檳榔青果品種間基本性狀分析及果肉氨基酸營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)-畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

檳榔青果品種間基本性狀分析及果肉氨基酸營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)作者：導(dǎo)師：摘要 檳榔主要生長(zhǎng)于熱帶地區(qū)，是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，果實(shí)中含有多種營(yíng)養(yǎng)成分，具有較高的食用價(jià)值，能夠用作醫(yī)藥、保健品資源。海南是我國(guó)檳榔的主要產(chǎn)區(qū)，主要海南本地品種、臺(tái)灣引進(jìn)種以及人工繁育品種，例如“熱研1號(hào)”。本文目的是對(duì)“熱研1號(hào)”以及臺(tái)灣種檳榔進(jìn)行性狀分析以及氨基酸營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)。首先通過(guò)觀察、測(cè)量、稱重、以及口感調(diào)查等手段對(duì)兩種檳榔進(jìn)行性狀分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“熱研1號(hào)”果實(shí)較大，體積、重量均遠(yuǎn)大于臺(tái)灣種，體內(nèi)檳榔堿含量較高，不溶性膳食纖維較少，而且具有較好的口感，咀嚼性更強(qiáng)。進(jìn)一步建立了高效液相色譜法，對(duì)檳榔所含氨基酸進(jìn)行分析定量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種檳榔所含氨基酸種類一致，均為14種氨基酸，其中有7種為必需氨基酸，經(jīng)過(guò)分析“熱研1號(hào)”所含氨基酸的質(zhì)量更好?？傊?，“熱研1號(hào)”檳榔果實(shí)更大、口感較好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，是一種重要的植物資源，值得進(jìn)一步推廣開(kāi)發(fā)。關(guān)鍵詞：檳榔，性狀，氨基酸，熱研1號(hào)

BasictraitsanalysisandnutritionalaminoacidsevaluationofgreenfruitofArecaCatechubetweendifferentviarities Author: Tutor:ABSTRACTArecaCatechuisanimportantcashcrop,whichmainlygrowingintropicalregions.Therearevarietiesofnutrientsinthefruitsanditcanbeusedasmedicalresourceandhealthproducts.Inourcountry,ArecawasmainlyplantedinHainanprovince,includinglocalvariety,thevarityimportedfromTaiwan,andtheartificialbreedingspeciesjustlike“HotRsearchNo.1”.Thepurposeofthispaperistoanalyzethebasictraitsandevaluatethenutritionalaminoacidof“HotRsearchNo.1”andTaiwanAreca.Firstly,basictraitsofthetwoArecawasanalyzedbyobserving,measuring,weighting,tastingandtheothermethods.Theresultsshowedthatthefruitof“HotResearchNo.1”specieswasmuchbiggerthanTaiwanAreca.Moreover,muchmoreArecacatechualkaliandlessinsolubledietaryfiberwerefoundin“HotResearchNo.1”.Thus,ittastedbetterthanTaiwanArecabacauseofstrongerchewiness.TheHighPerformanceLiquidChromatography(HPLC)methodwasestablishedtodeterminethespeciesandcontentofaminoacidsinArecaCtechu.Theresulstsillustratedthatthetwotypesofbetelnutcontainedthesameaminoacid.Bothofthetwohadfourteenkindsofaminoacids,ofwhichtherearesevenkindsofessentialaminoacids.Inaddition,the“HotResearchNo.1”hadmuchbetter-qualityaminoacids.Tosumup,“HotResearchNo.1”hadbiggerfruit,bettertaste,highnutritionalvalue,anditisanimportantplantresourcesworthyoffurtherresearch.Keywords:ArecaCatechu,Traits,Aminoacid,HotRsearchNo.1

1前言1.1檳榔概述1.1.1檳榔簡(jiǎn)介及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀檳榔（Arecanut,Betelnut）是一種棕櫚科多年生的熱帶經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種，果實(shí)又被稱作大白檳、突門等。在我國(guó)，檳榔主要分布在南方地區(qū)，福建、兩廣、云南、臺(tái)灣等地區(qū)，由于海南省氣候最適宜檳榔的生長(zhǎng)，因此檳榔最多的地區(qū)當(dāng)屬海南省。檳榔味苦、性辛、溫?zé)?，入藥歷史悠久，古籍中記載檳榔的確切療效主要有治療飽腹脹氣、行水，對(duì)昆蟲(chóng)傳播的一類疾病有效，例如瘧疾，是中醫(yī)常用的驅(qū)蟲(chóng)、消積藥物[1]。檳榔作為作為藥食兩用植物，具有多種藥用保健和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，與尼古丁、乙醇和咖啡因一起作為世界四大嗜好品。檳榔可嚼食，味道鮮美、口感良好、該習(xí)俗已在我國(guó)的海南、臺(tái)灣等地長(zhǎng)期存在，并在東南亞國(guó)家、歐洲、美洲等地也極為流行。檳榔產(chǎn)業(yè)在海南農(nóng)業(yè)中的比重僅次于橡膠產(chǎn)業(yè)，為海南的第二大支柱產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景十分廣闊。而且，海南種檳榔與其他地區(qū)的檳榔相比具有多種優(yōu)勢(shì)，纖維柔軟含量低，硬度高耐咀嚼，而且檳榔堿含量遠(yuǎn)超其他品種，是在國(guó)內(nèi)外備受歡迎的品種。據(jù)海南省農(nóng)業(yè)廳統(tǒng)計(jì)，截至到2013年海南全省檳榔的種植面積已達(dá)136.33萬(wàn)畝，盛果期檳榔所占比例在三分之二以上，收獲鮮果接近100萬(wàn)噸（干果約22萬(wàn)噸），約占全國(guó)總產(chǎn)量的95％。檳榔的廣泛種植給海南農(nóng)村經(jīng)濟(jì)注入了活力，為農(nóng)村山區(qū)以及少數(shù)民族地區(qū)帶來(lái)了可觀收入，是200多萬(wàn)農(nóng)民主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源。根據(jù)海南三農(nóng)發(fā)展戰(zhàn)略，檳榔的種植是幫助農(nóng)村家庭增收、脫貧的重要手段，更是海南農(nóng)村經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要組成部分。1.1.2檳榔主要化學(xué)成分檳榔的化學(xué)成分及其復(fù)雜，研究表明，其主要化學(xué)成分為生物堿、鞣質(zhì)、脂肪酸和氨基酸等。1.1.2.1生物堿檳榔果中含有大量的生物堿，嚼食過(guò)程中帶來(lái)興奮感，主要以檳榔堿為主以及檳榔堿的一些衍生物，例如檳榔次堿、去甲基檳榔堿等，總生物堿約占果實(shí)的0.3%-0.6%[2]。