基本信息
- 项目名称：
- 木薯淀粉及木薯变性淀粉触变性及零切粘度比较研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 研究了木薯淀粉及其变性淀粉糊的触变性、零切粘度。结果表明：4种淀粉均具有剪切变稀特性；随着糊浓度增大，这些糊均具有增强的触变性，但酯化淀粉没有触变性；在NaCl溶液中，NS、CS、COSAS表现出反聚电解质溶液粘性行为，而OSAS在外加盐情况下其粘度与普通多糖溶液相似；4种糊的零切粘度可由Spencer-Dillon方程外推得出，其与温度的依赖关系服从Arrhenius公式。
- 详细介绍：
- 为了搞清楚交联淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交联辛烯基琥珀酸淀粉酯糊液的流变性质，本文作者从2009年春开始，参加了导师的广西自然科学基金科研课题“醚化交联木薯辛烯基琥珀酸淀粉酯的制备及特性研究（项目编号：桂科自0991274）”研究工作。在导师课题组前期研究工作基础上，利用数显粘度计对所制得的交联淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交联辛烯基琥珀酸淀粉酯糊的触变性、零切粘度进行进一步的对比研究。探索木薯淀粉、交联淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯、交联辛烯基琥珀酸淀粉酯在不同质量分数时糊的触变性及浓度对稠度系数、粘性指数的影响，外加盐及温度对淀粉糊粘度的影响，在此基础上运用作图法外推求出零切粘度。研究结果表明： （1）木薯淀粉和交联淀粉均具有一定的触变性，并且随着淀粉糊质量分数的增加，触变性增加，辛烯基琥珀酸淀粉酯基本上没有触变性，交联辛烯基琥珀酸淀粉酯作为复合变性淀粉，既保留了辛烯基琥珀酸淀粉酯糊粘度高的优良特性，又具备交联淀粉所具有的触变性，这种性质对交联辛烯基琥珀酸淀粉酯的加工十分有利。 （2）木薯淀粉、交联淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯和交联辛烯基琥珀酸淀粉酯的糊液均表现出非牛顿流体流变性质；粘性指数n值随NS、CS、OSAS及COSAS质量分数增大呈减小趋势，反映出这4种淀粉糊液均具有剪切变稀性质，随其质量分数增大而呈增强趋势。稠度系数k值均随NS、CS、OSAS和COSAS质量分数增大而增大，表明这4种淀粉糊液的增粘能力均随质量分数增大而增强。 （3）随着外加NaCl质量分数的增加，木薯淀粉与交联淀粉的粘度呈升高趋势，辛烯基琥珀酸淀粉酯的粘度则随外加盐质量分数的增加呈下降的趋势，交联辛烯基琥珀酸淀粉酯的粘度随外加盐质量分数的增加呈升高趋势，这说明交联淀粉具有较强的耐盐能力，辛烯基琥珀酸淀粉酯耐盐能力较差，而交联辛烯基琥珀酸淀粉酯具有一定的耐盐能力。 （4）木薯淀粉、交联淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯和交联辛烯基琥珀酸淀粉酯的零切粘度对温度具有依赖关系，符合Arrhenius方程，且随温度升高而降低。这4种淀粉的粘流活化能大小顺序为CS>NS>COSAS>OSAS。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本作品目的就是系统探索木薯及其变性淀粉的流变学特性，以期为木薯淀粉及交联辛烯基琥珀酸木薯淀粉酯的实际应用提供理论依据与应用指导。 以木薯淀粉为对照，对交联淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交联辛烯基琥珀酸淀粉酯糊的触变性质、零切粘度及温度、盐、剪切速率对淀粉糊粘度的影响进行了测定和对比分析，明确这4种淀粉的流变学特征。
科学性、先进性及独特之处
- 利用数显粘度计对原淀粉、交联淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交联淀粉辛烯基琥珀酸淀粉酯的触变性和零切粘度进行分析测定，运用最小二乘法分析试验数据，数据分析科学。 作品运用Arrhenius理论分析淀粉糊流变特性，并推导得出零切粘度及粘流活化能，具有一定先进性；所合成的交联辛烯基琥珀酸淀粉酯，由于分子内同时含有醚化交联键、辛烯基及羧基，因而具有独特的流变学特性。
应用价值和现实意义
