Name: analysis and specification of starch granule size distributions
Uploaded: 2021-03-04T12:30:00
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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 ...

<ol>
	<li>Shannon, J. C., Garwood, D. L., Boyer, C. D., BeMiller, J., Whistler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Starch:Chemistry and Technology Food Science and Technology. , 23-82 (2009).</li><li>Singh, N., Singh, J., Kaur, L., Singh Sodhi, N., Singh Gill, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological,+thermal+and+rheological+properties+of+starches+from+different+botanical+sources.">Morphological, thermal and rheological properties of starches from different botanical sources.</a> Food Chemistry. 81 (2), 219-231 (2003).</li><li>Lindeboom, N., Chang, P. R., Tyler, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analytical,+biochemical+and+physicochemical+aspects+of+starch+granule+size,+with+emphasis+on+small+granule+starches:+a+review.">Analytical, biochemical and physicochemical aspects of starch granule size, with emphasis on small granule starches: a review.</a> Starch - St&#228;rke. 56 (34), 89-99 (2004).</li><li>Baldwin, P. M., Davies, M. C., Melia, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Starch+granule+surface+imaging+using+low-voltage+scanning+electron+microscopy+and+atomic+force+microscopy.">Starch granule surface imaging using low-voltage scanning electron microscopy and atomic force microscopy.</a> International Journal of Biological Macromolecules. 21 (1-2), 103-107 (1997).</li><li>Jane, J. L., Kasemsuwan, T., Leas, S., Zobel, H., Robyt, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anthology+of+starch+granule+morphology+by+scanning+electron+microscopy.">Anthology of starch granule morphology by scanning electron microscopy.</a> Starch-St&#228;rke. 46 (4), 121-129 (1994).</li><li>Matsushima, R., Nakamura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Starch: Metabolism and Structure. , 425-441 (2015).</li><li>Wang, S. -. q., Wanf, L. -. l., Fan, W. -. h., Cao, H., Cao, B. -. s. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological+analysis+of+common+edible+starch+granules+by+scanning+electron+microscopy.">Morphological analysis of common edible starch granules by scanning electron microscopy.</a> Food Science. 32 (15), 74-79 (2011).</li><li>Baldwin, P. M., Adler, J., Davies, M. C., Melia, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Holes+in+starch+granules:+confocal,+SEM+and+light+microscopy+studies+of+starch+granule+structure.">Holes in starch granules: confocal, SEM and light microscopy studies of starch granule structure.</a> Starch-St&#228;rke. 46 (9), 341-346 (1994).</li><li>Chakraborty, I., Pallen, S., Shetty, Y., Roy, N., Mazumder, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+microscopy+techniques+for+revealing+molecular+structure+of+starch+granules.">Advanced microscopy techniques for revealing molecular structure of starch granules.</a> Biophysical Reviews. 12 (1), 105-122 (2020).</li><li>Bechtel, D. B., Wilson, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amyloplast+formation+and+starch+granule+development+in+hard+red+winter+wheat.">Amyloplast formation and starch granule development in hard red winter wheat.</a> Cereal Chemistry. 80 (2), 175-183 (2003).</li><li>Evers, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+electron+microscopy+of+wheat+starch.+III.+Granule+development+in+the+endosperm.">Scanning electron microscopy of wheat starch. III. Granule development in the endosperm.</a> Starch-St&#228;rke. 23 (5), 157-162 (1971).</li><li>Wang, Y. J., White, P., Pollak, L., Jane, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+starch+structures+of+17+maize+endosperm+mutant+genotypes+with+Oh43+inbred+line+background.">Characterization of starch structures of 17 maize endosperm mutant genotypes with Oh43 inbred line background.</a> Cereal Chemistry. 70, 171-179 (1993).</li><li>Peng, M., Gao, M., Abdel-Aal, E. S. M., Hucl, P., Chibbar, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+and+characterization+of+A-and+B-type+starch+granules+in+wheat+endosperm.">Separation and characterization of A-and B-type starch granules in wheat endosperm.</a> Cereal Chemistry. 76, 375-379 (1999).</li><li>Wilson, J. D., Bechtel, D. B., Todd, T. C., Seib, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+wheat+starch+granule+size+distribution+using+image+analysis+and+laser+diffraction+technology.">Measurement of wheat starch granule size distribution using image analysis and laser diffraction technology.</a> Cereal Chemistry. 83 (3), 259-268 (2006).</li><li>Liu, Q., Weber, E., Currie, V., Yada, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physicochemical+properties+of+starches+during+potato+growth.">Physicochemical properties of starches during potato growth.</a> Carbohydrate Polymers. 51 (2), 213-221 (2003).</li><li>Chmelik, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+size+characterization+of+barley+starch+granules+determined+by+electron+and+optical+microscopy,+low+angle+laser+light+scattering+and+gravitational+field-flow+fractionation.">Comparison of size characterization of barley starch granules determined by electron and optical microscopy, low angle laser light scattering and gravitational field-flow fractionation.