技术领域
[0001] 本
发明属于淀粉波谱分析技术领域，具体涉及一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法。
背景技术
[0002] 淀粉是由直链淀粉和支链淀粉组成的半晶体颗粒，在淀粉体中合成，是
植物主要的
能源储备物质，其形态和结构具有物种特异性。淀粉为人类提供高达70-80％的
能量，在食品、医药、纺织、化工等领域中得到广泛的应用。淀粉颗粒悬浮于
水中，在光学
显微镜下呈现明暗相间的环带，被称为生长环。其中亮的生长环主要由直链淀粉形成，无
晶体结构，易被
水解，被称为无定形生长环；而暗的生长环是由支链淀粉
侧链有规律地排列形成的，含有晶体，不易被水解，被称为半晶体生长环。半晶体生长环又由晶体
片层和无定形片层组成的基本单位交替排列构成。支链淀粉分支侧链以双螺旋的形式在晶体片层处组装成晶体，而无定形片层处主要包含支链淀粉分支侧链的分
支点和部分直链淀粉分子。淀粉晶体片层决定淀粉的晶体类型，影响淀粉的结构和功能特性，进而决定淀粉的用途。因此对淀粉晶体片层的研究具有非常重要的意义。
[0003] 小角X射线散射(SAXS)仪可测量几纳米到几百纳米尺度范围的物质结构，可用于研究淀粉粒的片层结构，获得晶体片层的结构信息。利用SAXS技术对淀粉颗粒结构的研究表明，淀粉颗粒的散射峰的强度与淀粉有序半晶体结构的量呈正相关，散射峰的
位置与结晶区和无定形区的平均总厚度呈负相关，并且根据Wolf-Bragg公式可计算出片层重复单元的厚度。虽然SAXS仪是一种研究淀粉结构非常有效的分析工具，但其在国内淀粉研究中的应用非常少。主要原因是SAXS波谱数据的处理和分析非常繁琐和复杂，缺乏直接分析波谱的简单
软件，而需要专业的数学和软件编程专家共同参与才能完成。虽然有人利用SAXS1.0软件分析淀粉SAXS波谱，但该软件的专业性要求很高，操作繁琐复杂，曲线拟合程度受主观因素影响导致结果误差极大，因此并未被广泛接受。通过
申请人不断地探索与分析，建立了一种简单可行的淀粉SAXS波谱的图形分析方法，可简单方便地定量测定淀粉晶体片层的结构参数，该方法只需要一般的作图软件(如Excel,Origin)和图形分析软件(如Photoshop)，因此普通人员在自己电脑上就可以完成分析工作，并且分析过程不受主观因素的影响，结果重复度好和可信度高。因此该方法在淀粉SAXS波谱分析中将有着广泛的应用。
发明内容
[0004] 本部分的目的在于概述本发明的
实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的
说明书摘要和
发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
[0005] 鉴于上述和/或现有淀粉SAXS波谱的图形分析方法的技术空白，提出了本发明。
[0006] 因此，本发明其中的一个目的是解决
现有技术中的不足，提供一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案，一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法，其特征在于：将淀粉SAXS波谱数据录入
数据处理软件，作波谱图；用图形处理软件，依所述波谱图作相应参考线；用相关工具定量测量所需参数，计算得淀粉颗粒的片层厚度；其中，所述淀粉SAXS波谱数据为x轴数据即散射角度，以及，y轴数据即散射强度。
[0008] 作为本发明所述一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法的一种优选方案，其中：所述数据处理软件，其为Origin、Excel、Sigmaplot、GraphPad、Matlab、Python中的一种或多种。
[0009] 作为本发明所述一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法的一种优选方案，其中：所述图形处理软件，其为Photoshop；所述相关工具，其为Photoshop图形软件中的标尺工具和信息工具。
