多孔淀粉制备工艺的研究及其在卷烟过滤嘴中的应用

论文摘要

多孔淀粉,是一种新型变性淀粉,具有良好的吸附性,基本上能吸附除了膏状物质以外的任何形态的物质,安全无毒,使用计量不受限制,因此多孔淀粉在食品、医药卫生等行业具有广泛的运用。我国是玉米生产大国,玉米淀粉质优价廉,本论文以玉米淀粉为原料,对多孔淀粉的酶解制备、喷雾干燥工艺以及多孔淀粉对卷烟主流烟气吸附效果进行了研究。以淀粉水解率为指标,分别研究了缓冲液pH、酶解温度、加酶量、酶解时间、搅拌速度对酶解制备多孔淀粉的影响。在考虑后续实验及效率的基础上,确定最佳酶解条件为:缓冲液pH4.0,酶解温度40℃,加酶量5μL,酶解5个小时,搅拌强度30%。以淀粉水解率、吸油率、色素吸附量为指标,分别研究了在酶解前、中、后三个阶段超声波的功率、作用时间、底物浓度对酶解制备多孔淀粉的影响。结果表明:超声辅助酶解制备多孔淀粉的效果好于普通的酶解;酶解过程中超声作用的效果总体好于酶解前和酶解后。因此,在单因素实验的基础上,以吸油率为指标,正交优化得到最佳条件为:超声功率50%、超声时间30min,淀粉乳浓度70%,在此条件下处理得到的多孔淀粉吸油率为170.82%。以淀粉水解率、吸油率为指标,分别研究了在酶解前、后两个阶段微波辐射（中功率、高功率）的作用时间对酶解制备多孔淀粉的影响。结果表明,酶解前高功率微波辐射30s得到的产品吸油率最高,为134.48%:辐射40s得到的产品柠檬黄吸附量最高,为1.43mg/g。采用电子显微镜、X-射线衍射仪、快速粘度测定仪对经酶解制备和超声波、微波辅助酶解制备的多孔淀粉进行微观结构、晶体结构和粘度的测定。测定结果表明:多孔淀粉的微观结构、晶体结构、粘度的变化与其水解率、吸油率的变化大致相吻合,这为超声波、微波技术在酶解制备多孔淀粉中的应用提供了直观的理论和实验参考依据。以产品外观、吸油率、柠檬黄吸附量、微观结构为指标,以进样速度、料液浓度、进风口温度、雾化器转速、出风口温度为优化因素,对多孔淀粉的喷雾干燥工艺进行正交实验。确定多孔淀粉喷雾干燥的最佳工艺条件为:料液浓度15%,进样流速30mL/min、进风口温度160℃,雾化器转速33250r/min、出风口温度65℃。在此条件下,产品的吸油率为109.24%,柠檬黄吸附量为1.28mg/g。将多孔淀粉添加在卷烟过滤嘴中,研究多孔淀粉添加量对卷烟主流烟气中总粒相物、焦油量、烟气烟碱量和一氧化碳的吸附效果。结果表明:在滤棒中添加10mg的多孔淀粉,对于降低卷烟主流烟气中的总粒相物、焦油量、烟气烟碱具有积极的作用。将10mg活性炭、普通玉米淀粉添加在卷烟过滤嘴中,研究多不同吸附剂对卷烟主流烟气的吸附效果,结果表明:多孔淀粉的吸附性能明显优于活性炭和普通玉米淀粉。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 多孔淀粉概述
• 1.1.1 多孔淀粉定义
• 1.1.2 多孔淀粉的特性和吸附对象
• 1.1.3 多孔淀粉的制备方式
• 1.1.4 酶解制备多孔淀粉的影响因素
• 1.1.5 改性多孔淀粉的制备研究
• 1.1.6 多孔淀粉性质的判定方法
• 1.1.7 多孔淀粉的应用进展
• 1.2 超声波技术应用于淀粉的研究动态
• 1.2.1 超声波作用机理
• 1.2.2 超声波对淀粉结构和性能的影响
• 1.2.3 超声波对糖化酶的影响
• 1.3 微波技术应用于淀粉的研究动态
• 1.3.1 微波作用机理
• 1.3.2 微波对淀粉结构和性能的影响
• 1.4 卷烟过滤嘴的研究背景和研究动态
• 1.4.1 卷烟烟气组成
