淀粉机械力化学效应及挤压膨化活化淀粉机理

Because of mutual association of hydroxyl hydrogen bonds, there are many compacted crystalline regions in starch granules. Water and modified reagents are difficult to enter inside starch granule, which was generally believed as a main reason of low reaction efficiency and uneven reaction. This study will investigate three different mechanical effects of starch by using the latest research tools such as TEM, AFM, SEM, 13C SS NMR, ATR-FTIR, ESI-MS, MALDI-TOF-MS, XRD, zeta potential instrument, vibrating sample magnetometer, multipurpose electron spectrometer. The mechanism of starch mechanical activation during extrusion will be revealed. So this study can provide a theoretical basis for specially chemical and physical starch modification and for making new machines specialized in producing high quality modified starches.

天然淀粉颗粒中分子与分子之间通过羟基上的氢键相互缔合而形成紧密的结晶区，阻止水分子和变性剂进入淀粉颗粒内部，可能是导致其反应效率不高，反应不均匀的主要原因之一。本项目在前期研究工作的基础上，采用TEM、AFM、SEM、13C SS NMR、ATR-FTIR、ESI-MS、MALDI-TOF-MS、XRD、Zeta电位仪、振动样品磁强计、多功能电子能谱仪等先进手段，研究淀粉三种常见机械力作用形式的化学效应，并分析其在挤压膨化活化淀粉中的作用。解决这些科学问题，可为今后研究淀粉特异性物理和化学修饰提供新思路，以及研究开发制备高性能变性淀粉新型专用装备奠定理论基础。

天然淀粉颗粒中分子与分子之间通过羟基上的氢键相互缔合而形成紧密的结晶区，阻止水分子和变性剂进入淀粉颗粒内部，导致其反应效率不高，反应不均匀。本项目在前期研究工作的基础上，采用辗轧、高压均质、超声波和研磨作用对不同晶型淀粉进行处理，运用CLSM、SEM、FTIR、XRD、LF-NMR、DSC等先进手段研究机械力对淀粉结构性质的影响，结合机械力对制备变性淀粉品质的影响，揭示机械力作用对淀粉的活化机理。结果表明，不同机械力作用可对淀粉颗粒产生显著的机械力化学效应，并能显著提高变性淀粉的品质。其中，在研磨作用下，玉米淀粉的结晶度可显著降低至9.3%，糊化焓值降为5.75 J/g，所制备醋酸酯淀粉的反应效率提高至85.80%，溶解度升高至23.90%，糊化温度降为66.95 ℃。本项目可为今后研究淀粉特异性物理和化学修饰提供新思路，为研究开发制备高性能变性淀粉新型专用装备奠定理论基础。