הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

ניתוח ומפרט של הפצות גודל גרנול עמילן

5K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/61586

⸱

4 במרץ 2021

 ,  , 
1Cooperative Agriculture Research Center, College of Agriculture and Human Science, Prairie View A&M University

במאמר זה

סיכום

מוצג להלן הליך עבור קביעות הניתנות לשחזור ותקפות סטטיסטית של התפלגות גודל גרגירי עמילן, ולציון התפלגות גודל לוגנורמי של גרגירים שנקבעו באמצעות טופס כפול שני פרמטרים. זה ישים לכל ניתוחי גודל גרגירים של דגימות עמילן בקנה מידה גרם למחקר מדעי הצמח והמזון.

תקציר

עמילן מכל מקורות הצמח מורכבים מגורמים במגוון גדלים וצורות בעלי תדרי התרחשות שונים, כלומר, מציגים גודל והתפלגות צורות. נתוני גודל גרגירי עמילן שנקבעו באמצעות מספר סוגים של טכניקות שינוי גודל חלקיקים הם לעתים קרובות בעייתיים בשל רבייה לקויה או חוסר מובהקות סטטיסטית הנובעת מכמה שגיאות שיטתיות בלתי עבירות, כולל רגישות לצורות גרגירים ומגבלות של גדלים מדגם גרגירים. התווינו הליך עבור קביעות ניתנות לשחזור ותקף סטטיסטית של התפלגות גודל גרגירי עמילן באמצעות טכניקת אזור חישה חשמלית, ולציון התפלגות גודל לוגנורמי גרגר נחוש באמצעות טופס כפול שני פרמטרים מאומץ עם דיוק משופר ומזווה. זה ישים לכל ניתוחי גודל גרגירים של דגימות עמילן בקנה מידה גרם, ולכן, יכול להקל על מחקרים על איך גדלי גרנול עמילן מעוצבים על ידי מנגנון ביוסינתזה עמילן ומנגנונים; וכיצד הם משפיעים על תכונות ופונקציונליות של עמילנים לשימושי מזון ותעשייה. תוצאות מייצגות מוצגות מניתוחים משוכפלים של התפלגות גודל גרגירים של דגימות עמילן sweetpotato באמצעות ההליך המתואר. כמו כן דנו בכמה היבטים טכניים מרכזיים של ההליך, במיוחד, המפרט המכפיל של הפצות גודל לוגנורמי גרגר וכמה אמצעים טכניים להתגבר על חסימת צמצם תכופה על ידי אגרגטים גרגירים.

מבוא

גרגירי עמילן הם המבנה הפיזי שבו שני פולימרים הומוגלוקניים מילואים עיקריים בפוטוסינתזה של צמחים ורקמות אחסון, אמילוז ליניארי או מסועף בדלילות והאמילופקטין בעל ההסתעפות, ארוזים בצורה מסודרת יחד עם כמה מרכיבים משניים, כולל שומנים וחלבונים. גרגירי עמילן ממיני צמחים שונים מציגים צורות תלת מימדיות (תלת מימדיות) רבות (הנסקרות ב-ref. 1,2), כולל כדורים, אליפסואידים, פוליהדרונים, טסיות הדם, קוביות, cuboids, ו tubules לא סדיר. אפילו אלה מאותה רקמה או רקמות שונות של אותו מיני צמחים יכולים להיות קבוצה של צורות עם תדרי התרחשות משתנים. במילים אחרות, גרגירי עמילן ממין צמחים עשויים להיות בעלי התפלגות צורה סטטיסטית אופיינית, ולא צורה ספציפית. צורות הגרגר הלא אחידות והלא כדוריות מקשות על מדידה והגדרה של גדלי גרגירים עמילניים. בנוסף, גרגירי עמילן מאותן רקמות של מיני צמחים הם במגוון גדלים עם פרופורציות שונות, כלומר, מציגים התפלגות גודל אופיינית. התפלגות גודל זה מסבכת עוד יותר את הניתוח והתיאור של גדלי גרגירי עמילן.

