淀粉颗粒外壳的分离及其性质与结构研究

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1、论文分类号：１０７０８：１学校代码学号：１５０４０１５ＳＨＡＡＮＸｔＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＭＯＬＯＱＹ硕士学位论文＊．Ｔｈｅｓ＇ｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ淀粉颗粒外壳的分离及其性质与结构研宄指导教师姓名：黄峻榕教授蒲华寅讲师论文提交賺厕Ｉｉ仑文答辩日期：２〇１８年５月．学位授予单位：陕西科技大学ＩｍＭＩ—――—ｗｍｍ＾ｍ申请工学硕士学位论文论文题目：淀粉颗粒外壳的分离及其性质与结构研究学科门类：工学一级学科：食品科学与工程培养单位：食品与生物工程学院硕士生：马芸导师：黄峻

2、榕教授蒲华寅讲师2018年5月PropertiesandStructureoftheOuterShellsSeparatingfromStarchGranulesAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByYunMaSupervisor:Prof.JunrongHuangLecturerHuayinPuMay2018淀粉颗粒外壳的分离及其性质与结构研究摘要淀粉

3、的组成单元为葡萄糖，其空间结构复杂，一般分为四个结构层次，分别是颗粒、壳层、小体和分子。外壳是颗粒外围包裹着内部聚合物的硬壳层，与内部壳层有所不同，目前对外壳的研究较少。本课题以六种淀粉（马铃薯、红薯、木薯、豌豆、玉米和小麦淀粉）为研究对象，用快速黏度分析仪建立了分离外壳的不完全糊化法，探究了外壳的分离机理，并对外壳的性质（直链淀粉含量、粒径分布、结晶性质和凝胶性质）和分子结构（分子量和链长分布）进行分析，主要研究内容与结果如下：（1）建立了分离淀粉颗粒外壳的不完全糊化法。用快速黏度分析仪标准程序测得上述六种淀粉的糊化温度分别为70、74、72、70、89和93℃。在此基础上，确定

4、了六种淀粉颗粒外壳的最佳分离条件，淀粉乳浓度为0.5%，最高处理温度各不相同，范围在低于糊化温度10℃到糊化温度之间。将处理后的淀粉乳在室温下静置1h待其自然分层，将上层和下层分别冻干处理，在扫描电镜下观察到外壳大量存在于下层中，上层中主要为淀粉小体。六种淀粉颗粒的糊化程度在37%-69%之间，即发生不完全糊化。（2）通过设定不同的最高处理温度，对糊化过程进行分解，用光学显微镜和扫描电镜分别观察不同阶段的颗粒形态变化，探究了糊化过程中淀粉颗粒外壳的分离机理。在水中逐渐加热时，颗粒吸水膨胀，打破了内部小体间的排列规则，内部壳层结构瓦解，体系混乱度增加；外壳可以认为是包裹在颗粒外部致密

5、的弹簧网状结构，膨胀时淀粉链展开，呈三维网状结构，少量内部小体可以滤出；随着颗粒不断吸水膨胀，网状结构发生拉伸和变形，达到一定限度时外壳最薄弱处发生破裂，内部小体大量溢出，与外壳分离；静置分层后，上清液中存在大量小体，沉淀中为外壳及其碎片。（3）对淀粉颗粒外壳的性质与结构进行了研究。马铃薯、红薯、木薯、豌豆、玉米和小麦淀粉颗粒外壳的直链淀粉含量分别为18.8%、13.6%、10.9%、22.3%、17.2%和20.0%，低于相应原淀粉的（23.3%-37.6%）。通过激光共聚焦显微镜观察发现，与原淀粉相比，外壳与APTS染色剂的结合能力较弱，说明外壳主要由支链淀粉构成。马铃薯淀粉颗

6、粒外壳的平均粒径最大，为原淀粉的4.8倍（体积为原淀粉的110.6倍），膨胀能力最强；豌豆淀粉的平均粒径是原淀粉的1.4倍（体积为原淀粉的2.7倍），膨胀能力最弱；木薯、红薯、玉米和小麦淀粉的平均粒径分别为原淀粉的3.5、2.7、2.3和I1.6倍。六种淀粉外壳的X射线衍射图谱呈馒头峰，未出现原淀粉图谱中的结晶峰，呈无定形状态；相对结晶度在5.5%-8.6%之间，远小于原淀粉的（29.5%-41.7%）。从外观上看，外壳形成的凝胶与原淀粉相比透明度提高，其中马铃薯和木薯淀粉的变化最为显著。通过质构分析发现，马铃薯、红薯、玉米和小麦淀粉的外壳凝胶与原淀粉相比硬度减小，内聚性增加，而木

7、薯和豌豆淀粉的外壳形成凝胶的能力较弱，体系不易回生，未测试出其质构特性。扫描电镜观察发现，三种薯类淀粉外壳的凝胶网络结构与原淀粉相似，呈片层状结构，而豌豆、玉米和小麦的相比原淀粉差别较大，主要由残存的外壳碎片连接，未形成均匀的网孔结构。用高效分子筛色谱、多角度激光散射分析仪和示差折光检测器串联的方法，测得六种淀粉颗粒外壳的分子量大于原淀粉的，其支链淀粉、中间级分7777和直链淀粉的分子量分别在4.354×10-5.193×10、1.297×10-2.322×10和67