Huang等[3]以新鮮檳榔為原材料，采用高效液相色譜法對(duì)其中生物堿含量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果測(cè)得新鮮檳榔中檳榔堿和檳榔次堿含量相近約為0.3%~0.6%，去甲基檳榔堿含量較低約為0.03%~0.06%。檳榔堿易溶于乙醇溶液，因此常用乙醇超聲法或滲漉法對(duì)其進(jìn)行提取，效果好而且簡(jiǎn)便省時(shí)[4]。1.1.2.2鞣質(zhì)檳榔中的鞣質(zhì)含量約為15%，通常與檳榔堿結(jié)合生成黃烷醇衍生物，即為縮合鞣質(zhì)[5]?？s合鞣質(zhì)溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯等多種有機(jī)溶液，并通常采用其水溶液進(jìn)行萃取分離。目前已報(bào)道從檳榔中分離得到包括ArecatanninA1,ArecatanninB1和ArecatanninC1等鞣質(zhì)[6]。1.1.2.3脂肪酸檳榔種子約含有14%的脂肪酸，張海德等[7]以檳榔為研究對(duì)象，提取得到檳榔油，并對(duì)其中的脂肪酸進(jìn)行分析，測(cè)定結(jié)果發(fā)現(xiàn)肉豆蔻酸、油酸、亞油酸含量較高，通過(guò)藥理活性研究發(fā)現(xiàn)檳榔油具有降血脂、抗自由基、延緩衰老的功能，可作為保健品原料[8]。1.1.2.4氨基酸檳榔中還含有以谷氨酸（Glu,＞15%）為主的氨基酸，此外還含有酪氨酸（Tyr,＞10%）苯丙氨酸、色氨酸等氨基酸[9]。尤仲杰等[10]采用氨基酸自動(dòng)分析儀，以檳榔為研究對(duì)象，分析其中的氨基酸組成，結(jié)果表明大的檳榔果肉中含有的氨基酸最為豐富，其次為黃熟果肉及小的檳榔果肉。1.1.2.5其他成分除了含有生物堿、鞣質(zhì)、脂肪酸、氨基酸類物質(zhì)，還含有黃酮類、檳榔紅色素及皂苷等化合物。1.1.3主要藥理作用1.1.3.1抗病毒、細(xì)菌和真菌作用檳榔對(duì)病原微生物具有一定程度的殺傷作用，可以抑制真菌、細(xì)菌以及病毒的增殖。醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)證明，十二指腸潰瘍的發(fā)生與幽門螺旋桿菌關(guān)系密切，檳榔對(duì)幽門螺旋桿菌的殺傷作用可以治療胃病、十二指腸潰瘍等消化系統(tǒng)疾病[11]。另外，檳榔能夠控制牙齦卞啉菌的生長(zhǎng)，長(zhǎng)期嚼食檳榔可以預(yù)防蛀牙的產(chǎn)生，能夠緩解牙痛等癥狀[12]。1.1.3.2對(duì)胃腸道的影響長(zhǎng)期給小鼠喂食檳榔提取物，可以提高小鼠的胃腸道功能，緩解小鼠的便秘癥狀。檳榔提取物能夠改善小鼠腎上腺素的分泌，促進(jìn)小腸的蠕動(dòng)，增加對(duì)木糖的吸收，從而改善胃脹氣，大便干燥的現(xiàn)象[13]。楊穎麗等[14]將檳榔煎煮后的提取液喂食小鼠，發(fā)現(xiàn)其能顯著促進(jìn)小鼠胃腸推進(jìn)運(yùn)動(dòng)，并推出其可能是由膽堿能M受體介導(dǎo)作用產(chǎn)生。1.1.3.3對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響檳榔堿對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有類似膽堿的作用，可作為合成其它受體激動(dòng)劑的原料，用于提高記憶力、治療老年性癡呆癥[15]。同時(shí)，嚼食檳榔能使人產(chǎn)生舒服、愉快的感覺(jué)，還能使人心率上升，血壓升高。并通過(guò)交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的作用導(dǎo)致全身發(fā)熱，耳部和前額溫度分別上升2℃和0.5℃，面部紅潤(rùn)，微微出汗等[16]。1.1.3.4其他作用除此之外，檳榔還有抗氧化、抗過(guò)敏、抗抑郁、降血糖及調(diào)節(jié)血脂等作用[17]。1.2氨基酸測(cè)定的幾種常見(jiàn)方法氨基酸是生物大分子蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位，進(jìn)入體內(nèi)后能夠作為原料為機(jī)體合成蛋白質(zhì)所利用，是重要的生命物質(zhì)。目前氨基酸的測(cè)定方法主要有化學(xué)法、色譜法、毛細(xì)管電泳法等方法。1.2.1化學(xué)方法1.2.1.1甲醛滴定法 甲醛滴定法能夠測(cè)定樣品中氨基酸的總量，測(cè)定原理為氨基酸與甲醛能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有酸性的亞氨基衍生物。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)堿溶液的滴定可以計(jì)算樣品中總氨基酸的含量[18]。甲醛滴定法簡(jiǎn)便、快速，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，但是該方法準(zhǔn)確度較差，終點(diǎn)不易判斷，操作誤差明顯。1.2.1.2凱氏定氮法凱氏定氮法是目前食品行業(yè)中檢測(cè)氨基酸含量的重要手段，由于凱氏定氮儀的出現(xiàn)使該方法相對(duì)簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確度高。測(cè)定原理為將氨基酸中的氮元素轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)銨鹽，再用堿性試劑將銨鹽轉(zhuǎn)化為氨氣，用水吸收后采用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定，從而計(jì)算出樣品中的氨基酸量[19]。1.2.1.3分光光度法不同種氨基酸中的官能團(tuán)不盡相同，有的氨基酸含有共軛結(jié)構(gòu)本身具有紫外吸收，可以直接通過(guò)分光光度計(jì)檢測(cè)吸光度，根據(jù)朗伯比爾定律進(jìn)行定量計(jì)算。還有部分氨基酸沒(méi)有紫外吸收，則可以通過(guò)化學(xué)衍生的方法，產(chǎn)生有色物質(zhì)，進(jìn)行檢測(cè)，與氨基酸發(fā)生顏色反應(yīng)的顯色劑主要有鄰苯二甲醛、茚三酮等。分光光度法雖然操作簡(jiǎn)單，但是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作誤差較大，尤其是采用化學(xué)衍生過(guò)程中，產(chǎn)物不穩(wěn)定，給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)不確定性[20]。1.2.2色譜法1.2.2.1紙色譜法和薄層色譜法紙色譜法和薄層色譜法是利用吸附、解吸附的原理，使樣品在兩相中的分配系數(shù)產(chǎn)生差異，從而實(shí)現(xiàn)分離，然后噴灑顯色劑顯色，在紫外光熒光或可見(jiàn)光下檢測(cè)。常用的薄層板有硅膠、聚酰胺纖維素。由于該方法分離效能較高，對(duì)儀器設(shè)備要求低，因而應(yīng)用廣泛[21]。1.2.2.2氣相色譜法氣相色譜法是對(duì)氨基酸定性、定量常用的方法。由于氨基酸不易氣化，通常加入衍生試劑使其生成易于氣化的物質(zhì)，利用樣品中各組分與固定相結(jié)合能力的差異，導(dǎo)致保留時(shí)間不同進(jìn)行檢測(cè)分析[22]。氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用后可以對(duì)氨基酸的分子量進(jìn)行分析，進(jìn)而確定氨基酸分子式、結(jié)構(gòu)式。1.2.2.3液相色譜法液相色譜法是分析化學(xué)中最常用的手段，樣品中各組分與色譜柱填料的吸附能力不同，導(dǎo)致各組分隨流動(dòng)相的出峰時(shí)間不同，進(jìn)而得到分離。然而大多數(shù)氨基酸沒(méi)有紫外吸收和熒光信號(hào)，不能直接使用普通的紫外檢測(cè)器或熒光檢測(cè)器檢測(cè)樣品。通常在進(jìn)樣前或者洗脫后檢測(cè)前，將氨基酸進(jìn)行衍生化處理，分別稱為柱前衍生或者柱后衍生。該法操作復(fù)雜，存在氨基酸衍生物的不穩(wěn)定等因素影響，因此應(yīng)用受到一定限制[23]。1.2.3毛細(xì)管電泳法毛細(xì)管電泳法是以高壓電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力，以毛細(xì)管為分離通道，依據(jù)樣品中各組成之間淌度和分配行為上的差異而實(shí)現(xiàn)分離的技術(shù)。毛細(xì)管電泳具有進(jìn)樣量少、靈敏度高、溶劑消耗量少等優(yōu)點(diǎn)，分辨率、檢測(cè)速度還有待提高。