גדלי גרגירי עמילן נותחו באמצעות מספר קטגוריות של טכניקות שינוי גודל חלקיקים (שנסקרו ב-ref. 3), כולל מיקרוסקופיה, משקעים / שברי זרימת שדה סטריים (Sd / StFFF), עקיפת לייזר ואזור חישה חשמלית (ESZ). עם זאת, טכניקות אלה אינן מתאימות באותה מידה לקביעת גדלי גרגירי עמילן בנוכחות צורת גרגירים והתפלגות גודל. מיקרוסקופיה, כולל מיקרוסקופ אלקטרונים אור, confocal וסריקה, מצוין למחקרים של מורפולוגיה4,5,6,7, מבנה8,9 ופיתוח10,11 של גרגירי עמילן, אבל בקושי מתאים להגדרת חלוקות הגודל שלהם בשל כמה חסרונות אינהרנטיים. מדידות ישירות של תמונות גרגירים מיקרוסקופיות או ניתוח תמונה בסיוע תוכנה של נתוני מיקרוסקופיה אופטיים (IAOM), אשר שימשו לקביעת גדלי גרגירים של עמילנים ממספר מינים, כולל תירס12, חיטה13,14, תפוח אדמה15 ושעורה16, יכול למדוד רק 1D (בדרך כלל אורך מקסימלי) או 2D (שטח פנים) גדלים של מספרים מוגבלים מאוד (עשרות עד כמה אלפים) של תמונות גרנול עמילן. גדלי דגימת הגרגרים הקטנים המוגבלים מטבעם על ידי הטכניקות יכולים לעתים רחוקות להיות מייצגים סטטיסטית, בהתחשב במספרי הגרגרים העצומים ליחידת משקל של עמילן (~ 120 x 106 לגרם, בהנחה שכל 10 כדורי מיקרומטר בצפיפות של 1.5 גרם לסמ"ק), ולכן, עלולים להוביל לשחזור לקוי של התוצאות. טכניקת Sd/StFFF עשויה להיות במהירות גבוהה וברזולוציה גבוהה, ושברי גודל צרים של גרגירי עמילן17, אך לעתים רחוקות נעשה בה שימוש כנראה משום שדיוקה עלול להיפגע קשות מנזקים, צורות שונות וצפיפות של גרגירי עמילן. טכניקת עקיפת הלייזר היא הנפוצה ביותר, והוחלה על ניתוחי גודל גרגירים עמילניים עבור כל מיני היבולים העיקריים3,14,16. למרות הטכניקה יש יתרונות רבים, זה למעשה לא מתאים קביעות של גדלי גרגירים עמילן בנוכחות התפלגות צורת גרגירים. רוב מכשירי עקיפת הלייזר בו-זמנית מסתמכים על תיאוריית פיזור האור של מי18 עבור חלקיקים כדוריים אחידים ותורת Mie18 ששונתה עבור צורות אחרות של אחידות. הטכניקה היא, אם כן, מטבעה רגישה מאוד לצורות חלקיקים, ולא לגמרי מתאימה אפילו לצורות מסוימות של אחידות19, שלא לדבר על גרגירי עמילן שיש להם קבוצה של צורות בפרופורציות שונות. טכניקת ESZ מודדת את הפרעת השדה החשמלי ביחס לנפח החלקיק העובר דרך פתח. הוא מספק גדלי נפח גרנול, כמו גם את פרטי הפצת מספר ונפח, וכו ', ברזולוציות גבוהות. מאז טכניקת ESZ אינה תלויה בכל תכונות אופטיות של חלקיקים כולל צבע, צורה, הרכב או אינדקס שבירה, והתוצאות הן מאוד לשחזור, הוא מתאים במיוחד לקביעת התפלגות גודל של גרגירי עמילן שיש קבוצה של צורות.

גדלי גרגירים עמילן הוגדרו גם באמצעות פרמטרים רבים. לעתים קרובות הם תוארו באופן פשטני על ידי קטרים ממוצעים, אשר במקרים מסוימים היו האמצעי האריתמטי של האורכים המקסימליים הנמדדים מיקרוסקופית של תמונות דו-ממדיות12,20, או ממוצעים של קטרים מקבילים של כדור3. במקרים אחרים, התפלגויות גודל הגרגר צוינו באמצעות טווחי גודל21,22, נפח ממוצע ההתפלגות או קוטר ממוצע (שווה ערך לכדור, משוקלל לפי מספר, נפח או שטח פנים) בהנחה של התפלגות רגילה14,23,24,25,26. מתארים אלה של גדלי גרגירי עמילן מניתוחים שונים הם בעלי אופי שונה בהרבה, ואינם דומים לחלוטין. זה יכול להיות מטעה מאוד אם אלה "גדלים" של גרגירי עמילן ממינים שונים או אפילו את אותן רקמות של אותו מין הושוו ישירות. יתר על כן, הפרמטר כפולה (או צורה) של התפלגויות נורמליות להניח, כלומר, סטיית התקן σ (או סטיית תקן גרפית σg)מדידת רוחב ההתפלגות (כלומר, התפשטות הגדלים), התעלמו ברוב המחקרים.

