Name: analysis and specification of starch granule size distributions
Uploaded: 2021-03-04T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analysis and Specification of Starch Granule Size Distributions at JoVE.com

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.

1. הכנת דגימות עמילן
<ol><li>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 ').</li>
	<li>בי...

<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>

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 (ב?...

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 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61586/61586eq1.jpg"> סטיות תקן כפולות s* בצורת <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61586/61586eq1.jpg"> x/ (להכפיל ולחלק) s* .

<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

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.

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,...

Watch this Scientific Journal Video about Analysis and Specification of Starch Granule Size Distributions at JoVE.com

Analysis and Specification of Starch Granule Size Distributions

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.

ניתוח ומפרט של הפצות גודל גרנול עמילן

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 ...

טכניקה זו מאפשרת קביעה ניתנת לשחזור ותקפה סטטיסטית של גדלי גרגירי עמילן ומספקת תיאור נכון של גדלי גרגירים מבוזרים סטטיסטית. טכניקה זו קובעת אמצעי אחסון גרגירי עמילן ללא תלות בצורות שלהם ומשתמשת בגדלים חוקיים סטטיסטית מדגם גרנול עבור התפלגות גודל ולספק מפרט משופר של התפלגות גודל גרגירים. שיטה זו חלה על מחקרים מדעיים צמחיים ומזון המערבים גדלי גרגירים עמילן בנוסף לכל יישומי עמילן אחרים הדורשים מידע גודל גרגירים.לפני תחילת ניתוח, להמיס 25 גרם של ליתיום כלוריד ב 500 מיליליטר של מתנול ולבחור צינור צמצם עם טווח קוטר חלקיקים המכסה את טווח גודל הגרגר הידוע של דגימות עמילן להיות מנותח. כדי להגדיר שיטת הפעלה סטנדרטית, הפעל את תוכנת המנתח ובתפריט הראשי, לחץ על SOP וצור אשף SOM ובחר את ההגדרות המתאימות ולאחר מכן לחץ על ערוך את ה- SOM ובחר את ההגדרות המתאימות. לבחירת קובץ העדפות, תחת SOP, לחצו על אשף יצירת העדפות ובחרו בהגדרות ההעדפות המתאימות, לחצו על 'צור אשף SOP', הזינו תיאור ומחבר ובחרו בקבצי SOM והעדפות ליצירה ושמירה של ה-SOP.כדי להגדיר את המנתח לניתוח, הפעל את המנתח ואמת את המצב המוכן בתוכנת המנתח. ממלאים את צנצנת האלקטרוליטים באלקטרוליט שהוכן קודם לכן ומרוקנים את צנצנת הפסולת לפי הצורך. להתקין ולאבטח את צינור הצמצם שנבחר על פי המדריך במדריך של המשתמש ולדחוף את קליפ שחרור המנעול כדי לפתוח את פלטפורמת assay.באופן ידני להוריד את הפלטפורמה לתחתית ומניחים אנליטית המכילה 100 מיליליטר של אלקטרוליט על הפלטפורמה. מעבירים את האסטר לתנוחת הערבוב ומעלים ידנית את הפלטפורמה למיקום העליון של הנעילה העצמית כדי לטבול את צינור הצמצם ולערבב באלקטרוליט. לחץ על מילוי בסרגל הכלים התחתון של המכשיר כדי למלא את המערכת באופן אוטומטי באלקטרוליט ולחץ על ריקון כדי לרוקן את המערכת באופן אוטומטי, ולאחר מכן לחץ על SOP וטען ב- SOM כדי לטעון את שיטת ההפעלה הרגילה ולחץ על דוגמה והזן מידע לדוגמה כדי להזין את המידע לדוגמה עבור ההפעלה.כדי להכין דגימת עמילן מתנול שינוי גודל השעיה, לשקול דגימה אחת או שתיים 0.5 גרם מכל שתיים או שלוש תמציות עמילן לשכפל ולהוסיף כל aliquot לחמישה מיליליטר של מתנול בצינור צנטריפוגה חרוט 50 מיליליטר. השתמש במספר פולסים של אולטרסאונד בעצימות נמוכה ממעבד קולי כדי לפזר באופן מלא את גרגירי עמילן ולהשתמש פיפטה העברה חד פעמית להחיל על 200 microliters של השעיית מתנול עמילן הראשון כדי 100 מיליליטר של ליתיום כלוריד מתנול אלקטרוליט תחת ערבוב מתמיד בכומתה, ואז לסגור את דלת תא מדגם ולחץ תצוגה מקדימה כדי להתחיל לרוץ תצוגה מקדימה. בלוח המצב, ודא שפס הריכוז המוצג באופן דינמי הוא ירוק ומציג טווח ריכוז נומינלי של 5 עד 8% עבור המתלה.לחץ על עצור כדי לעצור את התצוגה המקדימה ולחץ על התחל כדי להתחיל את הניתוח. המנתח ישלים באופן אוטומטי את הריצה לאחר שהספירה הכוללת של גרגירי הגודל, המוצגת יחד עם זמן הריצה בלוח המצב בריצה, מגיעה לספירה הכוללת כפי שהוגדרה על-ידי מצב הבקרה של ה- SOM. כדי לבצע הפעלה חוזרת טכנית באמצעות אותה השעיית אלקטרוליטים עמילן, לחץ על התחל או חזור בסרגל הכלים התחתון.בסוף הניתוח, רוקן את הכומתה, שטף אותה במתנול, ומלא אותה ב-100 מיליליטר של תמיסת אלקטרוליטים טרייה לניתוח המדגם הבא. אם נעשה שימוש ב- SOM כדי לשלוט בריצות, השתמש באשף העדפות היצירה כדי לבחור את הגדרות ההעדפות לפי הצורך לצורך הצגה, הדפסה וניתוחים סטטיסטיים של התוצאות. כדי לכסות את התוצאות מהפעלות מרובות בגרף יחיד, בחלון הכיסוי, בחר את התוצאות לכיסוי.לחצו על 'הוסף' כדי להעביר את הקבצים לתיבת הקבצים שנבחרו ולחצו על הלחצן 'אשר' כדי לכסות את התוצאות שנבחרו בגרף יחיד. כדי להוסיף קובץ לשכבת-על פתוחה, לחץ על הפעל קובץ ופתח עבור שכבת-על כדי לגשת לחלון שכבת-העל, בחר את הקובץ הרצוי ולחץ כדי להוסיף. לחץ על קובץ, כלי קובץ וממוצע כדי לפתוח את החלון הממוצע ולנווט אליו ולבחור קבצי תוצאות רצויים מרובים בתיבת הקובץ.לחצו על 'הוסף' כדי להעביר את הקבצים לתיבת הקבצים שנבחרה ולחצו על הלחצן 'אשר' כדי לממוצע התוצאות שנבחרו לתצוגה בתרשים יחיד. כדי לכלול קובץ תוצאות נוסף בהתפלגות ממוצעת, לחץ על הפעל קובץ ופתח והוסף לממוצע כדי לפתוח את החלון ההוספה לממוצע ולהוסיף את קובץ העניין. הממוצע החדש יופיע בגרף בחלון ההפעלה.כדי לקבל את הממוצע הגיאומטרי הגרפי ואת סטיית התקן לציון ההתפלגות הממוצעת, לחץ על חשב וסטטיסטיקה ממוצעת כדי לפתוח את חלון סיכום הסטטיסטיקה כדי להציג את האמצעים וסטיות התקן של הנתונים. השורה השלישית בטבלה מציגה את הממוצע הגיאומטרי הגרפי ואת סטיית התקן לציון ההתפלגות הממוצעת. והעמודה השנייה מציגה את הסטטיסטיקה מהתפלגות ממוצעת.כאן, התפלגות קוטר כדור שווה ערך נפח נפח דיפרנציאלי עבור ארבעת ניתוחי גודל לשכפל של דגימות עמילן בטטה מייצגות ואת התפלגותם הממוצעת מוצגים. באיור זה, ניתן לראות את התפלגות המספר המצטבר הממוצע וגודל אחוז הנפח של ארבעת ניתוחי שינוי הגודל של השכפול, שהיו תצוגות טרנספורמציה של התפלגות אחוזי הנפח הדיפרנציאלי הממוצע. השוואת המספר המצטבר ואחוזי הנפח של דגימות גרגירי עמילן אלה גילתה כי הגרגרים עם קטרים שווי ערך נפח קטן יותר היוו אחוזים גדולים בהרבה של הספירה הכוללת מאשר נפח הכולל.חשוב למזער אגרגטים גרגירים עמילן בדגימות עמילן והשעיות מבחנים ולהשיג טווח ריכוז נומינלי של 5 עד 8% עבור השעיית אלקטרוליטים עמילן. מבחנים לאפיון תכונות פיזיקליות, כימיות ותרמיות של דגימות עמילן ולתיאום גדלי גרגירים עם מאפייני סינתזת עמילן בצמחי מקור יכולים להתבצע גם כן.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

