勃氏甜龙竹的研究现状.docx
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勃氏甜龙竹的研究现状
勃氏甜龙竹的研究现状
1前言
1.1勃氏甜龙竹形态特征及资源分布
我国是世界上最主要的产竹国,无论是竹的种类、面积、蓄积量还是竹材、竹笋的产量都位居世界首位。
我国竹类资源十分丰富,是竹类资源丰富的国家之一,素有“竹子王国”的美誉。
竹为多年生常绿乔木状植物,竹子分布广泛且适应性很强,是一种多用途植物,具有很高的经济和环境价值。
竹子分布广,种类多,资源丰富,笋可食,现代竹产业的迅速发展,已成为农林业的优势产业和区域经济的支柱。
竹笋作为传统食品具有很高的营养价值,富含蛋白质、膳食纤维,各种大量元素、微量元素、维生素以及人体所需的氨基酸,能够有效地补充身体所需的营养成分。
勃氏甜龙竹(Dendrocalamusbrandisii)又名勃氏麻竹、甜竹、甜龙竹,禾本科(Gramineae)、牡竹属(Dendrocalamus)。
大多分布于我国云南地区,为竹亚科牡竹属植物,是大型优良笋用丛生竹种,鲜笋品质优良、味甘鲜脆、营养丰富,主产思茅、临沧、玉溪等地,勃氏甜龙竹生于于海拔600到2000米以内,是良好的笋用竹,具有成活率高、生长快、出笋快、产量高、笋味佳等优良特性及较高的经济效益,日益受到人们关注,在生态文明建设中发挥着重要而又独特的作用。
勃氏甜龙竹的地下茎为合轴丛生型,竹高一般约为15至20米,最高为25米,粗一般为10至15厘米,最粗可达20厘米;梢头常下垂;节间长约为20至50厘米,节上下密被白色或者黄棕色绒毛;幼时被条状排列之白色绒毛;节内与节下各具一圈白色至棕色绒毛;1枚主枝发达,或有时不发育,侧枝纤细,后翻包秆;秆箨早落,红棕色至鲜黄色背面具白色绒毛;在高约2米以下的基部各节环列气根;秆箨早落,长约30至40厘米,宽约3至10厘米;鲜时多为黄绿色、红棕色或者黄棕色;叶片长约20至40厘米,宽约3至10厘米;花成簇状,每一枝小花上有若干小穗,每个小穗通常只产一粒种子;果实接近球形,直径约0.2厘米,果皮硬壳质。
一般3至4月枝芽、节芽萌动,抽枝展叶;4至5月笋芽萌动;6至10月出笋生成新竹;11至12月休眠,秆箨逐渐脱落,每年换叶一次。
1年生竹为幼龄竹,大多无枝叶,秆含水量高达60%以上;2年生竹为壮龄竹,大量抽枝展叶,生命力旺盛,发笋力很强,秆含水量为40%至50%;3年生竹为近熟竹,大量抽枝展叶,生命力开始衰减,有一定的发笋能力,秆含水量40%至50%,可开始采伐利用;4年生竹进入成熟期,竹秆含水量30%至40%,已达工艺成熟年龄,力学性质稳定,可以大量釆伐加工利用;5年以上竹为过熟竹,开始出现负生长,病虫害严重。
甜龙竹的营养生长-般可经历50至60年,以后开花死亡,一丛竹子从开花到死亡需3到5年的时间。
勃氏甜龙竹分布范围很广主要分布于云南省南部地区如西双版纳州、临沧地区;经过多年引种驯化,其分布范围已扩大到两广、四川、重庆、贵州、福建、湖南等省生长也较为良好。
缅甸、老挝、越南、泰国亦有分布,印度也有栽培。
本实验样品均采自云南石屏县。
适生海拔:
约在600至2000米。
适生气候:
年均气温在16℃以上,不低于10℃的有效积温在5500℃以上,极端最低温度4℃,要求无霜期300天以上,且无重霜。
年均降水量900至2000毫米,年均相对湿度≥70%。
适生土壤:
在砂岩砂页岩、页岩、花岗岩、紫色砂岩发育而成的砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤和紫色土上生长较为良好,其中以赤红壤、红壤土生长最佳,笋材品质最好。
