不同结晶来源淀粉的荧光响应特性

作     者：裴锐 

作者单位：江南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田耀旗

授予年度：2023年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：淀粉 晶型 淀粉-水杨酸包合物 荧光响应 

摘      要：荧光在淀粉理化性质测定、淀粉基荧光材料应用以及淀粉与小分子相互作用鉴定等领域显示出优异的性能。不同晶型淀粉晶体结构不同,A-型淀粉呈现单斜结构,B-型淀粉呈现六角结构,C-型淀粉为A-型和B-型的混合,V型淀粉有正交型、六方型和四方型三种形式。不同晶型淀粉本身无荧光,赋予淀粉荧光是解析不同晶型淀粉荧光响应特性的关键,为鉴别不同淀粉晶型以及阐明不同晶型淀粉的结构差异提供理论依据。此外,超声常被用来促进淀粉包合小分子物质,且合适参数的超声处理不改变淀粉晶型。基于此,本课题采用超声辅助不同晶型淀粉包合荧光客体物质,以解析不同晶型淀粉的荧光响应特性及其关键影响因素。首先解析了不同晶型淀粉的荧光响应特性。荧光染料筛选结果表明,水杨酸和4-[p(二甲基氨基)苯乙烯基]-1-甲基吡啶鎓均能赋予不同晶型淀粉荧光,但水杨酸赋予淀粉的荧光响应阈值高于4-[p(二甲基氨基)苯乙烯基]-1-甲基吡啶鎓赋予淀粉荧光阈值。荧光光谱测试表明,不同晶型淀粉经水杨酸赋予荧光后,荧光增强值分别为264.50(B-型)、206.00(C-型)、51.20(V-型)和28.00(A-型)。显著性差异分析表明荧光响应特性为:BCA/V。接着对不同晶型淀粉-水杨酸包合物的结构进行表征。倒置荧光观察显示4种晶型淀粉无荧光,4种淀粉-水杨酸包合物显示明亮的荧光。A-、B-、C-和V-型淀粉包合水杨酸后,红外光谱羟基峰分别向低波数移至3384、3413、3422和3401 cm,表明4种晶型淀粉与水杨酸形成分子间氢键。糊化焓分别降为10.06、10.63、6.24和3.60 J/g,热重第2阶段降解温度分别降为283、263、284和274℃,表明淀粉包合水杨酸后体系能量降低。XRD图谱表明,4种晶型淀粉包合水杨酸后,其晶型未改变,这为比较不同晶型淀粉荧光响应特性提供前提条件。进一步解析了不同制备条件对不同晶型淀粉荧光响应特性的影响。体系p H由4增加到7时,4种晶型淀粉-水杨酸包合物荧光增强值增加,而p H由7增加到8时,荧光增强值降低,4种包合物结晶度和螺旋密度下降。当p H由8增加到9时,荧光增强值增加,4种包合物的螺旋密度增加。体系温度由30℃增加至40℃时,4种晶型淀粉-水杨酸包合物荧光增强值下降,吸水指数增加。体系温度由40℃增加至50℃时,荧光增强值增加,4种包合物的焓变值下降。主客比由20增加至33时,不同晶型淀粉-水杨酸包合物荧光增强值下降,包埋率下降。主客比为40和47时,不同晶型淀粉-水杨酸包合物无荧光。超声时间实验表明,超声20-30 min时,不同晶型淀粉-水杨酸包合物荧光增强值增加,在30-40 min时荧光增强值逐渐下降,A-、B-和C-型包合物偏光十字逐渐模糊并部分消失。因此,在淀粉晶体未受到部分破坏、未部分糊化、成功包合SA时,制备条件不改变4种晶型淀粉荧光响应特性。然后研究了淀粉-水杨酸包合物中水杨酸分布以及包合物的理化性质。激光共聚焦分析表明水杨酸分布于4种晶型淀粉颗粒表层、颗粒外侧边缘,少量存在于颗粒内部。RVA结果表明淀粉包合水杨酸后,淀粉-水杨酸包合物的持水性降低,峰值粘度降低。流变分析表明包合的水杨酸对不同晶型淀粉的流变性能影响不同。4种淀粉-水杨酸包合物的抗剪切性能提升,A-SA的流动性能不变,B-SA抗变形能力和流动性减弱,C-SA抗变形能力减弱,V-SA抗变形能力和流动性增加。最后初步验证了同晶型不同种类淀粉的荧光响应特性。A-型大米淀粉和普通玉米淀粉荧光响应分别为95.50和109.00,B-型高直链玉米淀粉和芭蕉芋淀粉荧光响应分别为493.00和182.50,C-型绿豆淀粉和红薯淀粉荧光响应分别为414.00和148.00,普通玉米淀粉分别和月桂酸与肉豆蔻酸制备的V-型淀粉的荧光响应分别为92.50和93.00。统计分析表明仍符合BCA/V的特性。