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田菁胶对冻融面筋蛋白微观结构和持水性的影响

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粮油科学与工程 2024年第2期38卷 17-24页

作者：李长蓉邱越琳吕熙贤余永建朱圆圆江苏科技大学粮食学院江苏镇江212000

田菁胶是一种天然形成的多糖类高分子物质,作为亲水胶体加入到面团中有保护面筋蛋白结构的功能。使用流变仪、差式扫描量热仪、傅里叶变换红外光谱仪等研究田菁胶不同添加量对经冻融循环后面筋蛋白的平均粒径、二级结构、流变学特性及... 详细信息

田菁胶是一种天然形成的多糖类高分子物质,作为亲水胶体加入到面团中有保护面筋蛋白结构的功能。使用流变仪、差式扫描量热仪、傅里叶变换红外光谱仪等研究田菁胶不同添加量对经冻融循环后面筋蛋白的平均粒径、二级结构、流变学特性及热力学特性等影响,以证明添加亲水胶体对面筋蛋白结构有保护的功能。研究结果表明:冻融循环处理会破坏面筋蛋白的网络结构,而适量加入田菁胶可以促进面筋蛋白的交联聚集,形成新的网络结构,交联聚集会进一步增大面筋蛋白颗粒的大小,田菁胶可阻碍冻融循环过程中冰晶生长对面筋蛋白结构形成的弱化,使面筋蛋白持水力升高。

关键词：亲水性胶体冻融循环处理面筋蛋白网络结构田菁胶

基于冻融循环预处理的人工林杉木木材染色性能研究

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基于冻融循环预处理的人工林杉木木材染色性能研究

作者：王春灿福建农林大学

学位级别：硕士

人工林杉木是我国南方重要的速生用材树种,资源丰富,但因材质松软,材色单一,花纹不明显等缺点导致其在实际应用中受到很大限制。为了改善杉木视觉特性和装饰性能,提高杉木利用价值,对其进行染色研究具有重要意义。本文首先通过单因素试... 详细信息

人工林杉木是我国南方重要的速生用材树种,资源丰富,但因材质松软,材色单一,花纹不明显等缺点导致其在实际应用中受到很大限制。为了改善杉木视觉特性和装饰性能,提高杉木利用价值,对其进行染色研究具有重要意义。本文首先通过单因素试验比较过氧化氢、氢氧化钠和冻融循环三种预处理对杉木木材染透率和上染率的影响,结果显示冻融循环预处理效果更好,并用响应面法优化出预处理工艺条件;在此基础上,采用酸性大红3R染料对杉木木材进行染色处理,选取染料质量分数、染色时间、染色温度和促染剂质量分数四个工艺参数,以染透率、上染率和色差为考察指标,通过正交试验和模糊数学方法进行优化;最后以此为基础,通过在染液中添加双氰胺、在木材表面涂饰壳聚糖溶液以及用水溶性三聚氰胺甲醛树脂(MF)和染料混合所制成的复合染液染色木材,通过耐水色牢度和紫外老化测试,比较三种固色处理对木材色牢度的影响。论文主要结论如下:(1)过氧化氢、氢氧化钠和冻融循环预处理都能不同程度提高杉木木材的染透率和上染率,其中冻融循环处理效果最好,与未处理材相比,最大染透率和上染率分别提高138.21%和81.86%;而过氧化氢和氢氧化钠处理后染透率分别提高45.06%和76.34%,上染率分别提高71.90%和73.01%,综合预处理对杉木木材染透率和上染率的影响以及从环保方面考虑,选择冻融循环处理方式作为后续研究的基础。(2)以染透率和上染率为响应值综合分析,冻融循环预处理最佳工艺条件为:浸水时间24h,冷冻时间16h20min,解冻时间6h41min,循环两次,此处理工艺条件下,木材染透率和上染率预测值分别可达57.52%和8.51%,三次验证性试验平均染透率为54.10%,上染率为8.44%,说明该模型合理有效。与未处理材相比,该条件处理后木材的顺纹抗压强度增加7.73%,抗弯强度下降1.86%,抗弯弹性模量下降3.31%,总体上变化不明显;木材24h吸水增重率相比未处理材增加2.90%;体视显微镜观察发现冻融处理材在横切面产生沿着径向发展的裂纹,场发射扫描电子显微镜观察发现冻融处理使木材具缘纹孔的纹孔膜破裂,轴向管胞壁产生裂纹,轴向管胞胞间层及木射线薄壁细胞和轴向管胞胞间层发生分离;压汞分析结果显示木材经冻融处理总孔体积增大,比表面积减少,孔隙率增大;傅里叶变换红外光谱和X射线衍射分析结果显示冻融处理使得木材结晶度增大,化学成分未发生变化;热重分析结果显示木材经冻融处理,残重量增加,热稳定性得以提高。(3)基于正交试验和模糊关系综合评价法得出最佳染色工艺条件为:染料质量分数2.0%、染色时间4h、染色温度90℃、促染剂质量分数3.0%。该工艺条件下四次验证性试验染透率平均值为52.40%,上染率为7.31%,色差为52.21。场发射扫描电子显微镜观察和傅里叶变换红外光谱分析发现,染料与木材间主要通过物理吸附结合并以分子间团聚的形式附着在木材管胞口、轴向管胞壁、木射线薄壁细胞等微观结构内;X射线衍射分析发现,染色材相比冻融处理材,结晶度减少,衍射峰上出现Na2S04晶体特征峰;热重分析结果显示,冻融处理材经染色后,残重量增加,热稳定性进一步提高。(4)综合比较染液中添加双氰胺、木材壳聚糖涂饰后染色、以及水溶性三聚氰胺甲醛(MF)树脂与染液复配后染色这三种固色处理方式。其中未固色处理染色材60℃水洗0.5h前后色差为5.16,浸泡液吸光度值为0.8974Abs,紫外老化168h色差为26.37。与未固色处理染色材相比,耐水色牢度最好的为MF树脂固色材,其水洗前后色差为2.57,浸泡液吸光度值为0.0960 Abs;耐光色牢度最好的为壳聚糖涂饰固色材,紫外老化168h后色差为22.42。傅里叶变换红外光谱分析显示,MF树脂固色材中出现三嗪环特征吸收峰,表明MF树脂与染料混合后经高温固化,粘附于木材各微观结构中。壳聚糖和双氰胺固色主要是通过在木材与染料分子交界面生成磺酸盐形式来增大色牢度。

