全 文 ：植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2012, 47 (3): 278–285, www.chinbullbotany.com
doi: 10.3724/SP.J.1259.2012.00278
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收稿日期: 2011-09-13; 接受日期: 2012-02-08
基金项目: 国家自然科学基金(No.31071342)、扬州大学科技创新培育基金(No.2011CXJ080)和江苏省作物学优势学科项目
* 通讯作者。E-mail: cxwei@yzu.edu.cn
粉末X射线衍射图谱计算植物淀粉结晶度方法的探讨
徐斌1, 2, 满建民1, 韦存虚1*
1扬州大学教育部植物功能基因组学重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室, 扬州 225009
2扬州大学测试中心, 扬州 225009
摘要 植物淀粉有A-型、B-型和C-型3种晶体。以水稻(Oryza sativa)、马铃薯(Solanum tuberosum)、豌豆(Pisum sativum)
和莲藕(Nelumbo nucifera)淀粉为材料, 利用粉末X-射线衍射仪(XRD)调查了不同晶体类型淀粉的波谱特征, 探讨XRD波谱
相对结晶度的计算方法。软件峰拟合法、软件曲线法、直线作图法和曲线作图法均可用于计算淀粉XRD波谱的相对结晶度,
以曲线作图法计算结果较为可靠。利用曲线作图法得出的结果表明, 稻米淀粉的结晶度与直链淀粉含量呈显著线性负相关,
酸解莲藕淀粉的结晶度与淀粉酸水解度呈显著线性正相关。酸水解使莲藕淀粉的C-型晶体转变为A-型晶体。上述研究结果
为利用XRD分析植物淀粉晶体类型和计算相对结晶度提供了重要参考。
关键词 结晶度, 植物淀粉, 粉末X-射线衍射
徐斌, 满建民, 韦存虚 (2012). 粉末X射线衍射图谱计算植物淀粉结晶度方法的探讨. 植物学报 47, 278–285.
淀粉是植物主要的能量贮藏物质, 也是重要的食
品来源和工业原料。自然界中, 植物中的淀粉以颗粒
形式存在, 主要由直链淀粉和支链淀粉组成(Gallant
et al., 1997)。淀粉颗粒结构包含结晶区和无定形区两
部分。结晶区主要由支链淀粉分子以双螺旋结构形成,
结构较为致密, 不易受外力和化学试剂作用; 无定形
区主要由直链淀粉分子以松散的结构形成, 易受外力
和化学试剂作用(陈福泉等, 2010)。依据粉末X-射线
衍射(X-ray powder diffraction, XRD)波谱, 淀粉结晶
结构可分为A-型、B-型和C-型3种。其中, A-型晶体主
要存在于禾谷类作物的种子中; B-型晶体主要存在于
植物块茎和高直链作物的种子中; C-型晶体由A-型和
B-型晶体组成, 主要存在于豆类作物种子和薯蓣类植
物的根状茎中(Cheetham and Tao, 1998; Yu et al.,
2009; Wei et al., 2010)。
淀粉结晶度是表征淀粉颗粒结晶性质的一个重
要参数, 其大小直接影响着淀粉产品的应用性能(陈
福泉等, 2010)。目前已有文献报道, XRD是测定淀粉
颗粒结晶度最常用的方法 (Cheetham and Tao,
1998; 陈福泉等, 2010)。结晶度的定义是建立在高聚
物两相结构理论的基础上, 淀粉是多晶体系, 因此利
用XRD波谱计算淀粉结晶度有一定的困难。近年来,
国内外研究者采用不同的测定方法计算淀粉的结晶
度, 其中较为常用的有软件峰拟合法、软件曲线法、
曲线作图法和直线作图法(Nara and Komiya, 1983;
张本山等 , 2001; Huang et al., 2007; 陈福泉等 ,
2010; 陈翠兰等, 2011)。但由于各种测定方法原理不
同, 对同一种样品用不同方法测定的结果差异较大,
导致不同文献的研究结果不具可比性。此外, 有关不
同测定方法间的差异目前尚未见文献报道。
本文以水稻(Oryza sativa)、马铃薯(Solanum tu-
berosum)、豌豆 (Pisum sativum)和莲藕 (Nelumbo
nucifera)淀粉为材料, 利用XRD调查不同晶体类型淀
粉的波谱特征, 探讨植物淀粉XRD波谱相对结晶度
的计算方法, 以期为利用XRD分析植物淀粉晶体类
型和计算相对结晶度提供参考。
1 材料与方法
1.1 实验材料
水稻(Oryza sativa L.)品种特青、南京11号、武运粳8
号、中花11号、黄华占、桂花黄、南特号和桂朝2号
·技术方法·
徐斌等: 粉末 X射线衍射图谱计算植物淀粉结晶度方法的探讨 279
成熟籽粒采收于扬州大学实验田。马铃薯(Solanum
tuberosum L.)块茎、莲藕(Nelumbo nucifera Gaertn.)
根状茎和豌豆(Pisum sativum L.)种子采购于扬州市
农贸市场。
1.2 天然淀粉粒的分离
天然淀粉粒的分离参照Wei等(2010)所述方法进行。
水稻和豌豆种子用ddH2O浸泡过夜, 马铃薯和莲藕去
皮切成薄片。研钵中充分研磨后, 加水搅拌, 用4层纱
布过滤, 之后将滤液分别过100、200、300和400目
筛, 滤液在3 000 ×g离心10分钟, 获得沉淀。沉淀用
ddH2O悬浮后, 再离心, 反复几次, 直至上清液澄清
为止。沉淀用无水乙醇脱水2次, 40°C干燥2天后, 研
成粉末, 过100目筛, –20°C条件下保存备用。
1.3 酸解淀粉的制备
参照Wei等(2010)所述方法制备酸解淀粉。取100 mL
2.2 mol·L–1HCl溶液加入2 g淀粉中, 于35°C酸水解,
期间每天早晚摇匀淀粉沉淀2次。淀粉盐酸溶液经
3 000 ×g离心10分钟, 取上清用蒽酮比色法测定可溶
性糖的含量, 计算淀粉的酸水解度。沉淀用ddH2O悬
浮 , 再离心 , 重复3次。最后用无水乙醇脱水2次 ,
40°C干燥2天, 研成粉末, 过100目筛, –20°C条件下
保存备用。
1.4 直链淀粉的含量测定
测定分离淀粉的直链淀粉含量采用Konik-Rose等
(2007)所述方法, 并略有改进。将10 mg淀粉悬浮于5
mL尿素-二甲基亚砜溶液(UDMSO)(DMSO:尿素(6
mol·L–1)=9:1, v/v)中, 95°C水浴, 溶解1小时, 期间间
歇摇匀。用ddH2O将1 mL淀粉UDMSO溶液和1 mL
0.2%碘、2%碘化钾(w/v)染液定容至50 mL。用分光
光度计测定620 nm波长处的吸光度。用马铃薯直链
淀粉和玉米支链淀粉按不同比例混合配制的标准溶
液制备标准曲线, 计算直链淀粉的含量。每一样品重
复3次。
1.5 淀粉的XRD分析
淀粉粉末在盛有饱和的氯化钠水溶液的密闭容器中
吸水1周, 之后用Bruker D8型XRD进行分析。测试条
件: 电压40 kV, 电流200 mA, 衍射角(2θ)的旋转范
围为3°–40°, 扫描速度为每分钟1.2°, 步长0.02°。每
个样品约扫描30分钟。
1.6 淀粉XRD波谱的相对结晶度计算
对淀粉XRD波谱不进行平滑, 参考相关文献, 采用4
种常规方法计算淀粉的相对结晶度(Nara and Ko-
miya, 1983; 张本山等, 2001; Huang et al., 2007; 陈
福泉等, 2010; 陈翠兰等, 2011)。
方法一: 软件自动峰拟合计算XRD波谱结晶度,
简称软件峰拟合法。利用XRD附带分析软件MDI
Jade 5.0计算相对结晶度。操作步骤如下: 使用Jade
5.0软件打开样品的XRD波谱, 选取衍射角2θ 4°–30°
范围内的图谱, 在4°和30°间划背底直线; 添加无定
形峰, 用软件自动对波谱进行拟合; 添加结晶峰, 再
次用软件自动对波谱进行多次拟合(拟合过程中无定
形峰与结晶峰的位置和强度均会改变), 直至拟合峰
图不再改变为止; 指定无定形峰, 获得XRD波谱的相
对结晶度值(图1)。
方法二: 利用软件手动描出无定形区与结晶区的
分割线, 计算XRD波谱结晶度, 简称软件曲线法。参
照陈翠兰等(2011)所述方法, 并稍有改进。操作步骤
如下: 利用Jade 5.0软件打开样品的XRD波谱, 选取
衍射角2θ 4°–30°范围内的图谱; 在4°和30°间划背底
直线, 并扣除背底; 在各结晶峰的两端最低点处点击
左键, 软件给出结晶区(the area of crystallized peak,
Ac)与无定形区(the area of amorphous peak, Aa)分
割曲线; 在非结晶峰的波谱基线处点击左键, 使分割
曲线分布在非结晶峰的波谱基线处(图2); 利用软件
可直接读出样品的结晶度。
方法三: 在结晶区与无定形区间划一条平滑曲
线, 计算XRD波谱结晶度, 简称曲线作图法。参照
Nara和Komiya(1983)所述方法进行。操作步骤如下:
利用Jade软件或Origin软件获得淀粉XRD波谱图; 借
助计算机, 在淀粉XRD波谱的结晶区(Ac)与无定形区
(Aa)间划一条平滑曲线作为分割线, 此分割线连接每
个结晶峰两端的最低点并通过非结晶峰波谱的基线;
在衍射角2θ 4°和30°间划一条直线作为背底线(图3);
结晶峰曲线与分割线包围的区域为结晶区, 而分割线
与背底线包围的区域为无定形区 ; 利用江苏捷达
JD801形态学图像分析软件计算无定形区和结晶区
的面积, 利用公式(相对结晶度=100×Ac/(Ac+Aa))求
280 植物学报 47(3) 2012


