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微波作用下无机盐离子对莲子...粉结构特性和理化性质的影响_卢志阳.pdf

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资源描述

1、收稿日期:20220523修回日期:20221026基金项目:福建农林大学科技创新项目(CXZX2020154D)作者简介:卢志阳(1996),男研究方向:农产品加工Email:lzyyfst 163com通信作者田玉庭(1979),男,教授,博士生导师研究方向:农产品产地初加工技术及装备Email:tytfst 163com微波作用下无机盐离子对莲子淀粉结构特性和理化性质的影响卢志阳,涂东堃,雷艳平,徐径馨,郑宝东,田玉庭(福建农林大学食品科学学院,福建 福州 350002)摘要:研究了微波作用下不同无机盐离子(Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cu2+)对莲子淀粉结构特性和理化性质的影响结

2、果表明:无机盐离子会影响莲子淀粉的介电特性进而导致其在微波作用下的性质产生变化;微波作用下无机盐离子使部分淀粉颗粒出现不同程度的凹陷和变形;微波作用下,淀粉晶型由 C 型转变为 A 型,Na+和 K+导致其结晶度增大,Mg2+、Ca2+和 Cu2+导致其结晶度下降,短程有序结构和热焓值的变化趋势与结晶度一致;经 80 水浴加热,微波作用下含有无机盐离子的淀粉膨胀度进一步下降本研究结果可为微波作用下无机盐离子对淀粉理化性质的改善和应用提供依据开放科学(资源服务)标识码(OSID)关键词:莲子淀粉;无机盐离子;微波作用;结构特性;理化性质中图分类号:TS2359文献标识码:A文章编号:1671-5

3、470(2023)03-0415-08DOI:1013323/jcnkijfafu(natsci)202303018Effect of inorganic salt ions on the structure and physicochemical propertiesof lotus seed starch under microwave irradiationLU Zhiyang,TU Dongkun,LEI Yanping,XU Jingxin,ZHENG Baodong,TIAN Yuting(College of Food Science,Fujian Agriculture and

4、 Forestry University,Fuzhou,Fujian 350002,China)Abstract:The effects of different inorganic salt ions(Na+,K+,Mg2+,Ca2+and Cu2+)on the structure and physicochemical prop-erties of lotus seed starch were investigated under microwave irradiation The results indicated that inorganic salt ions affected t

5、he di-electric properties of lotus seed starch,and thus led to the changes in its properties under microwave irradiation;some starch gran-ules underwent various degrees of depression and deformation as a result of inorganic salt ions under microwave irradiation;the crys-talline type of lotus seed st

6、arch was altered from C-type to A-type,and the crystallinity was increased by Na+and K+but decreasedby Mg2+,Ca2+and Cu2+The change trends of short-range order and gelatinisation enthalpy were consistent with that of crystallinityAfter heating by water bath at 80,the expansion degree of starch contai

7、ning inorganic salt ions was further reduced under micro-wave irradiation These results can provide a new theoretical basis for the application of inorganic salt ions on the improvement ofstarch physicochemical properties under microwave irradiationKey words:lotus seed starch;inorganic salt ions;mic

8、rowave irradiation;structural properties;physicochemical properties微波处理作为一种物理改性方法是改变淀粉结构和性质的重要手段1 目前,国内外对微波处理淀粉性质的研究大部分在形貌结构、糊化特性、热特性、流变性质和回生性质等方面23 研究表明,微波辐射处理对淀粉的结构特性(颗粒形态、分子结构、晶体结构等)和理化性质(膨胀力、溶解度、热力学性能等)有明显的影响46 莲子淀粉是一种高直链淀粉,在加工过程中其凝胶性能不稳定及易老化限制了在工业上的应用,而微波处理能有效改变食品物料的结构及加工特性,被广泛应用在淀粉基食品的加工7 微波过程