</a> Journal of the Institute of Brewing. 107 (1), 11-17 (2001).</li><li>Moon, M. H., Giddings, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+separation+and+measurement+of+particle+size+distribution+of+starch+granules+by+sedimentation/steric+field-flow+fractionation.">Rapid separation and measurement of particle size distribution of starch granules by sedimentation/steric field-flow fractionation.</a> Journal of Food Science. 58 (5), 1166-1171 (1993).</li><li>Wriedt, T., Wolfram, H., Wriedt, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Mie Theory: Basics and Applications. , 53-71 (2012).</li><li>Schuerman, D. W., Wang, R. T., Gustafson, B. &. #. 1. 9. 7. ;. S., Schaefer, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+studies+of+light+scattering.+1:+Particle+shape.">Systematic studies of light scattering. 1: Particle shape.</a> Applied Optics. 20 (23), 4039-4050 (1981).</li><li>Goering, K. J., Fritts, D. H., Eslick, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+starch+granule+size+and+distribution+in+29+barley+varieties.">A study of starch granule size and distribution in 29 barley varieties.</a> Starch-St&#228;rke. 25 (9), 297-302 (1973).</li><li>Chen, Z., Schols, H. A., Voragen, A. G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Starch+granule+size+strongly+determines+starch+noodle+processing+and+noodle+quality.">Starch granule size strongly determines starch noodle processing and noodle quality.</a> Journal of Food Sciences. 68 (5), 1584-1589 (2003).</li><li>Dai, Z. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Starch+granule+size+distribution+in+grains+at+different+positions+on+the+spike+of+wheat+(Triticum+aestivum+L.).">Starch granule size distribution in grains at different positions on the spike of wheat (Triticum aestivum L.).</a> Starch-Starke. 61 (10), 582-589 (2009).</li><li>Edwards, M. A., Osborne, B. G., Henry, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+endosperm+starch+granule+size+distribution+on+milling+yield+in+hard+wheat.">Effect of endosperm starch granule size distribution on milling yield in hard wheat.</a> Journal of Cereal Science. 48 (1), 180-192 (2008).</li><li>Karlsson, R., Olered, R., Eliasson, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+starch+granule+size+distribution+and+starch+gelatinization+properties+during+development+and+maturation+of+wheat,+barley+and+rye.">Changes in starch granule size distribution and starch gelatinization properties during development and maturation of wheat, barley and rye.</a> Starch - Starke. 35 (10), 335-340 (1983).</li><li>Li, W. -. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+starch+granule+size+distribution+between+hard+and+soft+wheat+cultivars+in+Eastern+China.">Comparison of starch granule size distribution between hard and soft wheat cultivars in Eastern China.</a> Agricultural Sciences China. 7 (8), 907-914 (2008).</li><li>Park, S. H., Wilson, J. D., Seabourn, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Starch+granule+size+distribution+of+hard+red+winter+and+hard+red+spring+wheat:+Its+effects+on+mixing+and+breadmaking+quality.">Starch granule size distribution of hard red winter and hard red spring wheat: Its effects on mixing and breadmaking quality.</a> Journal of Cereal Science. 49 (1), 98-105 (2009).</li><li>Limpert, E., Stahel, W. A., Abbt, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Log-normal+distributions+across+the+sciences:+keys+and+clues.">Log-normal distributions across the sciences: keys and clues.</a> Bioscience. 51 (5), 341-352 (2001).</li><li>Gao, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-preserving+lognormal+volume-size+distributions+of+starch+granules+in+developing+sweetpotatoes+and+modulation+of+their+scale+parameters+by+a+starch+synthase+II+(SSII).">Self-preserving lognormal volume-size distributions of starch granules in developing sweetpotatoes and modulation of their scale parameters by a starch synthase II (SSII).</a> Acta Physiologiae Plantarum. 38 (11), 259 (2016).</li><li>Wattebled, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Plant Physiology. 132 (1), 137-145 (2003).</li><li>Ji, Y., Seetharaman, K., White, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+a+Small-Scale+Corn-Starch+Extraction+Method+for+Use+in+the+Laboratory.">Optimizing a Small-Scale Corn-Starch Extraction Method for Use in the Laboratory.</a> Cereal Chemistry. 81 (1), 55-58 (2004).</li><li>Halloy, S., Whigham, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+lognormal+as+universal+descriptor+of+unconstrained+complex+systems:+a+unifying+theory+for+complexity.">The lognormal as universal descriptor of unconstrained complex systems: a unifying theory for complexity.</a> Proceedings of the 7th Asia-Pacific Complex Systems Conference. , 309-320 (2004).</li><li>Furusawa, C., Suzuki, T., Kashiwagi, A., Yomo, T., Kaneko, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ubiquity+of+log-normal+distributions+in+intra-cellular+reaction+dynamics.">Ubiquity of log-normal distributions in intra-cellular reaction dynamics.</a> Biophysics (Nagoya-shi). 1, 25-31 (2005).</li></ol>