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

שיטה לזיהוי מולקולה קטנה מעכבים של האינטראקציה בין החלבונים בין HCN1 ו TRIP8b

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

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

גודל הדרה מקוונת ו כרומטוגרפיה יון-חליפין על beamline SAXS

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

עיכול חלבון אולטראפילטרציה, גודל אי-הכללה של כרומטוגרפיה כדי למטב את ניתוקה של Exosomes פלזמה דם אנושי, סרום

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

השימוש בג'ל מימדי Agarose דטרגנט למחצה denaturing שני לאשר גודל הטרוגניות של סיבי עמילואיד או עמילואיד דמוי

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

ניתוח Toeprinting של תרגום חניכה היווצרות מורכבות על יונקים 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

טיהור, בנייתו מחדש של TRPV1 לניתוח Spectroscopic

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

חילוץ וניתוח של פרופוליס ירוק מטייוואן

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

מחקר על חילוף החומרים של שישה קוטלי חרקים מערכתית החדש הוקמה התא תרבות ההשעיה נגזר תה (Camellia Sinensis L.) עלים

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

אפיון של חלבונים לפי גודל כרומטוגרפיה הדרה מצמידים לפיזור אור רב זווית (SEC-דוליטל)

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

ה-RNA ניתוח כתמי לזיהוי וכימות של מיקרורונאס הצמח

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 ...