1.3立體依據(jù)及研究?jī)?nèi)容檳榔作為重要的藥用以及保健品資源，目前對(duì)其研究主要集中在發(fā)展現(xiàn)狀、農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)、外觀生理特征等方面。文獻(xiàn)報(bào)道了檳榔的基本營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)檳榔堿研究較為透徹，而對(duì)檳榔中的另一種重要營(yíng)養(yǎng)成分氨基酸報(bào)道較少。氨基酸是生物體的重要生命物質(zhì)之一，作為單體組成了蛋白質(zhì)、酶、激素等發(fā)揮不同生理功能，與生命活性息息相關(guān)。自然界植物果實(shí)的氨基酸種類以及含量是評(píng)價(jià)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)。本文對(duì)海南省常見(jiàn)檳榔品種，“熱研1號(hào)”和臺(tái)灣種進(jìn)行氨基酸分析，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，在此之前對(duì)兩種檳榔的基本性狀進(jìn)行考察。通過(guò)一系列考察、評(píng)價(jià)旨在了解檳榔的果肉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、保健藥用功效及合理的加工與開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

2檳榔性狀評(píng)價(jià)2.1引言 檳榔主要生長(zhǎng)于熱帶地域，我國(guó)海南、臺(tái)灣一帶地域年平均溫度在24°C以上，降水充足，土壤肥沃，特別適于檳榔的生長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)幾千年的進(jìn)化，各地區(qū)的檳榔表現(xiàn)出不同品種特性，氣候、土壤、光照等因素對(duì)檳榔的外形及體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)成分具有重要影響，海南本地和引進(jìn)臺(tái)灣的檳榔就具有明顯差別。隨著人工繁育技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)量高、抗病蟲(chóng)害、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的檳榔新品種被選育出來(lái)。中國(guó)熱科院椰子研究所選育的“熱研1號(hào)”檳榔，具有多種優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)海南省廣泛推廣種植，給廣大農(nóng)民帶來(lái)了可觀收入。本章對(duì)主要從檳榔鮮果的基本性狀，對(duì)“熱研1號(hào)”與臺(tái)灣檳榔對(duì)比評(píng)價(jià)，旨在為檳榔鮮果的優(yōu)劣選擇評(píng)定奠定基礎(chǔ)，同時(shí)為海南檳榔推廣品種作出科學(xué)指導(dǎo)。2.2材料儀器2.2.1試劑材料 試驗(yàn)選用“熱研1號(hào)”以及臺(tái)灣種檳榔，供試材料為花朵授粉后6~7個(gè)月的青綠色鮮果，所選果實(shí)均來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)種植園，植株距離、施肥澆水、管理方式等均嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，植株長(zhǎng)勢(shì)良好，隨機(jī)選取果實(shí)，能夠代表整體樣本。 胰蛋白酶、淀粉酶、糖化酶購(gòu)買于中國(guó)醫(yī)藥上海試劑有限公司。乙醚、硫酸、氫氧化鈉、硫酸鈉、鹽酸、硫酸銅、甲基紅均為分析純，購(gòu)買于國(guó)藥集團(tuán)試劑公司。葡萄糖優(yōu)級(jí)純購(gòu)買于美國(guó)sigma公司，2.2.2儀器設(shè)備儀器型號(hào)廠家電子天平JA2003上海舜宇恒平儀器公司超聲機(jī)KQ-250寧波新芝有限公司恒溫水浴鍋HH-6上?？瞥?jī)x器公司電熱鼓風(fēng)干燥箱101A-2B天津泰斯特公司旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)系統(tǒng)4000德國(guó)海盜夫恒溫?cái)嚢杵?0-1鄭州長(zhǎng)城有限公司循環(huán)水式多用真空泵SHB-A型河南宇華有限公司2.3方法步驟2.3.1主要經(jīng)濟(jì)性狀檳榔的主要外觀經(jīng)濟(jì)性狀有果實(shí)形狀、鮮果重量、干果重量等。此外，檳榔果實(shí)內(nèi)的檳榔堿、還原糖以及膳食纖維均能影響檳榔的口感，因此需要對(duì)其進(jìn)行定量分析。2.3.1.1外觀性狀 隨機(jī)選取檳榔鮮果30粒，觀察果實(shí)形狀，測(cè)量果實(shí)直徑、短徑，稱量鮮果重量，果實(shí)烘干后稱量干果重量，并根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算果形指數(shù)、含水量等。上述結(jié)果，均取平均值。2.3.1.2檳榔堿含量測(cè)定檳榔果實(shí)中的檳榔堿參照藥典中的滴定方法，先用過(guò)量硫酸將檳榔堿完全反應(yīng)，在用堿液反向滴定硫酸計(jì)算檳榔堿含量。具體操作如下所示：檳榔鮮果置于鼓風(fēng)干燥箱烘干后粉碎過(guò)篩，取干燥粉末8g左右，精密稱定，置于帶塞子的錐形瓶中，加入80mL乙醚，晃動(dòng)均勻分散樣品粉末，隨后加入氨液4mL，搖晃10min，加入無(wú)水NaSO4約10g除去水分，晃動(dòng)5min，靜置10min，將乙醚溶液轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，再用乙醚洗滌錐形瓶中的沉淀3次，合并乙醚液，向分液漏斗中加入0.5g滑石粉，搖晃3次，再次加入2.5mL蒸餾水，晃動(dòng)3min后靜置，乙醚與水充分分層后，取乙醚層，并用乙醚再次萃取水層3次，合并乙醚溶液。將乙醚溶液濃縮至20mL左右，再次移入分液漏斗中，精密加入20mL濃度為0.01M的硫酸滴定液，晃動(dòng)使其充分反應(yīng)，靜置分層后，分離乙醚與水層，蒸餾水洗滌乙醚層3次，并合并水相。過(guò)濾后水相中的過(guò)量硫酸采用0.02M的NaOH滴定液滴定完全，采用甲基紅作為指示劑。根據(jù)當(dāng)量關(guān)系計(jì)算，每毫升硫酸滴定液相當(dāng)于3.104mg檳榔堿。[24]2.3.1.3還原糖含量測(cè)定本文采用氧化還原滴定法直接檢測(cè)檳榔果中的還原性糖，具體步驟如下所示。取烘干粉碎的檳榔干果3.5g左右，用電子天平精密稱定，置于250mL容量瓶中，加入50mL純化水，充分搖晃將樣品粉末分散均勻，而后向其中緩慢加入Zn(CH3COO)2溶液（濃度為219mg/mL）和亞鐵氰化鉀溶液（濃度為106mg/mL）各5mL。緩慢搖勻后，補(bǔ)加純化水至刻度，超聲混勻后，放置半小時(shí)自然沉淀，取上層液體用干燥濾紙過(guò)濾，去掉初濾液，取續(xù)濾液備用[25]。取上述樣品的處理液進(jìn)行酸水解，適量濾液與40mL蒸餾水加入到100mL容量瓶中，加入體積分?jǐn)?shù)為50%的鹽酸溶液，在70°C恒溫水浴鍋中，溫浴15min，溫浴完成后冷卻至室溫，加入甲基紅指示液，用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定至指示劑變色，加蒸餾水定容，搖勻備用。分別量取堿性酒石酸銅甲液和乙液各5mL，置于錐形瓶中，加入10mL純化水，混合均勻并加入沸石防止加熱時(shí)爆沸。從滴定管中滴加約9mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，用電熱爐迅速加熱至沸騰，趁沸騰狀態(tài)緩慢逐滴加入葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液，顏色變淺后緩慢滴加，待藍(lán)色剛好消失為終點(diǎn)，記錄消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液的總體積，通過(guò)計(jì)算得到堿性酒石酸銅溶液相當(dāng)于葡萄糖的質(zhì)量。分別吸取堿性酒石酸銅甲液、乙液各5mL，置于錐形瓶中，向其中加入10mL純化水，搖晃均勻并加入沸石防止加熱時(shí)爆沸。用電熱爐將錐形瓶中液體加熱至沸騰狀態(tài)后，迅速將滴定管中的樣品溶液滴加到錐形瓶中，待藍(lán)色變淺后，減慢滴加速度，直至藍(lán)色褪去，記錄樣品溶液滴加體積，得到消耗樣品的預(yù)測(cè)體積。