图1 软件峰拟合法分析淀粉的结晶度
a: 无定形峰峰值; b: 拟合波谱; c: 差谱; d: 无定形峰

Figure 1 Peak fitting method with software for determina-
tion of starch crystallinity
a: The peak value of amorphous peak; b: The fitted spectrum;
c: The differential spectrum; d: The amorphous peak

出相对结晶度。
方法四: 在结晶峰两端最低点处划一条直线, 计
算XRD波谱结晶度, 简称直线作图法。参照Huang等
(2007)所述方法进行。操作步骤如下: 利用Jade软件
或Origin软件获得淀粉XRD波谱图; 用直线连接各结
晶峰两端的最低点; 在衍射角2θ 4°和30°间划一条直
线作为背底线(图4); 结晶峰曲线与其底部直线包围
的区域为结晶区(Ac), 而非结晶峰的波谱曲线、直线
和背底线所包围的区域为无定形区(Aa); 利用江苏捷
达JD801形态学图像分析软件计算无定形区和结晶
区的面积, 利用公式(相对结晶度=100×Ac/(Ac+Aa))
求出相对结晶度。
1.7 相关性分析
采用SPSS16.0分析软件对数据进行显著性检验、相


图2 软件曲线法分析淀粉的结晶度
Aa: 无定形峰面积; Ac: 结晶峰面积

Figure 2 Curved line method with software for determina-
tion of starch crystallinity
Aa: The area of amorphous peak; Ac: The areas of crystalliz-
ed peaks

