多频超声波对红薯淀粉结构与性质的影响研究

论文摘要

淀粉是一种广泛存在的天然可再生资源,但结构、性质的局限性限制了其广泛应用。超声波作用可导致淀粉分子化学键断裂,使淀粉结构和性质发生改变,其作为一种新型的淀粉改性技术,正日益受到关注。我国有丰富的红薯淀粉资源,但没有很好的开发利用。本文以红薯淀粉为原料,研究水体系和酸醇体系中多频超声波对其结构和性质的影响,为红薯变性淀粉的开发和超声波技术的应用奠定基础。主要研究结果如下：采用扫描电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计对淀粉结构进行表征,结果表明：原淀粉形状多为圆形和多边形；表面光滑,无孔洞和裂纹。多频超声波处理后,淀粉颗粒表面出现很多不均匀的孔洞。超声波处理没有破坏淀粉分子的原有结构,但其红外结晶指数下降。淀粉原有的晶型结构未被破坏,但其尖峰衍射特征强度减弱,相对结晶度降低。超声波破坏支链淀粉结构,直链淀粉含量增加。对比不同频率超声波对淀粉结构的影响发现,三频超声波对其影响程度最大。通过考察淀粉的粘度、透明度、溶解度,研究超声波对淀粉性质的影响。结果表明：原淀粉峰值粘度为447.0BU,水体系中,三频超声波处理60min的淀粉峰值粘度最低,比原淀粉降低17.67%；酸醇体系中,三频超声波处理60min的淀粉峰值粘度最低,比原淀粉降低61.30%。超声波作用在一定时间内能提高淀粉的透明度和溶解度。原淀粉的透射比和溶解度分别为6.6%和8.35%,水体系中,三频超声波处理30min的淀粉透明度最大,为12.5%,处理60min的淀粉溶解度最大,为11.41%；酸醇体系中,三频超声波处理30min的淀粉透明度最大,为34.5%,处理60min的淀粉溶解度最大,为37.86%。通过碘释放法、直观检测法和空化泡壁运动模型的模拟,对多频超声波的作用机理进行了研究,结果表明多频超声波的空化产额从大到小顺序依次为：三频超声波、双频超声波、单频超声波,即在相同的时间内三频超声波产生的空化事件最多。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 红薯及红薯淀粉介绍
• 1.1.1 红薯的概况
• 1.1.2 红薯淀粉的性质
• 1.1.3 红薯及红薯淀粉在食品中的应用
• 1.2 淀粉的改性方法及改性淀粉的应用
• 1.2.1 物理改性淀粉及其应用
• 1.2.2 化学改性淀粉及其应用
• 1.2.3 生物改性淀粉及其应用
• 1.3 超声波对淀粉改性的研究概述
• 1.3.1 超声波技术概述
• 1.3.2 超声波对淀粉改性的原理
• 1.3.3 超声波处理对淀粉结构和性质的影响
• 1.4 多频超声波技术的应用
• 1.5 本课题的研究意义及主要研究内容
• 1.5.1 本课题的研究意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 2 材料与方法
• 2.1 实验原料、试剂与仪器
• 2.1.1 实验原料与试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 红薯淀粉原料分析
• 2.3 不同体系中超声波处理淀粉样品的制备
• 2.3.1 水体系中超声波处理淀粉样品的制备
• 2.3.2 酸醇体系中超声波处理淀粉样品的制备
• 2.4 超声波处理对淀粉结构的影响
• 2.4.1 淀粉颗粒形貌的观察
• 2.4.2 淀粉红外光谱分析
• 2.4.3 淀粉结晶结构分析
• 2.4.4 淀粉-碘复合物吸收光谱分析
• 2.5 超声波处理对淀粉理化性质的影响
• 2.5.1 淀粉粘度、冷热稳定性及凝沉性的测定
• 2.5.2 淀粉透明度的测定
• 2.5.3 淀粉溶解度的测定
• 2.6 多频超声波组合协同作用机理的研究
• 2.6.1 实验装置
• 2.6.2 碘释放法检测超声波空化产额
• 2.6.3 直观观测法检测超声波的空化效应
• 2.6.4 超声场中空化泡壁的运动方程
• 3 结果与讨论
• 3.1 红薯淀粉原料成分的分析
• 3.2 淀粉颗粒形貌的观察
• 3.2.1 水体系中超声波处理对淀粉颗粒形貌的影响
• 3.2.2 酸醇体系中超声波处理对淀粉颗粒形貌的影响
• 3.3 淀粉红外光谱分析
• 3.3.1 水体系中超声波处理淀粉红外光谱分析
• 3.3.2 酸醇体系中超声波处理淀粉红外光谱分析
• 3.4 淀粉结晶结构分析
• 3.4.1 水体系中超声波处理对淀粉结晶结构的影响
• 3.4.2 酸醇体系中超声波处理对淀粉结晶结构的影响
• 3.5 淀粉-碘复合物吸收光谱分析
• 3.5.1 水体系中超声波处理淀粉-碘复合物吸收光谱分析
• 3.5.2 酸醇体系中超声波处理淀粉-碘复合物吸收光谱分析
• 3.6 超声波处理对淀粉粘度、冷热稳定性及凝沉性的影响
• 3.6.1 水体系中超声波处理对淀粉粘度、冷热稳定性及凝沉性的影响
• 3.6.2 酸醇体系中超声波处理对淀粉粘度、冷热稳定性及凝沉性的影响
• 3.7 超声波处理对淀粉透明度的影响
• 3.7.1 水体系中超声波处理对淀粉透明度的影响
• 3.7.2 酸醇体系中超声波处理对淀粉透明度的影响
• 3.8 超声波处理对淀粉溶解度的影响
• 3.8.1 水体系中超声波处理对淀粉溶解度的影响
• 3.8.2 酸醇体系中超声波处理对淀粉溶解度的影响
• 3.9 多频超声波组合协同作用的机理研究
• 3.9.1 碘释放法检测声化学产额
• 3.9.2 直观观测法检测空化效应
• 3.9.3 超声空化产额物理模型的建立
• 4 结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