כדי לפתור את הבעיות הקריטיות הנ"ל הניצבות בפני ניתוחי גודל גרגירי עמילן, התווינו הליך עבור קביעות ניתנות לשחזור ותקף סטטיסטית של התפלגות גודל גרגירים של דגימות עמילן באמצעות טכניקת ESZ, ולציון נכון של התפלגות הגודל הלוגנורמי של גרגיר הגרגרים שנקבעו באמצעות טופס כפול שני פרמטריםמאומץ 27 עם דיוק ושיוויון משופרים. לצורך אימות והדגמה, ביצענו ניתוחי גודל גרנול משכפלים של דגימות עמילן sweetpotato באמצעות ההליך, וציינו את הפרש הלוגינורמלי נפח אחוז שווה ערך כדור קוטר התפלגות באמצעות האמצעים הגיאומטריים הגרפיים שלהם figure-introduction-1 סטיות תקן כפולות s* בצורת figure-introduction-2 x/ (להכפיל ולחלק) s* .

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. הכנת דגימות עמילן

  1. הכינו שתי (או שלוש) דגימות עמילן משוכפלות בקנה מידה של גרם מרקמות צוברות עמילן של מיני צמחים שונים בעקבות ההליכים שנקבעו (למשל, תפוחי אדמה15, בטטפוטו28, גרגרי חיטה13,29, וגרעיני תירס30, וכו ').
  2. ביסודיות לשטוף דגימות עמילן עם אצטון או טולואן 3-4x כדי למזער אגרגטים גרגירים ולייבש אותם לחלוטין.
    הערה: השתמש בהליכי חילוץ המניבים יותר מ 1 גרם של עמילן לכל הכנה. אחד או שניים 0.5-g aliquots מכל שלוש או שתיים תמציות לשכפל, בהתאמה, נדגמים לניתוח גודל גרגר של תמצית עמילן אחד.

2. הכנת אלקטרוליטים

  1. הכינו 500 מ"ל של ליתיום כלוריד 50 גרם/ל' במתנול לארבע ריצות שינוי גודל לדגימות עמילן שכפול (100 מ"ל לריצה בתוספת 100 מ"ל נוספים). רצוי, להפוך את האלקטרוליט בקבוצות בנפח גדול, למשל, 4 עד 8 L בכל פעם, כדי למזער את וריאציית הריכוז.
  2. מצננים את המיכל על קרח או בארון של 4 מעלות צלזיוס כדי להאיץ את פירוק הליתיום כלוריד.

3. הגדרת המנתח

  1. בחר צינור צמצם עם טווח קוטר חלקיקים המכסה את טווח גודל הגרגר הידוע (בספרות או באמצעות ריצות ניסיון) של דגימות עמילן שיש לנתח, למשל, צמצם של 100 מיקרומטר לעמילנים מתוקים. עבור דגימות עמילן של טווח גודל גרגירים לא ידוע, בחר צמצם מתאים באמצעות ריצות ניסיון באמצעות מספר צינורות צמצם בעלי טווחי קוטר חלקיקים חופפים.
    הערה: טווח קוטר החלקיקים של צינור הצמצם הוא טווח הגודל המדויק שלו בין 2 ל -60% ממנו, ועם טווח גודל מורחב עד 80% מקוטר הפתח שלו. טבלה 1 מפרטת מאפיינים של שלושה שפופרות צמצם שימושיות ביותר לשינוי גודל גרגירים של עמילני יבול עיקריים. אם טווח גודל הגרגר של דגימת עמילן רחב יותר מטווח הגודל של צינור צמצם יחיד, בצע ניתוח חפיפה מרובה שפופרות המשלב עד חמש התפלגויות גודל חלקיקים הנמדדות עם פתחים בגדלים שונים. כל פתח מזוהה על ידי קוטרו ומספר החלק שלו המסומן על הצינור. קוטרו ומספרו הסידורי הכלולים בברקוד בצינור ניתן לסרוק לתוכנת המנתח באמצעות קורא הברקוד בלוח הבקרה של המנתח.
  2. בחר אנליטית 100 או 200 מל (מעל cuvettes) לקביעת גדלי גרנול עמילן, ולהגדיר ערבוב אוטומטי (להלן) כדי לשמור על השעיית גרנול טוב במהלך המדידה.
  3. צרו שיטת הפעלה סטנדרטית (SOM) לציון קביעות הפעלה וקובץ העדפות לניתוח, הצגה והדפסה של התוצאות. שלב את קובץ SOM והעדפות לפרוצדורת הפעלה רגילה (SOP) לפי הצורך.
    הערה: לניתוחים שאינם ניתנים לתקנון, השתמש ב- SOM כדי להפעיל את הניתוחים והתאם את הגדרות ה- SOM בין הפעלות דרך חלון עריכת ה- SOM (ראה להלן) לפי הצורך. לאחר השלמת ההפעלה, נתח, הצג והדפס את תוצאות ההפעלה על-ידי שינוי ההעדפות כרצונך. לניתוחי גודל גרגירים סטנדרטיים, השתמש ב- SOP כדי להפעיל את הניתוחים.
    1. הפעל את תוכנת המנתח. במאנו הראשי, לחץ על SOP | צור אשף SOM או ערוך את ה- SOM, או בלוח המצב, לחץ על ערוך SOM. השתמש באשף או בחלון עריכת ה- SOM כדי לבחור הגדרות עבור SOM. הגדרות המשמשות בדרך כלל לשינוי גודל גרגירים של דגימות עמילן sweetpotato מסוכמות בטבלה 2.
    2. שמור את ה- SOM שנוצר בקובץ בחלון אשף ההגדרות של SOM, או בחלון עריכת ה- SOM.
    3. במאנו הראשי, לחץ על SOP | אשף יצירת העדפות או עריכת העדפות. השתמשו באשף או בכרטיסיות בחלון העריכה 'העדפות' לבחירת קביעות העדפה כמו אלה שבטבלה 3 או באחרות לפי הצורך.
    4. שמרו את ההעדפות שנבחרו בקובץ בחלון 'צור העדפות' באשף-סיכום ההגדרות או בחלון 'עריכת העדפות'.
    5. בתפריט הראשי, לחץ על SOP | צור אשף SOP. לאחר קו היישור שלב אחר שלב של האשף, הזן תיאור, בחר בקובץ SOM והעדפות כדי ליצור ולשמור SOP.

