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白首乌的块根是一种传统的中草药和健康食品。淀粉是白首乌块根的主要成分,占其总重量的40-70%。研究白首乌淀粉的结构和功能特性对于天然白首乌资源的开发利用具有重要意义。本研究首先通过碱法提取白首乌淀粉,并分析其结构和理化特性;再采用酸水解法对白首乌淀粉的内部结构进行研究;最后通过N,N’-羰基二咪唑(CDI)介导的接枝共聚反应合成白首乌淀粉-槲皮素接枝共聚物(QU-g-ST),并对接枝共聚物的结构、理化特性和抗氧化活性进行研究。(1)采用碱法提取白首乌淀粉,并对其形态、结构和理化特性进行研究。结果表明,白首乌淀粉颗粒呈球形或多边形,颗粒直径为2-12 μm,在淀粉颗粒内部可观察到一些空腔和蛇形通道。白首乌淀粉的结晶类型是CB型,相对结晶度为25.19%,半结晶层的层状重复距离为9.21 nm。淀粉中单螺旋、双螺旋和无定形组分的比例分别为3.42%、27.11%和69.47%。直链淀粉含量为28.0%,糊化温度为59.3-70.1℃,最快重量损失温度为309℃。此外,白首乌淀粉具有更高的膨胀力。(2)通过酸水解法对白首乌淀粉的内部结构进行研究。水解动力学的结果显示,酸水解4天时,淀粉的水解度为63.69%;9天时,水解度达到78.67%。淀粉颗粒在水解前4天依旧保持完整,5天时开始被严重腐蚀,7天后淀粉颗粒被完全水解为碎片。在酸水解过程中,白首乌淀粉的结晶类型从最初的CB型转变为A型。SAXS光谱显示,4天后半结晶生长环开始被水解。水解过程中,单螺旋和无定形组分的比例以及直链淀粉含量逐渐降低,而双螺旋组分的比例不断增加。(3)通过CDI介导的接枝共聚反应合成白首乌淀粉-槲皮素接枝共聚物,并对接枝共聚物的结构、理化特性和抗氧化活性进行研究。首先将槲皮素琥珀酰化,然后通过CDI介导的反应将琥珀酰化槲皮素接枝到白首乌淀粉上,获得接枝率为95.1 mg/g的水溶性白首乌淀粉-槲皮素接枝共聚物。结果表明,QU-g-ST水溶液的紫外-可见光谱在300和430 nm处呈现两个吸收带,傅立叶变换红外光谱在1731和1568 cm-1处显示出特征峰,分别对应于酯键的C=O的伸缩振动和槲皮素中芳环的C=C伸缩振动。QU-g-ST的核磁共振氢谱显示出淀粉(3.30-5.47 ppm)和槲皮素(6.19-7.68 ppm)的部分质子信号。以上结果均表明槲皮素已成功接枝到白首乌淀粉上。此外,QU-g-ST的形状不规则且为无定形状态。值得注意的是,通过槲皮素的接枝极大地提高了白首乌淀粉的热稳定性、抗性淀粉含量和体外抗氧化活性。细胞试验结果表明,QU-g-ST对RAW 264.7巨噬细胞无明显细胞毒性作用并具有一定的细胞内抗氧化活性。