马铃薯淀粉颗粒结构及性质的研究

摘要

淀粉是马铃薯的主要成分之一,在食品及其他工业领域中有广泛的应用。目前,对马铃薯淀粉颗粒结构的研究大多基于完整颗粒,对其性质的研究也基本以完整颗粒作为研究对象。本课题主要从残存颗粒(去除淀粉颗粒外围糊化部分后获得的颗粒内部)入手,测定马铃薯淀粉的性质,分析酶水解作用对颗粒结构的影响;还研究了乙酰化后马铃薯淀粉性质的变化。这不仅完善了马铃薯淀粉知识体系,而且为提高马铃薯淀粉的经济价值及新产品开发提供了理论基础。
　　 室温下,用4mol/L的CaCl2溶液,对30μm～50μm的窄分布马铃薯淀粉颗粒进行不同时间的外围糊化,机械搅拌去除外围糊化物,获得质量分别约为原颗粒70％和50％的残存颗粒。
　　 原颗粒及所得70％和50％残存颗粒平均粒径分别为42μm、33μm和21μm;糊化时间越长,所获得残存颗粒的粒径越小。扫描电镜观察到残存颗粒表面有明显的片层结构。直链淀粉含量测定结果表明马铃薯淀粉原颗粒中间层直链淀粉含量高于外层和内层。X-射线衍射分析显示残存颗粒与原颗粒均为B-型结晶结构,说明马铃薯淀粉颗粒外层、中间层和内层具有相同的结晶类型;同时测得颗粒中间层的相对结晶度最小,这与中间层直链淀粉含量最高的结果一致。
　　 采用差示扫描量热(DSC)法以及快速黏度分析(RVA)法对马铃薯淀粉原颗粒及残存颗粒的糊化温度和黏度性质进行测定。70％和50％残存颗粒的糊化温度均比原颗粒的高,而峰值黏度均比原颗粒的低。对淀粉糊的透明度和凝沉性进行测定,结果显示残存颗粒淀粉糊的透明度比原颗粒的低,凝沉速率比原颗粒的大。这些结果说明马铃薯淀粉颗粒的外层、中间层和内层的直链淀粉和支链淀粉分子结构存在差异。
　　 在25℃下用α-淀粉酶对马铃薯淀粉原颗粒及残存颗粒进行水解,偏光显微镜和扫描电镜观察酶解后的颗粒显示,原颗粒表面出现了不同程度的侵蚀痕迹:部分颗粒表面被酶侵蚀程度较大,出现了很大的凹陷和裂痕;还有部分颗粒内部被酶水解形成了空洞。残存颗粒除发生上述现象外,部分颗粒在形成凹陷后出现了裂痕和颗粒破裂。天然马铃薯淀粉颗粒并不存在孔洞和裂痕。空洞的形成说明部分颗粒表面存在构造相对疏松的区域。酶水解结果表明不仅在不同的马铃薯淀粉颗粒之间而且在同一颗粒内构造紧密度都存在差异。
　　 乙酰化后马铃薯淀粉颗粒性质的变化表明,在低取代度(DS＜0.1)范围内,用马铃薯原淀粉制备的四个不同取代度的乙酰化淀粉中,取代度为0.0743的样品的透明度最高,抗凝沉性最强。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1 淀粉的分类

1.2 淀粉的组成

1.2.1 直链淀粉

1.2.2 支链淀粉

1.3 淀粉颗粒

1.3.1 淀粉颗粒形态

1.3.2 淀粉颗粒结构

1.3.3 生长环、脐点、微孔和空腔

1.4 马铃薯淀粉

1.5 乙酰化淀粉

1.5.1 乙酰化淀粉的合成

1.5.2 乙酰化淀粉在食品工业中的应用

1.5.3 乙酰化淀粉的现状

1.6 本课题的主要目的、意义和研究内容

2 材料与方法

2.1 材料与仪器

2.1.1 原料与试剂

2.1.2 主要仪器与设备

2.2 实验方法

2.2.1 淀粉的筛分

2.2.2 淀粉化学糊化过程中偏光显微镜观察

2.2.3 残存颗粒的制备

2.2.4 粒径分析

2.2.5 直链淀粉含量测定

2.2.6 淀粉颗粒的形态观察

2.2.7 淀粉颗粒结晶特性分析

2.2.8 热性质分析

2.2.9 淀粉糊的性质

2.2.10 淀粉颗粒的酶水解

2.2.11 乙酰基团对马铃薯淀粉性质的影响

3 结果与讨论

3.1 残存颗粒制备

3.1.1 温度对淀粉颗粒糊化的影响

3.1.2 化学糊化形态观察

3.1.3 残存颗粒质量百分比

3.2 粒径分布

3.2.1 未筛分样品的粒径分布

3.2.2 筛分后原颗粒样品的粒径分布

3.2.3 残存颗粒的粒径分布

3.3 直链淀粉含量

3.4 原颗粒及残存颗粒的电镜观察

3.5 结晶特性

3.5.1 X-射线衍射图谱

3.5.2 相对结晶度分析

3.6 热性质

3.7 淀粉糊的性质

3.7.1 黏度性质

3.7.2 透明度

3.7.3 凝沉性

3.8 淀粉颗粒的酶解

3.8.1 酶用量的确定

3.8.2 酶解时间的确定

3.8.3 残存颗粒的酶解

3.9 乙酰基团对马铃薯淀粉性质的影响

3.9.1 取代度

3.9.2 红外光谱定性

3.9.3 淀粉颗粒形貌观察

3.9.4 黏度性质定性比较

3.9.5 糊化温度

3.9.6 透明度

3.9.7 凝沉性

4 结论

5 论文创新之处

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录