4. ניתוחי גודל גרנול של דגימות עמילן

  1. הכנת המנתח
    1. הפעל את המנתח, פתח את התוכנה במחשב ואמת את המצב מוכן בחלק העליון של לוח המצב לאחר החיבור האוטומטי שלו למנתח.
    2. ממלאים את צנצנת האלקטרוליטים באלקטרוליט, מרוקנים את צנצנת הפסולת במידת הצורך.
    3. התקן ואבטח כראוי את צינור הצמצם שנבחר בעקבות המדריך במדריך למשתמש. עבור צינור פתח חדש שלא כויל, כייל אותו בהתאם למדריך שלב אחר שלב תחת כיול | כייל את הצמצם בתפריט הראשי. עבור צינור פתח מכויל, ודא את הכיול בהתאם למדריך שלב אחר שלב של אשף החלפת שפופרת הצמצם תחת | הפעלה או כיול אמת כיול פתח בתפריט הראשי.
    4. בטל את נעילת פלטפורמת ההסמכה על-ידי דחיפת סרטון שחרור הנעילה (בחזית האמצעית של קיר תא הדגימה השמאלי) והורד ידנית את הפלטפורמה לתחתית. מניחים אנליטית המכילה 100 מל של אלקטרוליט על הפלטפורמה, מעבירים את האסטר לתנוחה המרגשת ומעלים ידנית את הפלטפורמה למיקום העליון של הנעילה העצמית כדי לטבול את צינור הצמצם ולערבב באלקטרוליט.
    5. לחץ על מילוי בסרגל הכלים של המכשיר התחתון כדי שהמנתח ימלא את המערכת באופן אוטומטי באלקטרוליט ולחץ על Flush כדי שהמנתח ירוקן את המערכת באופן אוטומטי.
    6. טען את ה- SOM על-ידי לחיצה על SOP | טען SOM בתפריט הראשי והשתמש ב- SOM כדי להפעיל ניתוח ללא קובץ העדפות. לחלופין, טען SOP על-ידי לחיצה על SOP | טען SOP בתפריט הראשי או טען SOP בלוח המצב והשתמש ב- SOP כדי להפעיל ניתוח.
    7. אם אתם משתמשים ב-SOP, לחצו על SOP | פרטי SOM או על 'פרטי העדפה' בתפריט הראשי כדי לאמת את ההגדרות 'SOM' ו'העדפה'. לחץ על | לדוגמה הזן מידע לדוגמה בתפריט הראשי או ערוך מידע בלוח המצב כדי להזין את המידע לדוגמה עבור ההפעלה.
  2. הכנת דגימת עמילן-מתנול והשעיית גודל
    1. לשקול שתיים או אחת 0.5 g מדגם מכל שתיים או שלוש תמציות עמילן לשכפל, בהתאמה.
    2. הוסף כל אחד aliquots עמילן 0.5 גרם כדי 5 מ"ל מתנול בצינור צנטריפוגה חרוט 50 מ"ל, ולפזר באופן מלא גרגירי עמילן באמצעות מספר פולסים של אולטרסאונד בעוצמה נמוכה (12-24 W / cm2) ממעבד קולי.
    3. באמצעות פיפטה העברה חד פעמית, להחיל טיפה אחת קטנה של השעיית עמילן-מתנול (~ 0.2 מ"ל) כדי 100 מ"ל של 50 g / L LiCl מתנול אלקטרוליט תחת ערבוב מתמיד בכומתה. סגור את דלת תא הדגימה.
  3. ביצוע הפעלת שינוי גודל
    1. לחץ על תצוגה מקדימה בסרגל הכלים התחתון של הכלי כדי להתחיל הפעלת תצוגה מקדימה. בלוח המצב, ודא שסרגל הריכוז המוצג באופן דינמי הוא בירוק, ומציג טווח ריכוז נומינלי של 5 עד 8% עבור המתלה.
    2. לחץ על עצור בסרגל הכלים התחתון כדי לעצור את הפעלת התצוגה המקדימה. במידת הצורך, לדלל את ההשעיה עמילן-אלקטרוליט על ידי החלפת aliquot של המתלה עם אלקטרוליט, ולאחר מכן לחזור על תצוגה מקדימה לרוץ.
      הערה: טווח הריכוז הנומינלי של 5% עד 8% של המתלה הוא קריטי להשלמת ריצה ללא הפסקה עקב חסימת פתח על ידי גרגירים מצטברים. במידת הצורך, להתאים את גודל המדגם טיפה, ו / או את הריכוז של השעיית עמילן-מתנול כדי להפוך השעיה עמילן אלקטרוליט חדש שיש את הריכוז הנומינלי בטווח האופטימלי.
