不同产地王不留行的淀粉物化性质研究
目 录
1 引言 1
1.1天然药物淀粉的组成 1
1.2天然药物淀粉的活性及应用 1
1.3 淀粉的基本物理化学性质 2
1.4微观形态 3
1.5结晶结构 3
1.6淀粉的热性质 3
1.7淀粉糊性质 4
1.8 王不留行简介 4
1.9 本论文研究目的与意义 4
2 实验部分 5
2.1 实验材料与仪器 5
2.2 淀粉的制备 5
2.3 淀粉的表征 6
3 结果与讨论 9
3.1 王不留行淀粉的基本物理化学性质 9
3.2 微观形貌 11
3.4 热性质 12
3.5 糊性质 13
3.6 红外特性 14
结 论 15
致 谢 16
参 考 文 献 17
1 引言
淀粉是碳水化合物在绿色植物中的储藏形式，是一种重要的可再生和可生物降解的天然资源[1]。淀粉植物资源是指在植物体的某些器官（果实、种子、根、茎等）中贮藏有大量淀粉的植物资源，这些植物被称为淀粉植物。药用植物是一种特殊的植物群体，具有非常好的治疗疾病的作用。许多中草药的鳞茎或根茎中都含有大量的淀粉，如贝母、山药、葛根、何首乌、泽泻等。近年来，天然淀粉的结构和物理化学性质受到了广泛的关注,探索天然淀粉资源的目的是希望对其理化性质有更加深入的了解。
1.1天然药物淀粉的组成
淀粉是植物中的主要多糖，而且以颗粒形式存在于植物的细胞中。淀粉是一种具有不同结晶度的半晶性的高分子聚合物。其基本单位是α-D吡喃葡萄糖，分子式(C6H10O5) *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
n。淀粉以颗粒的形式存在，大多数的淀粉颗粒是由直链淀粉和支链淀粉以一定的形式排列形成的混合物[2,3]。直链淀粉是一个包含有数百个α－1，4连接的D-吡喃葡萄糖苷元的线形大分子，而支链淀粉是一种由短链多糖（10-50残基）通过1-6支化点（总链段的5-6％）连接到一起的高度支化的分子，是一种树形结构[4,5]。淀粉颗粒中存在着结晶区域内的结晶水和非晶区域的吸附水。
1.2天然药物淀粉的活性及应用
天然淀粉的许多性质可以通过降解、酯化、醚化、交联等方法进行改性，制成各种各样的淀粉衍生物，称之为变性淀粉。变性淀粉的制备方法主要有物理变性：如预糊化淀粉、电子辐射淀粉、热降解淀粉等；化学变性：酸变性淀粉，氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉、接枝共聚淀粉等；生物变性：酶转化淀粉等[6]。抗性淀粉（RS）是健康者小肠中不吸收的淀粉及其降解产物。抗性淀粉可以降低血糖[7]、预防结肠癌[8]、用于减肥[9]、作为碳源[10]、可提高肠道对钙和镁的吸收[11]。
淀粉是自然界中储藏最丰富的生物多糖，与人类的生活紧密相连，而且具有快速的可再生性，是人类取之不尽，用之不竭的天然材料。淀粉作为药物生产上广泛应用的辅料，其来源充足、价格低廉、无毒、具有良好的生物相容性和可生物降解性，符合药物传递系统的各项要求，淀粉是迄今为止应用最为广泛的药用赋形剂，片剂或胶囊的填充剂和崩解剂等[12,13]。
1.3 淀粉的基本物理化学性质
淀粉的基本理化性质主要包括以下几个方面，润胀度，溶解性，水结合能力，浑浊度，透光率以及回生特性等。
1.3.1润胀度和溶解性