9、中水分含量、脂质和盐离子均会影响淀粉的介电特性,淀粉介电特性的变化则导致在微波作用下淀粉性质发生改变8 介电特性是衡量电磁场中食品物料将电磁能吸收并转化为热能的指标,由介电常数()和介电损耗福建农林大学学报(自然科学版)第 52 卷 第 3 期Journal of Fujian Agriculture and Forestry University(Natural Science Edition)2023 年 5 月()2 个参数决定微波过程中物料吸收电磁波的能力主要取决于它的介电损耗因子(介电损耗与介电常数的比值),介电损耗因子越高,物料从电磁波中获得更多能量使加热速度变快9,进而改变微波过

10、程中淀粉的结构,影响淀粉的理化性质10 目前已有大量研究报道了微波处理对马铃薯11、玉米12 和大米13 等不同植物来源淀粉结构和性质的影响,但关于微波作用下无机盐离子对莲子淀粉的影响鲜见报道据此,本研究以莲子淀粉为材料,采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和差示扫描量热仪等,分析了微波作用下无机盐离子对莲子淀粉结构特性和理化性质的影响,旨在为微波技术在淀粉改性的加工应用上提供参考1材料与方法11材料111原材料新鲜冻莲来源于福建绿田食品有限公司112试剂氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙和氯化铜均为分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司;溴化钾(光谱纯)购自默克中国科技仪器公司

11、113仪器与设备主要仪器与设备有 PC20M5W 美的微波炉(中国美的生活电器制造有限公司)、HJ-4A 数显恒温多头磁力搅拌器(常州金坛精达仪器制造有限公司)、PNA-X 矢量网络分析仪(美国 Agilent科技有限公司)、JSM-6360LV 扫描电子显微镜(日本电子株式会社)、VETEX70 型傅里叶变换红外光谱仪(布鲁克仪器公司)、Avance HD 400WB(94 T)固体宽腔超导核磁共振波谱仪(德国 Bruker 科技有限公司)、Ultima X-射线衍射仪(日本理学株式会社)、DSC214 型差示扫描量热仪(德国奈驰科技有限公司)12莲子淀粉的提取根据本实验室前期研究的莲子淀粉

12、的提取方法,将速冻的鲜莲去芯后与蒸馏水按照 1 3 的体积比混合后置于食品级高速组织粉碎机中破碎破碎的莲子浆液用 100 目筛过滤,弃去滤渣,静置沉淀 12 h静置结束后,将莲子浆液的上层悬浮物和上清液倒出,所得沉淀的淀粉用蒸馏水清洗,再静置沉淀 6 h此过程反复 2 次,直到所得沉淀物基本为白色将所得沉淀物与 3 倍体积的 75%乙醇混合,置于电动搅拌机中搅拌 6 h,然后静置沉淀,弃去上清液,此过程反复 2 次以上以除去油脂类残留物将得到的沉淀平铺于不锈钢盘中,置于 45 烘箱中干燥 24 h,烘干后磨粉并过 100 目筛即得莲子淀粉13盐溶液与淀粉的复合微波处理参考 Pietrzyk e

13、t al3 的方法并略作修改分别配制含 02 gL1氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙和氯化铜的盐溶液,将 10 g 淀粉与 25 mL 去离子水混合后置于烧杯中用机械搅拌器以 300 rmin1的速度搅拌5 min,将所得悬浮液转移到布氏漏斗中,用真空泵排出多余的水将所得沉淀与 20 mL 氯化钠溶液混合后置于烧杯中用机械搅拌器以300 rmin1的速度搅拌5 min,再将所得悬浮液转移到布氏漏斗中,用真空泵排出多余的水此过程重复 2 次,然后用去离子水冲洗样品,直到氯化物离子消失,将所得淀粉进行冻干并过 200 目筛氯化钾、氯化镁、氯化钙和氯化铜的处理过程与氯化钠相同,空白对照则将相应的盐溶液

