XRD是什么？
晶体是由原子、离子及分子通过规律的周期性排列所形成的三维结构，当X射线投射到晶体上之后，受到原子的散射，由于上述的周期排列，导致形成的散射波之间存在固定的相位关系。不同的原子散射X射线之间会互相干扰，有些方向的衍射会加强，有些方向的衍射会互相抵消。因此衍射线的分布规律是由晶胞的形状、大小以及位向所决定，而衍射强度是由原子种类及其处于晶胞中的位置所决定[1]。
XRD是（X-ray Diffraction）射线衍射仪的简称。通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息。其基本原理是：当X射线照射所测物质（晶体）时，相应晶面会产生衍射强度。随着发射X射线的转轴移动，不同角度的不同晶面会被完全扫描出来。再根据Bragg方程2d sinθ=nλ，呈现出图谱（图1）。Bragg方程是X射线在晶体中产生衍射的满足的基本条件，其反应了衍射线方向和晶体结构之间的关系[2]。
图1. Bragg公式示意图
XRD在淀粉上的应用
淀粉作为一种天然结晶的高聚物，颗粒内部存在晶体结构。它的颗粒结构包含结晶区和无定形区两部分。结晶区主要由双螺旋结构的支链淀粉分子组成，较为致密；无定形区主要由松散的直链淀粉分子组成,，易受外力和化学试剂作用[3]。依据粉末X-射线衍射波谱, 淀粉结晶结构可分为A-型、B-型、C-型和V-型4种。
其中，A-型晶体主要存在于谷物类淀粉中，结构较为紧密；B-型晶体主要存在于植物块茎和高直链作物的淀粉中，结构较为松散；C-型晶体由A-型和B-型晶体组成，要存在于豆类作物种子和薯蓣类植物的根状茎中[4][5]，除了这三种主要的多晶型淀粉外，还发现了直链淀粉-脂质复合物的V-型淀粉。
淀粉结晶度是表征淀粉颗粒结晶性质的一个重要参数, 他可以用于表征淀粉的长程有序性，通过XRD结果可以判断淀粉分子是否通过一定顺序进行有序堆积而形成不同的多晶型。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。
怎么看结果？
根据不溶的淀粉的X-射线衍射谱图的特征峰，可以将淀粉分为A型，B型，C型以及V型。A型的淀粉特征峰有15°、17° 、18°和23°；B型淀粉的特征峰有5.6°、17°、22°以及24°；C型淀粉的特征峰为5.6°、15°、17°、19°、23°和26°。而V型淀粉的特征峰为7°、13°和19.9°处[6][7]（图2）。
图2.淀粉的XRD结果对比图
参考文献
[1] 熊文杰，邝先飞，康念铅.X射线在晶体衍射分析中的应用[J].江西化工，2008(3):137-140.
[2] 胡林彦，张庆军，沈毅。X射线衍射分析的实验方法及其应用[J],河北理工学院学报,2004(03):83-86.
[3] 陈福泉, 张本山, 卢海凤, 赵永青, 张向阳 (2010). X射线衍射在淀粉颗粒结晶度研究中的应用. 食品科学 31(3), 284–287.
[4] Cheetham NWH, Tao LP (1998). Variation in crystallinetype with amylose content in maize starch granules: an X-ray powder diffraction study. Carbohydr Polym 36, 277–284
[5] Yu JL, Wang SJ, Jin FM, Sun LY, Yu JG (2009). The structure of C-type rhizoma Dioscorea starch granule revealed by acid hydrolysis method. Food Chem 113,585–591.
[6] Bertoft E. Understanding starch structure: Recent progress[J]. Agronomy, 2017, 7(3):56-84.
[7] Zhu Fan, Xie Qian. Structure of Zealand sweet potato starch[J]. Carbohydrate Polymers,2018,188(3):181-187
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