淀粉的润胀糊化通常伴随有淀粉颗粒的吸水、颗粒体积的膨大、支链淀粉微晶束的熔解、直链淀粉晶体双螺旋结构的打开及熔解、直链淀粉的脱离、胶体的形成、直链淀粉的再结晶等过程，而这些特性与糊化过程中淀粉的颗粒特性是密切相关的[14~19]。淀粉的溶解度和膨胀度反映了其无定型和结晶域淀粉链相互作用的量值。淀粉淀粉的溶解和膨胀与淀粉大小、形态、组成、直链和支链淀粉的分子质量的比例以及支链淀粉中长链、短链所占的比例有关。
1.3.2直链淀粉含量
直链淀粉含量与淀粉的糊化凝胶化、黏度、溶解度、膨胀能力、消化性和抗性等性质有密切关系。因此测定直链淀粉含量在研究淀粉物化性质中显得尤为重要。
直链淀粉含量测定的主要方法是由williams等[20]提出的碘比色法，原理是根据碘与直链淀粉作用产生蓝色，与支链淀粉作用产生紫红色，而淀粉则随两种组分含量的不同而呈现不同程度的蓝紫色，用比色法可测出样品中两种组分的含量。
淀粉的结晶度主要是由于支链淀粉引起的，而直链淀粉则主要构成了淀粉的无定型区域[21,22]。王书军[23]等通过实验研究认为，影响直链淀粉的因素可能与淀粉植物的来源、植物生长土壤与气候与淀粉颗粒形态有关。环境因素对直链淀粉含量的影响是复杂的[24~26]。
1.3.3水结合能力
淀粉的水结合能力会随着淀粉植物的不同而不同，贝母淀粉的水结合能力范围为113.6~134.9％，山药淀粉的水结合能力范围为87.27~121.13％。王书军[23]等认为淀粉颗粒的水结合能力淀粉颗粒的形态有关，而淀粉之间羟基的相互结合形成的氢键和共价键会降低淀粉颗粒的水结合能力。他还认为淀粉中水结合位点的可利用度差异会造成水结合能力的差异。
1.3.4混浊度与透光率
透光率是淀粉糊所表现的重要外在特征之一，受多种因素的影响，淀粉分子的分支特性与淀粉的透光率有关[27]。不同种类的淀粉形成的糊，其透明度不一样。在植物淀粉中，由于所含直链淀粉与支链淀粉的比例不同，使其分子结构排布、颗粒大小不同。颗粒大的淀粉较易膨胀糊化，透明度较高，颗粒小的淀粉较难膨胀糊化，透明度就会偏低[28]。郑学玲[29]等通过研究发现，总淀粉含量和脂类会影响淀粉糊的透明度。
1.4微观形态
天然淀粉颗粒的形态和大小主要取决于淀粉的来源，这些性质的额差异可以通过光学显微镜或电子显微镜进行测定。淀粉颗粒由于品种的不同，其形状和大小均各具特征。葛根淀粉颗粒较小，粒径平均值为12.20~24.08μm，在电镜中可观察到葛根淀粉表面光滑，大小不一，呈椭圆状或近椭圆状的“鹅卵石”[30]。泽泻淀粉颗粒呈长卵形、类球形或椭圆形其颗粒的大小范围较为宽泛，直径在6～20μm[25]。有报道表明，同一种植物淀粉的粒径也会随着植物的生长成熟而逐渐升高[31]。
1.5结晶结构
直链淀粉的链和外部的支链淀粉的链可以形成双螺旋结构，这些双螺旋结构进而联合在一起形成淀粉的结晶区域。淀粉颗粒的结晶度是表征淀粉内部微晶区域结晶程度好坏的重要标志。在大多数淀粉中，这些结晶区域只涉及支链淀粉组分。
淀粉颗粒的结晶结构随不同来源的植物品种而异。Katz、van Italli 按各种淀粉的X 射线衍射图形将它们分成A、B、C 三种不同的形态。各种植物淀粉颗粒的X 射线衍射图形可归纳成从A形到B形连续变化的系列，而位于变化的中间状态称为C形，也可将C形评价为A 和B的混合物。研究认为，淀粉颗粒结晶结构的差异是由植物固有的生理条件和环境因素(温度、光照等)二者所决定的[32~38]。
研究发现，淀粉之间结晶度的差异可以归结为以下几个因素[39]：（1）结晶粒度，（2）微晶区域的数量（由支链淀粉的含量和支链淀粉的链长度决定）；（3）微晶区域内双螺旋结构的取向；（4）双螺旋结构之间相互作用的程度。
1 引言 1
1.1天然药物淀粉的组成 1