关键词：冻融循环处理杉木染色性能染透率上染率色差

冻融循环对甲壳素凝聚态结构和脱乙酰反应的影响

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农业机械学报 2009年第10期40卷 140-145页

作者：刘廷国陈艳李斌陈建黄劲松盛敏刚池州学院化学与食品科学系池州247100 池州学院物理与机电工程系池州247100 华中农业大学食品科技学院武汉430070

甲壳素和质量分数为40%的浓NaOH溶液的混合物在-18℃和40℃条件下反复进行冻融处理,结果表明慢速冷冻加低温解冻的冻融循环处理过程中,冰晶的反复形成和重结晶能够破坏甲壳素凝聚态特别是晶态结构。经过3次冻融循环处理,可使甲壳素在NaO... 详细信息

甲壳素和质量分数为40%的浓NaOH溶液的混合物在-18℃和40℃条件下反复进行冻融处理,结果表明慢速冷冻加低温解冻的冻融循环处理过程中,冰晶的反复形成和重结晶能够破坏甲壳素凝聚态特别是晶态结构。经过3次冻融循环处理,可使甲壳素在NaOH溶液中完全溶解,获得甲壳素最终质量分数为4%,NaOH最终质量分数约为10%的均相溶液,为用均相脱乙酰法制备半脱乙酰水溶性甲壳素提供前提。

关键词：甲壳素冻融循环处理 N-脱乙酰反应晶体结构氢键

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基于BP神经网络识别毛竹冻融循环次数

森林防火 2022年第2期40卷 93-96页

作者：吴志勇福建省林业勘察设计院福建福州350002

毛竹内部在经历不同次数冻融后会发生不同程度损伤,严重的内部结构破坏会影响毛竹材性。利用105组毛竹傅里叶红光谱数据,通过BP神经网络建立了毛竹冻融次数预测模型,无损预测毛竹内部冻融损伤。将105组毛竹平均分为4组,每组依次通过0、1... 详细信息

毛竹内部在经历不同次数冻融后会发生不同程度损伤,严重的内部结构破坏会影响毛竹材性。利用105组毛竹傅里叶红光谱数据,通过BP神经网络建立了毛竹冻融次数预测模型,无损预测毛竹内部冻融损伤。将105组毛竹平均分为4组,每组依次通过0、1、2、3次冻融循环处理,采集每个毛竹的红外光谱,带入BP神经网络模型中进行训练,发现较优识别准确率可达100%。结果显示:利用傅里叶红外光谱结合BP神经网络,可有效预测毛竹冻融次数,能为毛竹材料选取提供可行方法。