    3. לאחר האימות, לחץ על התחל בסרגל הכלים התחתון כדי להתחיל את ההפעלה. המנתח משלים באופן אוטומטי את ההפעלה לאחר שהספירה הכוללת של גרגירים בגודל, המוצגת יחד עם זמן הריצה בלוח המצב בריצה, מגיעה לספירת הסכום המוגדרת (125,000 או 250,000) על-ידי מצב הבקרה של ה- SOM. בהתאם לריכוז המתלים (בטווח של 5-8% ומטה), ריצה אחת אורכת 2 עד 5 דקות או יותר.
      הערה: כאשר המנתח מזהה באופן אוטומטי חסימת פתח לכל הגדרות זיהוי חסימה של ה- SOM, הוא יבטל את ההפעלה, ירוק כדי לבטל את חסימת הצמצם ולהתחיל הפעלה חדשה. פעולת חסימה זו מוגדרת לחזור באופן מרבי במשך ארבע פעמים לפני שהמנתח מבטל את פעולת ההפעלה. ניתן להתגבר על בעיית חסימה זו באמצעות שתי שיטות טכניות כפי שצוין בטבלה 2 ומפורט בדיון.
    4. במידת הצורך, בצע הפעלה חוזרת טכנית (ראה טבלה 2 ומפורטת בדיון) באמצעות אותה השעיית עמילן-אלקטרוליטים פשוט על-ידי לחיצה על התחל או חזור בסרגל הכלים התחתון.
    5. לאחר השלמת ריצה או ריצות חוזרות, רוקן את הכומתה, שטף אותה במתנול ומלא אותה בתמיסת אלקטרוליטים טריים של 100 מ"ל להפעלה הבאה.
    6. במהלך ריצה, אם מופיעה תיבת דו-שיח של דיווח על טווח גודל מורחב כאשר ספירת הגרגרים הגדולה מ- 60 מיקרומטר חורגת מ- 0.1% מהספירה הכוללת (לפי הגדרת SOM), לחץ על הפעל 60% עד 80% להפעלת טווח גודל דינמי מורחב עד 80% מקוטר הצמצם.
      הערה: ההגדרה טווח גודל מורחב שולטת בפעולות עבור גרגירים הגדולים מ- 60% מקוטר הצמצם (100 מיקרומטר, במקרה זה). ההגדרה ב- SOM מציינת הכללה של גרגירי עמילן הגדולים מ- 60 מיקרומטר כאשר הספירה שלהם מגיעה ליותר מ- 0.1% מהספירה הכוללת. השלמת הריצה עדיין נשלטת על ידי הספירה הכוללת, ועשויה להימשך מעט פחות זמן מאשר אחרת ללא הכללת הגרגרים הגדולים יותר בהיקף של פחות מ- 0.1% (סכום לא משמעותי באופן סטטי) של הספירה הכוללת.
  4. ניתוח תוצאות ההפעלה
    1. אם נעשה שימוש ב- SOM כדי לשלוט בריצות, בחרו 'קביעות העדפות' לפי הצורך להצגה, הדפסה וניתוח סטטיסטי של התוצאות באמצעות אשף יצירת העדפות או אשף עריכת העדפות תחת ה-SOP בתפריט הראשי.
    2. שכבת-על נובעת מהפעלות מרובות בגרף יחיד להשוואה.
      1. לחץ על שכבת-על בסרגל הכלים הראשי או | הקובץ הראשי שכבת-על בתפריט הראשי כדי לגשת לחלון שכבת-העל. נווט אל קבצי התוצאות הרצויים מרובים ובחר אותם בתיבה קבצים, לחץ על הוסף כדי להעביר אותם לתיבה קבצים נבחרים ולחץ על אישור כדי לכסות את התוצאות שנבחרו בתרשים יחיד.
      2. כדי להוסיף קובץ לשכבת-על פתוחה, לחץ על קובץ הפעלה | פתח את האפשרות שכבת-על בתפריט הפעלה כדי לגשת לחלון שכבת-העל, נווט אל הקובץ הרצוי ולחץ כדי להוסיף.
    3. תוצאות ממוצעות מניתוחים של שכפול (2 תמציות x 2 דגימת עמילן או 3 תמציות x דגימת עמילן 1), ולהציג או להדפיס את ההתפלגות והסטטיסטיקה הממוצעות של גודל גרנול ברשימה או בגרף.
      1. בתפריט הראשי, לחץ על קובץ | קובץכדי | ממוצע לפתיחת החלון הממוצע. נווט אל קבצי התוצאות הרצויים מרובים ובחר אותם בתיבה קבצים, לחץ על הוסף כדי להעביר אותם לתיבה קבצים נבחרים ולחץ על אישור כדי לממוצע התוצאות שנבחרו ולהציג את הממוצע בתרשים יחיד.
      2. כדי לכלול קובץ תוצאות נוסף בהתפלגות ממוצעת, בתפריט הפעלה, לחץ על קובץ הפעלה | פתח והוסף לממוצע כדי לפתוח את החלון הוסף לממוצע, נווט אל הקובץ והוסף אותו. הממוצע החדש מופיע בגרף בחלון הפעלה (תוצאה) או ברישום.

