超声预处理对玉米淀粉影响及在阳离子淀粉制备中的应用

摘要

阳离子淀粉是通过醚化、酯化或接枝共聚等反应向淀粉中引入阳离子基团而得到的一类的淀粉衍生物，在食品、造纸、印染等行业得到广泛应用，具有广阔的应用开发前景。淀粉结晶区结构排布紧密，阻碍化学改性过程试剂进入颗粒内部，反应多发生在无定形区导致淀粉反应活性和反应效率较低，因此研究如何打破淀粉紧密结晶结构提高反应活性在阳离子制备方面具有重要意义，并且在改善阳离子淀粉性质拓宽应用范围方面具有研究价值。本文为了改进阳离子淀粉传统湿法，首先研究超声对玉米淀粉黏度性质和分子量分布的影响，再将超声作用与传统湿法结合起来，探索新的工艺方法;并对阳离子淀粉脱色絮凝性质进行初步研究。主要结果如下:
　　(1)超声预处理对原玉米淀粉的糊化峰值黏度和分子量分布有显著影响:随着超声功率增加，峰值黏度逐渐下降;超声处理使支链淀粉分子量分布峰向较低分子量方向偏移，这主要发生在重均分子量为106.8～7.2的范围内。超声使支链淀粉重均分子量降低，分子量分散度降低。
　　(2)超声预处理制备阳离子淀粉的最佳工艺条件为:反应温度43℃，反应pH值12.0，超声功率150 W，超声时间50 min。在此试验条件下实际测得的反应效率为74.25％。通过红外光谱验证了季铵型阳离子淀粉醚结构的正确性。
　　(3)相比传统湿法阳离子淀粉，经过超声预处理的阳离子淀粉有较高的透光率，较低的凝沉值和较好的冻融稳定性，黏度相对较高，并且有较高黏度峰值，较低的衰减值和糊化温度。
　　(4)絮凝脱色实验表明，超声预处理阳离子淀粉在较低的添加量（0.04 g·L-1）和较低的取代度(0.037)下就可以达到较好的絮凝脱色效果，对活性艳红X-3B在更宽的pH范围(pH=3～7)内有较稳定的絮凝脱色效果。

目录

声明

符号说明

摘要

1 前言

1．1 淀粉及变性淀粉

1．1．1 淀粉

1．1．2 变性淀粉

1．2 阳离子淀粉的研究进展

1．2．1 阳离子淀粉的分类以及制备方法

1．2．2 阳离子淀粉结构和性能表征

1．2．3 阳离子淀粉的应用

1．3 超声波的原理以及应用

1．3．1 超声波作用原理

1．3．2 超声波在食品工业中的应用

1．3．3 超声波在淀粉领域的作用

1．5 研究背景和选题意义

2 材料与方法

2．1 主要试验材料

2．2 主要试剂

2．3 主要试验仪器与设备

2．4 试验方法

2．4．1 超声预处理原淀粉

2．4．2 湿法制备阳离子淀粉

2．4．3 工艺流程

2．4．4 测定方法

2．4．5 应用试验方法

3 结果与分析

3．1 超声对玉米淀粉的影响

3．1．1 超声功率对原玉米淀粉糊化性质的影响

3．1．2 超声功率对原玉米淀粉分子量分布的影响

3．2 超声预处理法制备阳离子淀粉的工艺条件研究

3．2．1 超声时间对制备阳离子淀粉取代度和反应效率的影响

3．2．2 超声功率对制备阳离子淀粉取代度和反应效率的影响

3．2．3 反应温度对制备阳离子淀粉取代度和反应效率的影响

3．2．4 反应pH对制备阳离子淀粉取代度和反应效率的影响

3．2．5 醚化剂用量对制备阳离子淀粉取代度和反应效率的影响

3．2．6 工艺条件的优化试验研究

3．2．7 傅里叶红外光谱(FT-IR)

3．3 超声预处理阳离子淀粉性质的研究

3．3．1 差示扫描量热仪(DSC)

3．3．2 快速粘度仪(RVA)测粘度

3．3．3 取代度对超声预处理阳离子淀粉透光率的影响

3．3．4 取代度对超声预处理阳离子淀粉凝沉性的影响

3．3．5 取代度对超声预处理阳离子淀粉溶解度的影响

3．3．6 取代度对超声预处理阳离子淀粉冻融稳定性的影晌

3．4 脱色絮凝应用

3．4．1 最大吸收波长的测定

3．4．2 湿法阳离子淀粉和超声预处理阳离子淀粉的脱色率

3．4．3 湿法阳离子淀粉和超声预处理阳离子淀粉的絮凝吸附量

4 讨论

4．1 超声预处理法制备阳离子淀粉性能的影响因素

4．1．1 超声时间和超声功率的影响

4．1．2 反应温度和反应pH的影响

4．2 超声预处理阳离子淀粉的脱色絮凝性质探讨

4．3 创新点

4．4 进一步研究方向

5 结论

参考文献

致谢