14、替换为去离子水称取 10 g 淀粉于培养皿中,并加入一定量的去离子水,调节淀粉体系的水分含量为 25%,在微波炉中以 400 W 的功率进行微波处理 5 min将未加无机盐进行微波处理的对照组样品命名为 LS-MW-C;将加入不同无机盐进行微波处理的样品分别命名为 LS-MW-(Na、K、Mg、Ca、Cu);将天然莲子淀粉样品命名为 LS-N14莲子淀粉结构特性的测定141颗粒形态取过200 目筛的莲子淀粉粉末少许,用导电胶粘着于样品台上并吹掉浮粉,之后在真空条件下喷金处理 10 min喷金后的样品通过场发射扫描电镜在低真空模式下放大 1 000 倍进行颗粒形态的观察142结晶特性莲子淀粉的晶

15、体结构采用 X-射线衍射仪测定测定条件:电压40 kV,电流40 mA,铜 K射线的波长为 0154 06 nm,扫描范围(2)为 540,扫描速率 2min1,步长 002采用 MDI Jade 65软件对数据进行处理143短程有序结构将莲子淀粉与溴化钾以 1 100 的质量比混匀后置于玛瑙研钵中研磨至细粉状,采614福建农林大学学报(自然科学版)第 52 卷用液压设备压制成膜以空气为背景采集红外光谱采集条件:扫描 64 次,分辨率 4 cm1,全波段扫描(波数 4004 000 cm1)144螺旋结构取 300 mg 莲子淀粉于固体核磁测试腔中进行13C 核磁共振波谱扫描测试测试条件:测试

16、频率 10062 MHz,测试采用 4 mm 探头,扫描次数 4 096 次,自旋速度 6 kHz,循环延迟 2 s,采集时间0013 s,谱宽 38 kHz15莲子淀粉理化特性的测定151介电特性使用矢量网络分析仪测量莲子淀粉的介电特性,该分析仪将开放式同轴线连接到介电探头上使用空气、水(已知温度)和金属 3 种材料校准探头,以确保测量的准确性每个样品在测试前混合均匀152膨胀度和溶解度参考 Guo et al14 的方法并略作修改称取 02 g 莲子淀粉放入离心管中,加入蒸馏水配制 02 gmL1莲子淀粉水悬浮液,分别在一定温度(60、80)的水浴锅中加热,其间不断搅拌,持续 30 min

17、加热结束后将淀粉于 3 000 rmin1离心 20 min,将上清液倾倒于恒质量的称量瓶中,置于烘箱中在 105 下烘干至恒质量通过下列公式计算淀粉的膨胀度和溶解度膨胀度/%=沉淀物质量/(样品质量上清液干质量)100溶解度/%=上清液干质量/样品质量100153热力学性质参考 Fan et al15 的方法并略作修改称取 3 mg 莲子淀粉,按 1 3 的质量比加入去离子水于铝制坩埚中样品密封后放置于室温下平衡 24 h平衡后将样品转移至差示扫描量热仪中进行测试测试条件:从 30 加热到 100(加热速率为 5 min1),以空坩埚作为参比,使用氮气作为载气根据糊化曲线得出起始温度(T0)

18、、峰值温度(TP)、终止温度(TC)和热焓值(H)每组试验重复 3 次16数据处理除13C 核磁共振波谱仅测量了 1 次外,其他测试项目均至少进行 3 次重复使用 OriginPro 2021 v98 软件处理图像,使用 Data Processing System 905 软件处理数据,统计学显著性为 P0052结果与分析21莲子淀粉的结构特性211颗粒形态莲子原淀粉和加入不同无机盐离子的莲子淀粉经微波处理后的扫描电镜图如图 1 所示图 1不同处理下莲子淀粉颗粒形态的扫描电子显微图片(1 000)Fig1Scanning electron micrographs(1 000)of lotus

