檳榔青果品種間基本性狀分析及果肉氨基酸營養(yǎng)評價-畢業(yè)設計論文

檳榔青果品種間基本性狀分析及果肉氨基酸營養(yǎng)評價作者：導師：摘要 檳榔主要生長于熱帶地區(qū)，是一種重要的經(jīng)濟作物，果實中含有多種營養(yǎng)成分，具有較高的食用價值，能夠用作醫(yī)藥、保健品資源。海南是我國檳榔的主要產(chǎn)區(qū)，主要海南本地品種、臺灣引進種以及人工繁育品種，例如“熱研1號”。本文目的是對“熱研1號”以及臺灣種檳榔進行性狀分析以及氨基酸營養(yǎng)評價。首先通過觀察、測量、稱重、以及口感調查等手段對兩種檳榔進行性狀分析。結果發(fā)現(xiàn)，“熱研1號”果實較大，體積、重量均遠大于臺灣種，體內檳榔堿含量較高，不溶性膳食纖維較少，而且具有較好的口感，咀嚼性更強。進一步建立了高效液相色譜法，對檳榔所含氨基酸進行分析定量。結果發(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)過分析“熱研1號”所含氨基酸的質量更好?？傊?，“熱研1號”檳榔果實更大、口感較好、營養(yǎng)價值高，是一種重要的植物資源，值得進一步推廣開發(fā)。關鍵詞：檳榔，性狀，氨基酸，熱研1號

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)濟林樹種，果實又被稱作大白檳、突門等。在我國，檳榔主要分布在南方地區(qū)，福建、兩廣、云南、臺灣等地區(qū)，由于海南省氣候最適宜檳榔的生長，因此檳榔最多的地區(qū)當屬海南省。檳榔味苦、性辛、溫熱，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，對昆蟲傳播的一類疾病有效，例如瘧疾，是中醫(yī)常用的驅蟲、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)濟價值，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、該習俗已在我國的海南、臺灣等地長期存在，并在東南亞國家、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，纖維柔軟含量低，硬度高耐咀嚼，而且檳榔堿含量遠超其他品種，是在國內外備受歡迎的品種。據(jù)海南省農(nóng)業(yè)廳統(tǒng)計，截至到2013年海南全省檳榔的種植面積已達136.33萬畝，盛果期檳榔所占比例在三分之二以上，收獲鮮果接近100萬噸（干果約22萬噸），約占全國總產(chǎn)量的95％。檳榔的廣泛種植給海南農(nóng)村經(jīng)濟注入了活力，為農(nóng)村山區(qū)以及少數(shù)民族地區(qū)帶來了可觀收入，是200多萬農(nóng)民主要經(jīng)濟來源。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)濟產(chǎn)業(yè)結構調整的重要組成部分。1.1.2檳榔主要化學成分檳榔的化學成分及其復雜，研究表明，其主要化學成分為生物堿、鞣質、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，嚼食過程中帶來興奮感，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其中生物堿含量進行檢測，結果測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其進行提取，效果好而且簡便省時[4]。1.1.2.2鞣質檳榔中的鞣質含量約為15%，通常與檳榔堿結合生成黃烷醇衍生物，即為縮合鞣質[5]?？s合鞣質溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯等多種有機溶液，并通常采用其水溶液進行萃取分離。目前已報道從檳榔中分離得到包括ArecatanninA1,ArecatanninB1和ArecatanninC1等鞣質[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]以檳榔為研究對象，提取得到檳榔油，并對其中的脂肪酸進行分析，測定結果發(fā)現(xiàn)肉豆蔻酸、油酸、亞油酸含量較高，通過藥理活性研究發(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]采用氨基酸自動分析儀，以檳榔為研究對象，分析其中的氨基酸組成，結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、脂肪酸、氨基酸類物質，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、細菌和真菌作用檳榔對病原微生物具有一定程度的殺傷作用，可以抑制真菌、細菌以及病毒的增殖。醫(yī)學研究已經(jīng)證明，十二指腸潰瘍的發(fā)生與幽門螺旋桿菌關系密切，檳榔對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，長期嚼食檳榔可以預防蛀牙的產(chǎn)生，能夠緩解牙痛等癥狀[12]。1.1.3.2對胃腸道的影響長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，促進小腸的蠕動，增加對木糖的吸收，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)其能顯著促進小鼠胃腸推進運動，并推出其可能是由膽堿能M受體介導作用產(chǎn)生。1.1.3.3對神經(jīng)系統(tǒng)的影響檳榔堿對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有類似膽堿的作用，可作為合成其它受體激動劑的原料，用于提高記憶力、治療老年性癡呆癥[15]。同時，嚼食檳榔能使人產(chǎn)生舒服、愉快的感覺，還能使人心率上升，血壓升高。