脉冲电场对淀粉-蛋白质体系结构性质的影响

摘要

脉冲电场(Pulsed electric field，PEF)技术是一项新兴的非热加工技术，已经成功应用于处理液体食品，但在固体食品中没有得到广泛的应用。我们的前期工作发现PEF可以作用于非连续相固体物料，为加深了解PEF对固体食品食用品质和加工性质的影响，本文以淀粉和面筋蛋白为研究对象，在探寻脉冲电源输入能量规律的前提下，分析PEF对A-型、B-型和C-型淀粉结构和理化性质的影响，同时在上述研究的基础上探索PEF对小麦淀粉-面筋蛋白混合体系的影响。主要结果如下:
　　(1)随着电场强度和脉冲频率的增加，单位时间内PEF的输入能量增大;增加空气湿度、空气运动速率和减小上电极板面积，都使PEF的输入能量降低;玻璃会阻碍PEF的能量输入，且随电场强度的增加影响越明显。
　　(2)PEF作用后3种晶型淀粉颗粒表面遭受破坏，偏光十字变弱。随电场强度的增加，所有淀粉（豌豆淀粉除外）的相对结晶度、表层有序度和有序结构含量先增大后减小，豌豆淀粉的增大;3种晶型淀粉（豌豆淀粉除外）的体系结构先变致密后疏松，豌豆淀粉的变得略有致密。PEF对不同晶型淀粉性质的影响存在差别:随电场强度的增大，A-型淀粉的糊化温度范围先增大后减小，糊化焓下降;B-型淀粉糊化温度范围减小，糊化焓下降;C-型淀粉糊化温度范围先减小后增大，糊化焓升后降。高强度的PEF作用使A-型淀粉（玉米淀粉除外）和B-型淀粉的热糊稳定性和冷糊稳定性增加;C-型淀粉中甘薯淀粉的热糊稳定性增加，冷糊稳定性降低。A-型淀粉（玉米淀粉除外）冻融稳定性先增强后减弱;B-型和C-型淀粉的冻融稳定性增强。A-型淀粉（大米淀粉除外）的溶解度和膨胀度先增加后降低;B-型淀粉的溶解度先降低后增加，膨胀度显著下降;C-型淀粉的溶解度先降低后增加，膨胀度变化不明显。PEF作用使淀粉中易消化淀粉含量增加，慢消化淀粉含量减小。
　　(3)随面筋蛋白(Wheat gluten protein，WG)含量的增加，小麦淀粉(Wheat starch，WS)的热参数值增大，糊化焓减小，而PEF作用会加剧这种变化。随WG含量的增加，淀粉带强度慢慢消退，酰胺带强度逐渐显现;WS-WG混合物在1700～1600cm-1间出现4个红外吸收峰，PEF作用后相对峰面积发生不同变化。随WG含量的增加，WS的特征衍射峰逐渐被掩盖。随WG含量的增加，PEF对混合物表观黏度的影响增大。所有样品的弹性特征比粘性特征明显。PEF使混合物的储能模量增加、凝胶性减弱。
　　综上所述，PEF对淀粉的影响因晶型和种类的不同有所差别，但究其根源都是淀粉分子结构在PEF作用下发生变化，从而改变了淀粉的宏观物理化学性质。

目录

摘要

中英文缩略语和符号表

1 绪论

1．1 淀粉概述

1．1．1 淀粉的颗粒结构

1．1．2 淀粉的结晶结构

1．1．3 淀粉的微晶和亚微晶结构

1．1．4 淀粉的分子结构

1．2 淀粉的性质

1．2．1 淀粉的热性质

1．2．2 淀粉的糊化特性

1．2．3 淀粉的老化

1．2．4 淀粉的溶解度和膨胀度

1．2．5 淀粉的水解

1．3 面筋蛋白

1．4．1 PEF概况及其应用

1．4．2 PEF对食品组分的影响

1．5 立题依据

1．6 研究内容

2 实验材料与方法

2．1 材料与仪器

2．1．1 原料与试剂

2．1．2 仪器与设备

2．2 脉冲电源输入的能量测定

2．3 淀粉结构和性质的测定

2．3．1 淀粉水分调节

2．3．2 PEF处理

2．3．3 淀粉颗粒形态观察

2．3．4 淀粉偏光十字观察

2．3．8 小角X射线散射法(SAXS)

2．3．9 淀粉热性质的测定(DSC)

2．3．12 淀粉溶解度和膨胀度的测定

2．3．13 淀粉体外消化性的测定

2．4．3 WS-WG混合物热性质的测定

2．4．4 傅里叶红外光谱法

2．5 数据统计分析

3 结果与分析

3．1 PEF作用过程中的能量分析

3．2 PEF对淀粉结构和性质的影响

3．2．1 PEF对淀粉颗粒形态的影响

3．2．2 PEF对淀粉偏光十字的影响

3．2．3 PEF对淀粉晶体结构的影响

3．2．4 PEF对淀粉表层有序结构的影响

3．2．5 PEF对淀粉短程有序结构的影响

3．2．6 PEF对淀粉半结晶层状结构的影响

3．2．7 PEF对淀粉热性质的影响

3．2．8 PEF对淀粉糊化特性的影响

3．2．9 PEF对淀粉冻融稳定性的影响

3．2．10 PEF对淀粉溶解度和膨胀度的影响

3．2．11 PEF对淀粉体外消化性的影响

3．3 PEF对WS-WG混合物的影响

3．3．2 PEF对WS-WG混合物结构的影响

3．3．3 PEF对WS-WG混合物结晶性的影响

3．3．4 PEF对WS-WG混合物流变特性的影响

4 结论与展望

4．1 主要结论

4．2 展望

参考文献

致谢

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