5. ציון ההתפלגות הממוצעת

  1. בחלון תפריט הפעלה המציג את ההתפלגות הממוצעת, לחץ על חשב | סטטיסטיקה ממוצעת בתפריט הפעלה כדי לפתוח את חלון סיכום הסטטיסטיקה, המציג את הסטטיסטיקה הממוצעת בשורות ואת סטטיסטיקת הגרף עבור ההתפלגות הממוצעת בעמודות.
  2. השתמש בממוצע הגיאומטרי הגרפי ( figure-protocol-1 ) ו- S.D.(s*) בעמודה סטטיסטיקת גרף כדי לציין את ההתפלגות הממוצעת בטופס figure-protocol-2 x/ s* . חשב את וריאציות מדידת קורות החיים בין התפלגויות השכפול הממוצעות על-ידי חלוקת הממוצע (μ, זהה figure-protocol-3 לממוצע ההתפלגות) של האמצעים הגיאומטריים של ההתפלגויות הממוצעות עם ממוצע S.D. (σ) המפורט בשורת הסטטיסטיקה הממוצעת.
    הערה: ממוצע S.D. (עבור μ) הערכת וריאציות בין האמצעים של התפלגויות שכפול שונה S.D. הגיאומטרית הגרפית (עבור figure-protocol-4 ) מדידת התפשטות ההתפלגות הממוצעת.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

כדי לאמת את ההליך, ולהפגין שחזור של התפלגות גודל הגרגר שנקבע, ביצענו ניתוחי גודל משוכפלים של דגימות עמילן sweetpotato. הכנו דגימות עמילן משוכפלות (S1 ו- S2) מממתקים שגודלו בשדה של קו רבייה SC1149-19 בגיל התפתחותי דומה באמצעות הליך שתואר קודם לכן28. מכל תמצית עמילן, שני aliquots 0.5 גרם (a ו- b) נדגמו, מושעה ב 5 מ"ל של מתנול sonicated עם כמה פולסים של אולטרסאונד באנרגיה נמוכה כדי לשבור אגרגטים. כל אחד משני זוגות של השעיות עמילן-מתנול היה טיפה-דגימה כדי להפוך את השעיית עמילן אלקטרוליט, אשר היה אז בג...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

ההליך המתואר פתר כמה בעיות קריטיות במספר שיטות קיימות לניתוחי גודל גרגירי עמילן, כולל שינוי גודל לא הולם של גרגרי תלת-ממד או דו-ממדיים, עיוות מדידות שינוי גודל עקב צורות גרגירים לא אחידות, יכולת רבייה ירודה ותוקף סטטיסטי מפוקפק עקב גדלים מוגבלים של דגימת גרגירים, מפרט לא מדויק או לא תקין (במיוחד השימוש בגודל הממוצע) של גדלי גרגירים בנוכחות התפלגות גודל גרגירים וגודל לא נורמלי. היא משתמשת בטכניקת ESZ המודדת גדלים תלת-ממדיים (נפח) של גרגירי עמילן ולא מגיבה לצורות גרגירים. העיצוב כדי להפיק את התפלגות גודל הגרגר הממוצע מניתו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף

תודות

עבודה זו נתמכת בחלקה על ידי המרכז לחקר החקלאות השיתופית, ומרכז מחקר משולב לביטחון תזונתי של המכללה לחקלאות ומדעי האדם, אוניברסיטת Prairie View A&M. אנו מודים להואה טיאן על תמיכתו הטכנית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
אנליטיתבקמן קולטר מדעי החייםA35595Smart-Technology (ST)
צינור צמצם, 100 ומיקרו; mבקמן קולטר מדעי החייםA36394
פיפטור העברה חד פעמיפישר סיינטיפיק (Fishersci.com)13-711-9AMניתן להשתמש גם בפיפטורים חד פעמיים אחרים עם פתח דומה.
צינורות צנטריפוגה פוליפרופילן חרוטיים של פישרברנד, 50 מ"לפישר סיינטיפיק (Fishersci.com)05-539-13ניתן להשתמש בכל סוג דומה אחר של צינורות.
כוסות זכוכית, 150 עד 250 מ"לפישר סיינטיפיק (Fishersci.com)02-540Kכוסות אלו משמשות להכיל מתנול לשטיפת צינור הצמצם והמערבל בין ריצות.
LiClFisher ChemicalL121-100
מתנולפישר כימיקלA412-500קנה בכמויות גדולות מכיוון שהניתוח משתמש בכמות גדולה של מתנול.
מטלר טולדו ML-T מאזנים מדויקיםמטלר טולדו30243412כל איזון דיוק אחר עם קריאות של 0.01 גרם עד 1 מ"ג יעבוד.
Multisizer 4e Coulter CounterBeckman Coulter Life SciencesB23005ניתן להשתמש בדגם הישן, Multisizer 3 גם עם התאמה קלה של פרמטרים. דגם ה-4e מגיע עם 100 μ צינור צמצם M. ניתן לרכוש צינורות צמצם אחרים בקוטר שונה בנפרד מהחברה.
מעבד אולטרסאונד UP50HHielscher טכנולוגיית אולטרסאונדUP50Hסוניקטור מעבדה אחר בעל הספק נמוך (< ניתן להשתמש גם בפלט 50 וואט. ניתן להשתמש גם בסונוטרודות MS1 וגם MS2 עבור הסוניקטור המסוים לפיזור גרגירי עמילן במתנול של 5 מ"ל. השתמש תמיד תחילה בהגדרה הנמוכה ביותר, 20% ampמשרעת ו-0.1 או 0.2 מחזור, והעלה את ההגדרה אם האגרגטים נמשכים בהשעיה.
עבור MS4E,