关键词： BP神经网络识别冻融循环处理傅里叶红外光谱毛竹

均相条件下甲壳素基高吸水树脂的制备及性能研究

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高分子学报 2013年第7期23卷 915-921页

作者：刘廷国李斌朱坤坤李晶池州学院材料与化学工程系池州247100 华中农业大学食品科技学院武汉430070

利用冻融循环处理破坏甲壳素致密的晶体结构和氢键相互作用,使甲壳素溶解在8 wt%NaOH/4wt%urea水溶液中,制备了碱-甲壳素均相溶液.采用静态溶液聚合法,以过硫酸铵(APS)为引发剂、甲叉双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,在均相条件下制备了甲壳素... 详细信息

利用冻融循环处理破坏甲壳素致密的晶体结构和氢键相互作用,使甲壳素溶解在8 wt%NaOH/4wt%urea水溶液中,制备了碱-甲壳素均相溶液.采用静态溶液聚合法,以过硫酸铵(APS)为引发剂、甲叉双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,在均相条件下制备了甲壳素接枝聚丙烯酸钠高吸水树脂.研究了丙烯酸、NaOH、MBA和APS用量以及反应温度和时间对产物吸水性能和得率的影响.在最优化条件下制备的树脂的最大吸蒸馏水、自来水、生理盐水和人工尿液倍率分别可达1251,455,84和77 g.g-1.采用FTIR和XRD对合成的树脂进行初步结构表征,证明反应过程中甲壳素与丙烯酸发生了接枝共聚反应,而不是甲壳素与聚丙烯酸钠的简单物理共混.

关键词：甲壳素接枝共聚冻融循环处理三维网络结构

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甲壳素非均相脱乙酰的低温反应动力学研究

食品工业科技 2009年第10期30卷 80-84页

作者：刘廷国李斌刘晶张近祥朱黎萍陈建华中农业大学食品科技学院湖北武汉430070 池州学院化学与食品科学系安徽池州247100

探讨了低温前提下碱液浓度、冷冻温度、解冻方法、反应时间和料液比等对甲壳素脱乙酰反应的影响,对脱乙酰度和不同碱处理条件进行了多元非线性回归分析。结果表明,除冷冻温度、料液比对脱乙酰化影响不显著外,其他因素及其交互作用均显... 详细信息

探讨了低温前提下碱液浓度、冷冻温度、解冻方法、反应时间和料液比等对甲壳素脱乙酰反应的影响,对脱乙酰度和不同碱处理条件进行了多元非线性回归分析。结果表明,除冷冻温度、料液比对脱乙酰化影响不显著外,其他因素及其交互作用均显著影响脱乙酰进程。低温非均相下反应符合准一级反应动力学方程,表观速率常数3.3～22.8×10-3h-1;35%NaOH在-5～-35℃下的表观反应活化能为9.76kJ/mol,低于常温及高温反应活化能,表明冻融循环可促进反应进行,低温非均相脱乙酰是制备水溶性甲壳素的有效途径。

关键词：甲壳素冻融循环处理 N-脱乙酰反应准一级反应动力学

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基于冻融处理的竹基集装箱底板工艺的研究

基于冻融处理的竹基集装箱底板工艺的研究

作者：陈婷婷福建农林大学

学位级别：硕士

当今,在集装箱行业资源利用方面最令人关注的议题莫过于,寻求一种热带硬木集装箱底板材料的替代品。而竹子是一种环境友好型天然可再生材料,生长速度很快,具有较高的强度,优良的韧性,耐磨性好,3-5年内即可采伐使用。我国竹子资源丰富,... 详细信息

