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木薯块根中β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质

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食品工业科技 2023年第3期44卷 141-147页

作者：常祥祥田永莉颜娟李文超刘石生海南大学食品科学与工程学院海南海口570228 热带多糖资源利用教育部工程研究中心海南海口570228

研究了木薯块根中β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质。以缓冲液从木薯块根中获得粗提酶液,粗酶酶活力为9.37 U/g木薯干重;再分别通过丙酮沉淀、离子交换层析和凝胶过滤层析进行纯化,β-葡萄糖苷酶酶活力为1.14 U/g木薯干重,经纯化β-... 详细信息

研究了木薯块根中β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质。以缓冲液从木薯块根中获得粗提酶液,粗酶酶活力为9.37 U/g木薯干重;再分别通过丙酮沉淀、离子交换层析和凝胶过滤层析进行纯化,β-葡萄糖苷酶酶活力为1.14 U/g木薯干重,经纯化β-葡萄糖苷酶纯度提高了14.62倍,总活力回收率为12.14%,电泳测得其分子量约70 kDa。该酶米氏常数K_(m)为3.60 mmol/L,V_(max)为12.36μmol/(min·mg protein);其最适pH为7.0,pH在6.0~8.0之间有较好的稳定性;在40℃以内有良好稳定性,在4℃存放30 d酶活力剩余81.78%。Mn^(2+)和K^(+)对酶有一定的促进作用,Al^(3+)、Cu^(2+)、Mg^(2+)、Zn^(2+)、Ca^(2+)、Ba^(2+)、Na^(+)、尿素和SDS对酶没有显著影响(P>0.05),而Fe^(3+)、Fe^(2+)、Ag^(+)和EDTA均会不同程度地抑制酶活性,其中Ag^(+)的抑制作用最强。研究结果可为今后木薯块根中的β-葡萄糖苷酶的应用提供理论依据。

关键词：木薯块根 β-葡萄糖苷酶分离纯化酶学性质

中国热带农业科学院在木薯块根采后低压保鲜研究方面取得新进展

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世界热带农业信息 2024年第3期 F0003-F0003页

近日,中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所(简称中国热科院品资所)木薯加工与综合利用研究团队在低压处理对木薯块根采后贮藏方面取得新进展,从水分迁移、生理生化代谢反应解析了低压贮藏有效抑制木薯块根采后腐烂的机理。该研究... 详细信息

近日,中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所(简称中国热科院品资所)木薯加工与综合利用研究团队在低压处理对木薯块根采后贮藏方面取得新进展,从水分迁移、生理生化代谢反应解析了低压贮藏有效抑制木薯块根采后腐烂的机理。该研究结果对木薯采后保鲜产业化应用具有重要意义。

关键词：木薯块根水分迁移产业化应用采后保鲜保鲜研究采后腐烂热科院生理生化代谢

木薯块根不同发育期β-胡萝卜素和蛋白质积累变化及其有色体蛋白质组学研究

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热带作物学报 2022年第5期43卷 871-881页

作者：周锴安飞飞李开绵陈松笔海南大学热带作物学院海南海口570228 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业农村部木薯种质资源保护与利用重点实验室海南海口571101

木薯是世界重要的粮食作物,在我国发展潜力巨大。蛋白质和类胡萝卜素是重要的营养品质特性,但木薯蛋白质含量低,提高木薯块根类胡萝卜素和蛋白质含量,提高其营养成分,已成为木薯选育种的重要目标。本研究以蛋黄木薯(‘SC9’)、紫叶黄心... 详细信息

木薯是世界重要的粮食作物,在我国发展潜力巨大。蛋白质和类胡萝卜素是重要的营养品质特性,但木薯蛋白质含量低,提高木薯块根类胡萝卜素和蛋白质含量,提高其营养成分,已成为木薯选育种的重要目标。本研究以蛋黄木薯(‘SC9’)、紫叶黄心木薯(‘BGM019’)和白心面包木薯(‘SC101’)3个木薯品种为试验材料,开展黄心和白心木薯块根营养品质特性的研究,分析其不同发育期类胡萝卜素和蛋白质含量的变化,同时利用双向电泳和质谱法开展木薯块根有色体亚细胞结构蛋白质组的研究,揭示其蛋白质含量提高与类胡萝卜素积累的关联性。结果表明:3个木薯品种块根β-胡萝卜素含量在块根形成期、膨大期和成熟期差异显著(P0.05),但显著高于‘SC101’(P木薯块根发育成熟,其类胡萝卜素和蛋白质含量均呈上升趋势,且二者表现为正相关。以膨大期为对照,在‘SC9’成熟期块根有色体中检测到36个差异表达蛋白质,其中26个上调表达,10个下调表达;‘BGM019’中检测到49个差异表达蛋白质,其中28个上调表达,21个下调表达;‘SC101’检测到38个差异蛋白质,其中20个上调表达,18个下调表达。通过对上述差异蛋白质的功能分析,发现它们均参与抗氧化、碳代谢和能量代谢、信号转导等多个代谢过程,说明木薯块根类胡萝卜素积累是由多个代谢途径协同作用的结果。对比分析3个木薯品种块根有色体亚细胞结构的差异蛋白质,发现20个差异表达蛋白质在其中2个品种或3个品种间出现相同的表达趋势。它们主要涉及到碳代谢及能量代谢、抗氧化、细胞骨架蛋白、无机离子运输及代谢、分子伴侣和蛋白质合成等代谢途径,其中与抗氧化相关的蛋白质占20%。构建蛋白质生物调控网络揭示块根有色体蛋白质与β-胡萝卜素积累的关联性,为培育优质高营养的木薯新品种提供新思路。

关键词：木薯块根蛋白质含量 β-胡萝卜素含量有色体蛋白质组学

食用木薯块根及其制品中生氰糖苷检测方法的建立与应用

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食品工业科技 2022年第2期43卷 271-278页

作者：王琴飞林立铭张振文余厚美徐缓羊贤月中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所国家薯类加工技术研发分中心海南海口571101

生氰糖苷含量的高低对评估食用木薯块根及其制品的食用安全性及其重要。以木薯块根和木薯粉为试材,本研究建立了亚麻苦苷和百脉根苷2种生氰糖苷(Cyanogenic Glycosides,CNGs)的快速提取和高效液相色谱-蒸发光散射(HPLC-ELSD)检测的方法... 详细信息

生氰糖苷含量的高低对评估食用木薯块根及其制品的食用安全性及其重要。以木薯块根和木薯粉为试材,本研究建立了亚麻苦苷和百脉根苷2种生氰糖苷(Cyanogenic Glycosides,CNGs)的快速提取和高效液相色谱-蒸发光散射(HPLC-ELSD)检测的方法,分析了不同品种木薯块根、木薯粉及其制品中CNGs含量变化。结果表明,食用木薯块根及木薯粉中CNGs提取最佳的硫酸溶液浓度分别为0.025和0.100 mol/L;HPLC-ELSD检测方法可有效分离亚麻苦苷和百脉根苷,其浓度在4.1~820.0 mg/L和2.5~250.0 mg/L范围内线性相关性较好,相关系数(r)分别达到了0.9996和0.9993,检测限(LOD)分别为2.1和0.5 mg/kg,定量限(LOQ)分别为8.2和2.0 mg/kg;该方法重复性和样品稳定性的标准偏差(RSD)都低于5.0%;木薯块根和木薯粉中2种CNGs的平均加标回收率分别在89.3%~96.3%和107.5%~114.9%之间,重复间RSD小于3.4%。样品验证结果表明:不同的木薯品种CNGs含量差异较大;种植8~9个月的木薯制备木薯粉CNGs含量较低;蒸煮加工方式可有效清除木薯食品中CNGs。本方法操作简单、稳定性较好、准确度高,在食用木薯块根及其制品中CNGs的分析与评价等研究方面具有较强的应用前景。

关键词：木薯块根木薯粉木薯制品生氰糖苷 HPLC-ELSD

木薯块根β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质研究

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木薯块根β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质研究

作者：常祥祥海南大学

学位级别：硕士

近年来,β-葡萄糖苷酶因在食品工业等方面的应用受到广泛关注。本文通过探索木薯块根中的β-葡萄糖苷酶的测定条件,并对其进行分离纯化、酶学性质及应用研究,为日后木薯β-葡萄糖苷酶的应用提供理论基础。通过对硝基苯基-β-D-吡喃葡萄... 详细信息