19、 seed starch samples under different treatments图 1 显示,与原淀粉相比,莲子淀粉经微波处理后,其颗粒形态基本不变,大多数呈椭圆形,小部分呈圆形,但不少淀粉颗粒表面出现了不同程度的形变和凹陷,说明淀粉颗粒的整体结构比较稳定部分淀粉颗粒聚集形成较大的淀粉簇,呈现团状聚集的形态,有部分淀粉颗粒完全破裂,这可能是淀粉在微波作用下,淀粉颗粒中的水分子等极性分子之间发生相互摩擦和碰撞,导致分子间和分子内的氢键断裂,使得结714第 3 期卢志阳等:微波作用下无机盐离子对莲子淀粉结构特性和理化性质的影响晶区分子重新排列造成结晶区减少,进而对淀粉颗粒造成破坏导致

20、淀粉颗粒部分糊化16 此外,微波作用下不同无机盐离子使淀粉颗粒扭曲变形的数量有一定程度的增加,淀粉颗粒较为分散,没有出现较大团聚的淀粉簇,这说明微波作用下无机盐离子使更多的淀粉颗粒受到了破坏含有二价无机盐离子(Mg2+、Ca2+、Cu2+)的淀粉颗粒更为分散,这可能是微波作用下二价无机盐离子导致淀粉的介电损耗正切值增大,淀粉颗粒吸收的电磁波转换成热量的能力提高,使得淀粉中的水分迅速流出,不容易在淀粉表面发生聚集212结晶特性采用 X-射线衍射仪测量莲子淀粉长程有序结构的相关信息天然莲子淀粉是具有复杂结晶度的半结晶物质,X-射线衍射谱在约 15、17、18和 23处有明显的晶体特征峰,在 56、

21、20和 26附近有较弱的晶体特征峰,是典型的 C 型结晶型结构的特征,此特征与前人的研究结果7 一致图 2不同处理下莲子淀粉的 X-射线衍射谱Fig2X-ray diffraction spectra of lotus seed starchsamples under different treatments由图 2 可知,莲子淀粉结晶度与 X-射线衍射谱中特征峰的面积呈正相关,不同样品的衍射峰强度与原淀粉相比均略微减小,这说明微波作用下无机盐离子破坏了淀粉的结晶区相对结晶度是指淀粉在 X-射线衍射谱中结晶区的比例当淀粉分子的结构受到破坏,淀粉结晶区被破坏变成无定形区导致结晶度降低17 通过计

22、算得出,LS-N 的相对结晶度为 243%,LS-MW-C 的相对结晶度下降到 180%,说明微波处理破坏了淀粉的结晶区此外,LS-MW-Na、LS-MW-K 与 LS-MW-C 相比,相对结晶度有一定程度的增加,而 LS-MW-Mg、LS-MW-Ca、LS-MW-Cu 与 LS-MW-C 相比,相对结晶度进一步下降至 16%左右这说明微波作用下二价无机盐离子加剧淀粉结晶区的破坏,而一价无机盐离子(Na+、K+)在一定程度上保护了淀粉结晶区微波作用下含有不同无机盐离子的莲子淀粉的相对结晶度存在差异,这可能是微波作用下二价无机盐离子进入到淀粉颗粒内部,并与淀粉的分子链相互作用,淀粉分子链的有序排

23、列受到破坏,使得淀粉晶体结构减少12;且无机盐离子半径越小,在微波场中的极化作用越强,促进非晶区的水合作用,进而破坏结晶区213短程有序结构通过傅里叶变换红外光谱的特征吸收峰鉴定淀粉分子中基团振动的情况,检测分子构象的变化、分子间化学键的分布和淀粉官能团类型18 由图 3 可知,红外光谱吸收峰的位置基本一样,也没有新旧吸收峰的出现或消失,这表明无机盐离子在微波作用下没有使莲子淀粉的分子结构和化学键发生改变19 研究表明,红外光谱去卷积得到的图谱在1 047 cm1和 1 022 cm1处的吸收峰的变化分别与淀粉结晶区和无定形区有关,(1 047 cm1与 1 022cm1的比值)可表征淀粉结构