[0010] 作为本发明所述一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法的一种优选方案，其中：所述相应参考线，包括，基线，其为在波谱峰的基部绘制一条与波谱峰两边相切的直线，即直线AB；位置线，其为从峰值最高点C向x轴做一条垂直线，即线段CD；强度线，其为从峰值最高点C到与基线交点E所确定的线段，即线段CE；半峰宽度线，其为从峰强度线的中点F作平行线，该平行线与波峰线相交，即线段GH。
[0011] 作为本发明所述一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法的一种优选方案，其中：所述参数，包括波峰的位置Smax、波峰的强度Imax、半峰宽度ΔS。
[0012] 作为本发明所述一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法的一种优选方案，其中：所述波峰的位置Smax，其为Smax＝S0+(L1/L2)×Δq；其中，L1，为原点O和波谱峰的位置线交x轴的交点D所确定的线段OD的长度；L2，为x轴线段KL的单位长度；Δq，为x轴单位长度对应散射角度 S0，为原点O对应的散射角度
[0013] 作为本发明所述一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法的一种优选方案，其中：所述波峰的强度Imax，其为Imax＝(S1/S2)×ΔI；其中，S1，为峰强度线段CE的长度；S2，为y轴线段IJ的单位长度；ΔI，为y轴单位长度散射强度200。
[0014] 作为本发明所述一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法的一种优选方案，其中：所述半峰宽度ΔS，其为ΔS＝((x2-x1)/L2)×Δq；其中，x1，为半峰宽度线段的左端交点G对应的x轴坐标；x2，为半峰宽度线段的右端交点H对应的x轴坐标；L2，为x轴线段KL的单位长度；Δq，为x轴单位长度对应的散射角度
[0015] 作为本发明所述一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法的一种优选方案，其中：所述散射角度和散射强度(y轴数据)，其中，散射角度为 散射强度为0～1000。
[0016] 作为本发明所述一种淀粉小角X射线散射波谱参数的图形分析方法的一种优选方案，其中：所述淀粉颗粒的片层厚度，其为片层厚度为D，D＝2π/Smax。
[0017] 本发明的有益效果：
[0018] (1)相比较于专业的建模分析方法，图形分析法可以简单获取淀粉的片层厚度，分析淀粉片层结构特性，满足淀粉研究的需要，同时得出的分析结果准确性高，更为直观的研究淀粉片层结构的变化；
[0019] (2)比较于专业的建模分析方法，图形分析法操作简单，实用性强，未接受专业训练的普通科研工作者均可以完成操作，突破了专业限制；
[0020] (3)图形分析方法基本都依赖Photoshop软件，准确度和可控度较高，相对其他软件更加准确和便捷；
[0021] (4)图形分析方法基于同一相对模式，降低了测量误差，测量结果更加真实可靠。
附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0023] 图1为实施例1中水稻广陵香糯淀粉的SAXS波谱图。
[0024] 图2为实施例1中水稻广陵香糯淀粉SAXS波谱的参考线图。
[0025] 图3为实施例1中水稻广陵香糯淀粉SAXS波谱的参数测量示意图。
[0026] 图4为实施例1中水稻广陵香糯淀粉SAXS波谱的参数测量图。
[0027] 图5为实施例2中玉米淀粉的SAXS波谱图。
[0028] 图6为实施例2中玉米淀粉SAXS波谱的参数测量图。
[0029] 图7为实施例3中莲藕淀粉的SAXS波谱图。
[0030] 图8为实施例3中莲藕淀粉SAXS波谱的参数测量图。
具体实施方式
[0031] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0032] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0033] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0034] 实施例1