分別吸取堿性酒石酸銅甲液、乙液各5mL，置于錐形瓶中，用量筒量取10mL純化水加入到錐形瓶中，晃動(dòng)均勻后加入沸石防止加熱時(shí)爆沸。先用滴定管滴加比預(yù)測(cè)體積少1mL的樣品溶液，快速加熱至沸騰，趁液體沸騰狀態(tài)，再次用滴定管緩慢滴加樣品溶液，直至藍(lán)色褪去為終點(diǎn)，記錄樣品溶液消耗體積，重復(fù)操作3次取平均值。堿性酒石酸銅試液相當(dāng)于葡萄糖的質(zhì)量計(jì)算公式如下：其中M葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液配制過(guò)程中稱量的質(zhì)量（mg）；V0為配制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液所用蒸餾水的體積（mL）；V為標(biāo)定堿性酒石酸銅試液時(shí)消耗的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液的體積。檳榔樣品中還原糖的含量，計(jì)算公式如下所示：其中X為檳榔樣品中還原糖的含量（mg）；A為堿性酒石酸銅試液相當(dāng)于葡萄糖的質(zhì)量（mg）；M為檳榔試樣的質(zhì)量（g）；V1為試樣水解液體積（mL）；V2為水解液稀釋總體積（mL）。2.3.1.4膳食纖維含量測(cè)定取約3.0g檳榔果肉樣品，精密稱定，攪碎后置于燒杯中，向其中加入50mL蒸餾水，將燒杯置于100°C水浴中加熱15min，抽濾，依次用胰蛋白酶、淀粉酶、糖化酶處理濾液以除去少量水溶性淀粉以及蛋白質(zhì)，用大量乙醇沉淀，過(guò)濾，烘干后得到總膳食纖維。濾餅用70mL含有焦亞磷酸鈉以及十二烷基硫酸鈉的溶液分散，置于冰箱中冷藏24h左右，期間用玻璃棒不時(shí)攪動(dòng)，完成后抽濾得到沉淀W1，蒸餾水沖洗三遍，而后分散于苯酚-冰醋酸-蒸餾水（2:1:1）溶液中，室溫下攪拌40min，再次抽濾得到沉淀W2，蒸餾水沖洗3遍，而后分散于70mLDMSO-水（90:10）溶液中，室溫下磁力攪拌22h，再次抽濾得到沉淀W3，蒸餾水沖洗3遍，除去殘留DMSO，再次用淀粉酶、胰蛋白酶處理沉淀，得到純凈的不溶性膳食纖維。2.3.2物性分析 采用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)檳榔果實(shí)的物理性質(zhì)進(jìn)行分析，主要測(cè)試指標(biāo)有果肉硬度、粘附性、內(nèi)聚性、彈性、膠黏性以及咀嚼性。主要測(cè)試步驟如下所示： 首先將檳榔果實(shí)削皮，并從中間對(duì)半切開(kāi)，用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)檳榔果肉以及胚乳進(jìn)行測(cè)試，重復(fù)三次。質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)設(shè)置為：操作類型為穿刺測(cè)試，操作模式為壓力測(cè)定；探頭為P/50,測(cè)定量程為250N，高度為樣品高度+10mm，形變百分量為20%，檢測(cè)速度為30~50，觸發(fā)力值0.2N[26]。2.3.3感官評(píng)定隨機(jī)選取8名長(zhǎng)期食檳榔鮮果的人群，對(duì)“熱研1號(hào)”與臺(tái)灣種檳榔進(jìn)行盲評(píng)，通過(guò)傳統(tǒng)方法評(píng)價(jià)檳榔品質(zhì)，填寫(xiě)口感評(píng)價(jià)表?？诟性u(píng)價(jià)主要分為4項(xiàng)指標(biāo)，分別為刺激性、甜度、硬度、澀度，每項(xiàng)指標(biāo)25分，通過(guò)打分評(píng)價(jià)不同檳榔的口感。2.4結(jié)果討論2.4.1經(jīng)濟(jì)性狀評(píng)價(jià)檳榔的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與其外觀、口感密切相關(guān)，外觀大小、形狀較易評(píng)價(jià)，口感根據(jù)人為經(jīng)驗(yàn)以及檳榔堿、還原性糖、膳食纖維含量等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。本文評(píng)價(jià)的檳榔主要以6~7月的鮮果為主，熱研1號(hào)果實(shí)較大，橢圓形狀，外形飽滿，呈青綠色；臺(tái)灣種果實(shí)相對(duì)較小，呈棗形，表皮為青綠色。由表1可見(jiàn)，熱研1號(hào)的含水量、還原性糖含量與臺(tái)灣種沒(méi)有明顯差別，除此之外，其他性狀均存在較大差異。鮮果、干果重量差別為7倍左右，熱研1號(hào)中檳榔堿的含量高達(dá)0.51%，而臺(tái)灣中僅含0.062%，不溶性膳食纖維含量過(guò)多時(shí)影響口感，熱研1號(hào)的含量比臺(tái)灣中4.1%，差異顯著。表1.1檳榔主要經(jīng)濟(jì)性狀品種果形橫徑/cm縱徑/cm鮮重/g干重/g含水/%檳榔堿/%還原糖/%不溶膳食纖維/%熱研1號(hào)橢圓3.275.6627.016.5675.710.51＜0.515.3臺(tái)灣種棗形1.572.894.771.0079.040.062＜0.519.22.4.2物性評(píng)價(jià) 檳榔果實(shí)中主要有果肉以及胚乳，采用質(zhì)構(gòu)儀分別對(duì)其性狀指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。胚乳質(zhì)構(gòu)參數(shù)如表1.2所示，熱研1號(hào)的所有參數(shù)均大于臺(tái)灣種，其中粘附性、彈性、咀嚼性差別較大，而硬度、內(nèi)聚性、膠黏性差別相對(duì)較小。表1.2不同品種胚乳的質(zhì)構(gòu)參數(shù)品種（胚乳）硬度/N粘附性/mJ內(nèi)聚性/%彈性/mm膠黏性/N咀嚼性/mJ熱研1號(hào)1.1200.3130.3402.0700.3300.820臺(tái)灣種0.8900.0400.3070.5870.2700.140 熱研1號(hào)與臺(tái)灣種檳榔的果肉質(zhì)構(gòu)參數(shù)如表1.3所示，其中熱研1號(hào)的硬度為5.647N，與臺(tái)灣種差別不大，粘附性為0.740mJ，內(nèi)聚性為0.277%，彈性為2.823mm，膠黏性為1.570N，咀嚼性為4.480mJ。熱研1號(hào)果肉并非與胚乳一樣質(zhì)構(gòu)參數(shù)均高于臺(tái)灣種，果肉參數(shù)兩種檳榔各有高低。其中熱研1號(hào)的粘附性、彈性、咀嚼性高于臺(tái)灣種，而其他參數(shù)則低于臺(tái)灣種。表1.3不同品種果肉的質(zhì)構(gòu)參數(shù)品種（胚乳）硬度/N粘附性/mJ內(nèi)聚性/%彈性/mm膠黏性/N咀嚼性/mJ熱研1號(hào)5.6470.7400.2772.8231.5704.480臺(tái)灣種5.9330.0100.4601.1902.7903.3272.4.3口感評(píng)價(jià) 口感評(píng)價(jià)主要根據(jù)檳榔鮮果的甜度、刺激性、澀感、硬度四個(gè)指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)25分。檳榔鮮果口感評(píng)價(jià)結(jié)果如圖1.1所示，熱研1號(hào)的口感明顯優(yōu)于臺(tái)灣種。主要表現(xiàn)在較強(qiáng)的刺激性、甜度以及較小的澀味，兩者硬度差別不大。熱研1號(hào)刺激性指標(biāo)平均得分為20分，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)臺(tái)灣種的6分，說(shuō)明檳榔堿的含量高，咀嚼后產(chǎn)生的興奮感強(qiáng)烈。熱研1號(hào)的甜度得分為21分，高于臺(tái)灣種接近1倍，口感甜度好。圖1.1檳榔鮮果口感評(píng)價(jià)2.5小結(jié)熱研1號(hào)果實(shí)較大，呈橢圓形，外皮青綠色，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于臺(tái)灣種檳榔。由于檳榔堿、還原性糖、膳食纖維的含量跟檳榔的口感密切相關(guān)，對(duì)這三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行定量測(cè)定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱研1號(hào)中檳榔堿的含量較高，咀嚼后刺激性興奮感強(qiáng)烈，不溶性膳食纖維含量低，口感較好。通過(guò)質(zhì)構(gòu)儀檢測(cè)，果肉的硬度、膠黏性、咀嚼性均高于胚乳，由于果肉已經(jīng)發(fā)展成熟呈纖維化，胚乳中含水量較高，正處于液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程。熱研1號(hào)相比于臺(tái)灣種，更耐咀嚼，口感更佳。由于熱研1號(hào)檳榔堿含量高，果形好，易烘干，適用于青果加工，加工過(guò)程中檳榔堿部分流失，高濃度的檳榔堿保證加工完成后果實(shí)的品質(zhì)。