近年来,β-葡萄糖苷酶因在食品工业等方面的应用受到广泛关注。本文通过探索木薯块根中的β-葡萄糖苷酶的测定条件,并对其进行分离纯化、酶学性质及应用研究,为日后木薯β-葡萄糖苷酶的应用提供理论基础。通过对硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷(p-NPG)法,分别探索反应温度、缓冲液类型、反应体系p H、反应时间和底物添加量对吸光值的影响,最终确定木薯块根β-葡萄糖苷酶的最佳测定条件为:p H为7.0的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液,加入10m M p-NPG 0.1m L,47℃水浴30 min后定容,混匀,在400 nm处测定吸光度。通过单因素试验探索提取液p H值、缓冲液类型、料液比、匀浆时间和离心转速对木薯块根β-葡萄糖苷酶提取的影响,并对影响较大的因素进行响应面试验优化。通过对总活力及比活力的考察,确定木薯块根β-葡萄糖苷酶的最佳提取条件为:p H为4.5,匀浆时间60.0 s,离心转速10000.0 r/min,提取的木薯块根β-葡萄糖苷酶总活力9.901 U/g干重,比活力15.955 U/mg。对木薯块根β-葡萄糖苷酶进行初步纯化,通过比较硫酸铵沉淀、乙醇沉淀、丙酮沉淀和等电点沉淀的纯化效果,确定丙酮沉淀作为初步纯化的效果最好,酶活力回收率为91.911%,纯化倍数为1.751倍。通过丙酮沉淀,离子层析和凝胶过滤层析对木薯块根β-葡萄糖苷酶纯化,得到的总活力1.138 U/g干重,比活力为228.159 U/mg,纯度提高了14.623倍,酶回收率为12.143%。酶纯化后电泳测得其分子量约为70 k Da。研究了木薯块根β-葡萄糖苷酶的温度、p H和保存稳定性,分析温度、p H、金属离子和部分有机物对酶的影响,测定了酶水解p-NPG的动力学常数,探索了木薯块根β-葡萄糖苷酶的酶学性质。木薯块根β-葡萄糖苷酶在45℃以内有较高的稳定性,可耐受65-70℃高温,变性温度在60℃左右。酶的等电点为p H4.5,在p H为5.0-7.0之间较稳定,p H为7.0时显示有最大活性。部分金属离子和有机物对β-葡萄糖苷酶有一定影响,其中Mn和K对酶有一定的促进作用,而Fe、Fe、Cu、Ag和EDTA会对酶造成不同程度的伤害。木薯块根中的β-葡萄糖苷酶有较好的水解p-NPG的能力,水解其他苷类等物质的能力待进一步研究。木薯块根β-葡萄糖苷酶在存放30天仍然有81.778%的酶活,可见有较好的储藏性。添加木薯块根β-葡萄糖苷酶测定蒸后木薯中氰化物含量,并通过HPLC-ELSD进行验证,测得木薯块根在蒸后20 min氰化物含量仍然有19.280μg/g,在蒸50 min以后达到10μg/g以下。

关键词：木薯块根 β-葡萄糖苷酶分离纯化酶学性质

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木薯块根拔起力的力学模型和数学模型分析

农业工程学报 2011年第11期27卷 95-100页

作者：杨望蔡敢为杨坚黄亦其广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学机械工程学院南宁530004

为了探讨不同块根拔起速度和块根生长状况对块根最大拔起力的影响规律,该文采用物理试验方法、ANSYS/LS-DYNA显式动力学仿真技术及土力学理论分析方法进行物理试验和力学分析,建立了考虑拔起速度影响的木薯块根拔起力的力学模型和数学模... 详细信息

为了探讨不同块根拔起速度和块根生长状况对块根最大拔起力的影响规律,该文采用物理试验方法、ANSYS/LS-DYNA显式动力学仿真技术及土力学理论分析方法进行物理试验和力学分析,建立了考虑拔起速度影响的木薯块根拔起力的力学模型和数学模型,且对模型进行了试验验证。结果表明,假设木薯块根对土壤的作用为一圆盘和圆盘外延对土壤的共同作用的力学模型合理;圆盘最大拔起力的数学模型精度高,理论值与实测值的相对误差小于16%;木薯块根最大拔起力的数学模型对成圆盘状分布生长的木薯块根拔起力有较高的预测精度,对生长分布较不均匀的木薯块根拔起力的预测精度较低,但理论值与实测值的相对误差也小于27%;木薯块根最大拔起力随拔起速度、块根圆盘直径和圆盘深度的增大而增大;块根圆盘深度对木薯块根的最大拔起力的影响最大,其次是圆盘直径,最后是拔起速度。该文为挖拔式木薯收获机械块根拔起机构系统的设计提供依据。

关键词：数学模型动力学速度农业机械拔起力木薯块根

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木薯块根拔起的最大应力数值模拟及试验

农业工程学报 2016年第6期32卷 58-64页

作者：杨望李晓月王蓉蓉杨坚潘琴李娟娟广西大学机械工程学院南宁530004

为了探明木薯拔起时块根最大应力的影响规律和确定块根不被拔断的允许最大拔起力,论文采用FEM(finite element method)和SPH(smoothed particle hydrodynamics)的耦合方法及二次回归旋转设计方法,通过构建土壤-块根-茎秆系统的数值模拟... 详细信息