要求土厚60cm以上,土质疏松、肥沃、湿润,以壤土、轻粘土为佳。
适生地形:
成片种植以低山浅丘、山谷和缓坡地为佳,四旁以沟河两岸、房前屋后田四角及路旁为好,忌风口和贫瘦山地。
1.2勃氏甜龙竹的研究现状
勃氏甜龙竹对于勃氏甜龙竹的相关研究多偏向于竹子立地生长模型、竹子的营养动态分析、竹子引种及栽植技术研究、地理种源、资源调查、纤维形态以及竹汁使用等。
对勃氏甜龙竹竹笋的相关研究并不多。
本论文就以勃氏甜龙竹竹笋为样品,探究了勃氏甜龙竹竹笋糖化前后的营养动态分析,探究勃氏甜龙竹竹笋在何种条件下的糖化转换率最大。
1.3竹笋中的(营养)物质
竹笋里人体需要的营养物质分为三大类型:
第一类营养素,是人体生长发育的物质基础和陈代谢能量的基本来源,主要指蛋白质、脂肪碳水化合物(糖类)等大分子类;第二类营养素,是指人体发育和新陈代谢生理活动的调节物质,主要是指维生素和微量元素等;第三类营养素,是指促进人体健康和新陈代谢的物质,主要指粗纤维等。
竹笋营养成份齐全,食用纤维含量高,是一种蛋白含量高,脂肪含量低,糖分和纤维含量中等,磷、铁、钙等矿质营养元素含量丰富的理想健康食品。
最新科学研究发现竹笋中含有微量的有机锗和有机硅,能调节人体新陈代谢的物质,是防衰老的主要成分之一,因此竹笋从古到今一直为人们所青睐。
1.3.1内源可溶性糖
内源可溶性糖:
植物体内的可溶性糖主要是指能溶于水及乙醇的单糖和寡聚糖,植物组织中常见的可溶性糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖,这些可溶性糖构成了植物生长发育的必要物质,且为植物在干旱胁迫诱导的小分子溶质,以此降低细胞水势,维持较高的渗透压,保证植物细胞的正常生理代谢。
1.3.2淀粉
淀粉为两种葡聚糖的混合物,是光合作用的终产物之一,也是细胞中碳水化合物最普遍的储存形式。
淀粉粒为水不溶性的半晶质,以不溶颗粒存在于植物细胞浆中,植物在其生长过程中营养物质中的可溶性糖具有“含量超过其本身消耗能力时,多余的糖就会以不溶状态—淀粉暂时贮藏,作为之后发育的物质“贮备库”。
1.3.3纤维素
纤维素是植物细胞壁的主要成分,由许多的葡萄糖分子缩聚而成,一般不能被人体直接消化利用。
但是,纤维素对人体的消化系统却是很有利的,纤维素能促进肠道蠕动,增加消化液的分泌,促进肠道内的废物排出,从而有利于防止便秘和减少有害物质在人体的堆积和积累。
1.4糖化
糖化,指的是淀粉加水分解成甜味产物的过程,是淀粉糖品制造过程的主要过程,也是食品发酵过程中许多中间产物的主要过程。
糖化的方法,视要求产物的甜度以及相应的理化性质而定,基本上分为三类:
酸法、酶法、酸酶结合法。
1.4.1糖化作用
本次实验糖化用到的是酶法糖化,纤维素酶能将纤维素降解成葡萄糖。
酶水解有很多优点,如反应过程酶具有高度的专一性,糖产率高,反应产物种类少,而且酶水解对反应条件的要求低,能耗也低,在反应结束后不需要对化学试剂进行回收处理,对环境影响不大。
1.4.1纤维素酶
纤维素酶是一类空间结构复杂且具较高活性的生物催化剂,纤维素酶并不是一种单独的酶,它是一种复合酶系,是降解天然纤维素生成葡萄糖和纤维二糖的一组酶的总称。
常见生产纤维素酶的菌种有:
木霉属(Trichoderma)、曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)。
纤维素酶的酶解能力会根据酶空间结构的不同而产生差异,它由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的协同作用而完成。