关性分析和回归分析。
2 结果与讨论
2.1 不同类型淀粉的XRD波谱特征
植物淀粉有A-型、B-型和C-型3种晶体。水稻淀粉为
A-型晶体, 其XRD波谱特征表现为2θ 15°、17°、18°
和23°附近有强的衍射峰, 其中17°和18°附近的衍射
峰为相连的双峰, 2θ 20°附近有弱的衍射峰(图1)。这
与其它禾谷类作物种子淀粉的波谱相同(Cheetham
and Tao, 1998)。马铃薯淀粉为B-型晶体(Cheetham
and Tao, 1998), 其XRD波谱特征表现为2θ 5.6°、
17°、22°和24°附近有较强的衍射峰, 2θ 15°和20°附
近有较弱的衍射峰(图1)。豌豆淀粉则被公认为是C-
型晶体的代表, 其XRD波谱特征表现为2θ 5.6°附近
徐斌等: 粉末 X射线衍射图谱计算植物淀粉结晶度方法的探讨 281


图3 曲线作图法分析淀粉的结晶度
Aa和Ac同图2。

Figure 3 Curved line mapping method for determination of
starch crystallinity
Aa and Ac see Figure 2.


有B-型晶体的特征峰, 而在2θ 23°附近表现为A-型晶
体的单峰(图1)。淀粉XRD波谱的2θ 20°附近的峰为直
链淀粉与脂的无定形峰(Cheetham and Tao, 1998),
该峰在水稻、马铃薯和豌豆淀粉中都存在, 但峰强度变
化较大, 说明直链淀粉与脂在不同类型的淀粉中含量
不同。本研究中不同晶体类型淀粉XRD的波谱特征与
前人的研究结果相一致(Cheetham and Tao, 1998)。
2.2 不同方法分析淀粉结晶度的比较
利用软件峰拟合法、软件曲线法、曲线作图法和直线
作图法对水稻、马铃薯和豌豆淀粉XRD波谱结晶度的
计算分析结果见表1。从表1可以看出, 软件峰拟合法
获得的结果显著高于其它3种方法 , 软件曲线法次
之。曲线作图法与直线作图法获得的结果相差较小。


图4 直线作图法分析淀粉的结晶度
Aa和Ac同图2。

Figure 4 Straight line mapping method for determination of
starch crystallinity
Aa and Ac see Figure 2.


Jade 5.0软件是XRD配套的分析软件, 能对XRD
波谱进行平滑、扣背底、寻峰、峰型拟合和结晶度计
算分析, 但一般应用于无机物, 对有机物的分析较
少, 尤其是对类似淀粉的多晶体系, 其结晶度的计算
较为困难。主要原因是淀粉存在微晶、亚微晶和无定
形3种成分, 而XRD波谱信噪较低, 无法区分这3种成
分。许多研究者在计算淀粉结晶度时, 对XRD波谱进
行了平滑处理。鉴于平滑处理后的波谱(尤其是多次
平滑处理)与原始波谱相差较大 , 因此本文并未对
XRD波谱进行平滑处理。软件峰拟合法获得的拟合图
谱表明, 水稻、马铃薯和豌豆淀粉无定形峰峰值位置
分别在2θ 12.5°、11.2°和17.8°处(图1)。虽然峰拟合
的曲线通过XRD波谱基线且其与XRD波谱的差异图
谱也较好, 但无定形峰曲线在2θ 13°–25°之间并未通
282 植物学报 47(3) 2012
表1 不同方法测定淀粉的相对结晶度比较(平均值±标准差, n=3)
Table 1 Comparison of relative crystallinity of starches with different methods (means±SD, n=3)
Rice (%) Potato (%) Pea (%)
Peak fitting method with software 50.2±1.2 53.3±1.5 42.5±0.9
Curved line method with software 27.2±0.6 32.7±0.7 27.7±0.5
Straight line mapping method 23.6±0.3 23.6±0.2 21.0±0.2
Curved line mapping method 22.4±0.4 25.1±0.5 20.9±0.3