并通過交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的作用導致全身發(fā)熱，耳部和前額溫度分別上升2℃和0.5℃，面部紅潤，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、抗過敏、抗抑郁、降血糖及調節(jié)血脂等作用[17]。1.2氨基酸測定的幾種常見方法氨基酸是生物大分子蛋白質的基本結構單位，進入體內后能夠作為原料為機體合成蛋白質所利用，是重要的生命物質。目前氨基酸的測定方法主要有化學法、色譜法、毛細管電泳法等方法。1.2.1化學方法1.2.1.1甲醛滴定法 甲醛滴定法能夠測定樣品中氨基酸的總量，測定原理為氨基酸與甲醛能夠發(fā)生化學反應，生成具有酸性的亞氨基衍生物。通過標準堿溶液的滴定可以計算樣品中總氨基酸的含量[18]。甲醛滴定法簡便、快速，在工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛，但是該方法準確度較差，終點不易判斷，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)使該方法相對簡便，準確度高。測定原理為將氨基酸中的氮元素轉化為無機銨鹽，再用堿性試劑將銨鹽轉化為氨氣，用水吸收后采用標準酸溶液滴定，從而計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不盡相同，有的氨基酸含有共軛結構本身具有紫外吸收，可以直接通過分光光度計檢測吸光度，根據(jù)朗伯比爾定律進行定量計算。還有部分氨基酸沒有紫外吸收，則可以通過化學衍生的方法，產(chǎn)生有色物質，進行檢測，與氨基酸發(fā)生顏色反應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單，但是實驗過程中操作誤差較大，尤其是采用化學衍生過程中，產(chǎn)物不穩(wěn)定，給實驗結果帶來不確定性[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，從而實現(xiàn)分離，然后噴灑顯色劑顯色，在紫外光熒光或可見光下檢測。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，對儀器設備要求低，因而應用廣泛[21]。1.2.2.2氣相色譜法氣相色譜法是對氨基酸定性、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，利用樣品中各組分與固定相結合能力的差異，導致保留時間不同進行檢測分析[22]。氣相色譜與質譜聯(lián)用后可以對氨基酸的分子量進行分析，進而確定氨基酸分子式、結構式。1.2.2.3液相色譜法液相色譜法是分析化學中最常用的手段，樣品中各組分與色譜柱填料的吸附能力不同，導致各組分隨流動相的出峰時間不同，進而得到分離。然而大多數(shù)氨基酸沒有紫外吸收和熒光信號，不能直接使用普通的紫外檢測器或熒光檢測器檢測樣品。通常在進樣前或者洗脫后檢測前，將氨基酸進行衍生化處理，分別稱為柱前衍生或者柱后衍生。該法操作復雜，存在氨基酸衍生物的不穩(wěn)定等因素影響，因此應用受到一定限制[23]。1.2.3毛細管電泳法毛細管電泳法是以高壓電場為驅動力，以毛細管為分離通道，依據(jù)樣品中各組成之間淌度和分配行為上的差異而實現(xiàn)分離的技術。毛細管電泳具有進樣量少、靈敏度高、溶劑消耗量少等優(yōu)點，分辨率、檢測速度還有待提高。1.3立體依據(jù)及研究內容檳榔作為重要的藥用以及保健品資源，目前對其研究主要集中在發(fā)展現(xiàn)狀、農(nóng)業(yè)栽培技術、外觀生理特征等方面。文獻報道了檳榔的基本營養(yǎng)成分，對檳榔堿研究較為透徹，而對檳榔中的另一種重要營養(yǎng)成分氨基酸報道較少。氨基酸是生物體的重要生命物質之一，作為單體組成了蛋白質、酶、激素等發(fā)揮不同生理功能，與生命活性息息相關。自然界植物果實的氨基酸種類以及含量是評價其營養(yǎng)價值的重要指標。本文對海南省常見檳榔品種，“熱研1號”和臺灣種進行氨基酸分析，對其營養(yǎng)價值進行評價，在此之前對兩種檳榔的基本性狀進行考察。通過一系列考察、評價旨在了解檳榔的果肉營養(yǎng)價值、保健藥用功效及合理的加工與開發(fā)利用提供科學依據(jù)。

2檳榔性狀評價2.1引言 檳榔主要生長于熱帶地域，我國海南、臺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。經(jīng)過幾千年的進化，各地區(qū)的檳榔表現(xiàn)出不同品種特性，氣候、土壤、光照等因素對檳榔的外形及體內營養(yǎng)成分具有重要影響，海南本地和引進臺灣的檳榔就具有明顯差別。隨著人工繁育技術的發(fā)展，產(chǎn)量高、抗病蟲害、營養(yǎng)價值高的檳榔新品種被選育出來。中國熱科院椰子研究所選育的“熱研1號”檳榔，具有多種優(yōu)勢，在我國海南省廣泛推廣種植，給廣大農(nóng)民帶來了可觀收入。本章對主要從檳榔鮮果的基本性狀，對“熱研1號”與臺灣檳榔對比評價，旨在為檳榔鮮果的優(yōu)劣選擇評定奠定基礎，同時為海南檳榔推廣品種作出科學指導。2.2材料儀器2.2.1試劑材料 試驗選用“熱研1號”以及臺灣種檳榔，供試材料為花朵授粉后6~7個月的青綠色鮮果，所選果實均來自標準試驗種植園，植株距離、施肥澆水、管理方式等均嚴格按照標準進行，植株長勢良好，隨機選取果實，能夠代表整體樣本。 胰蛋白酶、淀粉酶、糖化酶購買于中國醫(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，購買于國藥集團試劑公司。葡萄糖優(yōu)級純購買于美國sigma公司，2.2.2儀器設備儀器型號廠家電子天平JA2003上海舜宇恒平儀器公司超聲機KQ-250寧波新芝有限公司恒溫水浴鍋HH-6上海科晨儀器公司電熱鼓風干燥箱101A-2B天津泰斯特公司旋轉蒸發(fā)系統(tǒng)4000德國海盜夫恒溫攪拌器90-1鄭州長城有限公司循環(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)濟性狀檳榔的主要外觀經(jīng)濟性狀有果實形狀、鮮果重量、干果重量等。