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喇曼光谱法测定单个大米淀粉微粒糊化过程的实时研究

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光子学报 2010年第7期39卷 1324-1329页

作者：李艳孟令晶刘军贤郑禹宋春胜姚辉璐广西师范大学物理科学与技术学院广西桂林541004 广西科学院生物物理实验室南宁530003

在特定加温模式和过量水分条件下,采用激光光镊喇曼光谱系统研究了单个大米淀粉微粒的糊化行为,获得了整个糊化过程的喇曼光谱.以光谱峰高的变化标记糊化过程,进一步验证了477cm-1峰归属为淀粉分子骨架振动的事实.通过分析C-O-H基团相... 详细信息

在特定加温模式和过量水分条件下,采用激光光镊喇曼光谱系统研究了单个大米淀粉微粒的糊化行为,获得了整个糊化过程的喇曼光谱.以光谱峰高的变化标记糊化过程,进一步验证了477cm-1峰归属为淀粉分子骨架振动的事实.通过分析C-O-H基团相关特征峰1052、1083、1127、1339cm-1的变化情况研究大米淀粉颗粒糊化过程中的速率问题.结果显示:糊化开始后,相关特征峰在过程中呈增强趋势,随着时间增加,温度升高,速率加快,直至糊化结束.

关键词：激光光镊喇曼光谱淀粉糊化过程

微波加热对马铃薯淀粉糊化过程中晶体及分子结构的影响

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微波加热对马铃薯淀粉糊化过程中晶体及分子结构的影响

作者：马文睿江南大学

学位级别：硕士

淀粉,作为应用最广泛的食品物料之一,由于其结构、组成和聚集形态的复杂性,针对淀粉及其食品在微波作用下的研究多停留在应用层面,微波场下淀粉糊化过程中结构变化的研究较为缺乏,而结构改变最终可能引发安全性问题。因此,对微波处理后... 详细信息

淀粉,作为应用最广泛的食品物料之一,由于其结构、组成和聚集形态的复杂性,针对淀粉及其食品在微波作用下的研究多停留在应用层面,微波场下淀粉糊化过程中结构变化的研究较为缺乏,而结构改变最终可能引发安全性问题。因此,对微波处理后淀粉结构领域研究的缺少,阻碍了针对微波加热安全性的研究进展,也限制了微波技术在淀粉质食品领域的应用。本文选取性状稳定、应用面较广的马铃薯淀粉作为研究对象,根据微波加热过程的特点,分别从微波热效应引起的快速升温作用和其他微波特殊效应出发,建立油浴快速升温和慢速加热升温模式作为对照,考察微波对淀粉化学基团、骨架振动,螺旋结构／无定形结构含量,结晶度,半结晶生长环层状结构等各级结构的影响,初步确定微波加热对淀粉质物料作用的主要机制。基于化学基团振动吸收对应光子能量,产生光谱学吸收的原理,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、激光共聚焦显微拉曼光谱(FT Raman)研究微波加热后马铃薯淀粉化学基团及骨架振动强度的变化,结果表明：与原淀粉相比,微波加热淀粉的红外和拉曼吸收峰的吸收波数没有出现明显的红移或蓝移,没有新的吸收峰出现,但各吸收峰的强度显著增强。糊化过程的红外光谱表明,微波热效应是引起马铃薯淀粉分子内极性基团振动强度改变的主要因素,经过微波加热的样品分子中极性基团的振动强度变化与快速加热样品具有相似性;拉曼光谱结果显示,在糊化温度之后,微波的特殊效应对骨架相关的各类化学基团及糖昔键、吡喃环等骨架模式振动强度的变化影响较为明显。通过碳谱魔角旋转核磁共振(13C CP/MAS NMR)和广角X射线衍射(XRD)技术考察微波加热对马铃薯淀粉螺旋结构等含量及相对结晶度的变化影响。结果表明：微波加热的快速升温效应和特殊效应同时作用于淀粉颗粒,微波加热后的马铃薯淀粉同原淀粉相比,无定形态含量升高29%,双螺旋结构含量降低22%,均介于快速加热和慢速加热样品之间。微波加热后的马铃薯淀粉结晶度与原淀粉比下降了30.8%,介于快速样品的31%和慢速样品的30.6%之间。微波热效应对马铃薯淀粉糊化过程中的结晶度及螺旋结构含量和无定形态含量变化的影响较明显。利用淀粉半结晶区在小角X射线散射(SAXS)图上具有明显散射信息的特点,通过SAXS测定淀粉半结晶生长环等亚微观结构。结果显示：糊化前的马铃薯淀粉在散射矢量为0.6～0.7处出现散射峰,随着温度升高散射峰逐渐消失。微波、快速、慢速加热样品的过渡层厚度均呈S型变化,但微波加热样品变化幅度在快速加热和慢速加热样品之间。微波热效应引起的快速升温促使淀粉分子的双螺旋结构有序紧密地排列在结晶层,并破坏马铃薯淀粉的过渡层,降低过渡层厚度。综合来看,微波加热的马铃薯淀粉各级结构的变化趋势与快速加热样品更相似,微波的热效应对上述结构变化的影响较为明显。

