亲水性淀粉微细化及与油脂共混改性研究

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1、中国农业大学博士学位论文亲水性淀粉微细化及与油脂共混改性研究姓名：任广跃申请学位级别：博士专业：农产品加工及贮藏工程指导教师：毛志怀;李栋20060601摘要近年来，淀粉的小粒度效应已经引起广大科研_T作者的极火重视。微细化后的淀粉，其结构及组成分布模式的改变对于改善淀粉及淀粉基降解材料的性能，提高降解材料中淀粉的添加量等方面具有重要的意义。本论文以普通食用级玉米淀粉、-q铃薯淀粉、木薯淀粉及食用大豆油为原料，通过新的淀粉物理改性技术——馓细化处理及与植物油共混变性，以获得具有特殊结构和性质的微细化淀粉以及淀粉与植物性油脂共混基料。着重

2、对不同种类、不同粒度梯度的微细化淀粉的性质及聚集态结构进行系统研究和表征，同时探讨微细化所带来的淀粉结构微观变化与其宏观性能提高的相关性。利用真空球磨设备，采片j均匀设计试验方案，对普通食用级玉米淀粉(未经任何预处理或改性操作)进行微细化处理。建立了淀粉颗粒粒度y与球磨操作参数(球磨时间五、淀粉浓度噩及球磨转速岛)之间的关系模型(Y=20．9-0．0835Xa-27．5／／2+44．1X22-0．0241恐墨)。统计寻优表明，在试验指标设定范围内，球磨微细化处理的最佳工艺条件为：球磨时间为60h、转速为500r／rain、淀粉浓度为0．

3、45g／mL。采用该优化工艺，可使玉米淀粉颗粒中位径d50细化至7．毗Ⅳm，并制得不同粒度梯度的微细化玉米淀粉(MCST)、微细化马铃薯淀粉(MPST)及微细化术薯淀粉(MCAST)。应用现代分析手段(LPSA、SEM、uv等)尝试表征微细化淀粉的粒度、形貌及微细化所带来的功能效应。研究表明，随微细化处理时间的增加，淀粉颗粒粒度早显著下降趋势，其颗粒比表面积则呈明显的上升趋势。这两种趋势在球磨处理前期表现尤为突出。SEM显示，淀粉颗粒形貌特征也发生了极其明显的变化，破碎可能首先发生在淀粉颗粒的缺陷处(如玉米淀粉的纳米级孔洞)、裂纹处、结

4、晶区处等应力相对集中的区域。同时，破碎不单是淀粉表面薄层逐渐剥落的过程，大多淀粉颓粒呈现出大块层碎裂、颗粒核心崩解等现象。微细化淀粉糊特性研究显示，微细化淀粉的粘度变化趋势与原淀粉基本相同，其糊化温度、峰值粘度及保温过程中粘度下降幅度等，均随淀粉颗粒粒度的降低而呈现下降趋势，说明微细化处理对淀粉颗粒的溶胀有抑制作用：且微细化后淀粉粘度的热稳定性明显提高。小薯淀粉经微细化处理后，其冻融稳定性与原淀粉相近。而MPST和MCST则低于原淀粉冻融稳定性。微细化淀粉糊的溶解度随淀粉颗粒的粒度降低而趋向增大，而其膨胀力则随颗粒粒度的减小先导现上升趋

5、势，随后呈下降趋向。MCAST糊的沉降体积随淀粉颗粒粒度的降低而趋丁增大，反应了其凝胶析水程度小于原淀粉凝胶，冷稳定性好于原淀粉凝胶。利用DSC对微细化淀粉的热特性进行测定分析，研究表明，MPST的糊化开始温度(To)、峰值温度(TP)及终止温度(Tc)均低

6、条件下，MCST(d50=10．661芦m)在加热过程中伴随着品体的崩解和玻璃化转变，且与原淀粉相比，MCST的To、k、Tc、△H与PHI均随淀粉颗粒粒度的降低而表现出明显的下降趋势。这说明用于负荷淀粉晶体的熔解、颗粒的膨胀和直链淀粉分子从淀粉颗粒中的释放所需要的热能也随淀粉颗粒微细化处理程度的增加而趋向减少。随微细化程度的增加，MPST／液体石蜡、MCST／液体石蜡分散体系的稳定性均趋于提高：爪II薯淀粉在微细化处理前期(d50=10．333芦m，dso=9．310／zm，dso=9．050脚1)，也表现出同玉米及马铃薯淀粉相类似的

7、分散性能，而在微细化处理后期(dso=8．441脚，dso=7．916岸m)，由丁n淀粉颗粒发生团聚，致使MCAST／液体石蜡分散体系的稳定性有所降低。微细化淀粉经铝酸酯偶联剂DL亲脂化改性之后，其分散率均得以提高。表现为随着微细化淀粉颗粒粒度的减小，亲脂化改性淀粉，液体石蜡分散体系的稳定性趋于提高。不同种类的微细化淀粉、大豆油及蒸馏水的混合溶液在试验条件r通过蒸煮后均可形成稳定、光滑且带有粘性的共混物，k时间静置后，也不出现相界分离的趋向。用过量水稀释以降低共混物粘度，静置后共混物表面会山现乳白色的亲脂层，可通过离心过滤将其与共混物快

8、速分离开来，分离后的冷稀释物通过离心过滤可得到沉淀物，而相应的热稀释共混物却不产生沉淀。亲脂层经水洗后加入到乙醇中，表层淀粉薄膜将脱水固化而沉淀，光学显微镜照片显示出淀粉薄膜破碎的碎片形貌及较完整的中空球状