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基本信息

項(xiàng)目名稱：
木薯淀粉及木薯變性淀粉觸變性及零切粘度比較研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
研究了木薯淀粉及其變性淀粉糊的觸變性、零切粘度。結(jié)果表明：4種淀粉均具有剪切變稀特性；隨著糊濃度增大，這些糊均具有增強(qiáng)的觸變性，但酯化淀粉沒(méi)有觸變性；在NaCl溶液中，NS、CS、COSAS表現(xiàn)出反聚電解質(zhì)溶液粘性行為，而OSAS在外加鹽情況下其粘度與普通多糖溶液相似；4種糊的零切粘度可由Spencer-Dillon方程外推得出，其與溫度的依賴關(guān)系服從Arrhenius公式。
詳細(xì)介紹：
為了搞清楚交聯(lián)淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯糊液的流變性質(zhì)，本文作者從2009年春開(kāi)始，參加了導(dǎo)師的廣西自然科學(xué)基金科研課題“醚化交聯(lián)木薯辛烯基琥珀酸淀粉酯的制備及特性研究（項(xiàng)目編號(hào)：桂科自0991274）”研究工作。在導(dǎo)師課題組前期研究工作基礎(chǔ)上，利用數(shù)顯粘度計(jì)對(duì)所制得的交聯(lián)淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯糊的觸變性、零切粘度進(jìn)行進(jìn)一步的對(duì)比研究。探索木薯淀粉、交聯(lián)淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯、交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)糊的觸變性及濃度對(duì)稠度系數(shù)、粘性指數(shù)的影響，外加鹽及溫度對(duì)淀粉糊粘度的影響，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用作圖法外推求出零切粘度。研究結(jié)果表明： （1）木薯淀粉和交聯(lián)淀粉均具有一定的觸變性，并且隨著淀粉糊質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，觸變性增加，辛烯基琥珀酸淀粉酯基本上沒(méi)有觸變性，交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯作為復(fù)合變性淀粉，既保留了辛烯基琥珀酸淀粉酯糊粘度高的優(yōu)良特性，又具備交聯(lián)淀粉所具有的觸變性，這種性質(zhì)對(duì)交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯的加工十分有利。 （2）木薯淀粉、交聯(lián)淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯和交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯的糊液均表現(xiàn)出非牛頓流體流變性質(zhì)；粘性指數(shù)n值隨NS、CS、OSAS及COSAS質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大呈減小趨勢(shì)，反映出這4種淀粉糊液均具有剪切變稀性質(zhì)，隨其質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而呈增強(qiáng)趨勢(shì)。稠度系數(shù)k值均隨NS、CS、OSAS和COSAS質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而增大，表明這4種淀粉糊液的增粘能力均隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而增強(qiáng)。 （3）隨著外加NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，木薯淀粉與交聯(lián)淀粉的粘度呈升高趨勢(shì)，辛烯基琥珀酸淀粉酯的粘度則隨外加鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈下降的趨勢(shì)，交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯的粘度隨外加鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈升高趨勢(shì)，這說(shuō)明交聯(lián)淀粉具有較強(qiáng)的耐鹽能力，辛烯基琥珀酸淀粉酯耐鹽能力較差，而交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯具有一定的耐鹽能力。 （4）木薯淀粉、交聯(lián)淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯和交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯的零切粘度對(duì)溫度具有依賴關(guān)系，符合Arrhenius方程，且隨溫度升高而降低。這4種淀粉的粘流活化能大小順序?yàn)镃S>NS>COSAS>OSAS。

作品專業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

本作品目的就是系統(tǒng)探索木薯及其變性淀粉的流變學(xué)特性，以期為木薯淀粉及交聯(lián)辛烯基琥珀酸木薯淀粉酯的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)與應(yīng)用指導(dǎo)。 以木薯淀粉為對(duì)照，對(duì)交聯(lián)淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯糊的觸變性質(zhì)、零切粘度及溫度、鹽、剪切速率對(duì)淀粉糊粘度的影響進(jìn)行了測(cè)定和對(duì)比分析，明確這4種淀粉的流變學(xué)特征。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

利用數(shù)顯粘度計(jì)對(duì)原淀粉、交聯(lián)淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交聯(lián)淀粉辛烯基琥珀酸淀粉酯的觸變性和零切粘度進(jìn)行分析測(cè)定，運(yùn)用最小二乘法分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析科學(xué)。 作品運(yùn)用Arrhenius理論分析淀粉糊流變特性，并推導(dǎo)得出零切粘度及粘流活化能，具有一定先進(jìn)性；所合成的交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯，由于分子內(nèi)同時(shí)含有醚化交聯(lián)鍵、辛烯基及羧基，因而具有獨(dú)特的流變學(xué)特性。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

作品對(duì)木薯淀粉、交聯(lián)淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交聯(lián)辛烯基琥珀酸的觸變性及零切粘度進(jìn)行對(duì)比研究，為木薯淀粉、交聯(lián)淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等方面的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)變性淀粉企業(yè)開(kāi)發(fā)新的變性淀粉品種及在食品工業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用這4種淀粉提供了應(yīng)用指導(dǎo)。 現(xiàn)實(shí)意義：拓寬木薯淀粉的用途，提高木薯淀粉產(chǎn)品附加值。