关键词：微波加热马铃薯淀粉糊化过程结构变化

扫描电子显微镜对煮饭时大米淀粉糊化过程的观察

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国外作物育种 2002年第1期21卷 4-4页

作者：高桥一典谢国禄等

大环糊精的酶法制备及其对淀粉糊化—回生行为的影响研究

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大环糊精的酶法制备及其对淀粉糊化—回生行为的影响研究

作者：李雯秀江南大学

学位级别：硕士

大环糊精(Large-ring cyclodextrin,LR-CD)具有溶解度高、空腔较大、不易回生、安全无毒等独特优势,所以在食品加工中具有广泛应用。天然淀粉在加工中常会存在冷水中不可溶、糊化后粘度过高、易发生回生等缺陷,这极大的限制了淀粉基食... 详细信息

大环糊精(Large-ring cyclodextrin,LR-CD)具有溶解度高、空腔较大、不易回生、安全无毒等独特优势,所以在食品加工中具有广泛应用。天然淀粉在加工中常会存在冷水中不可溶、糊化后粘度过高、易发生回生等缺陷,这极大的限制了淀粉基食品的加工范畴。因此对淀粉进行改性以满足不同应用场景下的性能要求具有重要意义,而向淀粉中添加外源物质是淀粉改性的常用手段之一。本研究以酶法制备的LR-CD为研究对象,探究其对淀粉糊化-回生行为的影响,阐明了LR-CD对淀粉颗粒糊化-回生行为影响的作用机制,并对LR-CD关于大颗粒淀粉糊化行为的影响规律进一步研究,主要研究内容如下:(1)LR-CD的酶法制备研究。使用来源于Thermoproteus uzoniensis的4-α-糖基转移酶(TuαGT)制备LR-CD。样品LR-CD(PS)以马铃薯淀粉为底物在反应温度75℃、p H 6.0、TuαGT加酶量为10 U/g淀粉的条件下,反应10 h后制得,得率为20.67%。经过高效阴离子色谱和飞行时间质谱鉴定后,确定了LR-CD(PS)样品为CD-CD。(2)LR-CD对淀粉糊化-回生行为的影响探究。将LR-CD与马铃薯淀粉(PS)、木薯淀粉(CAS)、玉米淀粉(CS)、糯玉米淀粉(WCS)和豌豆淀粉(PEAS)混合后探究混合物糊化、溶胀、回生、流变等性质的变化。DSC结果表明LR-CD对淀粉的长期回生(7 d)有更强的抑制作用;FTIR结果显示LR-CD可以抑制淀粉糊的短程有序性,且对PS、PEAS和CAS抑制效果更强;膨胀势结果表明LR-CD可以限制PS和CAS的膨胀;动态流变学结果显示LR-CD对淀粉的储能模量(G’)影响较大;静态流变学结果表明LR-CD的加入对PS和CS的粘度和剪切应力有一定降低效果,稠度系数K也显著降低;RVA结果表明,在7%(w/v)淀粉浓度下添加5%(w/v)的LR-CD后,PS的峰值粘度大幅下降,降幅可达40.83%,但是对其他淀粉影响不大。(3)解析LR-CD影响淀粉颗粒糊化-回生行为的作用机制。通过淀粉的粒径大小和链长分布测试,发现PS(39.53μm)相比于CAS(13.24μm)、CS(13.84μm)、WCS(15.12μm)和PEAS(24.75μm)具有粒径最大和侧链分支较多的独特优势。基于上述研究,解析了LR-CD影响淀粉颗粒糊化-回生行为的作用机制,即糊化过程中淀粉颗粒发生膨胀,直链淀粉浸出伴随LR-CD进入淀粉颗粒,LR-CD进入后因为其分子较大且具有柔性结构,可以参与淀粉分子间的重排形成有限双螺旋,导致淀粉之间分子缠绕被部分抑制,造成糊化粘度显著下降,后续LR-CD会继续参与淀粉分子重排,进而抑制回生。(4)基于大颗粒淀粉的LR-CD对淀粉糊化行为影响规律的验证。根据之前的研究发现LR-CD更倾向于影响大颗粒淀粉的糊化行为,为了验证这一推测并探究LR-CD如何影响大颗粒淀粉的糊化行为,选择了其他大颗粒淀粉:芭蕉芋淀粉(CKS)、藕淀粉(LRS)、红薯淀粉(SPS)及7种不同品种的马铃薯提取得到的马铃薯淀粉(PS-1至PS-7)。通过测试发现所有马铃薯淀粉(PS-1至PS-7)和CKS粒径相对较大且链长分布更广;RVA结果显示,添加LR-CD后,所有马铃薯淀粉(PS-1至PS-7)和CKS的峰值粘度显著降低,降幅最高可达41.66%,而对LRS和SPS影响较小;膨胀势结果表明LR-CD可以降低所有大颗粒淀粉的膨胀势;动态流变学结果显示LR-CD可以有效降低大颗粒淀粉凝胶的G’,改善回生过程中凝胶质构;静态流变学结果表明LR-CD可以影响大颗粒淀粉的剪切应力、粘度,使得稠度系数K下降。