此外，檳榔果實內的檳榔堿、還原糖以及膳食纖維均能影響檳榔的口感，因此需要對其進行定量分析。2.3.1.1外觀性狀 隨機選取檳榔鮮果30粒，觀察果實形狀，測量果實直徑、短徑，稱量鮮果重量，果實烘干后稱量干果重量，并根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算果形指數(shù)、含水量等。上述結果，均取平均值。2.3.1.2檳榔堿含量測定檳榔果實中的檳榔堿參照藥典中的滴定方法，先用過量硫酸將檳榔堿完全反應，在用堿液反向滴定硫酸計算檳榔堿含量。具體操作如下所示：檳榔鮮果置于鼓風干燥箱烘干后粉碎過篩，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，晃動均勻分散樣品粉末，隨后加入氨液4mL，搖晃10min，加入無水NaSO4約10g除去水分，晃動5min，靜置10min，將乙醚溶液轉移至分液漏斗中，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，晃動使其充分反應，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。過濾后水相中的過量硫酸采用0.02M的NaOH滴定液滴定完全，采用甲基紅作為指示劑。根據(jù)當量關系計算，每毫升硫酸滴定液相當于3.104mg檳榔堿。[24]2.3.1.3還原糖含量測定本文采用氧化還原滴定法直接檢測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，補加純化水至刻度，超聲混勻后，放置半小時自然沉淀，取上層液體用干燥濾紙過濾，去掉初濾液，取續(xù)濾液備用[25]。取上述樣品的處理液進行酸水解，適量濾液與40mL蒸餾水加入到100mL容量瓶中，加入體積分數(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，用標準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爆沸。從滴定管中滴加約9mL葡萄糖標準溶液，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準液，顏色變淺后緩慢滴加，待藍色剛好消失為終點，記錄消耗葡萄糖標準液的總體積，通過計算得到堿性酒石酸銅溶液相當于葡萄糖的質量。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，待藍色變淺后，減慢滴加速度，直至藍色褪去，記錄樣品溶液滴加體積，得到消耗樣品的預測體積。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，晃動均勻后加入沸石防止加熱時爆沸。先用滴定管滴加比預測體積少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，直至藍色褪去為終點，記錄樣品溶液消耗體積，重復操作3次取平均值。堿性酒石酸銅試液相當于葡萄糖的質量計算公式如下：其中M葡萄糖標準液配制過程中稱量的質量（mg）；V0為配制葡萄糖標準液所用蒸餾水的體積（mL）；V為標定堿性酒石酸銅試液時消耗的葡萄糖標準液的體積。檳榔樣品中還原糖的含量，計算公式如下所示：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于葡萄糖的質量（mg）；M為檳榔試樣的質量（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，用大量乙醇沉淀，過濾，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，期間用玻璃棒不時攪動，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 采用質構儀對檳榔果實的物理性質進行分析，主要測試指標有果肉硬度、粘附性、內聚性、彈性、膠黏性以及咀嚼性。主要測試步驟如下所示： 首先將檳榔果實削皮，并從中間對半切開，用質構儀對檳榔果肉以及胚乳進行測試，重復三次。質構儀參數(shù)設置為：操作類型為穿刺測試，操作模式為壓力測定；探頭為P/50,測定量程為250N，高度為樣品高度+10mm，形變百分量為20%，檢測速度為30~50，觸發(fā)力值0.2N[26]。2.3.3感官評定隨機選取8名長期食檳榔鮮果的人群，對“熱研1號”與臺灣種檳榔進行盲評，通過傳統(tǒng)方法評價檳榔品質，填寫口感評價表?？诟性u價主要分為4項指標，分別為刺激性、甜度、硬度、澀度，每項指標25分，通過打分評價不同檳榔的口感。2.4結果討論2.4.1經(jīng)濟性狀評價檳榔的經(jīng)濟價值與其外觀、口感密切相關，外觀大小、形狀較易評價，口感根據(jù)人為經(jīng)驗以及檳榔堿、還原性糖、膳食纖維含量等指標進行評價。本文評價的檳榔主要以6~7月的鮮果為主，熱研1號果實較大，橢圓形狀，外形飽滿，呈青綠色；臺灣種果實相對較小，呈棗形，表皮為青綠色。由表1可見，熱研1號的含水量、還原性糖含量與臺灣種沒有明顯差別，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號中檳榔堿的含量高達0.51%，而臺灣中僅含0.062%，不溶性膳食纖維含量過多時影響口感，熱研1號的含量比臺灣中4.1%，差異顯著。表1.1檳榔主要經(jīng)濟性狀品種果形橫徑/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號橢圓3.275.6627.016.5675.710.51＜0.515.3臺灣種棗形1.572.894.771.0079.040.062＜0.519.22.4.2物性評價 檳榔果實中主要有果肉以及胚乳，采用質構儀分別對其性狀指標進行評價。胚乳質構參數(shù)如表1.2所示，熱研1號的所有參數(shù)均大于臺灣種，其中粘附性、彈性、咀嚼性差別較大，而硬度、內聚性、膠黏性差別相對較小。