24、的有序程度,有序程度与结晶度呈正相关20 由图 4 可知:与 LS-N 相比,LS-MW-C 的 下降;与 LS-MW-C 相比,LS-MW-Na 和 LS-MW-K 的 增大,而 LS-MW-Mg、LS-MW-Ca 和 LS-MW-Cu 的 下降这说明微波处理使莲子淀粉的有序程度和结晶度下降此外,淀粉中的 Na+和 K+在微波作用下,使淀粉有序程度和结晶度增大,而 Mg2+、Ca2+和 Cu2+在微波作用下则加剧淀粉有序程度的破坏和结晶度降低这可能是极性分子(如水分子、无机盐离子)在微波作用下改变了淀粉颗粒之间的相互摩擦所产生的热能,导致分子构象发生变化淀粉颗粒在加热糊化的过程中吸水膨胀,无

25、机盐离子参与淀粉颗粒中的水合反应,使分子间与分子内的氢键断裂盐析离子(Na+、K+)保护淀粉分子间的氢键,而盐溶离子(Mg2+、Ca2+)破坏淀粉分子间的氢键从傅里叶变换红外光谱得出的结论与从 X-射线衍射谱得出的结论一致214螺旋结构通过核磁共振波谱对淀粉颗粒中的短程有序结构进行研究,可获得淀粉中螺旋结构的种类和数量为了揭示莲子淀粉更详细的构象转变,通过13C 核磁共振波谱进一步明确单螺旋、双螺旋和无定形结构的变化21 不同处理莲子淀粉样品的13C 核磁共振波谱如图 4 所示由图 4 可知,莲子原淀粉的13C 核磁共振波谱在 C1 区观察到 3 个峰,分别位于 10127106、100261

26、06和 9951106处其中,10026106处的峰比较微弱,表明莲子淀粉是 B 型结构占比较多的 C 型淀粉22 经微波处理,10026106处的峰明显增强,在 C1 区出现明显的三重峰,对应 A 型淀粉中螺旋对称排列的 3 个葡萄糖残基23 这表明微波处理使莲子淀粉由 C 型晶体转变成 A 型晶体此外,含有无机盐离子814福建农林大学学报(自然科学版)第 52 卷的莲子淀粉在微波处理后,LS-MW-Na、LS-MW-Mg 和 LS-MW-Cu 在 10026106处的峰变弱,表明 Na+、Mg2+和 Cu2+会抑制微波作用下莲子淀粉形成 A 型晶体图 3不同处理下莲子淀粉的傅里叶变换红外光

27、图谱Fig3Fourier transform infrared spectroscopy spectra of lotus seed starch samples under different treatments研究表明,淀粉的碳信号可以分为以下几个区域:C1 区(96106106106)是直链淀粉和单螺旋结构的特征峰区;C2、C3、C5 区(7010679106)反映直链淀粉螺旋链的相对自由程度,其振动强度与自由度呈反比,这是由于 B-型双螺旋结构作用于 2,3,5 碳位上的氢键形成的;C4 区(8010684106)反映淀粉颗粒中无定形区的大小,其面积与双螺旋结构程度的大小呈反比由表

28、 1 可知,LS-MW-C 中 C1 和 C4 区的比例增大,说明微波处理使莲子淀粉单螺旋结构和无定形区增加,双螺旋结构减少这可能是微波处理破坏了淀粉链的-1,4-糖苷键和-1,6-糖苷键,从而破坏了淀粉的双螺旋结构,表明淀粉的结晶区被破坏,并且在微波作用下二价无机盐离子破坏结晶区的能力比一价无机盐离子更强,这与从 X-射线衍射谱得出的结论一致微波作用于含有无机盐离子的莲子淀粉,除 LS-MW-K外,其他样品 C1 和 C4 区的比例进一步增大,说明微波作用下 Mg2+、Ca2+、Cu2+和 Na+加剧淀粉中螺旋结构的解离这与文献报道的微波处理对绿豆淀粉的影响24 相一致22莲子淀粉的理化特性