关键词：大环糊精粘度糊化过程淀粉回生

基于改善粉条品质的湿热处理甘薯淀粉性质及结构研究

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基于改善粉条品质的湿热处理甘薯淀粉性质及结构研究

作者：甘增鹏湖南农业大学

学位级别：硕士

甘薯是我国南方地区的一种常见作物,以其淀粉为原料制成的甘薯粉条呈灰色细长条状,烹调后的粉条晶莹剔透,口感爽滑香甜,深受人们的喜爱,是合理利用和转化甘薯淀粉的重要途径之一。民以食为天,如今,人民对美好生活的需求日益增长,人们开... 详细信息

甘薯是我国南方地区的一种常见作物,以其淀粉为原料制成的甘薯粉条呈灰色细长条状,烹调后的粉条晶莹剔透,口感爽滑香甜,深受人们的喜爱,是合理利用和转化甘薯淀粉的重要途径之一。民以食为天,如今,人民对美好生活的需求日益增长,人们开始更多地关注着食品的生理调节、疾病预防等营养健康功能,仅仅改善食品的食用品质逐渐已不能满足消费者的要求。因此,开发味道好、口感佳,同时具有一定营养功能的甘薯粉条,符合社会需求,有较大的市场潜力。为了安全地提高甘薯粉条品质,本研究主要采用了湿热处理(heat-moisture treatment,HMT)技术对甘薯淀粉进行改性,在获得改善甘薯粉条品质的最优湿热处理条件下,采用快速黏度仪(rapid visco-analyser,RVA)模拟了粉条加工的糊化过程,探索甘薯淀粉糊化和回生过程中的流变学特性及其淀粉内部结构的变化,以阐明湿热处理对甘薯粉条品质的改善机制,全文主要研究内容及结果如下:1、基于改善粉条品质的响应面优化甘薯淀粉湿热处理条件研究以甘薯粉条蒸煮品质、质构品质和消化特性为粉条品质评价指标,分别考察了湿热处理温度、时间、淀粉含水量对甘薯粉条食用品质(断条率、拉伸强度)及消化特性(快消化淀粉含量、慢消化淀粉含量、抗性淀粉含量)的影响,并在此基础上通过响应面优化法建立了湿热处理温度、时间、淀粉含水量对粉条品质影响的数学模型。研究发现:湿热处理的最佳条件为:温度95℃、淀粉含水量26%、时间1 h。在此条件下处理的甘薯粉条的断条率降低了33.33%,拉伸强度提高了60.27%,快消化淀粉含量降低了29.94%、慢消化淀粉含量降低了31.78%、抗性淀粉含量提高了108.84%。2、湿热处理对甘薯淀粉糊化过程中流变行为的影响在确定改善甘薯粉条的最佳湿热处理条件的基础上,以湿热处理前后的甘薯淀粉为研究对象,利用RVA的升温/降温循环模式制备湿热处理前后的甘薯淀粉各个糊化阶段的样品,采用动态流变仪对比分析湿热处理前后甘薯淀粉糊化过程中各阶段的流变学行为,全面了解湿热处理甘薯淀粉糊化过程中的流变行为。研究发现:湿热处理后甘薯淀粉糊化特征值均与原淀粉差异显著(P糊化温度均呈上升趋势,崩解值降低。