表1.2不同品種胚乳的質構參數(shù)品種（胚乳）硬度/N粘附性/mJ內聚性/%彈性/mm膠黏性/N咀嚼性/mJ熱研1號1.1200.3130.3402.0700.3300.820臺灣種0.8900.0400.3070.5870.2700.140 熱研1號與臺灣種檳榔的果肉質構參數(shù)如表1.3所示，其中熱研1號的硬度為5.647N，與臺灣種差別不大，粘附性為0.740mJ，內聚性為0.277%，彈性為2.823mm，膠黏性為1.570N，咀嚼性為4.480mJ。熱研1號果肉并非與胚乳一樣質構參數(shù)均高于臺灣種，果肉參數(shù)兩種檳榔各有高低。其中熱研1號的粘附性、彈性、咀嚼性高于臺灣種，而其他參數(shù)則低于臺灣種。表1.3不同品種果肉的質構參數(shù)品種（胚乳）硬度/N粘附性/mJ內聚性/%彈性/mm膠黏性/N咀嚼性/mJ熱研1號5.6470.7400.2772.8231.5704.480臺灣種5.9330.0100.4601.1902.7903.3272.4.3口感評價 口感評價主要根據(jù)檳榔鮮果的甜度、刺激性、澀感、硬度四個指標，每個指標25分。檳榔鮮果口感評價結果如圖1.1所示，熱研1號的口感明顯優(yōu)于臺灣種。主要表現(xiàn)在較強的刺激性、甜度以及較小的澀味，兩者硬度差別不大。熱研1號刺激性指標平均得分為20分，遠遠超過臺灣種的6分，說明檳榔堿的含量高，咀嚼后產(chǎn)生的興奮感強烈。熱研1號的甜度得分為21分，高于臺灣種接近1倍，口感甜度好。圖1.1檳榔鮮果口感評價2.5小結熱研1號果實較大，呈橢圓形，外皮青綠色，遠遠大于臺灣種檳榔。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，對這三項指標進行定量測定。結果發(fā)現(xiàn)，熱研1號中檳榔堿的含量較高，咀嚼后刺激性興奮感強烈，不溶性膳食纖維含量低，口感較好。通過質構儀檢測，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)轉變的過程。熱研1號相比于臺灣種，更耐咀嚼，口感更佳。由于熱研1號檳榔堿含量高，果形好，易烘干，適用于青果加工，加工過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的品質。

3檳榔氨基酸測定3.1引言檳榔中含有多種營養(yǎng)物質，具有重要的生理作用，被稱為“長壽食品”以及“天然營養(yǎng)庫”。檳榔越來越受到人們的重視，作為保健食品開發(fā)利用，檳榔中氨基酸含量以及種類分析至關重要。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，其總量超過總氨基酸的一半。這些氨基酸能夠促進血細胞再生，對神經(jīng)系統(tǒng)具有營養(yǎng)作用，防止肝腎功能衰竭，同時還可以治療高血壓、肌無力等癥狀。本章擬采用色譜法對檳榔果實中的氨基酸成分進行分析，以對檳榔的開發(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”以及臺灣中檳榔。氨基酸混合標樣(Leu,Ilu,Lys,His,Ser,Gly,Thr,Ala,Met,Val,Glu,Phe,Asp,Pro,Thr)，購買于中國生物制品鑒定所。甲醇、醋酸、次氯酸鈉、鄰苯二甲酸酐等試劑均為分析純，購買于國藥集團上海試劑公司。3.2.2儀器設備儀器名稱型號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KQ-250寧波新芝有限公司恒溫水浴鍋HH-6上?？瞥績x器公司電熱鼓風干燥箱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內徑）；柱溫：60°C；流速：0.6mL/min；檢測器為熒光檢測器；洗脫條件如下表所示：[27]時間（min）流動相A（%）流動相B（%）08020201288326040338020流動相A：醋酸鈉緩沖液（0.2M,pH=6.45）；流動相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。氨基酸標準溶液配制：氨基酸混標的濃度為2.5μM，進樣之前用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”與臺灣種檳榔果實，剪碎后置于45°C鼓風干燥箱中充分干燥。干燥完全后粉碎，過篩得到粉末，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沙浴中降解過夜，0.45μm濾膜過濾后，用稀鹽酸稀釋25倍，取40μL樣品注入HPLC進行分析。[28]3.4結果討論3.4.1氨基酸色譜圖氨基酸混合標準品以及供試品的色譜圖如下所示，圖2.1，圖2.2，圖2.3分別代表氨基酸標準品、熱研1號、臺灣種檳榔樣品，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準品保留時間基本一致，氨基酸組分均能檢測出，并得到有效分離。圖2.1氨基酸標準品色譜圖圖2.2“熱研1號”氨基酸色譜圖圖2.3臺灣種檳榔氨基酸色譜圖3.4.2氨基酸含量測定 通過離子色譜法不僅能夠對氨基酸進行定性分析，還能根據(jù)峰面積大小計算得到各氨基酸組分的含量?！盁嵫?號”與臺灣檳榔中氨基酸成分如下表所示，由表中可以看出個品種的檳榔氨基酸種類一致，除了脯氨酸檢測不到之外，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”與臺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)合國糧食和農(nóng)業(yè)組織以及世界衛(wèi)生組織對優(yōu)質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號與臺灣檳榔的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)質蛋白的定義，說明“熱研1號”和臺灣檳榔的蛋白質量較高，而且這“熱研1號”的兩個指標比臺灣種還要高，說明兩者相比“熱研1號”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號臺灣種天冬氨酸（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”與臺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。