29、221介电特性通过测定微波处理前后含有不同图 4不同处理下莲子淀粉的13C 核磁共振波谱Fig413C nuclear magnetic resonance spectra of lotus seedstarch samples under different treatments表 1不同处理下莲子淀粉的波谱区比例Table 1Proportion of spectral regions of lotus seed starchsamples under different treatments样品比例/%C4 区C1 区C2、C3、C5 区LS-N47315927935LS-MW-C526

30、16747800LS-MW-Na54517607694LS-MW-K52616697805LS-MW-Mg55617307714LS-MW-Ca55717567688LS-MW-Cu66516757659无机盐离子的莲子淀粉的介电常数和介电损耗,进而明确含有不同无机盐离子的莲子淀粉在微波作用下的能量吸收和转化情况,结果如图 5 所示图 5 显示,莲子原淀粉的介电常数和介电损耗分别为 19 和 02 左右,而加入不同无机盐离子的莲子淀粉,其介电常数均在 3 以上,介电损耗均在 06 以上这说明无机盐离子使淀粉吸收电磁波的能力及将电磁波转化为热量的能力增强,淀粉与微波相互作用的能力增强,进而导致淀

31、粉结构发生了改变,这与莲子淀粉结构特性的研究结果一致其中,在微波作用下二价无机盐离子比一价无机盐离子的作用效果更好,此结果与 Fan et al25 的研究结果相一致,这可能与加入的无机盐离子的半径有关914第 3 期卢志阳等:微波作用下无机盐离子对莲子淀粉结构特性和理化性质的影响不同字母表示差异显著(P005),相同字母表示差异不显著(P005)图 5不同处理下莲子淀粉的介电常数和介电损耗Fig5Dielectric constant and dielectric loss of lotus seed starch samples under different treatments222膨

32、胀度和溶解度膨胀度和溶解度可作为评价淀粉质量的指标直接影响淀粉糊的功能特性膨胀度主要受支链淀粉的影响,而直链淀粉含量则影响溶解度由图 67 可知,80 水浴加热的莲子淀粉与 60 水浴加热相比,膨胀度有明显增大,溶解度略有增加经 80 水浴加热的莲子淀粉组,微波作用下加入无机盐离子的淀粉膨胀度进一步下降,以 LS-MW-Cu下降更为显著,LS-MW-Ca 和 LS-MW-Cu 的溶解度略有增加这可能是微波作用下无机盐离子加剧了淀粉结晶区的破坏,直链淀粉分子加速流出,无机盐离子通过氢键作用增强了直链淀粉分子间和分子内的作用力,促进直链淀粉和支链淀粉中游离羟基与水分子结合此外,淀粉中部分双螺旋结构

33、解旋减弱了淀粉与水的相互作用,淀粉在水浴加热条件下不易吸水膨胀,导致淀粉的膨胀度下降7 由于微波作用下二价无机盐离子对淀粉结晶区的破坏性更强,因此,含有二价无机盐离子的淀粉在水浴条件下的膨胀度比含有一价无机盐离子的淀粉更低不同字母表示差异显著(P005),相同字母表示差异不显著(P005)图 6不同处理下莲子淀粉的膨胀度Fig6Expansion degree of lotus seed starch samples under different treatments不同字母表示差异显著(P005),相同字母表示差异不显著(P005)图 7不同处理下莲子淀粉的溶解度Fig7Solubilit

34、y of lotus seed starch samples under different treatments223热力学性质差示扫描量热技术是获取不同淀粉在特定温度下热力学变化的重要技术,反映淀粉熔融性质和结晶结构的差异24 热焓值通常与淀粉的晶体数量(双螺旋或单螺旋结构)呈正相关26 不同024福建农林大学学报(自然科学版)第 52 卷处理的莲子淀粉样品的热性能如表 2 所示表 2不同处理下莲子淀粉的热性能1)Table 2Thermal properties of lotus seed starch samples under different treatments样品T0/TP/