过结晶峰的底部, 而是明显低于结晶峰的底部, 这就
造成结晶区的面积增加, 结晶度显著增高(图1)。如果
利用此种方法, 手动使无定形峰曲线通过结晶峰的底
部, 则峰拟合曲线无法通过XRD波谱基线且拟合峰
与XRD波谱的差异图谱效果也较差。可见利用此种方
法计算淀粉结晶度虽然较为简单方便, 但结果显著偏
高, 不适合测定淀粉XRD波谱的结晶度。
陈翠兰等(2011)提出软件曲线法计算淀粉的结
晶度, 即借助于MDI Jade软件, 对淀粉XRD进行多
次平滑处理, 取衍射角2θ 4°–30°范围内的图谱; 扣
除背底, 在各个峰两端最低点处点击左键, 描出结晶
区与无定形区分割线; 从软件中获得结晶度。本研究
参考这一方法, 并进行了2个方面的改进(图2)。首先
本研究未对XRD波谱进行平滑处理; 其次是描出的
分割线除通过结晶峰两端的最低点处外, 还通过非结
晶峰的基线处。对XRD波谱进行平滑处理, 会直接影
响结晶度的数值; 平滑处理次数不同, 影响的程度也
不同(未发表资料)。因此, 为便于不同文献间结果的
比较, 不建议对XRD波谱进行平滑处理。此外, 如果
只在结晶峰两端最低点处点击左键, 软件给出的平滑
曲线在非结晶峰的区域会偏离XRD波谱基线, 这对
结晶度的影响较大。因此, 如果平滑曲线不通过非结
晶峰的基线, 建议在基线处点击左键, 使平滑曲线通
过XRD波谱非结晶峰的基线。利用软件曲线法, 可以
方便快速地获得淀粉的结晶度, 但该方法原理上将
XRD波谱与分割线之间所包围的区域都认为是淀粉
结晶区, 如2θ 26.5°附近的衍射峰, 不是淀粉结晶峰,
若将此峰的峰面积看作结晶峰, 显然会增加XRD波
谱计算出来的结晶度数值。
Nara和Komiya(1983)提出曲线作图法计算淀粉
XRD波谱结晶度。在衍射峰两端的最低点和非衍射峰
XRD波谱的基线处划一条平滑的曲线, 曲线以上部
分淀粉结晶峰所对应的面积为结晶部分, 曲线以下部
分到背底线之间的面积为无定形部分(图3)。利用此方
法计算结晶度排除了一些非晶体衍射峰的影响, 如
2θ 26.5°附近的峰, 因此与软件曲线法相比, 用此法
计算出来的结晶度较低。此方法的主要缺陷在于手动
绘制平滑曲线较困难, 且结晶区和无定形区面积的计
算也不方便。但借助计算机能很方便地绘制出满足要
求的平滑曲线, 借助图像分析软件也能简单快速地计
算出结晶区和无定形区的面积。目前国际上许多研究
人员都应用此方法来计算淀粉XRD波谱结晶度
(Wang et al., 2006; Sandhu and Lim, 2008; Hughes
et al., 2009)。
相对于曲线作图法, 直线作图法简化了分割线
的绘制(图4), 但在结晶峰两端最低点处用连接的直
线代替曲线增加了结晶峰的面积。另外, 将直线、背
底线和非结晶峰的XRD波谱曲线所包围的区域看作
无定形区, 显然在一些区域也增加了无定形区面积,
如2θ 25°–27°区域。与曲线作图法相比, 由于结晶峰
面积和非结晶峰面积增加的幅度不同, 不同的淀粉
计算出的结晶度数值可能比曲线作图法偏高、偏低或
接近。
2.3 不同直链淀粉含量稻米淀粉的结晶度
直链淀粉含量是淀粉理化特性最重要的指标, 决定淀
粉的品质和用途。对不同直链淀粉含量的稻米淀粉进
行XRD分析, 其波谱均表现为典型的A-型晶体, 且没
有明显差异(图5)。利用曲线作图法对XRD波谱进行
结晶度分析, 结果见表2。从表2可以看出, 伴随直链
淀粉含量的增加, 淀粉相对结晶度逐渐降低。统计分
析表明, 淀粉相对结晶度与直链淀粉含量呈显著线性
负相关(R = –0.95)。Cheetham和Tao(1998)对不同直
链淀粉含量的玉米淀粉的相对结晶度分析也表明, 结
晶度与直链淀粉含量呈线性负相关, 与本文的研究结
果一致。
徐斌等: 粉末 X射线衍射图谱计算植物淀粉结晶度方法的探讨 283


