淀粉線性糊精的分離與篩選主要通過色譜、超濾和梯度反相溶劑法實現。色譜和超濾需要特定的色譜柱和膜材料，由于設備投資和操作成本高，限制了它們在多糖分離中的應用；而梯度反相溶劑法不需要特殊設備，只需要攪拌槽和離心機等簡單設備，因此在糊精分離中得到廣泛應用。但是，梯度反相溶劑法操作費時費力，不便于大規模的糊精分離。因此，開發一種簡便可行的分離方法將有助于線性糊精的高效分離與篩選。
2022年9月，Food Hydrocolloids（IF= 11.5）雜志上發表一篇題為“A facile method for classifying starch fractions rich in long linear dextrin”的研究論文。該研究利用線性糊精聚集體熱穩定性差異分離獲得長鏈線性糊精，建立長鏈線性糊精分離的方法，為線性糊精的分離與篩選提供理論指導。我司提供淀粉分子量及鏈長分布技術支持，同時在數據分析方面提供幫助。
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研究材料
蠟質玉米淀粉(WMS)及普魯蘭酶
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研究方法
WMS淀粉乳經100 ℃加熱30 min后冷卻至58 ℃，并將淀粉糊pH調為5.2，加入240 ASPU/g淀粉的普魯蘭酶酶解24 h。隨后，將淀粉酶解液置于-80 ℃冰箱冷凍，冷凍干燥后用乙醇洗滌并鈍化普魯蘭酶。所得淀粉配置成淀粉乳并置于60-90 ℃加熱20 min；經70和80 ℃加熱處理的淀粉乳在5000 r/min條件下離心5 min，獲得的沉淀物分別標記為P70、P80，所得上清液標記為S70、S80。冷凍干燥后的淀粉酶解液標記為DWMS。
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實驗路線
蠟質玉米淀粉的脫支處理→脫支淀粉熱處理與不同淀粉片段分離→淀粉熱穩定性及精細結構解析（DSC、SEC、HPAEC）
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研究結果
1 不同溫度下脫支淀粉溶液的外觀
脫支淀粉溶液在25 ℃時呈乳白色、不透明，隨著溫度從60 ℃增加到90 ℃，溶液逐漸變為透明；而在70和80 ℃熱溶液中也含有淀粉顆粒，說明此時溶液含有一些耐熱淀粉結構（圖2）。
圖1 不同溫度下脫支淀粉溶液的外觀
2 淀粉的熱性質
由圖3中可知，WMS和DWMS在DSC曲線上都表現出相變峰(G)。DWMS的相轉變范圍是58.8-95.4 ℃，說明脫支淀粉在60-90 ℃范圍內發生部分相轉變（表1）。P70和P80分別在87.9-116.2 ℃和94.0-120.2 ℃范圍內發生相轉變，表明所制備的淀粉具有較高耐熱性。P80表現出比P70更高的糊化溫度，標明P80可能含有更多耐熱性較低的淀粉結構。
圖2 淀粉的DSC曲線
表1 淀粉的相轉變參數
3 淀粉分子尺寸分析
如圖4所示，WMS在35-60 min出現一個洗脫峰，對應支鏈淀粉的洗脫峰，而其余淀粉在50-65 min、71-77 min和77-90 min出現的3個洗脫峰可能分別歸屬于分子量較低的支鏈淀粉、長鏈線性糊精和短鏈線性糊精。從圖4B可以看出，所有脫支淀粉的Rh都要小得多(< 40 nm)。Zhao等人(2021)報道，Rh大于30 nm左右的淀粉鏈歸屬于支鏈淀粉。P70和P80在1.7 < Rh < 5.0 nm范圍內表現出較高的峰值強度，說明這兩種淀粉含有更多的長鏈線性糊精。
圖3 SEC-RI色譜圖的RI響應（A）和SEC重量分布（w(log (Vh)))與淀粉分子大小（Rh）的關系
4 淀粉分子量分析
淀粉的分子量分布見表2。經過普魯蘭酶脫支處理后，淀粉分子鏈顯著降低。與DWMS相比，S70和S80不含80 k < Mw < 800 k g/mol (DP 500-5000)，但含有較少的8 k < Mw < 80 k g/mol (DP 50-500)和較多的Mw < 8 k g/mol (DP <50)，說明S70和S80含有較多的短鏈線性糊精。此外，P70和P80的分子量< 5 k g/mol的組分比例較低，而5 k < Mw < 8 k g/mol的組分(DP 31-50)和8 k < Mw < 80 k g/mol的組分比例較高(DP 50-500)，說明這兩種淀粉可能含有更多的長鏈線性糊精。
表2 淀粉分子量分布
5 淀粉鏈長分布
淀粉的鏈長分布如表3所示。不同淀粉的平均鏈長順序為S70 < S80 < DWMS < P70 = P80，表明該方法對長鏈糊精分離效率較高。與DWMS相比，S70和S80表現出更多的DP 6-24片段，P70和P80表現出較少的DP 6-24片段和較多的DP > 25片段，表明P70和P80含有較多長鏈線性糊精。
表3 支鏈淀粉的鏈長分布
6 長鏈線性糊精分離的機制探討
長鏈線性糊精分離的機制如示意圖5所示。脫支淀粉在脫支過程中形成了相對有序的結構。根據研究結果，有序結構的熱穩定性與線性糊精的鏈長呈正相關(表1和表3)。因此，脫支淀粉在70和80 ℃的溶液中部分糊化并促進有序性較低、熱穩定性較差的淀粉結構溶解，繼而游離出短鏈線性糊精（表2、表3）。因此，溶液離心沉淀物中長鏈線性糊精含量較高。
圖4 長鏈線性糊精分離過程中淀粉結構變化的示意圖
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總結
在本研究中，通過對脫支淀粉溶液進行簡單加熱和離心即可實現從DWMS中分離獲得富含長鏈線性糊精的淀粉片段。淀粉脫支過程中產生的線性糊精形成的有序結構熱穩定性與線性糊精的鏈長呈顯著正相關關系。在70或80 ℃加熱過程中，結構有序性較低、熱穩定性較差的淀粉結構溶解在溶液中，此時通過離心可以除去短鏈線性糊精，得到富含長鏈線性糊精的淀粉片段。研究結果為長鏈線性糊精的分離與篩選提供了一種新方法。