当今,在集装箱行业资源利用方面最令人关注的议题莫过于,寻求一种热带硬木集装箱底板材料的替代品。而竹子是一种环境友好型天然可再生材料,生长速度很快,具有较高的强度,优良的韧性,耐磨性好,3-5年内即可采伐使用。我国竹子资源丰富,原料来源广泛,是热带硬木的优良替代品,可有效减轻或缓解木材资源短缺和热带雨林生态恶化等的问题。与此同时竹基集装箱底板是一种高效可重复再利用的“绿色”环保底板,在人造板工业的应用和节能减排等方面都具有十分重要的意义。本论文研究分析由竹木复合结构生产制备的竹基集装箱底板优化工艺,主要是对竹材进行冻融循环处理,分析冻融机理与工艺因子的影响。将经最优冻融循环处理的竹材与桉木复合,采用酚醛树脂胶合热压制备竹基集装箱底板。通常在集装箱底板的表层采用酚醛树脂浸渍纸覆面,基材面层采用较为规整的大片竹席和竹帘,芯层材料采用部分竹帘和桉木单板。制备过程需考虑冻融竹材渗透、干燥及湿材浸渍酚醛树脂胶黏剂等的工艺,并对相关性能进行检测分析,效果予以表征,进而优化和改善生产工艺。前期试验研究结果表明经冻融循环处理的竹材干燥时间缩短,干燥速率提高;浸渍酚醛树脂胶黏剂的渗透深度增加,渗透速率随之提高,浸胶时间相应缩短;同时有效降低了集装箱底板生产周期和成本,符合当下企业在经济与效益上追求双赢的宗旨和目标。同时借助多种表征手段分析原材料冻融循环处理后的特性,采用比表面积分析仪(BET)检测材料冻融处理前后比表面积、孔径和孔体积等的变化;扫描电子显微镜(SEM)观察竹材冻融处理前后表面微观结构的变化;X射线衍射仪(XRD)分析冻融处理前后竹材纤维微晶结构及相对结晶度变化;接触角测量仪(DSA 30)测定冻融处理前后竹材表面对不同溶液的润湿性能。本论文主要研究结论如下：(1)通过响应面分析表明,影响浸胶量的因素大小排列次序为融冰温度>冰冻时间>循环次数>融冰时间。四个因素的交互作用对浸胶量的影响均不显著,其中在取值范围内冰冻时间和循环次数的交互作用对浸胶量的影响最为明显。通过对二元回归模型分析,在各因素取值范围内,得到的最优冻融循环工艺参数为循环4次,冰冻6h,融冰1.5h,融冰温度60℃。且最优冻融循环工艺条件下,酚醛树脂胶黏剂浸胶量的预测值为10.25%。(2)在最优冻融循环工艺条件下,检测竹材冻融处理前后质量、硬度和强度的变化。研究发现冻融处理的竹材质量、硬度和强度都有不同程度的降低和损失,说明冻融循环处理产生的综合多孔相达到极限应力值时带动竹材组织结构内部空隙增大、裂纹扩展并相互连通,进而破坏竹材,导致其物理力学性能的损失。(3)在最优冻融循环工艺条件下,通过比表面积分析仪来检测竹材冻融处理前后比表面积、孔径和孔体积的变化。研究发现竹材的比表面积从未冻融处理前的0.88×10-2m2/g增加到了处理后的3.08×10-2m2/g,较未处理前比表面积增大了250%。孔体积从未冻融处理前的1.62×10-4cm3/g增加到了处理后2.18×10-4cm3/g,较未处理前孔体积增加了34.6%。而平均孔径由未处理前的73.13nm降低到了处理后的28.31 nm,较未处理前降低了61.3%,平均孔径变小,导致微孔的数量增多。简而言之,冻融循环处理有益于竹材微孔结构等的扩大。(4)在最优冻融循环工艺条件下,采用扫描电子显微镜(SEM)观察冻融循环处理对竹材表面微观结构的作用,分析处理前后微观结构的变化。研究发现冻融循环处理的竹材,孔隙直径变小,而纤维鞘的直径变大。未处理竹材微观结构在竹壁外侧的维管束分布较为疏松,形体较为不规整,横切面接近椭圆形。而经冻融循环处理的竹材,横切面薄壁细胞较大,形状接近于圆形,彼此之间间隙明显。且经冻融循环处理后胶液填充内部组织比例增加,渗透效果有所提高。(5)在最优冻融循环工艺条件下,利用X射线衍射进行分析。研究发现冻融循环处理的竹材,主要的吸收峰没有明显变化,但相对结晶度减小。相对结晶度的变小,使得结晶区与无定型区发生变化,无定形区比例的增加,从而使竹材结构变得愈加疏松和散乱,疏松的竹材结构有助于酚醛树脂胶黏剂等的进入和扩散,使之具有较好的渗透性,从而与基材产生较好的胶合。(6)在最优冻融循环工艺条件下就不同竹材部位、不同竹材厚度、不同含水率的影响进行接触角测量试验,分析竹节、竹厚、含水率对不同溶液的表面润湿性能。研究发现冻融循环处理的竹材吸水率及浸胶量都有所提高;蒸馏水随着时间的延长可在竹材各个位置完全润湿;没竹节的较有竹节的润湿性能更好;竹材厚度较低时润湿速度快,接触角小,润湿性好;随着含水率的降低润湿性能提高。(7)在最优冻融循环工艺条件下处理竹材,于竹材含水率40%,胶黏剂固含量25%,浸胶10min,胶液温度30℃的条件下进行湿材浸胶,浸胶后竹材干燥至含水率为8%-12%,与干燥后的桉木单板胶合组坯,并控制热压压力为4MPa,热压温度为150℃,热压时间为1.5min/mm,表层含水率为16%的