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 G...

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 border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1001px;" width="1001">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">Analytical beaker</td>
			<td style="width:211px;">Beckman Coulter Life Sciences</td>
			<td style="width:171px;">A35595</td>
			<td style="width:359px;">Smart-Technology (ST) beaker</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Aperture tube, 100 &#181;m</td>
			<td>Beckman Coulter Life Sciences</td>
			<td>A36394</td>
			<td>For the MS4E, , 1000 &#181;m</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Disposable transfer pipettor,</td>
			<td>Fisher Scientific (Fishersci.com)</td>
			<td style="width:171px;">13-711-9AM</td>
			<td style="width:359px;">Other disposable transfer pipettors with similar orifice can also be used.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:261px;">Fisherbrand Conical Polypropylene Centrifuge Tubes, 50 ml</td>
			<td>Fisher Scientific (Fishersci.com)</td>
			<td>05-539-13</td>
			<td>Any other similar types of tubes can be used.</td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:261px;">Glass beakers, 150 to 250 ml</td>
			<td>Fisher Scientific (Fishersci.com)</td>
			<td>02-540K</td>
			<td style="width:359px;">These beakers are used to contain methanol for washing the aperture tube and stirer between runs.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">LiCl</td>
			<td style="width:211px;">Fisher Chemical</td>
			<td>L121-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">Methanol</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>A412-500</td>
			<td>Buy in bulk as the analysis uses a large quantity of methanol.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Mettler Toledo ML-T Precision Balances</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td style="width:171px;">30243412</td>
			<td style="width:359px;">Any other precision balance with a readablity 0.01 g to 1 mg will work.</td>
		</tr>
		<tr height="100">
			<td height="100" style="height:100px;">Multisizer 4e Coulter Counter</td>
			<td>Beckman Coulter Life Sciences</td>
			<td>B23005</td>
			<td style="width:359px;">The old model, Multisizer 3 can also be used with slight adjustment of parameters. The 4e model comes with a 100 &#956;m aperture tube. Other aperture tubes of different diameter can be purchased separately from the company.</td>
		</tr>
		<tr height="140">
			<td height="140" style="height:140px;">Ultrasonic processor UP50H</td>
			<td>Hielscher Ultrasound Technology</td>
			<td>UP50H</td>
			<td style="width:359px;">Other laborator sonicator having a low-power (&#60;50 Watt) output can be also used. Both MS1 and MS2 sonotrodes for the particular sonicator can be used to disperse starch granules in 5 ml methanol. Always use the lowest setting first, 20% amplitude and 0.1 or 0.2 cycle, and raise the setting if aggregates persist in suspension.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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 ...