3檳榔氨基酸測(cè)定3.1引言檳榔中含有多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有重要的生理作用，被稱為“長(zhǎng)壽食品”以及“天然營(yíng)養(yǎng)庫(kù)”。檳榔越來(lái)越受到人們的重視，作為保健食品開(kāi)發(fā)利用，檳榔中氨基酸含量以及種類分析至關(guān)重要。檳榔中氨基酸種類繁多，主要以谷氨酸、纈氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、組氨酸為主，其總量超過(guò)總氨基酸的一半。這些氨基酸能夠促進(jìn)血細(xì)胞再生，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)具有營(yíng)養(yǎng)作用，防止肝腎功能衰竭，同時(shí)還可以治療高血壓、肌無(wú)力等癥狀。本章擬采用色譜法對(duì)檳榔果實(shí)中的氨基酸成分進(jìn)行分析，以對(duì)檳榔的開(kāi)發(fā)利用提供參考。3.2材料儀器3.2.1試劑材料供試材料為人工繁育的“熱研1號(hào)”以及臺(tái)灣中檳榔。氨基酸混合標(biāo)樣(Leu,Ilu,Lys,His,Ser,Gly,Thr,Ala,Met,Val,Glu,Phe,Asp,Pro,Thr)，購(gòu)買于中國(guó)生物制品鑒定所。甲醇、醋酸、次氯酸鈉、鄰苯二甲酸酐等試劑均為分析純，購(gòu)買于國(guó)藥集團(tuán)上海試劑公司。3.2.2儀器設(shè)備儀器名稱型號(hào)廠家高效液相色譜儀SPD-20A日本島津電子天平JA2003上海舜宇橫平超聲機(jī)KQ-250寧波新芝有限公司恒溫水浴鍋HH-6上?？瞥?jī)x器公司電熱鼓風(fēng)干燥箱101A-2B天津泰斯特公司3.3方法步驟3.3.1色譜條件色譜柱：Thermo鈉型色譜柱（150mm×39mm內(nèi)徑）；柱溫：60°C；流速：0.6mL/min；檢測(cè)器為熒光檢測(cè)器；洗脫條件如下表所示：[27]時(shí)間（min）流動(dòng)相A（%）流動(dòng)相B（%）08020201288326040338020流動(dòng)相A：醋酸鈉緩沖液（0.2M,pH=6.45）；流動(dòng)相B：甲醇3.3.2溶液配制 次氯酸鈉緩沖液配制：首先配制硼酸緩沖液，精密稱取20.35g碳酸鈉，9.40g硫酸鉀，6.78g硼酸，置于500mL容量瓶中，加入適量水超聲溶解后，放置室溫用蒸餾水定容至刻度。向硼酸緩沖液中加入0.2mL次氯酸鈉，搖勻后，即得到反應(yīng)液A—次氯酸鈉緩沖液。鄰苯二甲醛緩沖液配制：精密稱取聚氧乙烯月桂醚5.00g置于500mL容量瓶中，恒溫水浴助溶并間歇超聲，放至室溫后蒸餾水定容至刻度，得到1%的聚氧乙烯月桂醚溶液。稱取0.080g鄰苯二甲醛置于西林瓶中，用甲醇溶解后，加入0.2mL巰基乙醇，最后加入0.4mL聚氧乙烯月桂醇醚混合均勻后，用硼酸緩沖液稀釋至100mL。氨基酸標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：氨基酸混標(biāo)的濃度為2.5μM，進(jìn)樣之前用1%（v:v）的鹽酸水溶液稀釋10倍。3.3.3樣品前處理以及分析將“熱研1號(hào)”與臺(tái)灣種檳榔果實(shí)，剪碎后置于45°C鼓風(fēng)干燥箱中充分干燥。干燥完全后粉碎，過(guò)篩得到粉末，精密稱取0.5g供試樣品置于安剖瓶中，向其中加入鹽酸水溶液（50:50），火焰灼燒拉絲封口后，將安剖瓶置于110°C沙浴中降解過(guò)夜，0.45μm濾膜過(guò)濾后，用稀鹽酸稀釋25倍，取40μL樣品注入HPLC進(jìn)行分析。[28]3.4結(jié)果討論3.4.1氨基酸色譜圖氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)品以及供試品的色譜圖如下所示，圖2.1，圖2.2，圖2.3分別代表氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品、熱研1號(hào)、臺(tái)灣種檳榔樣品，從圖中可以看出各種氨基酸組分之間基本能夠分離，供試品的氨基酸與標(biāo)準(zhǔn)品保留時(shí)間基本一致，氨基酸組分均能檢測(cè)出，并得到有效分離。圖2.1氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖圖2.2“熱研1號(hào)”氨基酸色譜圖圖2.3臺(tái)灣種檳榔氨基酸色譜圖3.4.2氨基酸含量測(cè)定 通過(guò)離子色譜法不僅能夠?qū)Π被徇M(jìn)行定性分析，還能根據(jù)峰面積大小計(jì)算得到各氨基酸組分的含量?！盁嵫?號(hào)”與臺(tái)灣檳榔中氨基酸成分如下表所示，由表中可以看出個(gè)品種的檳榔氨基酸種類一致，除了脯氨酸檢測(cè)不到之外，其他14種氨基酸均能檢出，其中含有蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸七種必須氨基酸?！盁嵫?號(hào)”與臺(tái)灣種檳榔氨基酸總量分別占5.41%和6.06%，其中必須氨基酸的含量分別為2.53%和2.73%。聯(lián)合國(guó)糧食和農(nóng)業(yè)組織以及世界衛(wèi)生組織對(duì)優(yōu)質(zhì)蛋白的定義為必需氨基酸占總氨基酸的比值（EAA/TAA）在36%以上，必需氨基酸與非必須氨基酸的比例（EAA/NEAA）在60%以上，熱研1號(hào)與臺(tái)灣檳榔的EAA/TAA值為46.7%和46.5%，EAA/NEAA比值分別為87.8%和82.0%，均符合優(yōu)質(zhì)蛋白的定義，說(shuō)明“熱研1號(hào)”和臺(tái)灣檳榔的蛋白質(zhì)量較高，而且這“熱研1號(hào)”的兩個(gè)指標(biāo)比臺(tái)灣種還要高，說(shuō)明兩者相比“熱研1號(hào)”蛋白更佳。表2.1不同種檳榔氨基酸含量氨基酸種類熱研1號(hào)臺(tái)灣種天冬氨酸（Asp）0.350.62蘇氨酸（Thr）*0.260.20絲氨酸（Ser）0.250.30谷氨酸（Glu）0.670.72脯氨酸（Pro）--甘氨酸（Gly）0.310.37丙氨酸（Ala）0.260.26纈氨酸（Val）*0.560.57蛋氨酸（Met）*0.100.12異亮氨酸（Ile）*0.250.36亮氨酸（Leu）*0.490.47酪氨酸（Thr）0.430.27苯丙氨酸（Phe）*0.530.62組氨酸（His）0.610.79賴氨酸（Lys）*0.340.39總氨基酸5.416.06必需氨基酸2.532.73必需氨基酸占總氨基酸含量46.7745.05檳榔中氨基酸含量最高的是Glu、Val、Leu、Phe、His、Thr這幾種氨基酸，占氨基酸總量的一半以上?！盁嵫?號(hào)”與臺(tái)灣種檳榔氨基酸含量又有所不同，前者含量最高的氨基酸為Glu、His、Val，后者含量最高的氨基酸為Glu、Phe、His。谷氨酸是提供鮮味的氨基酸，谷氨酸含量較高能夠提供一種鮮美的味道，使檳榔更受歡迎。谷氨酸還能夠促進(jìn)造血細(xì)胞生長(zhǎng)，對(duì)神經(jīng)細(xì)胞具有保護(hù)作用，起到預(yù)防老年癡呆以及貧血的作用。組氨酸能夠保護(hù)胃黏膜，減少潰瘍發(fā)生率，還能穩(wěn)定免疫系統(tǒng)，避免過(guò)敏的發(fā)生，更重要的是組氨酸可以舒張血管、降低血壓，在臨床中得到了廣泛應(yīng)用。亮氨酸、纈氨酸是體內(nèi)活性酶的重要結(jié)構(gòu)單元，對(duì)身體生長(zhǎng)發(fā)育具有重要調(diào)節(jié)作用，還對(duì)肝腎功能有一定的調(diào)節(jié)作用，防治器官衰竭。檳榔中的其他氨基酸，含量雖然不高，但是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也極為重要，是檳榔中的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。3.4.3色譜條件優(yōu)化 等比洗脫樣品的保留時(shí)間較長(zhǎng)，通過(guò)分析相鄰峰保留時(shí)間的差別采用梯度洗脫，保證色譜峰分離的同時(shí)，盡可能縮出峰時(shí)間，降低能耗減少試劑用量。