关键词：竹材冻融循环处理竹基集装箱底板工艺优化

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马铃薯淀粉粒度对模拟面团特性的影响

马铃薯淀粉粒度对模拟面团特性的影响

作者：周童童中国农业科学院

学位级别：硕士

马铃薯(Solanum tuberosum)为茄科植物,具有适应性强、耐瘠薄干旱、产量高、营养价值高等特点,在世界范围内广泛种植。马铃薯淀粉是马铃薯的主要成分,具有糊化温度低、溶胀性能好、透明度高、保水力大、凝胶性好等特点,作为增稠剂、调... 详细信息

马铃薯(Solanum tuberosum)为茄科植物,具有适应性强、耐瘠薄干旱、产量高、营养价值高等特点,在世界范围内广泛种植。马铃薯淀粉是马铃薯的主要成分,具有糊化温度低、溶胀性能好、透明度高、保水力大、凝胶性好等特点,作为增稠剂、调质剂或胶凝剂等在食品工业中得到广泛的应用。近年来,马铃薯淀粉对面制品品质的影响研究受到广泛关注。与其他淀粉相比较,马铃薯淀粉具有粒度分布范围广、颗粒形状多变等特点,不同粒度马铃薯淀粉的组成和理化性质可能影响面制品的品质。从不同粒度的角度出发,揭示马铃薯淀粉对于面制品品质的影响可为面制品加工中合理利用马铃薯淀粉提供科学依据。因此,本论文以分级马铃薯淀粉和谷朊粉为原料制备模拟面团,主要探究不同粒度马铃薯淀粉对模拟面团流变性质的影响,以及冻融循环处理对模拟面团流变性质的影响。主要研究结果如下:(1)以新鲜马铃薯为原料,采用水提法制备马铃薯淀粉,并通过物理分级得到不同粒度的马铃薯淀粉。研究发现随着马铃薯淀粉粒度增大,直链淀粉含量增大、脂质含量和磷含量减小。分级后淀粉粒度分布和平均粒度存在显著差异,分散系数显著降低;淀粉颗粒逐渐从球形、椭圆形过渡为长方形或不规则形状。小粒度淀粉颗粒表现出更高的膨润力;大粒度的淀粉颗粒则表现出较高的溶解度,且1045 cm/1022 cm比值显著高于其他粒度淀粉颗粒,表现出较高的短程有序度。不同粒度淀粉的糊化初始温度、峰值温度、转化温度等热力学参数无明显差异。(2)以马铃薯原淀粉和分级马铃薯淀粉为原料,分别与谷朊粉混合制备模拟面团(淀粉:谷朊粉=85:15)。研究发现与马铃薯原淀粉制备的模拟面团相比,分级淀粉制备的模拟面团表现出更高的结构强度。大粒度淀粉制备的模拟面团具有较高的G′和G″值,表现出较高的弹性和粘性以及较高的结构强度。小粒度淀粉制备的模拟面团中二硫键含量、β-转角和β-折叠等二级结构含量较高。同时,其LVR(Linear Viscoelastic Range,0.213%)值较高,tanδ较低。因此,小粒度淀粉制备的模拟面团表现出更高的稳定性和致密性。模拟面团的微观结构表明分级后的淀粉颗粒在模拟面团中分布更加均匀。(3)分别对马铃薯原淀粉和分级马铃薯淀粉制备的模拟面团进行冻融循环处理,随着马铃薯淀粉颗粒粒度增加,模拟面团tanδ值增幅越大,对冻融处理更敏感。小粒度淀粉制备的模拟面团则表现出较强的耐受力和较好的稳定性。随冻融循环次数的增大,面团的水分发生迁移,结合水(A)含量下降,自由水(A)含量增加。小粒度淀粉的模拟面团中水分结合状态更强。冻融循环次数增大,糊化起始温度(To)、峰值温度(Tp)和终止温度(Tc)均有不同程度的增加,相对结晶度明显减小。模拟面团的α-螺旋、β-转角和β-折叠的含量发生了显著变化。同时,扫描电镜结果表明,随冻融循环次数增加,大粒度淀粉模拟面团中淀粉颗粒表面率先被破坏。小粒度淀粉模拟面团拥有更加致密的面团结构。

关键词：马铃薯淀粉分级淀粉模拟面团流变性质冻融循环处理