谷氨酸還能夠促進造血細胞生長，對神經(jīng)細胞具有保護作用，起到預防老年癡呆以及貧血的作用。組氨酸能夠保護胃黏膜，減少潰瘍發(fā)生率，還能穩(wěn)定免疫系統(tǒng)，避免過敏的發(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用。亮氨酸、纈氨酸是體內活性酶的重要結構單元，對身體生長發(fā)育具有重要調節(jié)作用，還對肝腎功能有一定的調節(jié)作用，防治器官衰竭。檳榔中的其他氨基酸，含量雖然不高，但是營養(yǎng)價值也極為重要，是檳榔中的關鍵營養(yǎng)物質。3.4.3色譜條件優(yōu)化 等比洗脫樣品的保留時間較長，通過分析相鄰峰保留時間的差別采用梯度洗脫，保證色譜峰分離的同時，盡可能縮出峰時間，降低能耗減少試劑用量。經(jīng)過優(yōu)化，最終確定的洗脫條件如3.3.1項下所述，洗脫總時間為33分鐘，各色譜峰基本分離，相鄰色譜峰并沒有出現(xiàn)過長間隔，標準品與樣品溶液均達到滿意的分離效果。 在其他條件固定情況下，柱溫箱溫度對色譜峰的分離具有較大影響，溫度過低時，色譜峰較寬，洗脫時間延長，溫度過高時色譜峰出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，不能達到有效分離，最終確定柱溫箱溫度為60°C，在此條件下分離效果較好。 流動相的pH對離子色譜具有重要影響，氨基酸為兩性物質，在pH值較小的酸性條件下帶正電荷，在堿性條件下帶負電荷。流動相pH較低時，樣品保留時間增加、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pH值過高時，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，保留時間越短，洗脫效率高，但是流速過高后會導致，分析時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 本章采用高效液相色譜對檳榔中的氨基酸進行定性定量分析，經(jīng)過優(yōu)化最終采用梯度洗脫條件，柱溫箱溫度設置為60°C，洗脫速度0.6mL/min。在此色譜條件下，氨基酸標準溶液以及檳榔供試品中的氨基酸均能得到有效分離，而且總洗脫時間短，具有高效、低耗的特點。 通過分析得知，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)質蛋白。“熱研1號”中的氨基酸總量為5.41%，其中EAA/TAA比值為87.8%，臺灣中氨基酸總量為6.06%，其中EAA/TAA比值為82.0%。盡管臺灣種氨基酸總量較高，但是“熱研1號”所含EAA比例更高，顯示其蛋白質量更佳。 氨基酸是人體所需的重要營養(yǎng)成分，具有多種生理功能能夠，促進血液細胞、神經(jīng)細胞生長，緩解疲勞、降低高血壓等癥狀。更重要的氨基酸作為蛋白質的合成原料，能夠促進生長發(fā)育，構成體內關鍵酶、抗體以及激素，為人體不可或缺的生命物質。充分認識檳榔中的氨基酸，發(fā)揮其藥用、保健功能的價值對檳榔的開發(fā)利用具有重要意義。

結論本文對“熱研1號”以及臺灣種檳榔進行了基本性狀以及氨基酸營養(yǎng)成分分析。結果發(fā)現(xiàn)，“熱研1號”檳榔果實較大，呈橢圓形，外皮青綠色，果實重量遠大于臺灣種。“熱研1號”中檳榔堿的含量較高，咀嚼后刺激性興奮感強烈，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程中，最終采用梯度洗脫條件，柱溫箱溫度設置為60°C，洗脫速度0.6mL/min。通過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)質蛋白?！盁嵫?號”中的氨基酸總量為5.41%，其中EAA/TAA比值為87.8%，臺灣中氨基酸總量為6.06%，其中EAA/TAA比值為82.0%。盡管臺灣種氨基酸總量較高，但是“熱研1號”所含EAA比例更高，顯示其蛋白質量更佳。

參考文獻[1]李錦開,李振紀.中國木本藥材與廣東特產(chǎn)藥材[M].北京:中國醫(yī)藥科技出版社,1994.243.[2]中國醫(yī)學科學院藥物研究所.中草藥有效成分研究(第一分冊)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,1972.445.[3]HuangJL,MichaelJ,etal.High-performanceliguidchromato-graphicdeterminationofthealkaloidsinbetelnut.JChromatogr,1989,475:447-450.[4]徐麗華,崔麗華,劉群.藥材粒度及提取方法對檳榔含量測定結果的影響[J].藥物分析雜志,1998,18(4):263-264.[5]黃玉林,王銘,張欣英等.檳榔果中活性物質的研究進展[J]農(nóng)產(chǎn)品加工學刊,2007,106(7):16-18.[6]張春江,呂飛杰,陶海騰.檳榔活性成分及其功能作用的研究進展[J].中國食物與營養(yǎng),2008,(6):50-52,54.[7]張海德，黃玉林，韓林.檳榔油的GC-MS分析[J].食品科學，2009，30(22)298-30.[8]郭志凱,梅文莉,曾艷波,等.檳榔果實脂溶性化學成分的GC-MS分析[J].中國現(xiàn)代中藥,2012,14(6):1-3[9]肖培根.新編中藥志(第二卷)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002.643.[10]尤仲杰,余輝,施泓冰.檳榔果肉、皮、花、梗、根的氨基酸成份及含量分析與研究[J].福建分析測試,1996,04:581-583.[11]鄭錦星,李忠海,袁列江,等.檳榔生理效應研究進展[J].食品科技,2006,31(9):302-305.[12]黃正蔚,周學東,肖悅,劉天佳,李罡.