渗透压对淀粉交联反应的影响

摘要

本文系统地研究了以三偏磷酸钠为交联剂时渗透压对玉米、木薯和马铃薯淀粉交联反应中的影响，主要包括渗透压对取代度、糊粘度性质和基本理化性质的影响。研究结果表明：玉米、木薯和马铃薯交联淀粉的取代度随氯化钠或硫酸钠溶液产生渗透压的增加均呈现良好的线性提高（R2分别为0．9851或0．9894、0．9863或0．957和0．9824或0．9575）。在同等渗透压处理或添加相同渗透压促进剂时，渗透压处理不同种类交联淀粉的取代度大小顺序为：木薯交联淀粉>玉米交联淀粉>马铃薯交联淀粉：用氯化钠处理对取代度的提高程度高于硫酸钠处理提高的程度。
　　 应用Brabender连续粘度计对渗透压处理交联淀粉进行了测定。发现添加氯化钠或硫酸钠为渗透压促进剂的对照淀粉样品与原淀粉的糊粘度曲线差异不大。当氯化钠作为渗透压促进剂处理淀粉交联反应时，随渗透压的增大，淀粉糊粘度曲线总体下降趋势很明显。在渗透压较低时，粘度曲线分布在原淀粉之上。在较高渗透压处理时的粘度曲线近似为一条平行于时间轴的直线。
　　 添加硫酸钠作为渗透压促进剂时所得样品的糊粘度曲线之间差异较小。处理后的交联淀粉起始糊化温度都较接近，糊粘度曲线都分布在原淀粉粘度曲线之上，糊粘度曲线之间都比较接近。硫酸钠作为渗透压促进剂时的交联淀粉糊的热糊稳定性和冷糊稳定性比氯化钠作为渗透压促进剂时稍差。
　　 渗透压对交联淀粉糊粘度曲线特征值的影响如下：
　　 （1）氯化钠作为玉米交联反应渗透压促进剂时，随渗透压的增大，所得产品的起始糊化温度线性的增加（R2为0．9688）：峰值粘度和最终粘度呈现良好的线性下降关系（R2分别0．9452和0．9469）；当产生高渗透压处理交联淀粉时崩解值为0，继续增加渗透压时仍为0；回生值急剧减小，当产生高渗透压处理交联淀粉时回生值趋近0。
　　 硫酸钠作为交联反应渗透压促进剂时，随渗透压的增大，所得产品的起始糊化温度线性的增加（R2为0．8236）；峰值粘度和最终粘度先增加后又有所降低；崩溃性和凝沉性呈现线性的下降关系（R2分别为0．9224和0．8558）。
　　 （2）氯化钠作为木薯淀粉交联反应渗透压促进剂时，随渗透压的增大，所得产品的起始糊化温度而线性的增加（R2为0．9533），上升程度较显著；峰值粘度线性的减小（R2为0．9536），减小的程度比较明显。最终粘度呈现良好的线性下降关系（R2=0．9527），下降的程度较明显；回生值急剧减小，当氯化钠溶液产生高渗透压处理交联淀粉时凝沉值趋向于0；氯化钠溶液产生较高渗透压处理交联淀粉时崩解值已经接近0，继续增加渗透压时仍为0。
　　 硫酸钠作为渗透压促进剂时，随渗透压的增大，起始糊化温度变化不明显；峰值粘度下降，但进一步提高渗透压后峰值粘度降低不大；最终粘度先降低后又有所增加，但最终粘度随渗透压的继续增加变化不显著；崩解值先增加，而后又下降。凝沉性呈现良好的线性下降关系（R2=0．839），但下降趋势不如氯化钠溶液作用产生渗透压时的明显；以上现象都与渗透压处理玉米交联淀粉时的现象大体上一致。
　　 （3）氯化钠作为马铃薯淀粉交联反应渗透压促进剂时，随渗透压的增大，所得产品的起始糊化温度线性的显著增加（R2为0．9848），高渗透压处理交联程度很高已经不糊化；峰值粘度明显的减小，较高渗透压处理的崩解值已经趋近0；最终粘度随渗透压的增加先显著的降低，当产生高渗透压时最终粘度已经达到0，它的变化比硫酸钠作为渗透压促进剂时明显的多；较低渗透压处理时的崩解值就达到0，继续增加渗透压时仍为0；凝沉性急剧减小，在高渗透压处理交联淀粉时回生值为0。
　　 硫酸钠作为交联反应渗透压促进剂时，随渗透压的增大，所得产品的起始糊化温度线性的增加（R2为0．8764），但温度变化程度较小，几乎保持不变；峰值粘度迅速下降，较低渗透压下峰值粘度有升高趋势；最终粘度呈现良好的线性下降关系（R2=0．9087）；崩解值也随着渗透压的增加而下降，下降的程度较渗透压处理玉米和木薯交联淀粉时明显；在较高渗透压处理时的崩解值达到0，进一步增大渗透压时仍为0；凝沉性呈现良好的下降，但下降趋势不如氯化钠溶液作用产生渗透压时明显。
　　 另外，采用偏光显微镜、扫描电子显微镜、红外分析仪和旋转式粘度仪对渗透压处理交联淀粉进行了研究，结果发现，这些性质与交联淀粉的基本性质一致。
　　 本文的创新之处在于：将渗透压处理引入到淀粉科学和加工技术中，得到一种新型的物理改性方法，开拓了一个新的研究领域并提供了制备交联淀粉的新途径；并对渗透压处理后产品的理化性质做了较系统全面的研究，这些研究成果为渗透压在淀粉改性领域的发展与进步提供了理论与实验数据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 淀粉