为了探明木薯拔起时块根最大应力的影响规律和确定块根不被拔断的允许最大拔起力,论文采用FEM(finite element method)和SPH(smoothed particle hydrodynamics)的耦合方法及二次回归旋转设计方法,通过构建土壤-块根-茎秆系统的数值模拟计算模型,进行木薯块根拔起数值模拟试验,测定各因素组合条件下的块根最大拔起力和块根最大应力,建立块根最大应力与拔起速度、块根的大小、长短和生长深度及土壤的软硬程度的多因素耦合数学模型,研究了各影响因素及交互作用对块根最大应力的影响规律,同时,通过块根最大拔起力和块根最大应力的散点图,研究了块根最大拔起力和块根最大应力的相关性,确定了块根不被拔断的允许最大拔起力,且2014年12月底在广西武鸣县某木薯种植地,采用随机抽样方法,进行了木薯块根最大拔起力和块根拔断率的田间试验和统计分析,对块根不被拔断的允许最大拔起力进行了验证,最大拔起力小于0.98 k N时,块根拔断率为2.5%。结果表明,块根最大应力与各影响因素的多因素耦合数学模型的F检验在0.000 1水平上显著,精度较高,可用于块根最大应力的影响分析;块根最大应力随拔起速度的增大呈先增大,后减小的变化,随生长深度、块根长度和土壤硬度的增大而增大,随块根直径的增大而减小;块根最大应力与最大拔起力相关性不强,块根允许最大拔起力约为0.98 k N。

关键词：农业机械模型木薯块根数值模拟试验数学模型最大应力允许最大拔起力

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单行木薯块根收获机仿生铲的设计与试验

农机化研究 2022年第1期44卷 174-182页

作者：李东贺彭绪友廖宇兰郭带贵石婷婷海南大学机电工程学院海口570228

针对目前木薯块根收获机挖掘铲存在入土困难、碎土及排土效果不理想及工作强度不足等问题,基于工程仿生学理论,结合动力学知识,提出并设计了一种模仿犬爪趾形状的仿生铲。基于Design-Expert软件中的试验设计方法,以作业速度、土壤含水... 详细信息

针对目前木薯块根收获机挖掘铲存在入土困难、碎土及排土效果不理想及工作强度不足等问题,基于工程仿生学理论,结合动力学知识,提出并设计了一种模仿犬爪趾形状的仿生铲。基于Design-Expert软件中的试验设计方法,以作业速度、土壤含水率及挖掘铲类型为试验因素,以挖薯率、伤薯率为试验指标,对挖掘铲的工作参数进行试验研究,建立了影响因素与响应指标之间的二次正交回归模型,并分析了各影响因素对各响应指标的影响规律。对所有影响因素进行了综合优化处理,确定了最佳的田间工作参数组合为:当选用仿生铲作业速度为1.5m/s、土壤含水率为17%时,整个机具的收获效果达到最佳,挖薯率高达96.1%,伤薯率低至2.48%,满足木薯块根收获的作业要求。以经过前期处理的木薯植株为试验对象进行田间试验验证,得到实际的挖薯率为95.7%,伤薯率为2.57%,相比于软件分析值(96.1%、2.48%)分别下降0.42%、上升3.50%,验证了软件分析的准确性。研究数据可为木薯块根机械化收获提供参考,对木薯块根的挖掘作业具有重要意义。

关键词：收获机仿生铲木薯块根数学模型 Design-Expert

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木薯块根有色体分离及其蛋白质组学的研究

作物学报 2017年第9期43卷 1290-1299页

作者：邓昌哲姚慧安飞飞李开绵陈松笔中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业部木薯种质资源保护与利用重点实验室海南儋州571737 海南大学热带农林学院海南海口5702281

木薯(Manihot esculenta Crantz)块根有色体是类胡萝卜素贮藏和调控多种生理生化过程的场所。本研究发现Percoll密度梯度离心法最适合于木薯块根有色体的提取,利用光学显微镜观察发现40%~50%Percoll梯度层富含完整有色体,Western blot... 详细信息

木薯(Manihot esculenta Crantz)块根有色体是类胡萝卜素贮藏和调控多种生理生化过程的场所。本研究发现Percoll密度梯度离心法最适合于木薯块根有色体的提取,利用光学显微镜观察发现40%~50%Percoll梯度层富含完整有色体,Western blot分析显示该层的线粒体标志酶Vdac1杂交信号较低,而质体标志酶Rbc L杂交信号最高,并以此确定木薯块根有色体的分离方法。利用蛋白质组学方法显示SC9块根有色体存在34个差异蛋白质,其中上调表达17个,下调表达17个;涉及碳代谢及能量代谢相关蛋白所占比例最高。STRING蛋白质互作网络显示,Enolase 2与Elongation Factor互作关系最多,是整个互作网络的核心蛋白质。q RT-PCR定量分析显示Enolase 2在高类胡萝卜素的蛋黄木薯SC9的表达水平显著高于低类胡萝卜素品种SC6068。推测其可能是影响SC9与SC6068类胡萝卜素差异的主要蛋白质之一。

关键词：木薯块根有色体蛋白质分离蛋白质组