图5 不同直链淀粉含量稻米淀粉的XRD波谱
a: 南京11号; b: 武运粳8号; c: 中花11号; d: 黄华占; e: 桂花
黄; f: 南特号; g: 桂朝2号

Figure 5 XRD spectra of rice starches with different amy-
lose contents
a: Nanjing 11; b: Wuyunjing 8; c: Zhonghua 11; d: Huang-
huazhan; e: Guihuahuang; f: Nantehao; g: Guichao 2.


表2 不同直链淀粉含量稻米淀粉的相对结晶度(曲线作图
法)(平均值±标准差, n=3)
Table 2 The relative crystallinity of rice starches with dif-
ferent amylose contents (curved line mapping method)(means
±SD, n=3)
Rice cultivar Amylose
content (%)
Relative
crystallinity (%)
Nanjing 11 10.6±0.3 34.1±0.5
Wuyunjing 8 16.7±0.4 29.1±0.8
Zhonghua 11 17.8±0.5 28.7±0.6
Huanghuazhan 19.1±0.4 28.7±0.1
Guihuahuang 22.8±0.3 25.1±0.6
Nantehao 27.6±0.5 25.0±0.5
Guichao 2 30.0±0.2 24.7±0.4
相对结晶度与直链淀粉含量呈显著线性负相关(Y=–0.470 1X+
37.654, R=–0.95, P<0.05)
The relative crystallinity was negatively correlated with amy-
lose content (Y=–0.470 1X+37.654, R=–0.95, P<0.05)

2.4 酸解莲藕淀粉的结晶度
天然莲藕淀粉为C-型晶体(图6), 这与Lin等(2006)报
道的研究结果相一致。淀粉在工业加工过程中, 经常
需要酸解(Wang et al., 2006; Yu et al., 2009)。C-型
淀粉由A-型晶体和B-型晶体组成, 利用酸解可以研究


图6 酸解莲藕淀粉的XRD波谱
a–f分别为酸解0天(a)、1天(b)、2天(c)、4天(d)、8天(e)和12天
(f)的淀粉。

Figure 6 XRD spectra of acid-modified rhizome starches of
lotus
a–f represent acid-modified starches for 0 day (a), 1 day (b),
2 days (c), 4 days (d), 8 days (e), 12 days (f), respectively.


表3 酸解莲藕淀粉的相对结晶度(曲线作图法)(平均值±标准
差, n=3)
Table 3 The relative crystallinity of acid-modified starches
of lotus (curved line mapping method)(means±SD, n=3)
Hydrolysis
time (d)
Hydrolysis
degree (%)
Relative
crystallinity (%)
0 0.0±0.0 22.6±0.3
1 12.4±1.4 26.4±0.4
2 28.2±0.7 32.4±0.2
4 60.7±0.6 33.4±0.3
8 79.3±0.3 37.1±0.4
12 87.5±0.8 36.7±0.2
相对结晶度与酸水解度呈显著线性正相关 (Y=0.124 7X+
26.511, R=0.94, P<0.05)
The relative crystallinity was positively correlated with acid
hydrolysis degree (Y=0.124 7X+26.511, R=0.94, P<0.05)


