超高压对淀粉结构、性质及化学活性的影响研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dengpengfei
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为了揭示各种改性设备对淀粉的活化作用机制,让理论与实际应用相结合,本研究采用超高压这种绿色环保、无污染的机械力对淀粉进行改性处理,研究超高压对淀粉结构和理化性质的影响,并制备超高压改性辛烯基琥珀酸淀粉酯,研究超高压对辛烯基琥珀酸淀粉酯品质的影响,运用机械力化学的理论分析超高压对辛烯基琥珀酸淀粉酯品质的活化机制,揭示超高压对淀粉化学活性的影响。具体研究内容如下:以普通玉米淀粉和糯玉米淀粉为原料,采用激光共聚焦显微镜(CLSM)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、偏光显微镜(PLM)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、快速黏性分析仪(RVA)、低场核磁共振测试仪(LF-NMR)等手段研究超高压处理压力和处理时间对淀粉结构和性质的影响,并在超高压作用下制备辛烯基琥珀酸淀粉酯,从而确定超高压对淀粉化学活性影响机制。(1)超高压对普通玉米淀粉结构性质影响。超高压处理200 MPa时,玉米淀粉颗粒粒径增大,结晶度下降,热稳定性和糊化焓降低,红外吸收强度增大,此时对应机械力化学受力阶段。但是当超高压处理350 MPa时,玉米淀粉的结晶度回升,红外振动峰减弱。超高压压力至600 MPa时,大量颗粒聚集,粒径成倍增加,颗粒内部结合水的T2值增大,结晶度、红外吸收强度、热稳定性和糊化焓降低,此时对应机械力化学的团聚阶段。超高压处理200 MPa与500 MPa时辛烯基琥珀酸淀粉酯的品质大大提高,而聚集阶段350 MPa时,辛烯基琥珀酸淀粉酯的品质不理想。时间梯度超高压改性处理对玉米淀粉的影响不明显。(2)超高压对糯玉米淀粉结构性质影响。相较于普通玉米淀粉,糯玉米淀粉对超高压处理更加敏感,在超高压150 MPa时,糯玉米淀粉颗粒粒径增大,结晶度下降,热稳定性和糊化焓降低,红外吸收强度增大,呈现出机械力化学受力阶段特点。但是当超高压处理300 MPa时,玉米淀粉的结晶度回升,红外振动峰减弱。超高压压力至500 MPa时,仍属于机械力化学中的聚集与团聚之间过渡阶段。超高压600 MPa处理下,糯玉米淀粉已基本糊化。超高压处理200 MPa和500 MPa时辛烯基琥珀酸淀粉酯的品质大大提高,而聚集阶段300 MPa时,辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度取代效率未达预期结果。时间梯度超高压改性处理同样对糯玉米淀粉的影响不明显。(3)超高压对淀粉化学活性影响:超高压处理有利于使辛烯基琥珀酸酐和淀粉分子发生高效反应,提高淀粉的化学活性和辛烯基琥珀酸淀粉酯的品质。受力阶段和聚集与团聚阶段之间的过渡阶段制备的辛烯基琥珀酸淀粉取代度、反应效率、溶解度、膨胀度和粘度特征值增大,糊化温度下降,淀粉化学活性较高,因此利用该受力阶段与聚集与团聚之间的过渡阶段淀粉制备的玉米和糯玉米辛烯基琥珀酸淀粉酯品质优良,此时超高压提高了淀粉在反应中的化学活性。本研究可提高改性淀粉的性能,丰富改性淀粉的种类,为研究制备高性能改性淀粉工业装备奠定理论基础。同时形成完整的超高压对淀粉结构、性质及化学活性的研究体系,拓宽机械力化学对淀粉基材料改性中的研究。
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