經(jīng)過(guò)優(yōu)化，最終確定的洗脫條件如3.3.1項(xiàng)下所述，洗脫總時(shí)間為33分鐘，各色譜峰基本分離，相鄰色譜峰并沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)長(zhǎng)間隔，標(biāo)準(zhǔn)品與樣品溶液均達(dá)到滿意的分離效果。 在其他條件固定情況下，柱溫箱溫度對(duì)色譜峰的分離具有較大影響，溫度過(guò)低時(shí)，色譜峰較寬，洗脫時(shí)間延長(zhǎng)，溫度過(guò)高時(shí)色譜峰出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，不能達(dá)到有效分離，最終確定柱溫箱溫度為60°C，在此條件下分離效果較好。 流動(dòng)相的pH對(duì)離子色譜具有重要影響，氨基酸為兩性物質(zhì)，在pH值較小的酸性條件下帶正電荷，在堿性條件下帶負(fù)電荷。流動(dòng)相pH較低時(shí)，樣品保留時(shí)間增加、同樣濃度峰面積較小，隨著pH值得增加封面積升高，靈敏度提升，但是當(dāng)pH值過(guò)高時(shí)，氨基酸衍生化后容易發(fā)生沉淀，堵塞色譜柱，最終確定的最佳pH值為6.45。 流速越快，保留時(shí)間越短，洗脫效率高，但是流速過(guò)高后會(huì)導(dǎo)致，分析時(shí)間段色譜峰不能有效分離，最終確定的最佳流速為0.6mL/min。3.5小結(jié) 本章采用高效液相色譜對(duì)檳榔中的氨基酸進(jìn)行定性定量分析，經(jīng)過(guò)優(yōu)化最終采用梯度洗脫條件，柱溫箱溫度設(shè)置為60°C，洗脫速度0.6mL/min。在此色譜條件下，氨基酸標(biāo)準(zhǔn)溶液以及檳榔供試品中的氨基酸均能得到有效分離，而且總洗脫時(shí)間短，具有高效、低耗的特點(diǎn)。 通過(guò)分析得知，檳榔中含有14種氨基酸，其中有7種為必需氨基酸，而且必需氨基酸所含比例較高，是一種優(yōu)質(zhì)蛋白?！盁嵫?號(hào)”中的氨基酸總量為5.41%，其中EAA/TAA比值為87.8%，臺(tái)灣中氨基酸總量為6.06%，其中EAA/TAA比值為82.0%。盡管臺(tái)灣種氨基酸總量較高，但是“熱研1號(hào)”所含EAA比例更高，顯示其蛋白質(zhì)量更佳。 氨基酸是人體所需的重要營(yíng)養(yǎng)成分，具有多種生理功能能夠，促進(jìn)血液細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)，緩解疲勞、降低高血壓等癥狀。更重要的氨基酸作為蛋白質(zhì)的合成原料，能夠促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，構(gòu)成體內(nèi)關(guān)鍵酶、抗體以及激素，為人體不可或缺的生命物質(zhì)。充分認(rèn)識(shí)檳榔中的氨基酸，發(fā)揮其藥用、保健功能的價(jià)值對(duì)檳榔的開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。

結(jié)論本文對(duì)“熱研1號(hào)”以及臺(tái)灣種檳榔進(jìn)行了基本性狀以及氨基酸營(yíng)養(yǎng)成分分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“熱研1號(hào)”檳榔果實(shí)較大，呈橢圓形，外皮青綠色，果實(shí)重量遠(yuǎn)大于臺(tái)灣種。“熱研1號(hào)”中檳榔堿的含量較高，咀嚼后刺激性興奮感強(qiáng)烈，不溶性膳食纖維含量低，口感較好。在使用高效液相色譜法分析氨基酸過(guò)程中，最終采用梯度洗脫條件，柱溫箱溫度設(shè)置為60°C，洗脫速度0.6mL/min。通過(guò)分析得知檳榔中含有14中氨基酸，其中有7種為必需氨基酸，而且必需氨基酸所含比例較高，是一種優(yōu)質(zhì)蛋白?！盁嵫?號(hào)”中的氨基酸總量為5.41%，其中EAA/TAA比值為87.8%，臺(tái)灣中氨基酸總量為6.06%，其中EAA/TAA比值為82.0%。盡管臺(tái)灣種氨基酸總量較高，但是“熱研1號(hào)”所含EAA比例更高，顯示其蛋白質(zhì)量更佳。

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成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文誠(chéng)信承諾書(shū)本人慎重承諾和聲明：1.本人已認(rèn)真學(xué)習(xí)《學(xué)位論文作假行為處理辦法》（中華人民共和國(guó)教育部第34號(hào)令）、《成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文作假行為處理實(shí)施細(xì)則（試行）》（成理工教發(fā)〔2013〕30號(hào)）文件并已知曉教育部、學(xué)院對(duì)論文作假行為處理的有關(guān)規(guī)定，知曉論文作假可能導(dǎo)致作假者被取消學(xué)位申請(qǐng)資格、注銷學(xué)位證書(shū)、開(kāi)除學(xué)籍甚至被追究法律責(zé)任等后果。2.本人已認(rèn)真學(xué)習(xí)《成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》，已知曉學(xué)院對(duì)論文撰寫(xiě)的內(nèi)容和格式要求。3.本人所提交的學(xué)位論文（題目：泥沙淤積對(duì)河道影），是在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成，本人對(duì)該論文的真實(shí)性、原創(chuàng)性負(fù)責(zé)。若論文按有關(guān)程序調(diào)查后被認(rèn)定存在作假行為，本人自行承擔(dān)相應(yīng)的后果。承諾人（學(xué)生簽名）：徐偉2016年1月23日注：學(xué)位論文指向我校申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位所提交的本科學(xué)生畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告、畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。摘要泥沙在天然河道中的存在是普遍的。當(dāng)水流的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能時(shí)，在泥沙的某些特性及相對(duì)速度的作用下，必然會(huì)對(duì)河道產(chǎn)生一定的影響，其中包括生物的多樣性、坡岸的穩(wěn)定性和河床的沖刷淤積問(wèn)題產(chǎn)生一定的影響。關(guān)鍵詞：泥沙河道生態(tài)AbstractThesedimentwidelyexistsinnaturalrivers.Whenthegravitationalpotentialenergyistransformedintokineticenergy,thefluidwillinevitablyhavesomeimpackondownstreamriverbecauseoftherelativevelocityandcertaincharacteristicsofsediment.Thoseeffectscanberemarkabletothebankslopestability,thebiologicaldiversityandthesiltationofriverbed.Keyword:sedimentriverecology緒論中國(guó)河流眾多，其中有5萬(wàn)多條流域面積大于100km2，有1500多條流域面積在1000km2以上的河流。我國(guó)水資源豐富，水能蘊(yùn)藏量為5.8億kW，正常年徑流量大27115億m3。在我國(guó)江河治理中，有一個(gè)十分突出的問(wèn)題那就是泥沙問(wèn)題，在大江大河流域內(nèi)水土流失嚴(yán)重，引起大量泥沙輸入問(wèn)題，江河治理的復(fù)雜性更嚴(yán)重，并帶來(lái)危害。根據(jù)20世紀(jì)80年代初期統(tǒng)計(jì)，我國(guó)水土流失面積為120余萬(wàn)km2，占全國(guó)國(guó)土面積960萬(wàn)km2的12.5%，其中七大江河（即長(zhǎng)江、黃河、淮河、海河、遼河、松花江、珠江）水土流失面積最大，占總流失面積的85.8%。黃河是世界上泥沙量最大的大河，多年的平均年輸沙量達(dá)16億噸之多。特別是黃河中游的黃土高原溝壑丘陵區(qū)，平均每年溝蝕和侵蝕模數(shù)可達(dá)10000/（km2·a）。長(zhǎng)江宜昌站平均年輸沙量為5.3億噸，因此長(zhǎng)江是僅次于黃河河流輸沙量而居我國(guó)的第二位的河流。隨著我國(guó)開(kāi)展了長(zhǎng)江、黃河以及其他各大流域的開(kāi)發(fā)治理工作，我國(guó)政府對(duì)泥沙問(wèn)題的研究工作十分看重，投入大量的人力、物力和資金，對(duì)許多嚴(yán)重的泥沙問(wèn)題進(jìn)行了更深入的研究。