1.2天然药物淀粉的活性及应用 1
1.3 淀粉的基本物理化学性质 2
1.4微观形态 3
1.5结晶结构 3
1.6淀粉的热性质 3
1.7淀粉糊性质 4
1.8 王不留行简介 4
1.9 本论文研究目的与意义 4
2 实验部分 5
2.1 实验材料与仪器 5
2.2 淀粉的制备 5
2.3 淀粉的表征 6
3 结果与讨论 9
3.1 王不留行淀粉的基本物理化学性质 9
3.2 微观形貌 11
3.4 热性质 12
3.5 糊性质 13
3.6 红外特性 14
结 论 15
致 谢 16
参 考 文 献 17
1 引言
淀粉是碳水化合物在绿色植物中的储藏形式，是一种重要的可再生和可生物降解的天然资源[1]。淀粉植物资源是指在植物体的某些器官（果实、种子、根、茎等）中贮藏有大量淀粉的植物资源，这些植物被称为淀粉植物。药用植物是一种特殊的植物群体，具有非常好的治疗疾病的作用。许多中草药的鳞茎或根茎中都含有大量的淀粉，如贝母、山药、葛根、何首乌、泽泻等。近年来，天然淀粉的结构和物理化学性质受到了广泛的关注,探索天然淀粉资源的目的是希望对其理化性质有更加深入的了解。
1.1天然药物淀粉的组成
淀粉是植物中的主要多糖，而且以颗粒形式存在于植物的细胞中。淀粉是一种具有不同结晶度的半晶性的高分子聚合物。其基本单位是α-D吡喃葡萄糖，分子式(C6H10O5) *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
n。淀粉以颗粒的形式存在，大多数的淀粉颗粒是由直链淀粉和支链淀粉以一定的形式排列形成的混合物[2,3]。直链淀粉是一个包含有数百个α－1，4连接的D-吡喃葡萄糖苷元的线形大分子，而支链淀粉是一种由短链多糖（10-50残基）通过1-6支化点（总链段的5-6％）连接到一起的高度支化的分子，是一种树形结构[4,5]。淀粉颗粒中存在着结晶区域内的结晶水和非晶区域的吸附水。
1.2天然药物淀粉的活性及应用
天然淀粉的许多性质可以通过降解、酯化、醚化、交联等方法进行改性，制成各种各样的淀粉衍生物，称之为变性淀粉。变性淀粉的制备方法主要有物理变性：如预糊化淀粉、电子辐射淀粉、热降解淀粉等；化学变性：酸变性淀粉，氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉、接枝共聚淀粉等；生物变性：酶转化淀粉等[6]。抗性淀粉（RS）是健康者小肠中不吸收的淀粉及其降解产物。抗性淀粉可以降低血糖[7]、预防结肠癌[8]、用于减肥[9]、作为碳源[10]、可提高肠道对钙和镁的吸收[11]。
淀粉是自然界中储藏最丰富的生物多糖，与人类的生活紧密相连，而且具有快速的可再生性，是人类取之不尽，用之不竭的天然材料。淀粉作为药物生产上广泛应用的辅料，其来源充足、价格低廉、无毒、具有良好的生物相容性和可生物降解性，符合药物传递系统的各项要求，淀粉是迄今为止应用最为广泛的药用赋形剂，片剂或胶囊的填充剂和崩解剂等[12,13]。
1.3 淀粉的基本物理化学性质
淀粉的基本理化性质主要包括以下几个方面，润胀度，溶解性，水结合能力，浑浊度，透光率以及回生特性等。
1.3.1润胀度和溶解性
淀粉的润胀糊化通常伴随有淀粉颗粒的吸水、颗粒体积的膨大、支链淀粉微晶束的熔解、直链淀粉晶体双螺旋结构的打开及熔解、直链淀粉的脱离、胶体的形成、直链淀粉的再结晶等过程，而这些特性与糊化过程中淀粉的颗粒特性是密切相关的[14~19]。淀粉的溶解度和膨胀度反映了其无定型和结晶域淀粉链相互作用的量值。淀粉淀粉的溶解和膨胀与淀粉大小、形态、组成、直链和支链淀粉的分子质量的比例以及支链淀粉中长链、短链所占的比例有关。