部分天然藥物對內氏放線菌生長和產(chǎn)酸影響的體外研究[J].牙體牙髓牙周病學雜志,2002,01:4-7.[13]袁列江,李忠海,鄭錦星.檳榔提取物對小白鼠胃腸功能的影響研究[J].中國食品學報,2009,904:38-44.[14]楊穎麗,程昉,王慧玲,司克媛.檳榔對動物胃腸運動的影響[J].西北師范大學學報(自然科學版),2002,01:61-63.[15]楊銳生,胡國強,張忠泉,黃文龍.含噻二唑硫醚的檳榔堿新衍生物的合成及舒張血管活性[J].應用化學,2007,05:499-502.[16]ChuNS.Effectsofbetelchewingonthecentralandautonomicnervoussystems[J].Journalofbiomedicalscience,2001,8(3):229-236.[17]張橡楠.檳榔化學成分和藥理作用研究進展[J].生物技術世界,2012,10(5607),9-10.[18]周駿山.實用氨基酸手冊[M],無錫市氨基酸研究所科技情報室,1989年.264[19]熊輝,李向軍,袁倬斌.高效毛細管電泳電導檢測器的研制[J].分析科學學報,2001,17(4),324-326.[20]范婉萍,吳婕.用分光光度法測定含氨基酸類制品中的氨基酸含量[J].中國測試技術,2007,33(3):117-119.[21]游力書,范俊源,賈永輝.氨基酸紙層析和紙電泳分析的新改進[J].化學通報,1994,(3):34-35[22]ZumwaltRW,DesgresJ,KvoKC,eta1.Aminoacidanalysisbycapillarygaschromatography[J].JournalAssociationofOfficialAnalyticalChemists,1987,(70):253-262.[23]RfeiferR,KarolR,BurgoyneR,etal.ApplicationofHPLCtoaminoacidanalysis[J].AmericanLaboratery,1983,15(3):77-78.[24]周文化,李忠海,張海德,等.不同檳榔果常規(guī)營養(yǎng)成分和檳榔堿含量分析[J].食品與機械,2009(3):27-30.[25]高俊婕,卿太輝,蔡偉江.滴定法測定含糖保健品中還原糖含量[J].食品安全質量檢測學報,2015(8):3120-3123.[26]黃麗云,劉立云,李艷,等.海南主栽檳榔品種鮮果性狀評價[J].熱帶作物學報,2014,35(2):313-316.[27]曾琪.檳榔化學成分的研究[D].長沙:中南林業(yè)科技大學碩士學位論文,2007.[28]劉立云,李艷,唐龍祥,等.椰肉氨基酸測定與營養(yǎng)評價[J].熱帶作物學報,2013,34(9):1803-1806. 泥沙對河道的影響分析作者姓名：徐偉專業(yè)名稱：水利水電工程指導教師：李源講師

成都理工大學工程技術學院學位論文誠信承諾書本人慎重承諾和聲明：1.本人已認真學習《學位論文作假行為處理辦法》（中華人民共和國教育部第34號令）、《成都理工大學工程技術學院學位論文作假行為處理實施細則（試行）》（成理工教發(fā)〔2013〕30號）文件并已知曉教育部、學院對論文作假行為處理的有關規(guī)定，知曉論文作假可能導致作假者被取消學位申請資格、注銷學位證書、開除學籍甚至被追究法律責任等后果。2.本人已認真學習《成都理工大學工程技術學院畢業(yè)設計指導手冊》，已知曉學院對論文撰寫的內容和格式要求。3.本人所提交的學位論文（題目：泥沙淤積對河道影），是在指導教師指導下獨立完成，本人對該論文的真實性、原創(chuàng)性負責。若論文按有關程序調查后被認定存在作假行為，本人自行承擔相應的后果。承諾人（學生簽名）：徐偉2016年1月23日注：學位論文指向我校申請學士學位所提交的本科學生畢業(yè)實習報告、畢業(yè)論文和畢業(yè)設計報告。摘要泥沙在天然河道中的存在是普遍的。當水流的重力勢能轉化為動能時，在泥沙的某些特性及相對速度的作用下，必然會對河道產(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題產(chǎn)生一定的影響。關鍵詞：泥沙河道生態(tài)AbstractThesedimentwidelyexistsinnaturalrivers.Whenthegravitationalpotentialenergyistransformedintokineticenergy,thefluidwillinevitablyhavesomeimpackondownstreamriverbecauseoftherelativevelocityandcertaincharacteristicsofsediment.Thoseeffectscanberemarkabletothebankslopestability,thebiologicaldiversityandthesiltationofriverbed.Keyword:sedimentriverecology緒論中國河流眾多，其中有5萬多條流域面積大于100km2，有1500多條流域面積在1000km2以上的河流。我國水資源豐富，水能蘊藏量為5.8億kW，正常年徑流量大27115億m3。在我國江河治理中，有一個十分突出的問題那就是泥沙問題，在大江大河流域內水土流失嚴重，引起大量泥沙輸入問題，江河治理的復雜性更嚴重，并帶來危害。根據(jù)20世紀80年代初期統(tǒng)計，我國水土流失面積為120余萬km2，占全國國土面積960萬km2的12.5%，其中七大江河（即長江、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10000/（km2·a）。長江宜昌站平均年輸沙量為5.3億噸，因此長江是僅次于黃河河流輸沙量而居我國的第二位的河流。隨著我國開展了長江、黃河以及其他各大流域的開發(fā)治理工作，我國政府對泥沙問題的研究工作十分看重，投入大量的人力、物力和資金，對許多嚴重的泥沙問題進行了更深入的研究。