[0035] 绘制淀粉SAXS波谱图，主要步骤为：
[0036] (1)获得水稻广陵香糯淀粉(实验室分离获得)的SAXS数据，复制散射角度和散射强度数据到Origin软件中，以散射角度为横坐标，散射强度为纵坐标，建立初步的SAXS波谱图；
[0037] (2)选取散射角度 至 的范围为横坐标，散射强度0至1000的范围为纵坐标，建立最终的SAXS波谱图(图1)。
[0038] 建立淀粉SAXS波谱参考线，主要步骤为：
[0039] (1)建立波谱基线：利用Photoshop软件中的直线工具，在波谱峰的基部绘制一条与波谱峰左右唯一相切的直线AB，即为SAXS波谱的基线(图2)；
[0040] (2)建立峰位置线：利用Photoshop软件中的直线工具，从峰值最高点C向x轴作一条垂直线CD，即为SAXS波谱峰的位置线(图2)；
[0041] (3)建立峰强度线：从峰值最高点C到与基线交点E之间的位置线线段CE，即为峰的强度线(图2)。
[0042] (4)建立半峰宽线：利用Photoshop软件中的直线工具，从峰强度线的中点F作平行于基线并与峰相交的线段GH，即为半峰宽线(图2)。
[0043] 测量波谱参数，主要步骤为：
[0044] (1)测量散射峰位置：利用Photoshop软件中的标尺工具，测量原点O到峰位置线与x轴交点D的线段OD的距离(L1)为4.53cm，x轴线段KL的单位长度(L2)为7.81cm(图3，图4)；x轴线段OD对应的单位散射角度(Δq)为 原点对应横坐标值(S0)为 根据峰散射角位置(Smax)的计算公式：Smax＝S0+(L1/L2)×Δq，获得波谱峰对应的散射角位置为(表1)。
[0045] (2)测量散射峰强度：利用Photoshop软件中的标尺工具，测量峰强度线段CE的长度(S1)为3.12cm，y轴线段IJ的单位长度(S2)为1.61cm(图3，图4)；y轴线段IJ对应的单位散射强度(ΔI)为200。根据峰强度(Imax)的计算公式：Imax＝(S1/S2)×ΔI，获得波谱峰的强度为387.58(表1)。
[0046] (3)测量散射峰半峰宽度：利用Photoshop图形软件中的信息工具，测定半峰宽度线段的左端点G对应的x轴坐标(x1)为6.16cm，右端点H对应的x轴坐标(x2)为7.76cm(图3，图4)；x轴线段KL的单位长度(L2)为7.81cm，对应的单位散射角度(Δq)为 根据半峰宽度(ΔS)的计算公式：ΔS＝((x2-x1)/L2)×Δq，获得波谱峰对应的半峰宽度为(表1)。
[0047] (4)计算淀粉颗粒片层厚度(D)：根据Wolf-Bragg公式D＝2π/Smax，计算片层厚度为8.61nm(表1)。
[0048] 实施例2
[0049] 绘制淀粉SAXS波谱图，主要步骤为：
[0050] (1)获得玉米淀粉(购自Sigma公司，S4126)的SAXS数据，复制散射角度和散射强度数据到Origin软件中，以散射角度为横坐标，散射强度为纵坐标，建立初步的SAXS波谱图；
[0051] (2)选取散射角度 至 的范围为横坐标，散射强度0至1000的范围为纵坐标，建立最终的SAXS波谱图(图5)。
[0052] 建立淀粉SAXS波谱参考线，主要步骤为：
[0053] (1)建立波谱基线：利用Photoshop软件中的直线工具，在波谱峰的基部绘制一条与波谱峰左右唯一相切的直线AB，即为SAXS波谱的基线(图6)；
[0054] (2)建立峰位置线：利用Photoshop软件中的直线工具，从峰值最高点C向x轴作一条垂直线CD，即为SAXS波谱峰的位置线(图6)；
[0055] (3)建立峰强度线：从峰值最高点C到与基线交点E之间的位置线线段CE，即为峰的强度线(图6)。
[0056] (4)建立半峰宽线：利用Photoshop软件中的直线工具，从峰强度线的中点F作平行于基线并与峰相交的线段GH，即为半峰宽线(图6)。
[0057] 测量波谱参数，主要步骤为：