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Analysis and Specification of Starch Granule Size Distributions

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.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Method for Identifying Small Molecule Inhibitors of the Protein-protein Interaction Between HCN1 and TRIP8b

Verfahren zur Identifizierung von niedermolekularen Inhibitoren des Protein-Protein-Wechselwirkung zwischen HCN1- und TRIP8b

Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels are expressed ubiquitously throughout the brain, where they function to regulate the ...

Forschung

Biochemie

Online Size-exclusion and Ion-exchange Chromatography on a SAXS Beamline

Online Größenausschluss und Ionenaustausch-Chromatographie auf einem SAXS Strahlrohr

Biological small angle X-ray scattering (BioSAXS) is a powerful technique in molecular and structural biology used to determine solution structure, ...

Protein Digestion, Ultrafiltration, and Size Exclusion Chromatography to Optimize the Isolation of Exosomes from Human Blood Plasma and Serum

Proteinverdauung, Ultrafiltration und Größe Ausgrenzung Chromatographie, die Isolation der Exosomen aus menschlichem Blutplasma und Serum zu optimieren

Exosomes, a type of nanovesicle released from all cell types, can be isolated from any bodily fluid. The contents of exosomes, including proteins and ...

Use of Two Dimensional Semi-denaturing Detergent Agarose Gel Electrophoresis to Confirm Size Heterogeneity of Amyloid or Amyloid-like Fibers

Verwendung von zwei dimensionale Semi-denaturierenden Waschmittel Agarose Gelelektrophorese Größe Heterogenität von Amyloid oder Amyloid-wie Fasern zu bestätigen

Amyloid or amyloid-like fibers have been associated with many human diseases, and are now being discovered to be important for many signaling pathways. ...

Toeprinting Analysis of Translation Initiation Complex Formation on Mammalian mRNAs

Toeprinting Analyse der Übersetzung Einleitung Komplexbildung auf Säugetier-mRNAs

Translation initiation is the rate-limiting step of protein synthesis and represents a key point at which cells regulate their protein output. Regulation ...

Purification and Reconstitution of TRPV1 for Spectroscopic Analysis

Reinigung und Wiederherstellung der TRPV1 für spektroskopische Analyse

Polymodal ion channels transduce multiple stimuli of different natures into allosteric changes; these dynamic conformations are challenging to determine ...

Extraction and Analysis of Taiwanese Green Propolis

Extraktion und Analyse der taiwanesischen grünen Propolis

Taiwanese green propolis is rich in prenylated flavonoids and exhibits a broad range of biological activities, such as antioxidant, antibacterial, and ...

Study on the Metabolism of Six Systemic Insecticides in a Newly Established Cell Suspension Culture Derived from Tea (Camellia Sinensis L.) Leaves

Study on the Metabolism of Six Systemic Insecticides in a Newly Established Cell Suspension Culture Derived from Tea Camellia Sinensis L. Leaves

Studie über den Stoffwechsel von sechs systemischen Insektiziden in einer neu etablierten Zellsuspensionskultur abgeleitet aus Tee (Camellia Sinensis L.) Blätter

A platform for studying insecticide metabolism using in vitro tissues of tea plant was developed. Leaves from sterile tea plantlets were induced to form ...

Characterization of Proteins by Size-Exclusion Chromatography Coupled to Multi-Angle Light Scattering (SEC-MALS)

Characterization of Proteins by Size-Exclusion Chromatography Coupled to Multi-Angle Light Scattering SEC-MALS

Charakterisierung von Proteinen durch Größen-Ausschluss-Chromatographie gekoppelt an Multi-Angle Light Scattering (SEC-MALS)

Analytical size-exclusion chromatography (SEC), commonly used for the determination of the molecular weight of proteins and protein-protein complexes in ...

RNA Blot Analysis for the Detection and Quantification of Plant MicroRNAs

MicroRNAs (miRNAs) are a class of endogenously expressed non-coding, ~21 nt small RNAs involved in the regulation of gene expression in both plants and ...