谷物淀粉納米結(jié)構(gòu)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(jié)合而成的聚合物，是植物固定太陽能的主要物質(zhì)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(zhì)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(rèn)，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(xiàn)了谷物淀粉顆粒的酶解樣品具有明暗相交替的層狀結(jié)構(gòu)和blocklets；在偏振光顯微鏡下，谷物淀粉的顆粒顯示出內(nèi)部為各向異性結(jié)構(gòu)；X-射

2、線分析揭示了谷物淀粉顆粒中的多晶性和半結(jié)晶性結(jié)構(gòu)。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(yù)示出天然淀粉顆粒應(yīng)該具有更基本的結(jié)構(gòu)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(zhì)譜(ESI-MS)等現(xiàn)代分析手段，對淀粉顆粒的納米級結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行較為系統(tǒng)地分析，完成了以下未見文獻(xiàn)報道的研究內(nèi)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(shù)，發(fā)現(xiàn)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(xué)描述更為準(zhǔn)確；這一研究內(nèi)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(zhì)拓?fù)湫螒B(tài)分析儀器：原子力顯微鏡(AFM)，將對于淀粉結(jié)構(gòu)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(jié)合的分子操縱與修飾技術(shù)，使得淀粉中的納米結(jié)構(gòu)單元得以分離，以穩(wěn)定的、直觀的形式展現(xiàn)

4、出來，得到了天然淀粉在納米層次存在獨立結(jié)構(gòu)單元的直接證據(jù)；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(jié)構(gòu)單元圖像；由此確認(rèn)了淀粉的納米結(jié)構(gòu)單元比天然谷物淀粉具有更加復(fù)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(nèi)容也擴(kuò)展到了薯類(馬鈴薯、甘薯、魔芋)淀粉，得到了同樣的結(jié)果，這一研究內(nèi)容使得淀粉顆粒中存在更基本的結(jié)構(gòu)單元的推測得到證實。 在獲得淀粉納米結(jié)構(gòu)單元的直觀證據(jù)后，選擇電噴霧質(zhì)譜作為一種對淀粉納米單元進(jìn)

5、行分子結(jié)構(gòu)解析的方法，測定了納米結(jié)構(gòu)單元的分子量范圍、多糖組成。本研究將各種淀粉納米結(jié)構(gòu)單元經(jīng)過分離，得到在電噴霧質(zhì)譜儀有效測定范圍內(nèi)的樣品，使對淀粉納米結(jié)構(gòu)單元的分子量范圍、多糖組成的測定得以實現(xiàn)，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(jié)構(gòu)單元----一定分子量范圍的質(zhì)譜解析。 通過對以上內(nèi)容的研究，本論文得到以下結(jié)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(zhì)；