DSC简述及其在食品物性研究中的应用

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1、差示扫描量热法（DSC）在食品领域研究中的应用6150112145朱家民摘要：本综述主要阐述了差示量热扫描法（DSC）在食品——尤其是淀粉、蛋白质和油脂——物性研究中的应用，另外还对DSC及差示量热扫描仪进行了简单的介绍。同时也对其发展前景做了相应展望。关键词：差示量热扫描法；食品物性1差示量热扫描法简述1.1差示量热扫描法简史差示扫描量热法（DifferentialScanningCalorimetry，以下简称DSC）是由E.S.Watson和M.J.O’Neal在1962年发明的[1]。1964年第一台差示扫描量热仪问世，并在其后不断地发展改进

2、。1.2DSC原理样品在发生相变、玻璃化转变和化学反应时，会吸收或释放热量。在程序控制温度下，通过测量对样品热量的补偿与参比物的差值同温度之间的关系，可以对样品的一些特性进行定性或定量分析。1.3DSC特点相对于传统的DTA，DSC的灵敏度更高，同时不仅可以进行定性分析，还能够进行定量分析。1.4DSC仪器及其使用1.4.1DSC仪器DSC所使用的仪器称为差示扫描量热仪，其分为两种，分别是热流型和功率补偿型。热流型是在相同功率下，测定出样品与参考物的温差，然后转换成热量差。功率补偿型是通过测量所补偿的样品与参考物的热量差，从而使它们的温度保持相同。其

3、中，功率补偿型差示量热扫描仪有两个控制回路，一为平均温度控制回路，另一为差示温度控制回路。DSC仪的主要性能指标主要包括量热精度、量热准度、温度精度、温度准度、温度范围、灵敏度和扫描频率[2]。1.4.2DSC仪器的使用在使用差示量热扫描仪对食品物性进行研究时，一般使用的参考物为金属铟，一般使用的坩埚为铝坩埚。操作流程大致为：了解样品后，对样品进行处理，选取合适的坩埚。进行校正后，设定参数（气流速率、起始温度、终止温度、升温速率），最后进行测定。1.5DSC曲线DSC曲线一般都以温度为横坐标，以焓变（热量变化）为纵坐标。峰面积代表焓变量。由于DSC曲

4、线的峰面积与△H之间的关系并非是一个恒定换算，且对温度有强依赖性，因而每一种样品都需构建一条校正曲线，以确定其关系。影响曲线的主要因素有：样品量、样品粒度、样品纯度、气氛、气流速率、升温速率。2DSC在食品物性研究中的应用差示量热扫描仪在食品物性研究中的应用十分广泛，通过测定出峰位置、出峰数量、峰值、峰形、峰面积，可以分析食品组分的相转变温度、热稳定性、热焓、结晶温度、结晶度、熔点以及组分种类等等[3]。2.1DSC在淀粉研究中的应用淀粉是食品中的天然高分子，不同来源的淀粉颗粒紧密程度、分子聚合度、直链淀粉与支链淀粉比例、支链淀粉分支度及排列方式的不

5、同使得不同淀粉的热力学性质也有差异[4]。这些都在不同程度上影响了淀粉的糊化、老化和玻璃化相变过程中的焓变，而通过DSC可以测定To、Tp、Tc和△H来描述它们的焓变的区别。目前的研究多以研究不同处理方式或不同结构、种类的直链对淀粉糊化、老化的影响。Nasreddine[5]等人将玉米淀粉经过伽马射线处理后，使用差示量热扫描仪对其糊化过程进行研究，发现经伽马射线处理后的淀粉的糊化温度在一定剂量范围内随着辐射剂量的增加而减少，而当剂量足够大（大于50kGy）时，吸收峰（糊化）出现在97℃的高温区。范大明[6]将大米淀粉经微波处理后，使用差示量热扫描仪对

6、其糊化过程进行研究。通过DSC曲线发现，经微波处理后的大米淀粉在50℃就出现明显的吸热峰（与慢速加热处理显著不同），表明微波对糊化前淀粉的热稳定性的影响主要取决于微波的快速升温作用。朱帆[7]使用差示量热扫描仪对处理后的8种不同品种的小麦淀粉进行研究，测定了其糊化与回生过程中的焓变。通过对DSC所得到的结果与在实验中所测得的各品种小麦淀粉的直链淀粉含量进行分析，得出结论：直链淀粉的含量越高，糊化的热焓值越低，体系中结晶部分越少，不定形区越多；直链淀粉的含量越高，最大回生度越高，这也可以在一定程度上推论出直链淀粉可能为成核中心物质。郑铁松[8]在对莲子

7、淀粉的研究中也使用了DSC，通过使用差示量热扫描仪对6种不同莲子的莲子淀粉的糊化与老化进行测定，通过分析DSC曲线得出了它们各自的糊化温度。同时莲子淀粉的冰融溶焓的数据也表明直链淀粉含量越高，老化时淀粉链中形成氢键的强结合析出的水分含量也就越高。DenizTuran[9]在研究榛子粉脱脂乳（1：3）时使用了DSC，在对比生榛子粉脱脂乳与熟榛子粉脱脂乳的DSC曲线后发现，后者的峰（To=37.06℃Tc=70.69℃Tp=56.11℃）相对于前者（To=43.09℃Tc=73.33℃Tp=58.81℃）向低温移动，同时后者的峰也更加平滑，表明在榛子脱脂

8、乳中，对榛子粉进行预处理（加热）有利于其稳定性。李光磊[10]等人使用差示量热扫描仪测定了玉米、小麦、马铃薯