【摘 要】
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醋酸酯淀粉又名乙酰化淀粉,是淀粉分子上羟基在一定条件下直接与醋酸或间接与醋酸衍生物反应得到的一种酯化变性淀粉,广泛应用于食品、纺织、造纸等工业领域。天然淀粉颗粒态及结晶特性不利于酯化试剂的有效接触,导致反应耗时长、反应效率低等问题。利用微波对淀粉进行预处理,可望提升酯化反应效率,但目前微波预处理后对酯化反应的影响规律尚未被阐明,不同类型淀粉自身结构差异对微波处理效果及其后续酯化反应的影响机制还有待
【基金项目】
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国家自然科学基金(31772012); 陕西省教育厅专项科研计划项目(20JK0530);
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醋酸酯淀粉又名乙酰化淀粉,是淀粉分子上羟基在一定条件下直接与醋酸或间接与醋酸衍生物反应得到的一种酯化变性淀粉,广泛应用于食品、纺织、造纸等工业领域。天然淀粉颗粒态及结晶特性不利于酯化试剂的有效接触,导致反应耗时长、反应效率低等问题。利用微波对淀粉进行预处理,可望提升酯化反应效率,但目前微波预处理后对酯化反应的影响规律尚未被阐明,不同类型淀粉自身结构差异对微波处理效果及其后续酯化反应的影响机制还有待完善。因而,本课题以不同链支比(蜡质、普通和高直链)玉米淀粉为研究对象,先对原淀粉进行微波预处理,再以乙酸酐为酯化剂进行酯化改性,从淀粉多尺度结构及理化性质等方面分析微波预处理对不同链支比玉米淀粉及酯化改性的影响。主要研究内容、结果及结论如下:(1)微波处理对不同链支比(蜡质、普通和高直链)玉米淀粉结构性质影响研究。三种淀粉经微波处理后晶型均未改变。当微波处理120 s时,蜡质、普通和高直链玉米淀粉的相对结晶度(RC)和短程有序度R(1047/1022)均最低。对比原淀粉,RC分别降低了 32.1%、51.9%和32.9%;而R(1047/1022)分别降低了 13.1%、20.5%和20.7%。微波处理对三种淀粉颗粒表面均产生破坏,但微波处理120 s时,蜡质和普通玉米淀粉失去了原有的形状,而高直链玉米淀粉颗粒表面有裂纹,仍保持原有颗粒形状。随着微波处理时间的延长,蜡质和普通玉米淀粉糊化温度升高,粘度下降,糊透明度和抗凝沉性均降低。(2)微波预处理前后不同链支比玉米原淀粉及对应酯化淀粉结构性质研究。微波预处理后再酯化的淀粉颗粒表面破坏程度更大,蜡质和普通玉米酯化淀粉颗粒较高直链玉米酯化淀粉出现更严重破裂;酯化后,蜡质、普通和高直链淀粉的晶型均未发生改变,但相对结晶度的降低率分别为29.9%~46.8%、24.4%~44.3%、28.6%~39.8%,短程有序度的降低率分别为13.9%~47.5%、14.4%~53.7%、12.0%~32.7%。同时,糊化温度及糊化焓降低,糊透明度及抗凝沉性降低,溶解度和膨胀力随微波处理时间的增加呈先增大后减小的趋势。(3)微波预处理对淀粉酯化改性的影响。微波预处理可使酯化淀粉取代度明显提高。当微波处理时间为20 s,乙酸酐添加量为8%时,蜡质、普通和高直链玉米酯化淀粉的取代度最大,分别为0.0672、0.0826和0.1068。当微波处理时间为20 s,而乙酸酐添加量为4%时,酯化反应效率最高,蜡质、普通和高直链淀粉分别为74.48%、80.09%和90.55%。通过研究微波处理不同时间及不同链支比玉米淀粉对酯化反应的影响,发现微波预处理淀粉后加速了淀粉分子内部氢键的断裂,为乙酸酐的渗入提供了有利条件,提高了反应效率。(4)微波预处理酯化淀粉合成机制及消化特性研究。研究发现酯化是从淀粉颗粒表层逐渐向内部发生的反应,且取代反应主要发生在葡萄糖单元C6位点处。蜡质、普通和高直链玉米淀粉酯化后抗性淀粉含量分别由43.2%、59.5%和75.5%增加到48.3%、66.4%和79.4%;但经微波处理后,其消化率提高,抗性淀粉含量下降。三种淀粉中,高直链玉米淀粉抗性淀粉含量明显高于其他两类淀粉,说明高直链玉米淀粉更耐酶解。
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