מקורות

  1. Shannon, J. C., Garwood, D. L., Boyer, C. D. Starch:Chemistry and Technology Food Science and Technology. BeMiller, J., Whistler, R. , Academic Press. Ch. 3 23-82 (2009).
  2. Singh, N., Singh, J., Kaur, L., Singh Sodhi, N., Singh Gill, B. Morphological, thermal and rheological properties of starches from different botanical sources. Food Chemistry. 81 (2), 219-231 (2003).
  3. Lindeboom, N., Chang, P. R., Tyler, R. T. Analytical, biochemical and physicochemical aspects of starch granule size, with emphasis on small granule starches: a review. Starch - Stärke. 56 (34), 89-99 (2004).
  4. Baldwin, P. M., Davies, M. C., Melia, C. D. Starch granule surface imaging using low-voltage scanning electron microscopy and atomic force microscopy. International Journal of Biological Macromolecules. 21 (1-2), 103-107 (1997).
  5. Jane, J. L., Kasemsuwan, T., Leas, S., Zobel, H., Robyt, J. F. Anthology of starch granule morphology by scanning electron microscopy. Starch-Stärke. 46 (4), 121-129 (1994).
  6. Matsushima, R. Starch: Metabolism and Structure. Nakamura, Y. , Ch. 13 425-441 (2015).
  7. Wang, S. -q, Wanf, L. -l, Fan, W. -h, Cao, H., Cao, B. -s Morphological analysis of common edible starch granules by scanning electron microscopy. Food Science. 32 (15), 74-79 (2011).
  8. Baldwin, P. M., Adler, J., Davies, M. C., Melia, C. D. Holes in starch granules: confocal, SEM and light microscopy studies of starch granule structure. Starch-Stärke. 46 (9), 341-346 (1994).
  9. Chakraborty, I., Pallen, S., Shetty, Y., Roy, N., Mazumder, N. Advanced microscopy techniques for revealing molecular structure of starch granules. Biophysical Reviews. 12 (1), 105-122 (2020).
  10. Bechtel, D. B., Wilson, J. D. Amyloplast formation and starch granule development in hard red winter wheat. Cereal Chemistry. 80 (2), 175-183 (2003).
  11. Evers, A. Scanning electron microscopy of wheat starch. III. Granule development in the endosperm. Starch-Stärke. 23 (5), 157-162 (1971).
  12. Wang, Y. J., White, P., Pollak, L., Jane, J. L. Characterization of starch structures of 17 maize endosperm mutant genotypes with Oh43 inbred line background. Cereal Chemistry. 70, 171-179 (1993).
  13. Peng, M., Gao, M., Abdel-Aal, E. S. M., Hucl, P., Chibbar, R. N. Separation and characterization of A-and B-type starch granules in wheat endosperm. Cereal Chemistry. 76, 375-379 (1999).
  14. Wilson, J. D., Bechtel, D. B., Todd, T. C., Seib, P. A. Measurement of wheat starch granule size distribution using image analysis and laser diffraction technology. Cereal Chemistry. 83 (3), 259-268 (2006).
  15. Liu, Q., Weber, E., Currie, V., Yada, R. Physicochemical properties of starches during potato growth. Carbohydrate Polymers. 51 (2), 213-221 (2003).
  16. Chmelik, J., et al. Comparison of size characterization of barley starch granules determined by electron and optical microscopy, low angle laser light scattering and gravitational field-flow fractionation. Journal of the Institute of Brewing. 107 (1), 11-17 (2001).
  17. Moon, M. H., Giddings, J. C. Rapid separation and measurement of particle size distribution of starch granules by sedimentation/steric field-flow fractionation. Journal of Food Science. 58 (5), 1166-1171 (1993).
  18. Wriedt, T. The Mie Theory: Basics and Applications. Wolfram, H., Wriedt, T. , Springer. Berlin Heidelberg. 53-71 (2012).
  19. Schuerman, D. W., Wang, R. T., Gustafson, B. ÅS., Schaefer, R. W. Systematic studies of light scattering. 1: Particle shape. Applied Optics. 20 (23), 4039-4050 (1981).
  20. Goering, K. J., Fritts, D. H., Eslick, R. F. A study of starch granule size and distribution in 29 barley varieties. Starch-Stärke. 25 (9), 297-302 (1973).
  21. Chen, Z., Schols, H. A., Voragen, A. G. J. Starch granule size strongly determines starch noodle processing and noodle quality. Journal of Food Sciences. 68 (5), 1584-1589 (2003).
  22. Dai, Z. M. Starch granule size distribution in grains at different positions on the spike of wheat (Triticum aestivum L.). Starch-Starke. 61 (10), 582-589 (2009).
  23. Edwards, M. A., Osborne, B. G., Henry, R. J. Effect of endosperm starch granule size distribution on milling yield in hard wheat. Journal of Cereal Science. 48 (1), 180-192 (2008).
  24. Karlsson, R., Olered, R., Eliasson, A. C. Changes in starch granule size distribution and starch gelatinization properties during development and maturation of wheat, barley and rye. Starch - Starke. 35 (10), 335-340 (1983).
  25. Li, W. -Y., et al. Comparison of starch granule size distribution between hard and soft wheat cultivars in Eastern China. Agricultural Sciences China. 7 (8), 907-914 (2008).
  26. Park, S. H., Wilson, J. D., Seabourn, B. W. Starch granule size distribution of hard red winter and hard red spring wheat: Its effects on mixing and breadmaking quality. Journal of Cereal Science. 49 (1), 98-105 (2009).
  27. Limpert, E., Stahel, W. A., Abbt, M. Log-normal distributions across the sciences: keys and clues. Bioscience. 51 (5), 341-352 (2001).
  28. Gao, M., et al. Self-preserving lognormal volume-size distributions of starch granules in developing sweetpotatoes and modulation of their scale parameters by a starch synthase II (SSII). Acta Physiologiae Plantarum. 38 (11), 259(2016).
  29. Wattebled, F., et al. STA11, a Chlamydomonas reinhardtii locus required for normal starch granule biogenesis, encodes disproportionating enzyme. Further evidence for a function of alpha-1,4 glucanotransferases during starch granule biosynthesis in green algae. Plant Physiology. 132 (1), 137-145 (2003).
  30. Ji, Y., Seetharaman, K., White, P. J. Optimizing a Small-Scale Corn-Starch Extraction Method for Use in the Laboratory. Cereal Chemistry. 81 (1), 55-58 (2004).
  31. Halloy, S., Whigham, P. The lognormal as universal descriptor of unconstrained complex systems: a unifying theory for complexity. Proceedings of the 7th Asia-Pacific Complex Systems Conference. , QLD. Australia. 309-320 (2004).
  32. Furusawa, C., Suzuki, T., Kashiwagi, A., Yomo, T., Kaneko, K. Ubiquity of log-normal distributions in intra-cellular reaction dynamics. Biophysics (Nagoya-shi). 1, 25-31 (2005).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

ניתוח ומפרט של הפצות גודל גרנול עמילן
צור קשר
המלצה לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.