1.5研究的目的和意义
勃氏甜龙竹是发展前景较为广阔的优良经济竹种资源,是云南省重点发展的优质笋用竹种,竹材通直,节平,坚韧、弹性强,可供编织、家具,较大的径材可加工成竹胶合板、竹装饰板及竹浆造纸等,极具开发利用价值。
勃氏甜龙竹具有成活率高、生长快、出笋快、产量高、笋味佳等优良特性及较高的经济效益,日益受到人们关注,在生态文明建设中发挥着重要而又独特的作用。
竹笋味道鲜美、营养丰富,是理想的健康卫生绿色食品并且竹笋蛋白含量较高,脂肪含量较低,糖分和纤维含量中等,磷、铁、钙等矿质营养元素含量丰富。
笋用竹林既是绿化环境、美化大地的生态林,又是涵养水源、防风固土的防护林,还是成本低、效益好的经济林。
本文以勃氏甜龙竹竹笋为实验材料,采用紫外分光光度计,对其糖化前后可溶性糖、淀粉含量、纤维素含量进行测定,可发现勃氏甜龙竹竹笋营养物质糖化前后动态变化,以期为综合分析竹笋在糖化前后的可溶性糖、淀粉、纤维素变化规律机制奠定数据理论基础。
为勃氏甜龙竹竹笋在食品、化妆品、药品、保健品等产业中的应用提供了基础数据,开发前景十分广阔,将会带来良好的社会效益和经济价值。
探究勃氏甜龙竹竹笋在何种条件下的糖化转换率最大。
2材料与方法
2.1采样区概况
本实验用到的勃氏甜龙竹竹笋均采自云南东南部县城石屏,石屏县位于红河哈尼族彝族自治州的西部,地跨东经102°08′至102°43′,北纬23°19′至24°06′之间,海拔1230米,属亚热带高原山地季风气候,年均气温18.3℃,年降水量在786-1116毫米之间,年日照时数约2.2k小时,年均相对湿度75%,年均气温约18℃,最冷月月均气温11.6℃,最热月月均气温22.2℃。
极端最高气温34.5℃,极端最低气温-2.4℃。
无霜期317天。
境内自然条件优越,资源丰富,日照充足,雨量充沛,具有开发热带和亚热带作物的优势。
2.2材料
2.2.1材料
采取较为新嫩、生长发育状况良好的竹笋,置于冰箱中冷冻保存。
2.2.2试剂与仪器
分析纤维素酶、分析纯蔗糖(西陇化工股份有限公司)、分析纯苯酚(西陇化工股份有限公司)、分析纯浓硫酸(云南杨林工业开发区汕滇药业有限公司)。
震荡培养器,数显电热恒温水浴锅(江苏金坛市大地自动化仪器厂),752型紫外分光光度计(上海舜宇恒平科学仪器有限公司),试管,移液管,砍刀,组织粉碎机(温岭市林大机械有限公司),1ml移液枪(大龙兴创实验仪器(北京)有限公司),枪头若干,三角锥形瓶,100ml容量瓶,分析天平(上海卓精电子科技有限公司),烘箱等。
2.3实验方法
本实验过程采用的方法为酶解法培养材料,实验设计用正交实验分析。
2.3.1样品采集
采取较为新嫩、生长发育状况良好的竹笋,置于冰箱中冷冻保存。
2.3.2样品处理
将冷冻在冰箱的新鲜竹笋,用组织粉碎机磨至糊状,剩余材料为了避免竹笋氧化变质,可在-4℃冰箱保存待用。
2.3.3主要试剂的配制
90%苯酚溶液的配制:
用分析天平称取90g苯酚,再加10ml蒸馏水溶解,混匀转入试剂瓶,盖上塞子,在室温下可保持数月。
9%苯酚溶液的配制:
按90%的苯酚溶液的体积:
蒸馏水的体积=1:
10来配制,现配现用。
9.2mol.L-1HCLO4:
100ml9.2mol.L-1溶液需要70%的HCLO436.2ml。
2%蒽酮试剂的配制:
2g蒽酮溶解于100ml乙酸乙酯中,于棕色试剂瓶中保存。
2.3.4内源可溶性糖、淀粉、纤维素标准曲线的制作
(1)内源可溶性糖标准曲线的制作
取20ml试管11支,从0到10分别编号,按下表依次加入溶液和水,然后依次按编号向试管内加入1ml9%苯酚溶液,摇匀,再从管液正上方以5s至20s时间加入5ml浓硫酸,摇匀,室温下放置30min,显色。