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，無粘性，無毛細水卵石200—60礫石60—20透水性大，無粘性，毛細水上升高度不超過粒徑大小20—55--2砂2--0.5易透水，當混入云母等雜質是遭水性減小，而壓縮性增加：無粘性，遇水不膨脹，干燥時松散，毛細水上升高度不大，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，濕時稍有粘性，遇水膨脹小，干時稍有收縮，毛細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，濕時有粘性、可塑性，遇水膨脹大，干時收縮顯著；毛細水上升高度大，但速度較慢表1.1粘性泥沙的晶粒尺寸一般小于63微米。細顆粒通常存在于河口中上游，瀉湖和沿海港灣。細粒沉積物的來源可能是河流和海洋。細顆粒懸浮泥沙在河口環(huán)境中起著重要作用。細顆粒泥沙在懸浮液中通過電流和波浪作用輸送。在河口，作用于細粒物料的運輸機制（沉降和沖刷滯后）傾向于集中和沉積在該地區(qū)的內部庇護部位的細粒物質。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。細粒沉積物的特點是緩慢的沉降速度。因此，他們可能在水流穩(wěn)定之前被長距離運輸。細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粒子高得多。以這種方式，他們就能夠沉積在單個微粒將永遠不會到達的區(qū)域。破壞絮凝體的形成關鍵在于懸浮泥沙量以及流動的湍流特性。粘土顆粒在他們的表面有一個板狀結構和負離子電荷，在鹽水中，粒子的負電荷吸引帶正電荷的陽離子形成周圍的顆粒，這樣的粒子會互相排斥。盡管有排斥力，在鹽水中還是會絮凝形成大的聚集體或絮體顆粒。這是因為在鹽水中，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，因為在水中更多顆粒會增加接觸。由于湍流的沖擊剪切作用，湍流對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產(chǎn)生泥沙的多少，速度等特性實際上是依靠流域抗侵蝕性和侵蝕動力這對矛盾體之間的對比關系。侵蝕動力包括水力，風力，重力，凍融和生物作用對巖石土壤的分離剝蝕及分離物的搬運兩方面；流域的抗侵蝕性主要和流域下墊面的特征有關。即使對同一區(qū)域，侵蝕動力，流域下墊面的特性也并不是一成不變的，事實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，只不過這種改變的時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)沙過程中的作用。風力侵蝕風力侵蝕是地表土壤被風力破壞，搬運和沉積的現(xiàn)象。它主要發(fā)生在干旱和半干旱地區(qū)。風力侵蝕包括吹蝕，磨蝕和吹移幾個過程。風吹地表時產(chǎn)生紊流，使地表物質的結構遭受破壞，并且部分物質吹離原地的過程稱之為吹蝕。磨蝕是指風沙流接近地表遷移時沙粒對地表物質的沖擊與摩擦作用。廣大風沙區(qū)凡是地表缺少植被覆蓋的裸地都不同程度的遭受到風蝕和磨蝕。吹移是指強大的風沙流呈舌狀前進，即活動沙丘移動?；顒由城鹨苿铀俣热Q于風力大小和沙體運動前方的地貌條件。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，粘粒被卷揚至高空，隨風飄行；躍移---顆粒半徑0.25~0.50mm的中細沙粒，受到風力沖擊脫離地表后，又重返地面；蠕移----顆粒半徑0.5~2.0mm的較大顆粒不易被風吹離地表沿著地表滾滑。有必要指出的是，風力侵蝕量和風力侵蝕的產(chǎn)沙量并不是同一體，凡經(jīng)過風力吹揚的沙都可以稱為侵蝕，但是流域風力產(chǎn)沙量指由風力輸移至河流中的沙量，風力侵蝕產(chǎn)沙量只是風力侵蝕中很少的一部分?？v然如此，風力侵蝕產(chǎn)生的泥沙可能暫時儲存在流域中，而后被別的動力因素例如水流等輸移至河道中，間接影響流域產(chǎn)沙量。黃河中游流域風沙入河沙量約為1.6x108t(直接進入黃河干流的約為0.5x108t,進入各個支流的約為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。當土石介質松散或者地表易滑，臨空面陡，地面缺乏植被時，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力作用時，便會激發(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，塊體沿弱結構面整體下滑的現(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)過物理與化學風化作用形成碎屑，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)?？梢杂孟嗖詈艽蟆漠a(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，而且侵蝕物質轉化為泥沙的速度比較慢。因為如果只有重力的參與，則坡面物質移動的距離是十分有限的，一般很難達到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，常常成為水力搬運的對象。重力侵蝕發(fā)生一次，往往產(chǎn)生按常年沙量計算幾十年才能產(chǎn)生的泥沙，堆積在流域內的大量堆積體長時間內成為活躍的沙源。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，輸移和沉積的過程。不論根據(jù)動力作用于地面的強度，頻率，分布范圍還是產(chǎn)沙貢獻，水力侵蝕都是最主要的侵蝕產(chǎn)沙模式。常見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”兩大內容概括：興利是以水資源的利用和開發(fā)為主要內容，如農(nóng)業(yè)灌溉、城市用水、水利發(fā)電、航運等；除害是以防洪除澇為主要內容，如疏通河道、修堤筑壩、挖河導流等。