiplikationsform mit verbesserter Genauigkeit und Vergleichbarkeit festzulegen. Sie ist auf alle Granulatgrößenanalysen von stärkegramgroßen Proben anwendbar und könnte daher Studien darüber erleichtern, wie Stärkegranulatgrößen durch die Stärkebiosynthesegeräte und -mechanismen geformt werden; und wie sie eigenschaftenund die Funktionalität von Stärke für Lebensmittel und industrielle Anwendungen beeinflussen. Repräsentative Ergebnisse werden aus Replizienanalysen der Granulatgrößenverteilungen von Süßkartoffelstärkeproben nach dem beschriebenen Verfahren präsentiert. Wir erörterten weiter einige wichtige technische Aspekte des Verfahrens, insbesondere die multiplikative Spezifikation von Granulat-Lognormalgrößenverteilungen und einige technische Mittel zur Überwindung häufiger Blendenverstopfungen durch Granulataggregate.

Um das Verfahren zu validieren und die Reproduzierbarkeit der ermittelten Granulatgrößenverteilung zu demonstrieren, haben wir Replizieren von Süßkartoffelstärkeproben durchgeführt. Wir haben Replizieren (S1 und S2) Stärkeproben aus Feldkartoffeln einer Zuchtlinie SC1149-19 in einem ähnlichen Entwicklungsalter mit einem zuvor beschriebenen Verfahren28vorbereitet. Aus jedem Stärkeextrakt wurden zwei 0,5 g Aliquots (a und b) entnommen, in 5 ml Methanol suspendiert und mit mehreren Impulsen von Niedr...

Hier wird ein Verfahren zur reproduzierbaren und statistisch gültigen Bestimmung der Stärkegranulatgrößenverteilungen und zur Angabe der ermittelten Granulat-Lognormalgrößenverteilungen unter Verwendung einer Multiplikationsform mit zwei Parametern vorgestellt. Sie gilt für alle Granulatgrößenanalysen von gramgroßen Stärkeproben für die pflanzen- und lebensmittelwissenschaftliche Forschung.

Analyse und Spezifikation von Stärkegranulatgrößenverteilungen

Starch from all plant sources are made up of granules in a range of sizes and shapes having different occurrence frequencies, i.e., exhibiting a size and ...