然后使用752型紫外可见光分光光度计(使用前预热半小时)485nm波长下比色测定。
以可溶性含量做为横坐标,吸光值做为纵坐标,绘制标准曲线。
管号01-23-45-67-89-10
蔗糖液(ml)0.000.200.400.600.801.00
蒸馏水(ml)2.001.801.601.401.201.00
蔗糖含量(µg)020406080100
根据图可得可溶性糖含量的曲线方程为:
Y=0.0099x+0.005
y-吸光值
x-可溶性糖含量
R-回归系数
(2)淀粉标准曲线的制作
加入试剂方法与可溶性糖方法一致。
淀粉含量做为横坐标,吸光值做为纵坐标,绘制标准曲线。
表3数据
管号01-23-45-67-89-10
淀粉液(ml)0.000.400.801.201.602.00
蒸馏水(ml)2.001.601.200.800.400.00
淀粉含量(µg)04080120160200
图2淀粉标准曲线
根据图可得淀粉含量的曲线方程为:
Y=0.0089x+0.0008
y-吸光值
x-可溶性糖含量
R-回归系数
(3)纤维素标准曲线的制作
取20ml试管11支,从0到10分别编号,按下表依次加入溶液和水,然后依次按编号向试管内加入0.5ml蒽酮试剂,再沿管壁加5ml浓硫酸,摇匀,在室温放置12min,显色。
然后使用752型紫外可见光分光光度计(使用前预热半小时)620nm波长下比色测定。
以纤维素含量做为横坐标,吸光值做为纵坐标,绘制标准曲线。
表3数据
管号01-23-45-67-89-10
纤维素液(ml)0.000.400.801.201.602.00
蒸馏水(ml)2.001.601.200.800.400.00
纤维素含量(µg)04080120160200
根据图可得可溶性糖含量的曲线方程为:
Y=0.0068x+0.0078
y-吸光值
x-可溶性糖含量
R-回归系数
2.3.5内源可溶性糖、淀粉、纤维素的提取
(1)内源可溶性糖的提取
将粉碎好的材料分别称取三组,每组3.0000g,放入三角瓶中,加入约50至60ml的蒸馏水,用塞子封口,于沸水浴中提取30min(抽提2次),提取液滤入100ml容量瓶中,用蒸馏水冲洗三角瓶及残渣至少两次及以上,洗涤液也过滤入容量瓶中,定容至100ml。
(2)淀粉的提取
淀粉的提取:
将提取可溶性糖剩下的残渣,冲洗到锥形瓶中,加入50-60ml蒸馏水,放入沸水中煮沸15min,再加入9.2mol/L高氯酸2ml提取12min,冷却后摇匀,过滤定容至100ml。
(3)纤维素的提取
取1g风干样品于烧杯中,冷水浴,加入60%硫酸约50至60ml,消化30分钟,转入100ml容量瓶定容,用60%硫酸定容至刻度线,摇匀。
取5ml滤液在冷水浴中用纯水定容至另一100ml容量瓶至刻度线,摇匀。
过滤于一烧杯内。
2.3.6内源可溶性糖、淀粉、纤维素的测定
(1)内源可溶性糖的测定
本实验采用苯酚硫酸比色法来测定可溶性糖:
糖在浓硫酸作用下,脱水生成的糠醛或羟甲基糠醛能与苯酚缩合成一种橙红色化合物,在10-100mg范围内其颜色深浅与糖的含量成正比,且在485nm波长下有最大吸收峰,此方法简单灵敏度高,实验基本不受蛋白质存在的影响,并且产生的颜色稳定在160min以上。
吸取1ml样品液于试管中,根据样品中含糖量的不同,分别稀释不同的倍数(保证吸光度在0.2到0.8之间)。
分别取稀释液1ml于试管中,加入1ml蒸馏水,再加入1ml9%苯酚溶液,摇匀,加入5ml浓硫酸,摇匀,在室温下静置30min左右,冷却后,于485nm波长下测定吸光值。