淀粉晶型的改变(Yu et al., 2009)。酸解莲藕淀粉的
XRD波谱表明, 伴随酸解的进行, 莲藕淀粉XRD波谱
的2θ 5.6°峰逐渐消失, 2θ 17°的单峰逐渐转变为双
峰, 2θ 23°的单峰强度逐渐增加。这些研究结果表明,
C-型莲藕淀粉逐渐转变为A-型晶体, 即C-型莲藕淀
粉中的A-型晶体比B-型晶体优先降解 (或降解较
快)(图6)。这与Yu等(2009)对C-型薯蓣淀粉的研究结

284 植物学报 47(3) 2012
果相一致。
利用曲线作图法, 对酸解莲藕淀粉的结晶度进行
分析, 结果表明, 伴随酸解的进行, 淀粉相对结晶度
明显提高(表3)。统计分析的结果表明, 酸解淀粉的相
对结晶度与淀粉的酸解度呈显著线性正相关 (R=
0.94), 表明淀粉的无定形成分比结晶成分更易酸解。
3 结论
植物淀粉A-型、B-型和C-型晶体具有不同的XRD波
谱。软件峰拟合法、软件曲线法、曲线作图法和直线
作图法是淀粉XRD波谱结晶度计算分析较常用的方
法。软件峰拟合法简单、方便且快速, 但结果显著偏
高, 不适合用于淀粉结晶度的测定。软件曲线法虽然
可以方便快速地获得淀粉结晶度, 但无定形区衍射峰
也被计算为结晶区的一部分, 故而提高了结晶度的数
值。直线作图法简化了分割线的绘制, 但结晶度的计
算结果可能会偏离真实的相对结晶度数值。曲线作图
法虽然在分割线的绘制及结晶区与无定形区面积计
算方面操作繁琐, 但借助计算机和图像分析软件也能
快速完成, 并且计算结果比较可靠, 被广泛用于淀粉
XRD波谱结晶度的计算分析。应用曲线作图法计算淀
粉相对结晶度的结果表明, 稻米淀粉结晶度与直链淀
粉含量呈显著线性负相关, 酸解莲藕淀粉的结晶度与
淀粉酸解度呈显著线性正相关。
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Methods for Determining Relative Crystallinity of Plant Starch
X-ray Powder Diffraction Spectra
Bin Xu1, 2, Jianmin Man1, Cunxu Wei1*
1Key Laboratories of Plant Functional Genomics of Ministry of Education and Crop Genetics and Physiology of
Jiangsu Province, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2Testing Center, Yangzhou
University, Yangzhou 225009, China
Abstract Plant starches have A-, B-, and C-type crystallinity. We investigated spectrum characteristics of starches from
rice, potato, pea and lotus by X-ray powder diffraction (XRD). Peak-fitting, curved-line, straight-line mapping and
curved-line mapping methods are commonly used for determining relative crystallinity of starch XRD spectra. The
curved-line mapping method has reliable results. We found the relative crystallinity of rice starch negatively associated
with amylose content and that of acid-modified lotus starches positively associated with acid hydrolysis degree by the
curved-line mapping method. The crystallinity of lotus starch changed from C- to A-type during acid hydrolysis. These
results would be useful for XRD analysis of crystallinity and relative crystallinity of plant starches.
Key words crystallinity, plant starch, X-ray powder diffraction
Xu B, Man JM, Wei CX (2012). Methods for determining relative crystallinity of plant starch X-ray powder diffraction
spectra. Chin Bull Bot 47, 278–285.
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* Author for correspondence. E-mail: cxwei@yzu.edu.cn
(责任编辑: 孙冬花)