學(xué)術(shù)論文摘要

以環(huán)氧氯丙烷和辛烯基琥珀酸酐為變性劑，采用濕法工藝對(duì)木薯淀粉（NS）進(jìn)行交聯(lián)、酯化變性，制備了交聯(lián)淀粉（CS）、辛烯基琥珀酸淀粉酯（OSAS）及交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯(COSAS)。利用數(shù)顯粘度計(jì)研究了木薯淀粉、交聯(lián)淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯、交聯(lián)辛烯基琥珀酸淀粉酯糊的觸變性、零切粘度，考察了淀粉糊質(zhì)量分?jǐn)?shù)、NaCl和溫度對(duì)CS、OSAS和COSAS觸變性、零切粘度影響情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在實(shí)驗(yàn)條件下，糊呈非牛頓流體特征，具有剪切變稀特性；隨NS、CS、COSAS糊質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，這些糊均具有增強(qiáng)的觸變性質(zhì)，但OSAS基本上沒(méi)有觸變性；在一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl溶液中，NS、CS、COSAS可表現(xiàn)出反聚電解質(zhì)溶液粘性行為，而OSAS在外加鹽情況下其粘度特性與普通多糖類溶液相似；NS、CS、OSAS和COSAS糊的零切粘度可由Spencer-Dillon方程外推得出，其與溫度的依賴關(guān)系服從Arrhenius公式。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

[1] 孔令曉, 崔波, 趙京敏. 高交聯(lián)改性淀粉的制備及性質(zhì)研究[J]. 中國(guó)食品添加劑, 2010, (2): 127-130. [2] Tesch S, Gerhards C, Schubert H. Stabilization of emulsions by OSA starches [J]. Journal of Food Engineering, 2002, 54(2): 167-174. [3]馮慶梅, 張玉軍, 閻向陽(yáng). 醚化交聯(lián)淀粉的制備及性能測(cè)定[J].糧油食品科技, 2006, 14(1): 40-42. [4] 周建芳, 張黎明, Perter S H. 兩性瓜爾膠衍生物溶液的流變特征[J]. 物理化學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 19(11): 1081-1084. [5] 黃祖強(qiáng), 童張法, 黎鉉海, 等. 機(jī)械活化對(duì)木薯淀粉的溶解度及流變學(xué)特性的影響[J]. 高校化學(xué)工程學(xué)報(bào), 2006, 20(3): 449-454. [6] 張潔, 史勁松, 孫達(dá)峰, 等. 白芨多糖膠-瓜爾膠復(fù)配溶液的流變性[J]. 中國(guó)野生植物資源, 2010, 29(1): 55-57,61.

同類課題研究水平概述

孔令曉等在《中國(guó)食品添加劑》2010第2期中對(duì)高交聯(lián)改性淀粉的制備及性質(zhì)進(jìn)行了研究，得出結(jié)論：高交聯(lián)淀粉透明度隨著交聯(lián)度的增大而減小， 在高溫及酸堿環(huán)境中不易糊化， 有良好的抗膨脹性。 孫慧敏等在《食品工業(yè)科技》2008年第6期中對(duì)木薯淀粉及木薯變性淀粉性質(zhì)進(jìn)行比較研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)變性的木薯淀粉和原木薯淀粉有很大的不同， 經(jīng)過(guò)羥丙基化、羥丙基交聯(lián)、醋酸酯化、醋酸酯交聯(lián)后，分別引入了羥丙基、交聯(lián)鍵、乙?；?，使其具有較強(qiáng)的凍融穩(wěn)定性，具有較高的透明度、耐鹽性、耐酸性。據(jù) R V A分析，各種變性淀粉糊液性質(zhì)較原淀粉有較大的提高。經(jīng)過(guò)交聯(lián)后糊液穩(wěn)定性較原淀粉、羥丙基及醋酸酯淀粉有較大程度的提高，因此具有更為廣闊的應(yīng)用性。 展楊化桂等在《高校化學(xué)工程學(xué)報(bào)》1999年第6期中對(duì)剪切稀化懸浮體觸變性的研究時(shí)，描述了懸浮體應(yīng)用于非定態(tài)剪切（即在連續(xù)變化的剪切速率下，體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞和恢復(fù)還未達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡）下的力學(xué)響應(yīng)，主要是無(wú)彈性的觸變性表征， 用觸變環(huán)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)求得少量模型參數(shù)， 據(jù)此可以推定不同剪切條件下的觸變環(huán)，求得懸浮體系的材料函數(shù)，并可以進(jìn)一步推斷定態(tài)剪切粘度和屈服應(yīng)力。 王琴等在《食品科學(xué)》2006年第9期中對(duì)銀杏淀粉流變特性進(jìn)行了研究，認(rèn)為銀杏淀粉具有一定觸變性。 周建芳在《物理化學(xué)學(xué)報(bào)》2003年第11期中對(duì)兩性瓜爾膠衍生物溶液的流變特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)條件下，E-AMPHO-S溶液呈非牛頓流體特征，具有剪切變稀特性；隨改性瓜爾膠濃度增大，E-AMPHO-S溶液具有增強(qiáng)的觸變性質(zhì)；在一定濃度鹽溶液中，E-AMPHO-S可表現(xiàn)出明顯的反聚電解質(zhì)溶液粘性行為；E-AMPHO-S溶液的零切粘度可由Spencer-Dillon方程外推得出，其與溫度的依賴關(guān)系服從Arrhenius公式。 綜上所述，目前國(guó)內(nèi)外雖有專家學(xué)者對(duì)高聚物的觸變性及零切粘度進(jìn)行了一些探索，但還沒(méi)有學(xué)者對(duì)木薯淀粉及木薯變性淀粉的觸變性及零切粘度進(jìn)行綜合的對(duì)比研究。
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