由曲线方程求出可溶性糖的含量。
可溶性糖含量%=(C*V/a*n)/(W*106)*100
公式中,C---标准方程求的糖量(ug)
V---提取液体积(ml)
a---吸取样品液体积(ml)
n---稀释倍数
W---组织重量(g)
实验结果用Excel、Spss19.0进行处理。
(2)淀粉的测定
淀粉含量的测定同样采用的是苯酚比色法,因为淀粉是由葡萄糖残基组成的多糖,在酸性条件下加热使其水解成葡萄糖,然后在浓硫酸的作用下,使单糖脱水生成糠醛类化合物,利用苯酚和糠醛化合物的显色反应,即可进行比色反应。
吸取1ml样品液于试管中,根据样品中淀粉含量的不同,分别稀释不同的倍数(保证吸光度在0.2到0.8之间)。
分别取稀释液1ml于试管中,加入1ml蒸馏水,再加入1ml9%苯酚溶液,摇匀,加入5ml浓硫酸,摇匀,在室温下静置30min左右,冷却后,于485nm波长下测定吸光值。
由曲线方程求出淀粉的含量。
(淀粉水解时,在单糖残基上加了1分子水,因而计算时所得的糖量乘以0.9才为扣除加入水量后的实际淀粉含量。
)
淀粉含量(%)=(C*V/a*n)/(W*)*100%*0.9
公式中,C---标准方程求的淀粉量(ug)
V---提取液体积(ml)
a---吸取样品液体积(ml)
n---稀释倍数
W---组织重量(g)
实验结果用Excel、Spss19.0进行处理。
(3)纤维素的测定
本实验采用蒽酮比色法来测定纤维素含量。
蒽酮可以与游离的己糖或者多糖中的己糖基、戊糖基及己糖醛酸起反应,反应后的溶液呈蓝绿色,在620nm处有最大吸收。
纤维素是由葡萄糖基组成的多糖,在酸性条件下加热使其水解成葡萄糖。
然后在浓硫酸作用下,使单糖脱水生成糠醛类化合物。
利用蒽酮试剂与糠醛类化合物的蓝绿色反应即可进行比色测定。
吸取1ml样品液于试管中,根据样品中纤维素含量的不同,分别稀释不同的倍数(保证吸光度在0.2到0.8之间)。
取2ml于试管,加0.5ml2%蒽酮试剂,沿管壁加5ml浓硫酸,摇匀,静置12min,于620nm处测吸光度。
纤维素含量(%)=X*10-6*A*100/W
X---按回归方程计算出的纤维素含量(ug)
W---样品重量(g)
A---稀释倍数
实验结果用Excel、Spss19.0进行处理。
2.3.7含水量的测定
含水量的测定:
含水量测定时,取部分材料测量其鲜重,然后将其放入烘箱105℃杀青2h,65℃条件下烘至恒重,计算含水量Y。
Y=(鲜重-干重)/鲜重*100%
2.4糖化实验方案设计
根据单因素试验及酶解糖化正交试验结果,选取酶解温度、辐照剂量、加酶量、固液比4个因素相应的3个水平值,采用k(3D正交表设计正交试验见表2,考察各因素之间的相互作用。
通过将试验结果进行方差分析得出较优组合,通过极差分析筛选出影响试验结果的关键因素,从而确定辐照酶解工艺的最优条件。
2.4.1正交试验
正交试验设计:
是研究多因素多水平的一种设计方法,是根据正交性从全面试验中挑选出部分具有代表性的点进行试验,这些有代表性的点具备了“均匀分散,齐整可比”的特点,正交试验设计是分式析因设计的主要方法。
试验目的是为了探究因子ABCD对转化率有何影响,什么是主要的,什么是次要的,从而确定最适生产条件,即酶量、竹笋与水固液比、酶解时间、酶解温度各为何值才能使转化率最高,以试制定试验方案。
水平
因素因素A因素B因素C因素D
酶量(u/g)竹笋/水(w/v)酶解时间(h)酶解温度(℃)
11001225
2200.52430
33013635
451.54840