[0058] (1)测量散射峰位置：利用Photoshop软件中的标尺工具，测量原点O到峰位置线与x轴交点D的线段OD的距离(L1)为3.71cm，x轴线段KL的单位长度(L2)为7.81cm(图6)；x轴线段OD对应的单位散射角度(Δq)为 原点对应横坐标值(S0)为 根据峰散射角位置(Smax)的计算公式：Smax＝S0+(L1/L2)×Δq，获得波谱峰对应的散射角位置为(表1)。
[0059] (2)测量散射峰强度：利用Photoshop软件中的标尺工具，测量峰强度线段CE的长度(S1)为1.57cm，y轴线段IJ的单位长度(S2)为1.61cm(图6)；y轴线段IJ对应的单位散射强度(ΔI)为200。根据峰强度(Imax)的计算公式：Imax＝(S1/S2)×ΔI，获得波谱峰的强度为195.03(表1)。
[0060] (3)测量散射峰半峰宽度：利用Photoshop图形软件中的信息工具，测定半峰宽度线段的左端点G对应的x轴坐标(x1)为5.37cm，右端点H对应的x轴坐标(x2)为6.93cm(图6)；x轴线段KL的单位长度(L2)为7.81cm，对应的单位散射角度(Δq)为 根据半峰宽度(ΔS)的计算公式：ΔS＝((x2-x1)/L2)×Δq，获得波谱峰对应的半峰宽度为 (表1)。
[0061] (4)计算淀粉颗粒片层厚度(D)：根据Wolf-Bragg公式D＝2π/Smax，计算片层厚度为9.97nm(表1)。
[0062] 实施例3
[0063] 绘制淀粉SAXS波谱图，主要步骤为：
[0064] (1)获得莲藕淀粉(实验室分离获得)的SAXS数据，复制散射角度和散射强度数据到Origin软件中，以散射角度为横坐标，散射强度为纵坐标，建立初步的SAXS波谱图；
[0065] (2)选取散射角度 至 的范围为横坐标，散射强度0至1000的范围为纵坐标，建立最终的SAXS波谱图(图7)。
[0066] 建立淀粉SAXS波谱参考线，主要步骤为：
[0067] (1)建立波谱基线：利用Photoshop软件中的直线工具，在波谱峰的基部绘制一条与波谱峰左右唯一相切的直线AB，即为SAXS波谱的基线(图8)；
[0068] (2)建立峰位置线：利用Photoshop软件中的直线工具，从峰值最高点C向x轴作一条垂直线CD，即为SAXS波谱峰的位置线(图8)；
[0069] (3)建立峰强度线：从峰值最高点C到与基线交点之间E的位置线线段CE，即为峰的强度线(图8)。
[0070] (4)建立半峰宽线：利用Photoshop软件中的直线工具，从峰强度线的中点F作平行于基线并与峰相交的线段GH，即为半峰宽线(图8)。
[0071] 测量波谱参数，主要步骤为：
[0072] (1)测量散射峰位置：利用Photoshop软件中的标尺工具，测量原点O到峰位置线与X轴交点D的线段OD的距离(L1)为3.49cm，x轴线段KL的单位长度(L2)为7.81cm(图8)；x轴线段KL对应的单位散射角度(Δq)为 原点对应横坐标值(S0)为 根据峰散射角位置(Smax)的计算公式：Smax＝S0+(L1/L2)×Δq，获得波谱峰对应的散射角位置为(表1)。
[0073] (2)测量散射峰强度：利用Photoshop软件中的标尺工具，测量峰强度线段CE的长度(S1)为2.22cm，y轴线段IJ的单位长度(S2)为1.61cm(图8)；y轴线段IJ对应的单位散射强度(ΔI)为200。根据峰强度(Imax)的计算公式：Imax＝(S1/S2)×ΔI，获得波谱峰的强度为275.78(表1)。
[0074] (3)测量散射峰半峰宽度：利用Photoshop图形软件中的信息工具，测定半峰宽度线段的左端点G对应的x轴坐标(x1)为5.20cm，右端点H对应的x轴坐标(x2)为6.67cm(图8)；x轴线段KL的单位长度(L2)为7.81cm，对应的单位散射角度(Δq)为 根据半峰宽度(ΔS)的计算公式：ΔS＝((x2-x1)/L2)×Δq，获得波谱峰对应的半峰宽度为 (表1)。
[0075] (4)计算淀粉颗粒片层厚度(D)：根据Wolf-Bragg公式D＝2π/Smax，计算片层厚度为10.47nm(表1)。
[0076] 表1淀粉SAXS参数
[0077]
[0078] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的
权利要求范围当中。