1.3.2直链淀粉含量
直链淀粉含量与淀粉的糊化凝胶化、黏度、溶解度、膨胀能力、消化性和抗性等性质有密切关系。因此测定直链淀粉含量在研究淀粉物化性质中显得尤为重要。
直链淀粉含量测定的主要方法是由williams等[20]提出的碘比色法，原理是根据碘与直链淀粉作用产生蓝色，与支链淀粉作用产生紫红色，而淀粉则随两种组分含量的不同而呈现不同程度的蓝紫色，用比色法可测出样品中两种组分的含量。
淀粉的结晶度主要是由于支链淀粉引起的，而直链淀粉则主要构成了淀粉的无定型区域[21,22]。王书军[23]等通过实验研究认为，影响直链淀粉的因素可能与淀粉植物的来源、植物生长土壤与气候与淀粉颗粒形态有关。环境因素对直链淀粉含量的影响是复杂的[24~26]。
1.3.3水结合能力
淀粉的水结合能力会随着淀粉植物的不同而不同，贝母淀粉的水结合能力范围为113.6~134.9％，山药淀粉的水结合能力范围为87.27~121.13％。王书军[23]等认为淀粉颗粒的水结合能力淀粉颗粒的形态有关，而淀粉之间羟基的相互结合形成的氢键和共价键会降低淀粉颗粒的水结合能力。他还认为淀粉中水结合位点的可利用度差异会造成水结合能力的差异。
1.3.4混浊度与透光率
透光率是淀粉糊所表现的重要外在特征之一，受多种因素的影响，淀粉分子的分支特性与淀粉的透光率有关[27]。不同种类的淀粉形成的糊，其透明度不一样。在植物淀粉中，由于所含直链淀粉与支链淀粉的比例不同，使其分子结构排布、颗粒大小不同。颗粒大的淀粉较易膨胀糊化，透明度较高，颗粒小的淀粉较难膨胀糊化，透明度就会偏低[28]。郑学玲[29]等通过研究发现，总淀粉含量和脂类会影响淀粉糊的透明度。
1.4微观形态
天然淀粉颗粒的形态和大小主要取决于淀粉的来源，这些性质的额差异可以通过光学显微镜或电子显微镜进行测定。淀粉颗粒由于品种的不同，其形状和大小均各具特征。葛根淀粉颗粒较小，粒径平均值为12.20~24.08μm，在电镜中可观察到葛根淀粉表面光滑，大小不一，呈椭圆状或近椭圆状的“鹅卵石”[30]。泽泻淀粉颗粒呈长卵形、类球形或椭圆形其颗粒的大小范围较为宽泛，直径在6～20μm[25]。有报道表明，同一种植物淀粉的粒径也会随着植物的生长成熟而逐渐升高[31]。
1.5结晶结构
直链淀粉的链和外部的支链淀粉的链可以形成双螺旋结构，这些双螺旋结构进而联合在一起形成淀粉的结晶区域。淀粉颗粒的结晶度是表征淀粉内部微晶区域结晶程度好坏的重要标志。在大多数淀粉中，这些结晶区域只涉及支链淀粉组分。
淀粉颗粒的结晶结构随不同来源的植物品种而异。Katz、van Italli 按各种淀粉的X 射线衍射图形将它们分成A、B、C 三种不同的形态。各种植物淀粉颗粒的X 射线衍射图形可归纳成从A形到B形连续变化的系列，而位于变化的中间状态称为C形，也可将C形评价为A 和B的混合物。研究认为，淀粉颗粒结晶结构的差异是由植物固有的生理条件和环境因素(温度、光照等)二者所决定的[32~38]。
研究发现，淀粉之间结晶度的差异可以归结为以下几个因素[39]：（1）结晶粒度，（2）微晶区域的数量（由支链淀粉的含量和支链淀粉的链长度决定）；（3）微晶区域内双螺旋结构的取向；（4）双螺旋结构之间相互作用的程度。
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