湿热处理前后甘薯淀粉均呈现假塑性流体的特性,表现为剪切稀化和触变性。结合糊化和静态流变数据分析表明:湿热处理对甘薯淀粉糊的崩解有延缓和抑制作用。原甘薯淀粉和经湿热处理的甘薯淀粉在各个糊化阶段(S1～S6)的样品储能模量(G’)均大于其损耗模量(G"),即凝胶表现固体特性。湿热处理后的淀粉凝胶的弹性变强,随着糊化的进行,甘薯凝胶的弹性总体先降低(S1～S4),后升高(S4～S6)。湿热处理前后的S2～S6样品均表现出瞬时变形,并且对柔度具有非线性响应,表明所有淀粉糊均为典型的黏弹性材料。静态流变、动态流变、糯变和恢复试验表明:与原甘薯淀粉相比较,湿热处理甘薯淀粉在S3～S6阶段表现出更好的黏弹性能和回生性能,均有利于制作品质更好的粉条。3、湿热处理对甘薯淀粉糊化过程中淀粉多尺度结构的影响以湿热处理前后的甘薯淀粉各糊化阶段(S1～S6)制得的淀粉糊作为研究对象,采用现代化分析技术研究了甘薯淀粉的聚集态结构和链结构,探讨了湿热处理甘薯淀粉多尺度结构的变化规律。研究结果发现:未经糊化时湿热处理甘薯淀粉粒径显著高于原甘薯淀粉(P糊化阶段S1～S6,同阶段下湿热处理甘薯淀粉粒径显著低于原甘薯淀粉粒径(P糊化各阶段的糊化淀粉体颗粒大小不一,表面光滑、紧密,为不规则的多边形块状结构;表面出现细条纹,随着糊化过程的进行(S1～S6),糊化淀粉的细条纹逐渐增加,推测是未参与重结晶直链淀粉导致。湿热处理前后的甘薯淀粉偏光十字无明显变化;糊化开始后,在不完全糊化的S1阶段仍有少量偏光十字,且经湿热处理的甘薯淀粉表现出更明显的偏光十字,自S2阶段开始,偏光十字消失。原甘薯淀粉在2θ为5°、15°、17°、23°附近出现吸收峰,即典型的C型晶体特征,在20°时出现弱峰,表明有少量的直链淀粉脂质复合物。结晶性质测试结果显示,各淀粉样品衍射峰位置未发生变化,表明湿热处理和糊化作用并没有导致甘薯淀粉的晶型发生改变,HMT甘薯淀粉结晶度增加了3.39%,表明湿热处理会引发淀粉微晶的完美化。有序结构测试结果表明,湿热处理甘薯淀粉糊化过程中各阶段的淀粉样品吸收峰一致,说明淀粉分子结构未改变。湿热处理后的甘薯淀粉在1044 cm/1015 cm的比值略有上升,表明湿热处理使甘薯淀粉有序化程度提高。湿热处理前后的甘薯淀粉糊化各阶段(S1～S6)在C1区的结晶部分的特征峰消失,但无定型和V型淀粉特征峰

关键词：甘薯淀粉湿热处理糊化过程流变特性多尺度结构

激光拉曼双光镊系统的研制和应用及单个大米淀粉微的糊化特性的实时研究

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激光拉曼双光镊系统的研制和应用及单个大米淀粉微的糊化特性的实...