一泥沙3.1泥沙(知網(wǎng))泥沙按粒徑大小分為塊石、卵石、礫石、砂、粉砂和黏土。粒組名稱粒徑范圍/mm一般特征塊石＞200透水性很大，無(wú)粘性，無(wú)毛細(xì)水卵石200—60礫石60—20透水性大，無(wú)粘性，毛細(xì)水上升高度不超過(guò)粒徑大小20—55--2砂2--0.5易透水，當(dāng)混入云母等雜質(zhì)是遭水性減小，而壓縮性增加：無(wú)粘性，遇水不膨脹，干燥時(shí)松散，毛細(xì)水上升高度不大，隨粒徑變小而增大0.5--0.250.25--0.075粉粒0.075--0.005透水性小，濕時(shí)稍有粘性，遇水膨脹小，干時(shí)稍有收縮，毛細(xì)水上升高度較大較快，極易出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象黏粒＜0.005透水性很小，濕時(shí)有粘性、可塑性，遇水膨脹大，干時(shí)收縮顯著；毛細(xì)水上升高度大，但速度較慢表1.1粘性泥沙的晶粒尺寸一般小于63微米。細(xì)顆粒通常存在于河口中上游，瀉湖和沿海港灣。細(xì)粒沉積物的來(lái)源可能是河流和海洋。細(xì)顆粒懸浮泥沙在河口環(huán)境中起著重要作用。細(xì)顆粒泥沙在懸浮液中通過(guò)電流和波浪作用輸送。在河口，作用于細(xì)粒物料的運(yùn)輸機(jī)制（沉降和沖刷滯后）傾向于集中和沉積在該地區(qū)的內(nèi)部庇護(hù)部位的細(xì)粒物質(zhì)。高濃度懸浮區(qū)被稱為最大渾濁度，并將根據(jù)潮汐周期和河流的淡水輸入等改變其在河口的位置。細(xì)粒沉積物的特點(diǎn)是緩慢的沉降速度。因此，他們可能在水流穩(wěn)定之前被長(zhǎng)距離運(yùn)輸。細(xì)顆粒泥沙的粘性特性使它們粘在一起，絮體較大的聚集體或絮體沉降速度比單個(gè)粒子高得多。以這種方式，他們就能夠沉積在單個(gè)微粒將永遠(yuǎn)不會(huì)到達(dá)的區(qū)域。破壞絮凝體的形成關(guān)鍵在于懸浮泥沙量以及流動(dòng)的湍流特性。粘土顆粒在他們的表面有一個(gè)板狀結(jié)構(gòu)和負(fù)離子電荷，在鹽水中，粒子的負(fù)電荷吸引帶正電荷的陽(yáng)離子形成周圍的顆粒，這樣的粒子會(huì)互相排斥。盡管有排斥力，在鹽水中還是會(huì)絮凝形成大的聚集體或絮體顆粒。這是因?yàn)樵邴}水中，雙電層被壓縮和有吸引力的范德華力作用于原子使雙粒子變得活躍。絮凝受濃度的影響，因?yàn)樵谒懈囝w粒會(huì)增加接觸。由于湍流的沖擊剪切作用，湍流對(duì)絮凝也有很大的影響。3.2泥沙的形成與其影響因素流域內(nèi)產(chǎn)生泥沙的多少，速度等特性實(shí)際上是依靠流域抗侵蝕性和侵蝕動(dòng)力這對(duì)矛盾體之間的對(duì)比關(guān)系。侵蝕動(dòng)力包括水力，風(fēng)力，重力，凍融和生物作用對(duì)巖石土壤的分離剝蝕及分離物的搬運(yùn)兩方面；流域的抗侵蝕性主要和流域下墊面的特征有關(guān)。即使對(duì)同一區(qū)域，侵蝕動(dòng)力，流域下墊面的特性也并不是一成不變的，事實(shí)上侵蝕作用本身就在不斷改變著流域植被，土壤組成，地貌特征等特性，只不過(guò)這種改變的時(shí)間尺度與侵蝕作用相比往往很大而已。以下介紹不同的產(chǎn)生泥沙模式，并且分析不同的作用因素在產(chǎn)沙過(guò)程中的作用。風(fēng)力侵蝕風(fēng)力侵蝕是地表土壤被風(fēng)力破壞，搬運(yùn)和沉積的現(xiàn)象。它主要發(fā)生在干旱和半干旱地區(qū)。風(fēng)力侵蝕包括吹蝕，磨蝕和吹移幾個(gè)過(guò)程。風(fēng)吹地表時(shí)產(chǎn)生紊流，使地表物質(zhì)的結(jié)構(gòu)遭受破壞，并且部分物質(zhì)吹離原地的過(guò)程稱之為吹蝕。磨蝕是指風(fēng)沙流接近地表遷移時(shí)沙粒對(duì)地表物質(zhì)的沖擊與摩擦作用。廣大風(fēng)沙區(qū)凡是地表缺少植被覆蓋的裸地都不同程度的遭受到風(fēng)蝕和磨蝕。吹移是指強(qiáng)大的風(fēng)沙流呈舌狀前進(jìn)，即活動(dòng)沙丘移動(dòng)。活動(dòng)沙丘移動(dòng)速度取決于風(fēng)力大小和沙體運(yùn)動(dòng)前方的地貌條件。具體而言，吹移又有以下形式：懸移---顆粒半徑小于0.1mm的粉沙，粘粒被卷?yè)P(yáng)至高空，隨風(fēng)飄行；躍移---顆粒半徑0.25~0.50mm的中細(xì)沙粒，受到風(fēng)力沖擊脫離地表后，又重返地面；蠕移----顆粒半徑0.5~2.0mm的較大顆粒不易被風(fēng)吹離地表沿著地表滾滑。有必要指出的是，風(fēng)力侵蝕量和風(fēng)力侵蝕的產(chǎn)沙量并不是同一體，凡經(jīng)過(guò)風(fēng)力吹揚(yáng)的沙都可以稱為侵蝕，但是流域風(fēng)力產(chǎn)沙量指由風(fēng)力輸移至河流中的沙量，風(fēng)力侵蝕產(chǎn)沙量只是風(fēng)力侵蝕中很少的一部分?？v然如此，風(fēng)力侵蝕產(chǎn)生的泥沙可能暫時(shí)儲(chǔ)存在流域中，而后被別的動(dòng)力因素例如水流等輸移至河道中，間接影響流域產(chǎn)沙量。黃河中游流域風(fēng)沙入河沙量約為1.6x108t(直接進(jìn)入黃河干流的約為0.5x108t,進(jìn)入各個(gè)支流的約為1.1x108t),占黃河年平均輸沙量的1/10，約占粗泥沙總量的1/4.重力侵蝕重力侵蝕是地表物質(zhì)因重力作用失去塑性平衡，產(chǎn)生破壞，位移和堆積的現(xiàn)象。當(dāng)土石介質(zhì)松散或者地表易滑，臨空面陡，地面缺乏植被時(shí)，一旦受到地震，降水，地表徑流及地下水，波浪，冰川，人工采掘和爆破等任何一種營(yíng)力作用時(shí)，便會(huì)激發(fā)重力侵蝕。重力侵蝕的主要侵蝕產(chǎn)沙方式是滑坡，崩坍，瀉溜?；率切逼律系耐馏w在重力作用下，塊體沿弱結(jié)構(gòu)面整體下滑的現(xiàn)象。崩坍的陡崖上的土石巖體失去平衡，在自身重力作用下，突然脫離母體墜落的現(xiàn)象。陡坡上的土石體經(jīng)過(guò)物理與化學(xué)風(fēng)化作用形成碎屑，在自身重力作用下沿坡面滾下堆積在半坡的現(xiàn)象稱為瀉溜。不同侵蝕產(chǎn)生泥沙模式的規(guī)模可以用相差很大。從產(chǎn)生泥沙的角度，重力侵蝕如崩坍，滑坡往往并不能直接產(chǎn)生泥沙，而且侵蝕物質(zhì)轉(zhuǎn)化為泥沙的速度比較慢。因?yàn)槿绻挥兄亓Φ膮⑴c，則坡面物質(zhì)移動(dòng)的距離是十分有限的，一般很難達(dá)到1km。。但是，重力侵蝕使大量的土體，巖塊成為分離的碎屑堆積物，常常成為水力搬運(yùn)的對(duì)象。重力侵蝕發(fā)生一次，往往產(chǎn)生按常年沙量計(jì)算幾十年才能產(chǎn)生的泥沙，堆積在流域內(nèi)的大量堆積體長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)成為活躍的沙源。3水力侵蝕水力侵蝕是在降水，降雨形成的地表徑流作用下，土體被分離，輸移和沉積的過(guò)程。不論根據(jù)動(dòng)力作用于地面的強(qiáng)度，頻率，分布范圍還是產(chǎn)沙貢獻(xiàn)，水力侵蝕都是最主要的侵蝕產(chǎn)沙模式。常見(jiàn)的水蝕形式有面蝕和溝蝕兩種。

