不同链/支比含量的淀粉的聚集态结构及其在剪切力下相变的研究

淀粉作为重要的农副产品在食品加工中占据非常重要地位，大部分天然存在的淀粉颗粒，都包含直链淀粉和支链淀粉。淀粉分子的链结构和空间聚集态是决定淀粉各种宏观性质的内因。真正了解淀粉的理化性质，必须全面掌握淀粉的聚集态结构特征及其在加工过程中结构的变化，才能对淀粉的性质行为进行评估和预测。虽然淀粉的化学组成较简单，但对其进行结构分析并不容易，尽管人们多年来进行了大量的研究工作，但目前仍未彻底搞清其不同层次的结构。课题拟采用现代分析仪器对不同直链淀粉/支链淀粉比率含量的玉米和小麦淀粉进行聚集态结构结构分析，创新性地利用激光共聚焦显微镜及流变仪显微镜在线观察加工过程中淀粉结构的变化，利用剪切力、水分、温度等外力因素作用于不同结构特征的淀粉分子，使其分子聚集态结构产生变化，建立加工过程中相变与淀粉颗粒结构的关系，从淀粉的聚集态结构上对相变过程进行描述和预测，为进行淀粉改性以及在实践中应用奠定一定基础。

淀粉作为重要的农副产品在食品加工中占据非常重要地位，大部分天然存在的淀粉颗粒，都包含直链淀粉和支链淀粉。淀粉分子的链结构和空间聚集态是决定淀粉各种宏观性质的内因。真正了解淀粉的理化性质，必须全面掌握淀粉的聚集态结构特征及其在加工过程中结构的变化，才能对淀粉的性质行为进行评估和预测。虽然淀粉的化学组成较简单，但对其进行结构分析并不容易，尽管人们多年来进行了大量的研究工作，但目前仍未彻底搞清其不同层次的结构。本项目采用现代分析仪器对不同直链淀粉/支链淀粉比率含量的玉米和小麦淀粉进行聚集态结构结构分析，创新性地利用激光共聚焦显微镜及流变仪显微镜在线观察加工过程中淀粉结构的变化，利用剪切力、水分、温度等外力因素作用于不同结构特征的淀粉分子，使其分子聚集态结构产生变化，建立加工过程中相变与淀粉颗粒结构的关系，从淀粉的聚集态结构上对相变过程进行描述和预测。1、淀粉的颗粒形态研究表明，直链淀粉含量对玉米淀粉颗粒形态和表面组织结构有直接影响。结合NMR、XRD和DSC数据分析结果，显示淀粉分子中双螺旋结构数目随着直链淀粉含量的增加而降低，同时表明淀粉中的结晶部分多因支链淀粉形成的说明直链淀粉在淀粉颗粒内部主要组成的是无定形区域，而支链淀粉则主要形成微晶区域。2、使用激光共聚焦显微镜分析技术构建了研究淀粉内部结构的新方法，通过盐酸刻蚀及APTS染色技术，对四种不同链/支比含量的玉米淀粉颗粒的内部结构进行了系统研究。3、采用热台偏光显微镜和激光共聚焦显微镜分析技术首次原位获得了淀粉在糊化过程中三维立体结构的变化。4、采用流变仪显微镜分析技术系统的研究了链/支比含量不同的玉米淀粉在有剪切力下的糊化性。在剪切力下，从淀粉颗粒的溶解来看，淀粉的糊化经历了两个过程：首先是淀粉颗粒膨胀及外层表皮的逐渐溶解，其次是整个颗粒在较短时间内的溶解。5、综合研究不同链/支比含量淀粉的颗粒形态、淀粉颗粒的聚集态结构及在加热过程中颗粒的变化方式，并建立物理模型对此过程进行描述和预测。这些该结论对于拓展淀粉的应用以及淀粉基材料的产业化提供了帮助。相关研究发表了11篇论文，其中4篇SCI论文，3篇EI收录，此外还有2篇已投稿英文文章及已接收4篇核心期刊文章。