脉冲电场协同制备大米阳离子淀粉及其性质研究

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1、学校代号10530学号201510151617分类号TS255.1密级硕士学位论文脉冲电场协同制备大米阳离子淀粉及其性质研究学位申请人王诗雁指导教师刘忠义教授韩忠副教授学院名称化工学院学科专业化学工程研究方向生物资源化工二零一八年五月二十六日PreparationandPropertiesofRiceCationicStarchwithPulsedElectricFieldCandidateShiyangWangSupervisorProf.ZhongyiLiuAssosiatedProf.ZhongHanCollegeCollegeofChemistry

2、EngineeringProgramChemicalEngineeringSpecializationBioresourcesandChemicalSpecializationBioresourcesandChemicalEngineeringDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateMay26th2018湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品

3、。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要在大米生产过程中由于各种原因产出大量碎米，其化学组成（尤其淀粉和蛋白质）

4、与完整大米百分含量几乎一致。传统碎米的利用率极低，造成资源浪费。随着科学技术的发展，人们越来越重视对资源的利用率，促进了对大米淀粉应用的研究。此外，到期贮备粮的再加工利用也是一个急需解决的大问题。天然的大米淀粉不溶于冷水，淀粉糊的理化性质也不足，限制了其工业化应用。对大米淀粉进行改性研究，使其获得特有的功能和特性，扩大大米淀粉的应用范围，是这几年各类淀粉领域的研究热点。本文以大米淀粉为原材料，通过脉冲电场处理大米淀粉后再采用湿法制备低取代度的阳离子淀粉，并对样品的理化性质及反应机理进行分析研究。利用脉冲电场对大米淀粉进行预处理，从不同电场强度和不同有效处理

5、时间两个方面研究脉冲电场对淀粉颗粒结构特征和理化性质的影响。通过扫描电镜（SEM）发现，淀粉颗粒表面受电场影响遭到破坏。红外（FTIR）表征和X射线衍射（XRD）表征结果表明，脉冲电场处理大米淀粉不会引入新的官能团，也不会改变淀粉的晶型结构，是一种物理改性的处理手段。经脉冲电场处理后，大米淀粉糊的透明度由6.2%提高到32.4%，析水率由58.31%降低到22.53%，此外，凝沉性和冻融稳定性均有所改善。采用湿法制备低取代度阳离子淀粉并对样品进行表征及理化性质分析。结果表明，脉冲电场处理可以提高阳离子淀粉的取代度。大米淀粉经脉冲电场强度6kV/cm处理12

6、00µs后，阳离子淀粉的取代度由0.0219提升到0.0246。对制备出的阳离子淀粉样品进行结构表征，通过扫描电镜结果可以看到，电场强度越高，取代度越大，颗粒聚集越大；红外图谱结果显示，阳离子淀粉在575cm-1、1082cm-1、1156cm-1出现淀粉的骨架特征峰；在1494cm-1处存在的特征吸收峰，表明淀粉已经发生醚化改性；X衍射图谱分析结果表明，淀粉阳离子化后保留着原有晶体结构的特征峰，说明淀粉阳离子化过程，脉冲电场并未引入新的特征峰，同时也说明制备低取代度的阳离子淀粉，反应主要发生在无定型区。淀粉阳离子化提高了原淀粉的透明度和溶解度，淀粉改性后

7、引入的亲水性阳离子基团也改善了淀粉的抗凝沉性和冻融稳定性。脉冲电场处理使醚化剂的正电荷移动速率加快，反应速率加快，得到的阳离子淀粉的理化性质更加稳定，抗凝沉性增加。研究脉冲电场处理对淀粉醚化反应表观活化能的影响，以阳离子淀粉取代度为指标，通过测定不同温度和不同反应时间得出的产品的取代度，根据醚化反应I动力学方程，计算出该化学反应的表观活化能。结果表明该醚化反应是符合二级反应动力学的反应机理的。经6kV/cm电场强度处理1200µs后再进行阳离子化反应，表观活化能从50.216kJ/mol降低到37.579kJ/mol，降低12.637kJ/mol。关键词：

8、大米淀粉；脉冲电场；醚化反应；表观活化能；理化性质IIAbstra