Diese Technik ermöglicht eine reproduzierbare und statistisch valide Bestimmung der Stärkegranulatgrößen und bietet eine korrekte Beschreibung der statistisch verteilten Granulatgrößen. Diese Technik bestimmt Stärkegranulatvolumen unabhängig von ihren Formen und verwendet statistisch gültige Granulatprobengrößen für die Größenverteilung und bietet eine verbesserte Spezifikation der Granulatgrößenverteilungen. Diese Methode ist anwendbar auf pflanzen- und lebensmittelwissenschaftliche Forschungsstudien, die Stärkegranulatgrößen zusätzlich zu allen anderen Stärkeanwendungen beinhalten, die Informationen über die Granulatgröße erfordern.Vor Beginn einer Analyse 25 Gramm Lithiumchlorid in 500 Milliliter Methanol auflösen und ein Blendenrohr mit einem Partikeldurchmesserbereich auswählen, der den bekannten Granulatgrößenbereich der zu analysierenden Stärkeproben abdeckt. Um eine Standard-Betriebsart einzurichten, starten Sie die Analyzer-Software, und klicken Sie im Hauptmenü auf SOP, erstellen Sie den SOM-Assistenten, und wählen Sie die entsprechenden Einstellungen aus, klicken Sie dann auf SOM bearbeiten und die entsprechenden Einstellungen auswählen. Um eine Voreinstellungsdatei auszuwählen, klicken Sie unter SOP auf Deneinstellungs-Assistenten erstellen, und wählen Sie die entsprechenden Einstellungen aus, klicken Sie dann auf SOP-Assistent erstellen, geben Sie eine Beschreibung und einen Autor ein, und wählen Sie die SOM- und Voreinstellungsdateien aus, um den SOP zu erstellen und zu speichern.Um den Analyzer für eine Analyse einzurichten, aktivieren Sie den Analyzer, und überprüfen Sie den Bereitstatus in der Analyzer-Software. Füllen Sie das Elektrolytglas mit dem zuvor vorbereiteten Elektrolyt und entleeren Sie das Abfallglas bei Bedarf. Installieren und sichern Sie die ausgewählte Blende gemäß der Anleitung in der Bedienungsanleitung und drücken Sie den Lock-Release-Clip, um die Assay-Plattform zu entsperren.Senken Sie die Plattform manuell nach unten und legen Sie einen analytischen Becher mit 100 Milliliter Elektrolyt auf die Plattform. Bewegen Sie den Rührer in die Rührposition und heben Sie die Plattform manuell in die selbstsichernde obere Position, um das Blendenrohr und den Rührer in den Elektrolyten einzutauchen. Klicken Sie auf die werkzeugleiste untere Instrumentenleiste, um das System automatisch mit Elektrolyt zu füllen, und klicken Sie auf Bündig, um das System automatisch zu leeren, klicken Sie dann auf SOP und laden Sie es in SOM, um die Standard-Betriebsmethode zu laden, und klicken Sie auf Beispielundungs- und Beispielinformationen, um die Beispielinformationen für den Lauf einzugeben.Zur Herstellung einer Stärke-Methanol-Probe-Größensuspension wiegen Sie ein oder zwei 0,5-Gramm-Proben aus jedem der zwei oder drei replizierten Stärkeextrakte und fügen Sie jedes Aliquot zu fünf Milliliter Methanol in einem 50 Milliliter konischen Zentrifugenrohr hinzu. Verwenden Sie mehrere Pulse von Ultraschall mit niedriger Intensität von einem Ultraschallprozessor, um die Stärkegranulate vollständig zu dispergieren und verwenden Sie eine Einweg-Transferpipette, um etwa 200 Mikroliter der ersten Stärke-Methanolsuspension auf die 100 Milliliter Lithiumchlorid-Methanolelektrolyt unter ständigem Rühren im Becher zu verwenden, schließen Sie dann die Probenraumtür und klicken Sie auf Vorschau, um einen Vorschaulauf zu starten. Stellen Sie im Statusfenster sicher, dass der dynamisch angezeigte Konzentrationsbalken grün ist und einen Nominalkonzentrationsbereich von 5 bis 8 % für die Suspension anzeigt.Klicken Sie auf Stopp, um die Vorschau zu beenden, und klicken Sie auf Start, um die Analyse zu starten. Der Analyzer schließt den Lauf automatisch ab, sobald die Gesamtanzahl der Größengranulate, die zusammen mit der Laufzeit auf dem Statusfenster in einem Durchlauf angezeigt wird, die Gesamtanzahl erreicht, die vom Steuermodus des SOM festgelegt wurde. Um einen technischen Wiederholungslauf mit derselben Stärkeelektrolytaufhängung durchzuführen, klicken Sie auf der unteren Symbolleiste auf Starten oder Wiederholen.Am Ende der Analyse das Becherglas entleeren, mit Methanol abspülen und mit 100 Millilitern frischer Elektrolytlösung für die Analyse der