1.1.1 淀粉的分子结构

1.1.2 淀粉的颗粒结构

1.1.3 淀粉的基本性质

1.2 改性淀粉

1.2.1 改性淀粉的生产方法

1.2.2 淀粉交联改性概述

1.3 淀粉改性程度的衡量方法

1.4 渗透压增强剂对交联淀粉反应的影响

1.4.1 国内外研究概况

1.4.2 本课题研究的目的和意义及主要内容

1.4.3 采用的技术路线及研究原理

第二章 渗透压处理玉米交联淀粉糊性质研究

2.1 实验材料及仪器

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验仪器

2.2 实验方法

2.2.1 渗透压处理玉米交联淀粉样品制备

2.2.2 渗透压处理玉米交联淀粉取代度(DS)的测定

2.2.3 淀粉糊的粘度曲线性质

2.3 结果与讨论

2.3.1 渗透压处理玉米交联淀粉DS的测定结果

2.3.2 渗透压处理玉米交联淀粉糊粘度曲线的影响

2.3.3 渗透压处理玉米交联淀粉糊粘度曲线特征值的影响

2.4 本章小结

第三章 渗透压对玉米交联淀粉理化性质及结构的影响

3.1 实验材料、仪器及方法

3.1.1 实验材料及仪器

3.1.2 实验方法

3.2 结果与讨论

3.2.1 玉米淀粉经渗透压处理前后的光学显微镜及偏光显微镜分析

3.2.2 扫描电镜分析

3.2.3 不同渗透压处理玉米交联淀粉对抗酸性的影响

3.2.4 不同渗透压处理玉米交联淀粉抗剪切性的影响

3.2.5 不同渗透压处理玉米交联淀粉抗凝沉性的影响

3.2.6 不同渗透压处理玉米交联淀粉透明度的影响

3.2.7 不同渗透压处理玉米交联淀粉溶解度和膨润力的影响

3.2.8 玉米淀粉经渗透压交联处理前后化学键的变化

3.3 本章小结

第四章 渗透压处理木薯交联淀粉糊性质研究

4.1 实验材料和仪器

4.2 测试方法与结果

4.2.1 渗透压处理木薯交联淀粉样品DS的测定

4.2.2 淀粉糊的粘度曲线性质

4.2.3 糊粘度曲线特征值的研究结果

4.3 本章小结

第五章 渗透压对木薯交联淀粉理化性质及结构的影响

5.1 光学显微镜及偏光显微镜分析结果

5.2 渗透压处理木薯交联淀粉抗酸性能测定

5.2.1 测定方法

5.2.2 结果分析与比较

5.3 不同渗透压处理木薯交联淀粉抗剪切性能测定

5.3.1 测定方法

5.3.2 结果分析与比较

5.4 不同渗透压处理木薯交联淀粉抗凝沉性能测定

5.4.1 测定方法

5.4.2 结果分析与比较

5.5 不同渗透压处理木薯交联淀粉透明度测定

5.5.1 测定方法

5.5.2 结果分析与比较

5.6 红外光谱分析结果

5.7 本章小结

第六章 渗透压处理马铃薯交联淀粉糊性质研究

6.1 实验材料和仪器

6.2 测试方法与结果

6.2.1 渗透压处理马铃薯交联淀粉样品DS的测定

6.2.2 淀粉糊的粘度曲线

6.2.3 糊粘度曲线特征值的研究结果

6.3 本章小节

第七章 渗透压对马铃薯交联淀粉理化性质及结构的影响

7.1 光学显微镜及偏光显微镜研究结果

7.2 渗透压处理马铃薯交联交联淀粉抗酸性测定

7.2.1 测定方法

7.2.2 结果分析与对比

7.3 渗透压处理马铃薯交联淀粉抗剪切性能测定

7.3.1 测定方法

7.3.2 结果分析与对比

7.4 渗透压处理马铃薯交联淀粉抗凝沉性能测定

7.4.1 测定方法

7.4.2 结果分析与对比

7.5 渗透压处理马铃薯交联淀粉透明度测定

7.5.1 测定方法

7.5.2 结果分析与对比

7.6 红外光谱分析结果

7.7 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