作者：李艳广西师范大学

学位级别：硕士

光操纵和分析在水溶液状中的单个微粒在生物和物理方面已经得到了广泛的应用。由于光镊可实现生物活体样品的非实体接触和无损伤操纵,光镊技术已成为当前生物物理学新方法和新仪器的研究热点之一。激光光镊拉曼光谱技术是将光学囚禁技... 详细信息

光操纵和分析在水溶液状中的单个微粒在生物和物理方面已经得到了广泛的应用。由于光镊可实现生物活体样品的非实体接触和无损伤操纵,光镊技术已成为当前生物物理学新方法和新仪器的研究热点之一。激光光镊拉曼光谱技术是将光学囚禁技术与显微拉曼光谱技术相结合用于单细胞探测的新技术,与传统的显微拉曼相比有很大改进:光镊利用一束聚焦的激光产生的梯度力将单个活细胞长时间固定在焦点附近,优化了散射光的收集光路,从而获得高的信噪比。细胞被囚禁在载玻片上方十微米左右的位置,使来自载玻片的杂散光明显减弱。因此激光拉曼单光镊技术可无干扰地、直接地检测体内细胞生物大分子的变化,提供细胞内生物大分子组分及结构等有用信息。但是单光镊LTRS系统只能跟踪和分析单个微粒或细胞,不能同时观察两个相关细胞间物质交换和流动的情况。本文报道一种双光镊激光拉曼光谱系统,能达到同时观察与跟踪两个细胞或者一个细胞两个相关部分的目的:一束激光通过分光镜分成两束光,通过倒置显微镜形成两个在Y轴上相隔5-20微米光镊,两个细胞被分别囚禁在光阱中,使得两个细胞在光谱仪的入射狭缝处成像在不同位置,同时收集它们的拉曼光谱。拉曼散射光在CCD Y轴上不同的区域分别感光。本文构建了上述双光镊系统并且成功的观察了酵母细胞出芽生长过程中母体和芽体的动态行为。通过对光谱进行一系列的分析发现酵母出芽生殖过程中,细胞核营养物质并不是单纯的从母体流向芽体,而是在母体与芽体间往复流动。还观察了相同微环境下Bt孢子的萌发过程,通过个体间释放CaDPA速度不同体现个体异质性。国内外研究淀粉糊化主要是从淀粉的宏观特征来研究,比如用粘度速测仪( R V A)测出谷物和淀粉的RVA特征谱。通过分析RVA特征谱研究淀粉的最高粘度,热浆粘度,崩解值和回生值来描述整个糊化过程。对淀粉糊化行为的认识都是通过研究其群体样品而得到的统计平均信息,研究的是淀粉群体颗粒的糊化趋势。本文首次采用拉曼光谱研究小颗粒淀粉的糊化过程,得到糊化过程中分子官能团的变化过程信息:选用能稳定俘获淀粉颗粒的加温方式,在特定加温模式和过量水分条件下,采用激光光镊拉曼光谱系统(LTRS)研究单个大米淀粉微粒的糊化行为,获得整个糊化过程的拉曼光谱。以光谱峰高的变化标记糊化过程,进一步验证了477cm峰归属为淀粉分子骨架振动的事实。通过分析C-O-H基团相关特征峰1052、1083、1127、1339 cm的变化情况研究大米淀粉颗粒糊化过程中的速率问题。结果显示,糊化开始后,上述特征峰在过程中呈增强趋势,随着时间增加,温度升高,速率加快,直至糊化结束。

关键词：光镊多光镊拉曼光谱活细胞淀粉糊化过程

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玉米淀粉免煮沸糖化生产技术研究应用

啤酒科技 2005年第8期 22-24页

作者：段辉李世强郭海艇四川华润蓝剑

本文讨论了糊化免煮沸工艺的必要性和可能性,设计了三个糊化工艺对照试验.结果表明,玉米淀粉免煮沸工艺的糊化、液化效果良好,代表老化麦汁的TBA值低于糊化煮沸工艺,也低于大米辅料麦汁.

关键词：玉米淀粉糊化过程免煮沸工艺温度控制啤酒酿造工艺