nächsten Probe auffüllen. Wenn ein SOM zum Steuern der Durchläufe verwendet wurde, wählen Sie mit dem Assistenten für die Einstellungen zum Erstellen die Einstellungen für die Anzeige, den Druck und die statistische Analyse der Ergebnisse aus. Um die Ergebnisse mehrerer Durchläufe in einem einzelnen Diagramm zu überlagern, wählen Sie im Überlagerungsfenster die Zu überlagernden Ergebnisse aus.Klicken Sie auf Hinzufügen, um die Dateien in das Feld ausgewählte Dateien zu verschieben, und klicken Sie auf OK, um die ausgewählten Ergebnisse in einem einzelnen Diagramm zu überlagern. Um eine Datei zu einem geöffneten Overlay hinzuzufügen, klicken Sie auf Datei ausführen und öffnen Sie für Overlay, um auf das Overlay-Fenster zuzugreifen, wählen Sie die gewünschte Datei aus, und klicken Sie auf hinzufügen. Klicken Sie auf Datei, Dateiwerkzeug und Durchschnitt, um das durchschnittliche Fenster zu öffnen und zu mehreren gewünschten Ergebnisdateien im Dateifeld zu navigieren und diese auszuwählen.Klicken Sie auf Hinzufügen, um die Dateien in das Feld ausgewählte Dateien zu verschieben, und klicken Sie auf OK, um die ausgewählten Ergebnisse für die Anzeige in einem einzelnen Diagramm zu durchschnittlich zu verwenden. Um eine zusätzliche Ergebnisdatei in eine durchschnittliche Verteilung einzuschließen, klicken Sie auf Datei ausführen, öffnen und zum Durchschnitt hinzufügen, um das Fenster "Hinzufügen zum durchschnittlichen Fenster" zu öffnen und die Datei von Interesse hinzuzufügen. Der neue Durchschnitt wird im Diagramm im Ausführungsfenster angezeigt.Um den grafischen geometrischen Mittelwert und die Standardabweichung für die Angabe der Durchschnittsverteilung zu erhalten, klicken Sie auf Berechnen und Durchschnittliche Statistiken, um das Zusammenfassungsfenster für Statistiken zu öffnen, um die Mittelwerte und Standardabweichungen der Daten anzuzeigen. In der dritten Zeile der Tabelle werden der geometrische Mittelwert und die Standardabweichung für die Angabe der Durchschnittsverteilung angezeigt. Und die zweite Spalte zeigt die Statistiken aus der Mittelung der Verteilungen.Hierwerden werden differenzielle Volumenprozentvolumenäquivalente Kugeldurchmesserverteilungen für die vier nachbildenden Größenanalysen repräsentativer Süßkartoffelstärkeproben und deren durchschnittliche Verteilungen dargestellt. In dieser Abbildung können die durchschnittlichen kumulativen Verteilungen der Größe der vier Replikationsgrößenanalysen, bei denen es sich um Transformationsansichten der durchschnittlichen prozentualen Größenverteilung des differenziellen Volumens handelte, beobachtet werden. Ein Vergleich der kumulativen Anzahl und des Volumenprozentsatzes dieser Stärkegranulatproben ergab, dass das Granulat mit kleineren Volumenäquivalenten Kugeldurchmessern viel größere Prozentsätze der Gesamtanzahl ausmachte als das Gesamtvolumen.Es ist wichtig, Stärkegranulataggregate in den Stärkeproben und Assaysuspensionen zu minimieren und einen nominalen Konzentrationsbereich von 5 bis 8 % für die Stärkeelektrolytsuspension zu erreichen. Es können auch Tests zur Charakterisierung physikalischer, chemischer und thermischer Eigenschaften von Stärkeproben und zur Korrelation von Granulatgrößen mit Stärkesyntheseeigenschaften in Quellpflanzen durchgeführt werden.

analysis-and-specification-of-starch-granule-size-distributions

Research

Forschung

JoVE Journal

Biochemistry

Biochemie

Dieses Protokoll beschreibt einen hochdurchgestellt kolorimetrischen Methode, die auf der Bildung eines Komplexes zwischen Jod und Ketten von Glucosemolekülen in Stärke beruht. Jod bildet Komplexe mit sowohl Amylose und Amylopektin in langen Ketten. Nach der Zugabe von Jod zu einer Stärkeprobe, die maximale Absorption von Amylose und Amylopektin erfolgt bei 620 und 550 nm auf. Das Amylose / Amylopektin-Verhältnis kann aus dem Verhältnis der 620 und 550 nm Absorptionswerte geschätzt werden und...

Schnelle High Throughput Amylose Bestimmung in Gefriergetrocknete Potato Tuber Proben

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Sortierung der<em&gt; Streptomyces</em&gt; Zell Pellets mit einem komplexen Objekt Parametric Analyzer und Sorter

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