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植物繁衍提供了棲息地、通道、屏障及食物的來源。概括起來，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)功能四個方面，各功能要素見表2.1。一級功能二級功能功能載體水利功能防洪除澇堤防、護岸、濕地、湖泊沼澤、閘壩等資源功能發(fā)電、航運、養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)及居民生活用水等水庫、攔水閘、壩及其他水利設施生態(tài)功能棲息地、氣候調節(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、場所及形象功能河流、水體、濱水公園等3.2河流的演變河流系統(tǒng)是一個包含河流水文、河床邊界、泥沙、水環(huán)境、水生態(tài)等在內，多組織組成的復雜系統(tǒng)。河流系統(tǒng)內部存在大量的關系鏈，在外界條件作用下系統(tǒng)內個組織不斷改變，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)為一個整體聯(lián)系和相互影響的關系。自然情況下，水沙過程和河床演變表現(xiàn)出其固有的特性，它們之間維持著一種平衡，河流系統(tǒng)的各項功能，都能適應于這種平衡。一旦水沙過程被干擾超過一定的限度，就會打破原有的平衡，引起河流系統(tǒng)的整體響應。水流、泥沙是河流系統(tǒng)的動力因素，它在輸移過程中塑造著各種河流地貌形態(tài)，并通過與河床互相作用，對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)帶來了嚴重的禍患與損失，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方向，而洪水有時又要淤積或沖刷河床，甚至讓河流改道。自然洪水對生態(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。它刺激著魚類產(chǎn)卵，輸沙，改善水質等。它們重新設定了一系列河流條件，引起了上游魚類和植物種子的遷移。同時還能對河岸重新浸潤，沖擊河口淤泥。3泥沙的運輸及模擬

三泥沙運動對下游河道的影響3.1降低下游河道穩(wěn)定性在河床上的沙質，在水流的強度較小的時候，河床很有可能會產(chǎn)生水壟或者是沙紋。隨著水流強度的逐漸增大，沙壟的尺寸會慢慢的增長，當達到一定的程度后又會漸漸的減小，直到消失不見。這是重新回到比較夾帶的狀況，理論上講，河床上常常會有很大的泥沙輸移的強度，一般情況下稱其為動平床。水流每進一步增強，整個床面將會被為巨大尺度的沙浪慢慢所代替。沙浪與水面波動幾乎是一模一樣,傳播方向也可能為逆行、順行或者是停滯不動,對應的分別稱為逆行沙波、順行沙波和駐波。床面形態(tài)的也會隨著不同階段和情況,河床水流阻力也會變化,主要的原因是由于沙波阻力的所影響的的。不同的水流會形成不一樣的沙波,當水流條件的被改變以后,床面的形態(tài)相應變化也會改變。但是,由于慣性產(chǎn)生的作用,水流條件的變化往往會在沙波的變化形成之前產(chǎn)生,兩者存在一定的時差。對懸移質來說,泥沙如果存在于水中,會增加水的容重。在流速在增大的過程中,上舉力也會逐漸的增大,水的紊動也會增強,水中也會夾帶著更多的泥沙。在遇到彎道或者是障礙物時,水流會因為慣性的作用保持著原來的方向運動,進而增加了對轉彎處以及兩側及凹岸的下游段的沖刷。當然某些岸邊區(qū)域也可能有時浸泡在水中,有時又會裸露在陽光下暴曬,導致了岸邊巖石由于熱脹冷縮、浪壓力、化學反應等原因而風化。導致河道中含有比原來更多的泥沙。由于含沙量較高的泥沙會破壞下游河道的穩(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形成一個三角洲。如我國的長江三角洲、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,河道會隨著時間的增加而逐漸使淤積抬高并慢慢的延伸,當河槽淤積到了一定程度之后,會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對下游河道沖淤的影響當水流輸沙能力多余河道上游來沙量,水流的程度不足以讓床沙所有的粒徑級泥沙起動的時候,床面就會因為選擇性的侵蝕而逐漸變成粗化層,并隨著床面推移質的不平衡慢慢輸移,床沙粗化與不平衡輸沙是粗化問題相互影響的兩個方面。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輸或者是分選輸移的條件下,比較細的顆?？赡軙兂蓱乙瀑|或者是推移質導致被沖刷而逐漸下移,而較粗的顆粒則會留在床面上保持基本不動,使得床面在下切的時候使得組成物質不斷的變粗,并且最終形成以不動的粗顆粒為主體粗化的穩(wěn)定結構,稱之為粗化保護層,用來限制河床的持續(xù)侵蝕。若是水流強度繼續(xù)擴大,則可讓沙粒粒徑范圍慢慢擴大,粗化層中又有以部分相對較細的顆粒以層移質或者是接觸質的形式而導致被沖刷下移,并形成一種新的級配更粗的粗化層,一直到出現(xiàn)極限粗化層或者是臨界粗層除險的出現(xiàn)。若是此后再增加流量,則顆粒全會被沖走,粗化層則會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)象是最為常見的。在上游無泥的沙所補給的情況下,會隨著床沙不斷沉降,輸沙率也會隨著粗化過程的發(fā)展而慢慢的減少,直到床面會形成粗顆粒保護層,這時輸沙率會無限的趨于零,這是由于沖刷粗化的過程中輸沙率所變化的正常趨勢。因為各顆泥沙所處床面的位置和所受作用的流速的隨機性,導致了泥沙的起動和輸移會帶有一定的隨機性,而單位床面上可動的沙粒數(shù)和輸移的泥沙數(shù)也是不一定的,即可動的沙粒數(shù)和輸移的顆數(shù)是一個不確定的過程,有些生物滅絕的過程，優(yōu)勝劣汰。而床面的泥沙與水中懸移質是不可分割的一個整體,他們在運動過程中會遵循運動—靜止—再運動的運動原則。而在水體流動過程中,會因為流速始終達不到起動速度或在某些細顆粒泥沙會被嵌套