文档介绍：淀粉结构和性质的研究
摘要：本文介绍了，原子力显微镜（AFM），核磁共振（NMR），差示扫
描量热技术（DSC），扫描电子显微镜（SEM），激光扫描共聚焦显微镜
（CLSM）和 X 一射线衍射（XRD）等技术在淀粉结构和性质研究中的
应用。
关键词：淀粉；AFM；NMR；DSC；SEM；CLSM；X 一射线衍射
Abstract ： In this paper , the application of atomic force microscope
(AFM), nuclear magnetic resonance (NMR) ， differential scanning
calorimetry (DSC),scanning electron microscopy (SEM), Confocal Laser
Scanning Microscopy （ CLSM ） and x-ray diffraction (XRD) were
introduced in the structure and properties of starch study .
Keyword: starch；AFM；NMR；DSC；SEM；CLSM；X 一射线衍射
淀粉颗粒是自然界绿色植物贮存能源的主要形式。淀粉颗粒不溶于水，但参
与植物能量的新陈代谢。除少数几种淀粉如粘玉米淀粉和糯米淀粉外，淀粉颗粒
是由直链淀粉和支链淀粉两种高分子有秩序集合而成。它是一种天然的多晶体
系，在淀粉的颗粒结构中包含着结晶区和无定形区两大组成部分，由于支链淀粉
分子量较大，常常穿过淀粉颗粒的结晶区和无定形区，故两部分的区分又不十分
明显【1】。淀粉颗粒的结构十分复杂，尽管人们多年来进行了大量的研究工作，但
目前仍未彻底搞清其真正的结构。淀粉颗粒结构的研究是淀粉科学基础研究领域
的前沿课题。对其结构的揭示有助于人们了解淀粉在化学改性过程中的反应机
制，进而对淀粉分子的取代部位和取代均匀度进行有效的控制，实现定位改性，
最终达到变性淀粉质量和附加值的提高，具有十分重要的理论意义和实践价值。
1 淀粉颗粒的原子力显微镜研究
原子力显微镜的工作原理就是将探针装在一弹性微悬臂的一端，微悬臂的另
一端固定，当探针在样品表面扫描时，探针与样品表面原子间的排斥力会使得微
悬臂轻微变形，这样，微悬臂的轻微变形就可以作为探针和样品间排斥力的直接
量度。一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器，可以精确测量微悬臂的微小
变形，这样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌
和其他表面结构。 在原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）的系统
中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部分、反馈系统（见图 1）【2】。
图 1 原子力显微镜的系统结构
目前, 电子显微镜是用来研究淀粉颗粒超级结构的主要工具。尺寸在 20 30nm
之间的小单元结构可以通过 SEM (扫描电镜) 或 TEM (透射电镜) 来观察, 高分
辨率的 TEM 甚至可以观察到颗粒结晶区域的堆栈结构。但电子显微镜通常需要
对淀粉进行化学或酶学上的改性, 此外,还需要对样品进行包埋、切片、金属涂
层等处理。而 AFM 则不需要使用非常苛刻的制样条件,可以用一种全新的背景视
角来观察淀粉颗粒的超级结构。[3]
M．J．R idout et Nanoplast 包埋技术和 Araldite 快速固定包
埋技术对淀粉 AFM 图像对比度的影响, 结果发现 Nanoplast 降低了 AFM 图像的
对比度, 使 AFM 不能观察到淀粉颗粒表面的生长环和单元结构, 不仅如
此,Nanoplast 还有可能改变淀粉颗粒内部的结构,使得由 AFM 观察到的结构不
真实; Aradlite 快速固定包埋技术则可以提高图像的对比度, 使 AFM 在无须染
色或处理的淀粉颗粒表面的情况下，就能观察到生长环和超级