ЭлБиб

ХРАНЕНИЕ и ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ • № 12 • 2015

пульсной методике. Параметры записи спектров Н

следующие:

1) частота ЯМР

Н — 300,21 МГц;

2) длительность импульсов возбуждения — 2 мкс

(10‑градусный импульс);

3) период следования импульсов — 1 с;

4) число накопления сканов — 320;

5) точность установки температуры в датчике спект-

рометра

0,1 °С;

6) диапазон изменения температуры в датчике спект-

рометра: от 25 до 140 °С.

Результаты и их обсуждение

. Как известно, крахмал

состоит из линейных молекул амилозы (15–25%) и из

разветвленных молекул амилопектина (75–85%) [3].

Кроме полисахаридов в зависимости от исходного

сырья и технологии крахмал содержит связанную

внутримолекулярную воду в количестве 10–25%.

Полученный стандартный спектр ЯМР

Н горохо-

вого крахмала приведен на рис. 1.

Спектр состоит из одной широкой линии (плавная

часть графика, обозначенная буквой а с шириной на

полувысоте 45200 Гц, которая соответствует непод-

вижным твердотельным протонам (Н

) крахмальной

матрицы, и одной центральной узкой линии (обоз-

наченной на графике буквой

) с шириной на полу-

высоте 1000–4000 Гц, которая соответствует относи-

тельно подвижным протонам молекул связанной

воды крахмала. При разложении спектра протонов на

широкую линию протонов полисахаридов и на узкую

линию воды по относительным интегральным интен-

сивностям широкой и узкой линий можно численно

определить отношение содержания протонов воды к

общему содержанию протонов в исследуемом образ-

це [1].

На рис. 2 приведено семейство спектров ЯМР

горохового, тапиокового, картофельного, пшенично-

го и кукурузного крахмалов, записанных при темпе-

ратуре 25 °С. Как видно из рисунка, все спектры

имеют подобный характер. Они состоят из широких

линий с одинаковой шириной на полувысоте 45200 Гц

и центральных узких линий с различной шириной на

полувысоте от 1000 до 3500 Гц. По сигналу широкой

линии крахмалы разного происхождения не различи-

мы. Различия в характеристиках узкой линии, соот-

ветствующей содержанию воды в крахмале, указыва-

ют на то, что количество воды зависит от природы

крахмала.

Для детальной оценки узких линий их выделили и

сравнили между собой. На рис. 3 приведены растяну-

тые узкие центральные линии ЯМР

Н пяти образцов

крахмала.

Как видно из рис. 3, линии отличаются по ширине

на полувысоте по химическим сдвигам сигналов свя-

занной воды и по относительным интегральным

интенсивностям. Таким образом, по параметрам узкой

центральной линии ЯМР-спектра можно идентифи-

цировать крахмалы по виду сырья, из которого они

получены.

В таблице приведены характеристические парамет-

ры рассмотренных видов крахмала, позволяющие про-

вести идентификацию крахмала по параметру сырья

его происхождения.

Как видно из таблицы, характеристические пока-

затели спектров исследованных образцов значитель-

но отличаются друг от друга. Наиболее информатив-

ными являются показатели «Ширина линии на ее

полувысоте (

∆√

), Гц» и «Относительная интеграль-

ная интенсивность линии, %». Ширина линии сво-

бодной воды характеризует скорость релаксации

протонов, которая в свою очередь говорит о степени

«связанности» молекул воды и матрицы молекулы

крахмала. С ростом притяжения гидратной воды к

молекуле крахмала скорость релаксации протонов

воды будет снижаться. Более свободная гидратная

вода позволяет протонам водорода быстрее вернуть-

ся к исходному энергетическому состоянию. Отно-

сительная интегральная интенсивность линии оце-

нивается по площади узкой линии по отношению к

общей площади широкой и узкой линий. Другими

Рис. 2.

Спектры ЯМР

Н (300,21 МГц) при температуре

25 °С образцов крахмала (снизу вверх): горохового,

тапиокового, картофельного, пшеничного, кукурузного

Рис. 3.

Растянутые центральные узкие линии спектров

ЯМР

Н (300,21 МГц) крахмалов, соответствующие

молекулам воды крахмала (снизу вверх): горохового (1660 Гц);

тапиокового (1430 Гц); картофельного (1100 Гц); пшеничного

(3300 Гц); кукурузного (1480 Гц) (в скобках приведены

соответствующие значения ширины линий на их полувысоте)

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека