谷物淀粉納米結構的研究.pdf

1、天然淀粉是由α-D-葡萄糖以α-1、4-糖苷鍵(直鏈)，或以α-1、6-糖苷鍵(支鏈)結合而成的聚合物，是植物固定太陽能的主要物質和可再生性資源，是自然界碳循環(huán)過程的一個中間環(huán)節(jié)，其性質穩(wěn)定、價格低廉，是重要的工業(yè)原料。已有的淀粉研究確認，淀粉的天然形態(tài)是微米級的球狀、多角狀顆粒；高分辨率的電子顯微鏡發(fā)現了谷物淀粉顆粒的酶解樣品具有明暗相交替的層狀結構和blocklets；在偏振光顯微鏡下，谷物淀粉的顆粒顯示出內部為各向異性結構；X-射

2、線分析揭示了谷物淀粉顆粒中的多晶性和半結晶性結構。上述的研究不但確定了淀粉顆粒的天然形態(tài)、聚集態(tài)和組成，也預示出天然淀粉顆粒應該具有更基本的結構單元。 本論文闡述了利用掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、電噴霧質譜(ESI-MS)等現代分析手段，對淀粉顆粒的納米級結構單元進行較為系統(tǒng)地分析，完成了以下未見文獻報道的研究內容： 以天然淀粉和變性淀粉為研究對象，使用顯微鏡成像技術，發(fā)現了淀粉顆粒在糊化前形態(tài)的變

3、化特性；解釋了淀粉糊化前的黏度曲線的特征，使得對淀粉顆粒糊化過程中的科學描述更為準確；這一研究內容使得淀粉顆粒在糊化前是“剛體”的傳統(tǒng)觀念得以修正。 利用具有在納米空間尺度成像能力的物質拓撲形態(tài)分析儀器：原子力顯微鏡(AFM)，將對于淀粉結構的研究深入到納米層次。通過糊化或酶解天然谷物如：玉米、水稻、谷子(粟)、高粱、小麥的淀粉顆粒，采用與微波相結合的分子操縱與修飾技術，使得淀粉中的納米結構單元得以分離，以穩(wěn)定的、直觀的形式展現

4、出來，得到了天然淀粉在納米層次存在獨立結構單元的直接證據；得到了天然淀粉中獨立的鏈、環(huán)和粒子等各種形態(tài)的納米結構單元圖像；由此確認了淀粉的納米結構單元比天然谷物淀粉具有更加復雜多樣的形態(tài)特征，并且在自然環(huán)境中可穩(wěn)定存在。同時本研究內容也擴展到了薯類(馬鈴薯、甘薯、魔芋)淀粉，得到了同樣的結果，這一研究內容使得淀粉顆粒中存在更基本的結構單元的推測得到證實。 在獲得淀粉納米結構單元的直觀證據后，選擇電噴霧質譜作為一種對淀粉納米單元進

5、行分子結構解析的方法，測定了納米結構單元的分子量范圍、多糖組成。本研究將各種淀粉納米結構單元經過分離，得到在電噴霧質譜儀有效測定范圍內的樣品，使對淀粉納米結構單元的分子量范圍、多糖組成的測定得以實現，由此建立了以下谷物淀粉的分析方法：谷物原淀粉----提純、分離----淀粉納米結構單元----一定分子量范圍的質譜解析。 通過對以上內容的研究，本論文得到以下結論： 1.淀粉顆粒在糊化前其形態(tài)是隨溫度變化的，屬于軟物質；