- 作品对木薯淀粉、交联淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交联辛烯基琥珀酸的触变性及零切粘度进行对比研究，为木薯淀粉、交联淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及交联辛烯基琥珀酸淀粉在食品工业、医药工业等方面的应用提供了基础数据，对变性淀粉企业开发新的变性淀粉品种及在食品工业、医药行业应用这4种淀粉提供了应用指导。 现实意义：拓宽木薯淀粉的用途，提高木薯淀粉产品附加值。
学术论文摘要
- 以环氧氯丙烷和辛烯基琥珀酸酐为变性剂，采用湿法工艺对木薯淀粉（NS）进行交联、酯化变性，制备了交联淀粉（CS）、辛烯基琥珀酸淀粉酯（OSAS）及交联辛烯基琥珀酸淀粉酯(COSAS)。利用数显粘度计研究了木薯淀粉、交联淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯、交联辛烯基琥珀酸淀粉酯糊的触变性、零切粘度，考察了淀粉糊质量分数、NaCl和温度对CS、OSAS和COSAS触变性、零切粘度影响情况。实验结果表明：在实验条件下，糊呈非牛顿流体特征，具有剪切变稀特性；随NS、CS、COSAS糊质量分数增大，这些糊均具有增强的触变性质，但OSAS基本上没有触变性；在一定质量分数的NaCl溶液中，NS、CS、COSAS可表现出反聚电解质溶液粘性行为，而OSAS在外加盐情况下其粘度特性与普通多糖类溶液相似；NS、CS、OSAS和COSAS糊的零切粘度可由Spencer-Dillon方程外推得出，其与温度的依赖关系服从Arrhenius公式。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 孔令晓, 崔波, 赵京敏. 高交联改性淀粉的制备及性质研究[J]. 中国食品添加剂, 2010, (2): 127-130. [2] Tesch S, Gerhards C, Schubert H. Stabilization of emulsions by OSA starches [J]. Journal of Food Engineering, 2002, 54(2): 167-174. [3]冯庆梅, 张玉军, 阎向阳. 醚化交联淀粉的制备及性能测定[J].粮油食品科技, 2006, 14(1): 40-42. [4] 周建芳, 张黎明, Perter S H. 两性瓜尔胶衍生物溶液的流变特征[J]. 物理化学学报, 2003, 19(11): 1081-1084. [5] 黄祖强, 童张法, 黎铉海, 等. 机械活化对木薯淀粉的溶解度及流变学特性的影响[J]. 高校化学工程学报, 2006, 20(3): 449-454. [6] 张洁, 史劲松, 孙达峰, 等. 白芨多糖胶-瓜尔胶复配溶液的流变性[J]. 中国野生植物资源, 2010, 29(1): 55-57,61.
同类课题研究水平概述
- 孔令晓等在《中国食品添加剂》2010第2期中对高交联改性淀粉的制备及性质进行了研究，得出结论：高交联淀粉透明度随着交联度的增大而减小， 在高温及酸碱环境中不易糊化， 有良好的抗膨胀性。 孙慧敏等在《食品工业科技》2008年第6期中对木薯淀粉及木薯变性淀粉性质进行比较研究，实验结果表明：经过变性的木薯淀粉和原木薯淀粉有很大的不同， 经过羟丙基化、羟丙基交联、醋酸酯化、醋酸酯交联后，分别引入了羟丙基、交联键、乙酰基等，使其具有较强的冻融稳定性，具有较高的透明度、耐盐性、耐酸性。据 R V A分析，各种变性淀粉糊液性质较原淀粉有较大的提高。经过交联后糊液稳定性较原淀粉、羟丙基及醋酸酯淀粉有较大程度的提高，因此具有更为广阔的应用性。 展杨化桂等在《高校化学工程学报》1999年第6期中对剪切稀化悬浮体触变性的研究时，描述了悬浮体应用于非定态剪切（即在连续变化的剪切速率下，体系内部结构的破坏和恢复还未达到动态平衡）下的力学响应，主要是无弹性的触变性表征， 用触变环的试验数据求得少量模型参数， 据此可以推定不同剪切条件下的触变环，求得悬浮体系的材料函数，并可以进一步推断定态剪切粘度和屈服应力。 王琴等在《食品科学》2006年第9期中对银杏淀粉流变特性进行了研究，认为银杏淀粉具有一定触变性。 周建芳在《物理化学学报》2003年第11期中对两性瓜尔胶衍生物溶液的流变特征进行了研究，发现在实验条件下，E-AMPHO-S溶液呈非牛顿流体特征，具有剪切变稀特性；随改性瓜尔胶浓度增大，E-AMPHO-S溶液具有增强的触变性质；在一定浓度盐溶液中，E-AMPHO-S可表现出明显的反聚电解质溶液粘性行为；E-AMPHO-S溶液的零切粘度可由Spencer-Dillon方程外推得出，其与温度的依赖关系服从Arrhenius公式。 综上所述，目前国内外虽有专家学者对高聚物的触变性及零切粘度进行了一些探索，但还没有学者对木薯淀粉及木薯变性淀粉的触变性及零切粘度进行综合的对比研究。
