韧化处理对淀粉超高压糊化的影响

摘要

超高压是一种非热加工技术，可使淀粉实现常温糊化，在淀粉加工领域有广阔的应用前景。韧化是指将淀粉在过量水分（＞60%）或适量水分（40%-55%）存在时，低于常压糊化温度维持一定时间引起结构及性质改变的一种物理改性方法，可在保持颗粒态的同时调整颗粒内部聚集态结构。本课题以马铃薯、玉米和豌豆淀粉为原料，采用不同韧化时间和压力大小处理三种淀粉，利用扫描电子显微镜、激光共聚焦扫描电镜、偏光显微镜、示差扫描量热仪、X射线衍射仪、快速粘度分析仪等研究了马铃薯、玉米和豌豆淀粉分别在52℃、57℃及53℃，水分含量70%的条件下，不同韧化时间处理对三种淀粉超高压糊化过程的影响。主要研究内容、结果及结论如下： （1）韧化对三种淀粉超高压糊化颗粒表面形貌、内部结构影响的研究结果表明，韧化处理不超过48 h，三种淀粉的颗粒结构仍然存在。韧化处理3 h、24 h，扫描电镜观察到的三种淀粉颗粒表面形貌变化不大，但利用激光共聚焦扫描电镜观察经荧光染色剂APTS染色后的淀粉颗粒，发现颗粒内部荧光强度降低，即颗粒内部更加致密。韧化处理48 h，马铃薯淀粉表面变粗糙，内部脐点处结构遭到破坏；玉米淀粉发生粘黏或出现凹坑，内部中心腔增大、通道变宽；豌豆淀粉表面形成一定凹坑，内部有裂纹。 马铃薯原淀粉在600 MPa超高压处理后表面出现层状脱落，但仍保持颗粒态，表明此时仅轻微糊化；玉米、豌豆原淀粉分别在500 MPa、600 MPa处理后大部分失去颗粒轮廓，发生团聚现象，表明此时已明显糊化。马铃薯、玉米淀粉经3 h、24 h，豌豆淀粉经3 h韧化处理后，与原淀粉相比，相同的超高压处理条件下马铃薯淀粉（600 MPa）颗粒结构保持完整，内部未形成明显中空结构，玉米（500 MPa）及豌豆淀粉（600 MPa）颗粒轮廓仍然存在，表明该韧化条件能提高三种淀粉的超高压处理耐受力。而马铃薯、玉米淀粉经48 h，豌豆淀粉经24 h、48 h韧化处理后分别在600 MPa、400 MPa和400 MPa处理后都明显糊化，表明此韧化条件不能提高三种淀粉的超高压处理耐受力。 （2）用X射线衍射、偏光显微镜、示差扫描量热仪研究了韧化对三种淀粉超高压糊化后结晶结构的影响，研究发现：韧化处理不超过48 h不会改变马铃薯（B型）及玉米（A型）淀粉的结晶类型，但豌豆淀粉韧化处理48 h由C型向A型结晶转变。韧化时间越长，三种淀粉起始糊化温度越高，糊化焓越低。韧化会使玉米和豌豆淀粉的相对结晶度降低，但马铃薯淀粉随韧化时间延长相对结晶度先增加后降低。 马铃薯淀粉无论韧化与否，超高压处理都不会改变其结晶类型；玉米原淀粉、韧化48 h并在600 MPa下处理后的淀粉样品和韧化3 h、24 h并在400-600 MPa下处理后的淀粉样品，都会由A型结晶向B型转化；豌豆淀粉无论韧化与否，都随着压力增加由C型结晶逐渐向B型转化，600 MPa处理后的样品，已转化为B型结晶。马铃薯淀粉韧化3 h、24 h，500-600 MPa处理；玉米淀粉韧化24 h，500 MPa处理；豌豆淀粉韧化3 h，400-500 MPa处理后的样品相对结晶度较原淀粉的高。压力越高，三种淀粉的热焓值越小；但与原淀粉相比，经韧化后的三种淀粉随压力增加热焓值下降速度较慢。韧化前后的玉米淀粉在600 MPa下糊化焓都为0 J/g，表明该压力会使玉米淀粉完全糊化。 （3）用快速粘度分析仪研究了三种淀粉韧化、超高压及复合处理后黏度特性的变化，研究发现：马铃薯淀粉韧化处理3 h、24 h，其谷值黏度、最终黏度增加，而峰值黏度、衰减值降低；韧化处理48 h，黏度峰消失，整体黏度降低。玉米淀粉及豌豆淀粉韧化处理48 h，黏度曲线形状变化不大，但所有可测定黏度参数均明显降低。表明韧化后淀粉分子有序度提高，淀粉膨胀能力减弱。韧化使马铃薯淀粉经超高压处理后的糊化温度和回生值增大；使玉米和豌豆淀粉各黏度特性参数值降低。水分含量70%的马铃薯、玉米淀粉分别在52℃、57℃韧化处理不超过24 h及豌豆淀粉在53℃韧化处理3h能明显提高三种淀粉的超高压处理耐受力。

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摘 要

ABSTRACT

1前言

1.1淀粉的概述

1.2淀粉的结构与性质

1.2.1淀粉结构

1.2.2淀粉糊化性质

1.3淀粉韧化处理技术及研究进展

1.3.1韧化处理的概念

1.3.2韧化处理对淀粉理化特性的影响

1.4超高压技术及淀粉超高压糊化研究进展

1.4.1超高压技术概述

1.4.2淀粉糊化

1.5本课题目的、意义及主要研究内容

1.5.1本课题的目的及意义

1.5.2本课题主要研究内容

2.1材料与仪器

2.1.1原料与试剂

2.1.2主要仪器设备

2.2实验方法

2.2.2淀粉超高压处理的方法

2.2.3淀粉颗粒结构的观察

2.2.4淀粉结晶结构的观察及测定

2.2.5淀粉黏度特性的测定

2.2.6数据分析

3结果与讨论

3.1韧化对淀粉理化性质的影响

3.1.1韧化处理对淀粉颗粒结构的影响

3.1.2韧化处理对淀粉结晶结构的影响

3.1.3韧化处理对淀粉黏度特性的影响

3.1.4小结

3.2淀粉的超高压处理结果

3.2.2韧化处理对淀粉超高压糊化过程中结晶结构的影响

3.2.3淀粉超高压处理前后黏度特性的变化

3.2.4小结

4 结论与展望

4.1结论

4.2展望

5论文创新点

致谢

参考文献

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