二河流的功能及演變2.1河流的功能河流是人類和動(dòng)植物的生存之源，是生態(tài)系統(tǒng)和地貌演變中最具有活力的部分。河流的功能是多方面的，傳統(tǒng)的功能可以用“除害”和“興利”兩大內(nèi)容概括：興利是以水資源的利用和開(kāi)發(fā)為主要內(nèi)容，如農(nóng)業(yè)灌溉、城市用水、水利發(fā)電、航運(yùn)等；除害是以防洪除澇為主要內(nèi)容，如疏通河道、修堤筑壩、挖河導(dǎo)流等。河流的環(huán)境功能主要表現(xiàn)在輸沙、水體自凈和景觀等方面。河流的生態(tài)功能指的是河流為動(dòng)植物繁衍提供了棲息地、通道、屏障及食物的來(lái)源。概括起來(lái)，河流的功能主要包括：水利功能、資源功能、環(huán)境功能和生態(tài)功能四個(gè)方面，各功能要素見(jiàn)表2.1。一級(jí)功能二級(jí)功能功能載體水利功能防洪除澇堤防、護(hù)岸、濕地、湖泊沼澤、閘壩等資源功能發(fā)電、航運(yùn)、養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)及居民生活用水等水庫(kù)、攔水閘、壩及其他水利設(shè)施生態(tài)功能棲息地、氣候調(diào)節(jié)、吸收噪音、空氣及水的凈化水體、水面、岸邊植被等環(huán)境功能自凈、輸沙、景觀娛樂(lè)、場(chǎng)所及形象功能河流、水體、濱水公園等3.2河流的演變河流系統(tǒng)是一個(gè)包含河流水文、河床邊界、泥沙、水環(huán)境、水生態(tài)等在內(nèi)，多組織組成的復(fù)雜系統(tǒng)。河流系統(tǒng)內(nèi)部存在大量的關(guān)系鏈，在外界條件作用下系統(tǒng)內(nèi)個(gè)組織不斷改變，并且相互制約和作用。水沙條件變化后，河流水文、輸沙、水力、河床形態(tài)等發(fā)生相應(yīng)的改變，從而引起河流環(huán)境的變化。即河流、泥沙和河床之間變現(xiàn)為一個(gè)整體聯(lián)系和相互影響的關(guān)系。自然情況下，水沙過(guò)程和河床演變表現(xiàn)出其固有的特性，它們之間維持著一種平衡，河流系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，都能適應(yīng)于這種平衡。一旦水沙過(guò)程被干擾超過(guò)一定的限度，就會(huì)打破原有的平衡，引起河流系統(tǒng)的整體響應(yīng)。水流、泥沙是河流系統(tǒng)的動(dòng)力因素，它在輸移過(guò)程中塑造著各種河流地貌形態(tài)，并通過(guò)與河床互相作用，對(duì)河床演變起控制作用。如圖2.1圖2.12.3河流洪水洪水給人類正常的生活生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重的禍患與損失，但洪水又是河流的必要組成成分。在一般情況下，河流決定著洪水的前進(jìn)方向，而洪水有時(shí)又要淤積或沖刷河床，甚至讓河流改道。自然洪水對(duì)生態(tài)系統(tǒng)也有好的影響。正是洪水與河流的互相影響，河流生態(tài)系統(tǒng)才逐漸進(jìn)化，生物才得以保持多樣性，生態(tài)環(huán)境也朝著有利人類發(fā)展生存的方向演替。洪水根據(jù)水流量大小劃分為：一般洪水、較大洪水、大洪水、特大洪水、特罕見(jiàn)大洪水等。較小的洪水在干旱地區(qū)的干旱季節(jié)有著和重要的生態(tài)意義。它刺激著魚(yú)類產(chǎn)卵，輸沙，改善水質(zhì)等。它們重新設(shè)定了一系列河流條件，引起了上游魚(yú)類和植物種子的遷移。同時(shí)還能對(duì)河岸重新浸潤(rùn)，沖擊河口淤泥。3泥沙的運(yùn)輸及模擬

三泥沙運(yùn)動(dòng)對(duì)下游河道的影響3.1降低下游河道穩(wěn)定性在河床上的沙質(zhì)，在水流的強(qiáng)度較小的時(shí)候，河床很有可能會(huì)產(chǎn)生水壟或者是沙紋。隨著水流強(qiáng)度的逐漸增大，沙壟的尺寸會(huì)慢慢的增長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到一定的程度后又會(huì)漸漸的減小，直到消失不見(jiàn)。這是重新回到比較夾帶的狀況，理論上講，河床上常常會(huì)有很大的泥沙輸移的強(qiáng)度，一般情況下稱其為動(dòng)平床。水流每進(jìn)一步增強(qiáng)，整個(gè)床面將會(huì)被為巨大尺度的沙浪慢慢所代替。沙浪與水面波動(dòng)幾乎是一模一樣,傳播方向也可能為逆行、順行或者是停滯不動(dòng),對(duì)應(yīng)的分別稱為逆行沙波、順行沙波和駐波。床面形態(tài)的也會(huì)隨著不同階段和情況,河床水流阻力也會(huì)變化,主要的原因是由于沙波阻力的所影響的的。不同的水流會(huì)形成不一樣的沙波,當(dāng)水流條件的被改變以后,床面的形態(tài)相應(yīng)變化也會(huì)改變。但是,由于慣性產(chǎn)生的作用,水流條件的變化往往會(huì)在沙波的變化形成之前產(chǎn)生,兩者存在一定的時(shí)差。對(duì)懸移質(zhì)來(lái)說(shuō),泥沙如果存在于水中,會(huì)增加水的容重。在流速在增大的過(guò)程中,上舉力也會(huì)逐漸的增大,水的紊動(dòng)也會(huì)增強(qiáng),水中也會(huì)夾帶著更多的泥沙。在遇到彎道或者是障礙物時(shí),水流會(huì)因?yàn)閼T性的作用保持著原來(lái)的方向運(yùn)動(dòng),進(jìn)而增加了對(duì)轉(zhuǎn)彎處以及兩側(cè)及凹岸的下游段的沖刷。當(dāng)然某些岸邊區(qū)域也可能有時(shí)浸泡在水中,有時(shí)又會(huì)裸露在陽(yáng)光下暴曬,導(dǎo)致了岸邊巖石由于熱脹冷縮、浪壓力、化學(xué)反應(yīng)等原因而風(fēng)化。導(dǎo)致河道中含有比原來(lái)更多的泥沙。由于含沙量較高的泥沙會(huì)破壞下游河道的穩(wěn)定性,使下游的泥沙含量不斷的增大,并最終保持穩(wěn)定。并且,在平原地帶的夾沙水流在一般情況下通常會(huì)形成一個(gè)三角洲。如我國(guó)的長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲、黃河三角洲等等。在流路改道形成了新的流路之后,河道會(huì)隨著時(shí)間的增加而逐漸使淤積抬高并慢慢的延伸,當(dāng)河槽淤積到了一定程度之后,會(huì)使得河床高程高出兩岸地面,直到最后改道為止。黃河在近代三角洲上實(shí)際已經(jīng)在行水約年,并且共改道余數(shù)次,平均大約每年改道一次圖。3.2對(duì)下游河道沖淤的影響當(dāng)水流輸沙能力多余河道上游來(lái)沙量,水流的程度不足以讓床沙所有的粒徑級(jí)泥沙起動(dòng)的時(shí)候,床面就會(huì)因?yàn)檫x擇性的侵蝕而逐漸變成粗化層,并隨著床面推移質(zhì)的不平衡慢慢輸移,床沙粗化與不平衡輸沙是粗化問(wèn)題相互影響的兩個(gè)方面。在水流輸沙能力多于供水量，并且床面泥沙發(fā)生了選擇性輸移即部分動(dòng)輸或者是分選輸移的條件下,比較細(xì)的顆?？赡軙?huì)變成懸移質(zhì)或者是推移質(zhì)導(dǎo)致被沖刷而逐漸下移,而較粗的顆粒則會(huì)留在床面上保持基本不動(dòng),使得床面在下切的時(shí)候使得組成物質(zhì)不斷的變粗,并且最終形成以不動(dòng)的粗顆粒為主體粗化的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),稱之為粗化保護(hù)層,用來(lái)限制河床的持續(xù)侵蝕。若是水流強(qiáng)度繼續(xù)擴(kuò)大,則可讓沙粒粒徑范圍慢慢擴(kuò)大,粗化層中又有以部分相對(duì)較細(xì)的顆粒以層移質(zhì)或者是接觸質(zhì)的形式而導(dǎo)致被沖刷下移,并形成一種新的級(jí)配更粗的粗化層,一直到出現(xiàn)極限粗化層或者是臨界粗層除險(xiǎn)的出現(xiàn)。若是此后再增加流量,則顆粒全會(huì)被沖走,粗化層則會(huì)完全破壞露出下層的原始配床沙,使得床面再一層刷深。在非均勻沙尤其是卵石所組成的河流中,粗化層的現(xiàn)象是最為常見(jiàn)的。在上游無(wú)泥的沙所補(bǔ)給的情況下,會(huì)隨著床沙不斷沉降,輸沙率也會(huì)隨著粗化過(guò)程的發(fā)展而慢慢的減少,直到床面會(huì)形成粗顆粒保護(hù)層,這時(shí)輸沙率會(huì)無(wú)限的趨于零,這是由于沖刷粗化的過(guò)程中輸沙率所變化的正常趨勢(shì)。因?yàn)楦黝w泥沙所處床面的位置和所受作用的流速的隨機(jī)性,導(dǎo)致了泥沙的起動(dòng)和輸移會(huì)帶有一定的隨機(jī)性,而單位床面上可動(dòng)的沙粒數(shù)和輸移的泥沙數(shù)也是不一定的,即可動(dòng)的沙粒數(shù)和輸移的顆數(shù)是一個(gè)不確定的過(guò)程,有些生物滅絕的過(guò)程，優(yōu)勝劣汰。而床面的泥沙與水中懸移質(zhì)是不可分割的一個(gè)整體,他們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)遵循運(yùn)動(dòng)—靜止—再運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)原則。而在水體流動(dòng)過(guò)程中,會(huì)因?yàn)榱魉偈冀K達(dá)不到起動(dòng)速度或在某些細(xì)顆粒泥沙會(huì)被嵌套