Методические указания по оценке содержания амилозы и амилопектина в картофельном крахмале

Статья посвящена разработке эффективной методики определения содержания амилозы и амилопектина в картофельном крахмале. Поскольку картофельный крахмал - важное возобновляемое сырье для целого ряда отраслей промышленности, для селекции картофеля по составу и физико-химическим свойствам крахмала и его промышленного применения важно иметь способ, позволяющий быстро тестировать образцы картофельного крахмала на содержание полисахаридов. Разработанная методика включает в себя элементы ранее разрозненных методов растворения и спектрофотометрического определения амилозы в крахмале и имеет следующие преимущества: 1) образцы крахмала растворяются в органическом растворителе (в 0.5 % растворе бромида лития в диметилсульфоксиде ДМСО); 2) измерение абсорбции света производится на двух длинах волн - 550 и 510 нм; 3) методика адаптирована для применения на планшетном спектрофотометре. Это позволяет избежать гидролиза полисахаридов крахмала в процессе растворения, делает более точным спектрофотометрическое определение концентрации комплекса амилозы с йодом в растворе и открывает возможность использования этой методики для поточного тестирования образцов крахмала. Применяя предложенную процедуру растворения, удается также избежать образования сгустков желированного крахмала и получать растворы, содержащие амилозу и амилопектин в тех же пропорциях, что и в исходном крахмале. Разработанная методика опробована на образцах крахмала, выделенных из клубней картофеля сортов Лина, Великан, Голубизна, Фаворит отечественной селекции, и может быть использована как для прикладных работ по определению содержания и состава амилозы в образцах картофельного крахмала, так и в научных исследованиях для выявления ассоциаций «генотип-признак».

1. Хлесткин В.К., Пельтек С.Е., Колчанов Н.А. Гены-мишени для получения сортов картофеля (Solanum tuberosum L.) с заданными свойствами крахмала. С.-х. биология. 2017;52(1):25-36.

2. Andersson M., Melander M., Pojmark P., Larsson H., Bulow L., Hofvander P. Targeted gene suppression by RNA interference: An efficient method for production of high-amylose potato lines. J. Bio-technol. 2006;123:137-148. DOI 10.1016/j.jbiotec.2005.11.001.

3. Andersson M., Turesson H., Nicolia A., Falt A.-S., Samuelsson M., Hofvander P. Efficient targeted multiallelic mutagenesis in tetraploid potato (Solanum tuberosum) by transient CRISPR-Cas9 expression in protoplasts. Plant Cell Rep. 2017;36:117-128. DOI 10.1007/s00299-016-2062-3.

4. Chung H.-J., Li X.-Q., Kalinga D., Lim S.-T., Yada R., Liu Q. Physicochemical properties of dry matter and isolated starch from potatoes grown in different locations in Canada. Food Res. Int. 2014;57:89-94. DOI 10.1016/j.foodres.2014.01.034.

5. Davis H., Skrzypek W., Khan A. Iodine binding by amylopectin and stability of the amylopectin-iodine complex. J. Polymer. Sci. Polymer. Chem. 1994;32(12):2267-2274. DOI 10.1002/pola.1994.080321208.

6. Hovenkamp-Hermelink J., de Vries J., Adamse P., Jacobsen E., With-olt B., Feenstra W. Rapid estimation of the amylose/amylopectin ratio in small amounts of tuber and leaf tissue of the potato. Potato Res. 1988;31:241-246.

7. Jobling S. Improving starch for food and industrial applications. Curr. Opin. Plant Biol. 2004;7:210-218. DOI 10.1016/j.pbi.2003.12.001.

8. Khlestkin V, Peltek S., Kolchanov N. Review of direct chemical and biochemical transformations of starch. Carbohydr. Polym. 2018; 181:460-476. DOI 10.1016/j.carbpol.2017.10.035.

9. Kobayashi S., Schwartz S.J., Lineback D.R. Rapid analysis of starch, amylose and amylopectin by high-performance size-exclusion chromatography. J. Chromatogr. 1985;319(2):205-214. DOI 10.1016/S0021-9673(01)90555-2.

10. Kurtzman R., Jones F., Bailey G. Dissolution of starches in dimethyl-sulfoxide and variations in starches of several species, varieties, and maturities. Cereal Chem. 1973;50:312-321.

11. McCready R., Hassid W. The separation and quantitative estimation of amylose and amylopectin in potato starch. J. Am. Chem. Soc. 1943; 65(6):1154-1157. DOI 10.1021/ja01246a038.

12. Mua J., Jackson D. Retrogradation and gel textural attributes of corn starch amylose and amylopectin fractions. J. Cereal Sci. 1998;27: 157-166. DOI 10.1006/jcrs.1997.0161.

13. Ryffel G.U. Making the most of GM potatoes. Nat. Biotechnol. 2010; 28(4):318. DOI 10.1038/nbt0410-318.

14. Schwall G.P., Safford R., Westcott R.J., Jeffcoat R., Tayal A., Shi Y.C., Gidley M.J., Jobling S.A. Production of very-high-amylose potato starch by inhibition of SBE A and B. Nat. Biotechnol. 2000;18(5): 551-554. DOI 10.1038/75427.

15. Srikaeo K., Sangkhiaw J. Effects of amylose and resistant starch on glycaemic index of rice noodles. LWT - Food Sci. Technol. 2014; 59(2):1129-1135. DOI 10.1016/j.lwt.2014.06.012.

16. Striegel A., Timpa J. Molecular characterization of polysaccharides dissolved in Me2NAc-licl by gel-permeation chromatography. Carbohydr. Res. 1995;267(2):271-290.

17. van der Leij F., Visser R., Ponstein A., Jacobsen E., Feenstra W. Sequence of the structural gene for granule-bound starch synthase of potato (Solanum tuberosum L.) and evidence for a single point deletion in the amf allele. Mol. Gen. Genet. 1991;228(1-2):240-248.

18. Visser R., Somhorst I., Kuipers G., Ruys N., Feenstra W., Jacobsen E. Inhibition of the expression of the gene for granule-bound starch synthase in potato by antisense constructs. Mol. Gen. Genet. 1991; 225:289-296.

19. Wandelt C. Quality traits: Altered starch composition in potato (BASF Plant Science Company GmbH, Meeting on “Genetic basis of unintended effects in modified plants”, 14-15 January 2014, Canada). Ottawa, 2014. Available http://hesiglobal.org/hesi//wp-content/uploads/sites/11/2015/12/Quality-traits-altered-starch-composition-in-potato.pdf.

20. Wang T.L., Bogracheva T.Ya., Hedley C.L. Starch: as simple as A, B, C? J. Exp. Bot. 1998;49(320):481-502. DOI 10.1093/jxb/49.320.481.

21. Wu A., Li E., Gilbert R. Exploring extraction/dissolution procedures for analysis of starch chain-length distributions. Carbohydr. Polym. 2014;114:36-42.

22. Zdanowicz M., Spychaj T., Maka H. Imidazole-based deep eutectic solvents for starch dissolution and plasticization. Carbohydr. Polym. 2016;140:416-423. DOI 10.1016/j.carbpol.2015.12.036.

23. Zhu T., Jackson D., Wehling R., Geera B. Comparison of amylose determination methods and the development of a dual wavelength iodine binding technique. Cereal Chem. 2008;85(1):51-58. DOI 10.1094/CCHEM-85-1-0051.