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挤压—复合酶法制备多孔淀粉研究

作　者: 刘宇欣
导　师: 肖志刚
学　校: 东北农业大学
专　业: 粮食、油脂及植物蛋白工程
关键词: 挤压酶解多孔淀粉吸油率比表面积
分类号: TS236.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

多孔淀粉由于具有较大的比表面积、良好的吸附能力和高效、无毒、安全等特点被广泛应用于食品、医药等行业。本文以玉米淀粉为原料制备多孔淀粉并对其挤压工艺参数和酶解工艺参数进行了优化，同时结合现代分析技术手段对其性质、结构进行了深入的研究与探讨，以期为进一步优化多孔淀粉制备工艺、提高多孔淀粉品质提供依据。选择玉米淀粉为原料，经挤压预处理后酶解制备多孔淀粉，探索挤压系统参数对多孔淀粉吸油率的影响规律。以挤压机机筒温度、物料含水率、螺杆转速、模孔直径为考察因素，多孔淀粉吸油率为评价指标，通过单因素与响应面试验，经Design-Expert软件处理，建立反应因素对指标影响的数值模型，分析模型各因素之间交互作用对指标的影响。实验结果表明，在机筒温度68℃，物料含水率42%，螺杆转速150r/min，模孔直径12mm的挤压条件下，本研究多孔淀粉吸油率为62.13%。以制备多孔淀粉的挤压最优条件为基础，再对其进行酶解单因素及正交实验优化，以确定最优的挤压-复合酶法制备多孔淀粉的工艺线路。实验结果表明，多孔淀粉酶解制备工艺最优条件为：反应体系pH6.0、α-淀粉酶:糖化酶为1:4、酶解温度50℃、底物浓度20%、酶解时间8h、复酶添加量为2.0%。经验证多孔淀粉的吸油率为66.38%。采用现代分析手段对制备的玉米多孔淀粉进行了性质测定和微观结构的观察，并测定了淀粉颗粒的晶体结构、比表面积及淀粉颗粒的热焓性质和粘度性质。挤压-复合酶法制备的多孔淀粉其吸水率、吸油率、透光率等物理性质均较原玉米淀粉和酶解制备的多孔淀粉有所提高。通过扫描电镜发现经挤压-复合酶法制备的多孔淀粉表面布满小孔，孔数较多，孔径较小，小孔从颗粒表面伸向颗粒内部，其形状类似于蜂窝的结构，颗粒表面粗糙；X射线-衍射表明，经过挤压-复合酶法和酶解处理得到的多孔淀粉保留了原淀粉的A型晶体结构，结晶峰没有降低或变宽的趋势，结晶度有所提高；通过比表面积分析仪发现本工艺制备的多孔淀粉比表面积、孔容孔径均增大，更准确的解释了多孔淀粉吸附能力增强的原因。通过差式扫描量热仪(DSC)测定淀粉热力学性质的变化，得出多孔淀粉的糊化温度范围变窄，结晶度均一性优于原玉米淀粉。通过快速黏度分析法（RVA）测定出酶解后的淀粉颗粒结构变得疏松，水分子易进入淀粉分子内部发生糊化，抵抗剪切和搅拌力下降，糊的稳定性下降。通过与超声复合酶解方法、湿热复合酶解方法的工艺对照、性质对照及微观结构的对照试验，得出挤压-复合酶解方法优于其他两种方法。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-11
1 前言  11-18
  1.1 立题背景  11
  1.2 多孔淀粉概述  11-12
  1.3 多孔淀粉的国内外研究发展状况  12-13
  1.4 多孔淀粉的应用  13-14
  1.5 挤压加工技术概述  14-16
    1.5.1 挤压加工技术原理  15
    1.5.2 挤压技术特点  15-16
  1.6 挤压过程中物料组分的变化  16-17
    1.6.1 淀粉  16
    1.6.2 蛋白质  16
    1.6.3 脂类物质  16-17
  1.7 本课题的目的及意义  17
  1.8 本课题的研究思路及内容  17-18
2 材料与方法  18-26
  2.1 实验材料  18-20
    2.1.1 原料  18
    2.1.2 主要试剂  18
    2.1.3 主要设备  18-19
    2.1.4 主要仪器  19-20
  2.2 试验方法  20-25
    2.2.1 原料成分分析  20
    2.2.2 酶活力的测定  20
    2.2.3 多孔淀粉吸油率的测定  20
    2.2.4 多孔淀粉糊化度的测定  20-21
    2.2.5 多孔淀粉制备工艺技术路线  21-22
    2.2.6 挤压加工参数对多孔淀粉吸油率的影响  22
    2.2.7 酶解加工参数对多孔淀粉吸油率的影响  22-23
    2.2.8 多孔淀粉性质的测定  23-25
    2.2.9 多孔淀粉结构分析  25
  2.3 数据分析  25-26
3 试验结果与分析  26-56
  3.1 玉米淀粉原料成分分析  26
  3.2 酶活力及标准曲线的测定结果  26-27
  3.3 多孔淀粉挤压制备工艺参数的优化  27-35
    3.3.1 挤压单因素试验结果分析  27-29
    3.3.2 响应面试验数据分析  29-35
  3.4 多孔淀粉酶解制备工艺参数的优化  35-40
    3.4.1 酶解单因素试验结果分析  35-38
    3.4.2 酶解正交试验结果分析  38-40
  3.5 多孔淀粉的结构及性质分析  40-53
    3.5.1 多孔淀粉的理化性质分析  40-42
    3.5.2 多孔淀粉比表面积分析  42-45
    3.5.3 多孔淀粉显微结构观察  45-47
    3.5.4 多孔淀粉结晶结构的分析  47-50
    3.5.5 多孔淀粉热焓性质分析  50-51
    3.5.6 多孔淀粉的粘度性质分析  51-53
  3.6 不同工艺制备多孔淀粉的对比试验  53-56
    3.6.1 不同制备方法工艺流程的对比实验  53-54
    3.6.2 不同制备方法产品的性质对比试验  54-55
    3.6.3 显微结构的对比试验  55-56
4 讨论  56-58
5 结论  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-66
攻读硕士期间发表的学术论文  66

挤压—复合酶法制备多孔淀粉研究

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