• 1.4.2 卷烟烟气中的有害物质
• 1.4.3 卷烟过滤嘴研究动态
• 2 引言
• 2.1 课题的立题背景及意义
• 2.2 本论文的主要研究内容
• 3 材料与方法
• 3.1 原料
• 3.2 主要试剂
• 3.3 主要仪器和设备
• 3.4 标准曲线绘制
• 3.4.1 葡萄糖标准曲线的绘制
• 3.4.2 柠檬黄标准曲线的绘制
• 3.5 酶解制备多孔淀粉的研究
• 3.5.1 生淀粉糖化酶酶活的测定
• 3.5.2 酶解制备多孔淀粉的方法
• 3.5.3 酶解制备多孔淀粉影响因素的研究
• 3.6 超声波辅助酶解制备多孔淀粉的研究
• 3.6.1 不经超声波处理的普通酶解
• 3.6.2 酶解前的超声波处理
• 3.6.3 酶解中超声波间歇处理
• 3.6.4 酶解后的超声波处理
• 3.6.5 超声辅助酶解的正交实验
• 3.7 微波辅助酶解制备多孔淀粉的研究
• 3.7.1 酶解前的微波处理
• 3.7.2 酶解后的微波处理
• 3.8 多孔淀粉的性质测定
• 3.8.1 多孔淀粉的水解率测定
• 3.8.2 多孔淀粉的吸油率测定
• 3.8.3 多孔淀粉柠檬黄吸附量的测定
• 3.8.4 多孔淀粉的微观形态观察
• 3.8.5 多孔淀粉的晶体结构测定及分析
• 3.8.6 多孔淀粉的糊化性质测定
• 3.9 多孔淀粉喷雾干燥工艺优化
• 3.9.1 喷雾干燥工艺优化
• 3.9.2 产品性质测定
• 3.10 多孔淀粉在卷烟过滤嘴中的应用
• 3.10.1 添加多孔淀粉的卷烟过滤嘴的制作
• 3.10.2 添加其他吸附介质的卷烟过滤嘴的制作
• 3.10.3 烟气吸附结果的测定
• 4 结果与分析
• 4.1 标准曲线的绘制
• 4.1.1 葡萄糖标准曲线的绘制
• 4.1.2 柠檬黄标准曲线的绘制
• 4.2 生淀粉糖化酶酶活力的测定
• 4.3 酶解制备多孔淀粉影响因素的研究
• 4.3.1 缓冲液pH对淀粉水解率的影响
• 4.3.2 温度对淀粉水解率的影响
• 4.3.3 搅拌强度对淀粉水解率的影响
• 4.3.4 加酶量和酶解时间对淀粉水解率的影响
• 4.4 超声波辅助酶解制备多孔淀粉的研究
• 4.4.1 不经超声波处理的普通酶解
• 4.4.2 酶解前的超声波处理
• 4.4.3 酶解中的超声波间歇处理
• 4.4.4 酶解后的超声波处理
• 4.4.5 超声辅助酶解制备的正交试验
• 4.5 微波辅助酶解制备多孔淀粉的研究
• 4.5.1 酶解前的微波辐射处理
• 4.5.2 酶解后的微波处理
• 4.6 多孔淀粉的微观形态观察
• 4.6.1 普通酶解制备的多孔淀粉微观形态
• 4.6.2 超声辅助制备的多孔淀粉微观形态
• 4.6.3 微波辅助制备的多孔淀粉微观形态
• 4.7 多孔淀粉的晶体结构测定
• 4.7.1 普通酶解制备的多孔淀粉晶体结构
• 4.7.2 超声辅助制备的多孔淀粉晶体结构
• 4.7.3 微波辅助制备的多孔淀粉晶体结构
• 4.8 多孔淀粉的糊化特性测定
• 4.8.1 超声辅助制备的多孔淀粉糊化特性
• 4.8.2 微波辅助制备的多孔淀粉糊化特性
• 4.9 多孔淀粉喷雾干燥工艺的确定
• 4.9.1 喷雾干燥工艺的确定
• 4.9.2 产品性质测定
• 4.10 多孔淀粉在卷烟过滤嘴中的应用
• 4.10.1 多孔淀粉过滤嘴对卷烟主流烟气的吸附结果测定
• 4.10.2 活性炭、普通玉米淀粉对卷烟主流烟气的吸附结果测定
• 5 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文