35、TC/H/(Jg1)LS-N7170010ab7570010ab7940010b345002aLS-MW-C7120010e7550015ac7930010b316002cLS-MW-Na7130010de7540020cd7950010b326003bLS-MW-K7130010de7520020d7940015b342002aLS-MW-Mg7160010bc7540010cd7970020b312002dLS-MW-Ca7150010cd7540015bc7950015b303002eLS-MW-Cu7200020a7580010a8020030a281003f1)T0:起始温度;TP:

36、峰值温度;TC:结束温度;H:热焓值数据为平均值标准差(n=3);同列数据后附不同字母者表示差异显著(P005),附相同字母者表示差异不显著(P005)由表 2 可知,只有 LS-MW-Cu 的起始温度、峰值温度和结束温度有一定程度的升高,而微波作用下Na+、K+、Mg2+和 Ca2+对莲子淀粉起始温度、峰值温度和结束温度没有产生明显影响,这表明在微波作用下无机盐离子不会加剧对淀粉微晶结构的破坏莲子原淀粉经微波处理后热焓值下降,此外,LS-MW-Na、LS-MW-K 的热焓值与 LS-MW-C 相比略有增大,LS-MW-Ca、LS-MW-Mg、LS-MW-Cu 的热焓值与 LS-MW-C 相比

37、减小热焓值能够反映淀粉微晶区的双螺旋结构和分子有序性,热焓值越小说明淀粉结晶区有序性越差,结晶区和非晶区稳定性下降,这表明微波作用下水分子和无机盐离子等极性分子在高温和强烈的振动下会破坏莲子淀粉结晶区和非晶区的双螺旋结构19,Mg2+、Ca2+和 Cu2+促进了双螺旋结构的熔融进程,破坏双螺旋结构,使糊化过程中双螺旋结构解旋所需的热量减少,热焓值下降这与从傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射谱和13C 核磁共振波谱得出的结论一致3结论本研究结果表明:加入无机盐离子后莲子淀粉的介电常数和介电损耗均增大,无机盐离子在微波作用下使淀粉吸收电磁波的能力及将电磁波转化为热量的能力增强;微波作用下无机盐离子使

38、淀粉颗粒扭曲变形的数量进一步增加;微波作用下 Mg2+、Ca2+和 Cu2+加剧淀粉分子间氢键和双螺旋结构的破坏,导致淀粉颗粒短程有序程度和结晶度下降;淀粉理化性质的变化与结构变化有关,含有 Mg2+、Ca2+和 Cu2+的莲子淀粉经微波处理后,淀粉颗粒的膨胀受到抑制;Mg2+、Ca2+和 Cu2+在微波作用下破坏了淀粉的双螺旋结构会导致热焓值下降参考文献 1袁璐,胡婕伦,殷军艺微波辐射对淀粉结构特性的影响及其在淀粉类食品加工中应用的研究进展 J 食品工业科技,2020,41(18):330337,343 2DYEK K,BIDZINSKA E,LABANOWSKA M,et al EP st

39、udy of radicals generated in starch by microwaves or by conven-tional heating J Starch,2007,59(7):318325 3PIETZYK S,FOTUNA T,KLIKOWSKA K,et al Effect of mineral elements on physicochemical properties of oxidisedstarches and generation of free radicals J Carbohydrate Polymers,2013,97(2):343351 4罗志刚,周

40、子丹微波辐射对木薯淀粉性质影响 J 粮食与油脂,2010(6):1112 5ZHANG J,CHEN F,LIU F,et al Study on structural changes of microwave heat-moisture treated resistant Canna edulis Kerstarch during digestion in vitro J Food Hydrocolloids,2010,24(1):2734 6XUE C F,FUKUOKA M,SAKAI N Prediction of the degree of starch gelatinization

41、 in wheat flour dough during microwaveheating J Journal of Food Engineering,2010,97(1):4045 7陈秉彦,郭泽镔,许丽宾微波处理对莲子淀粉理化性质的影响 J 现代食品科技,2015,31(3):213219 8ICIE F,BAYSAL T Dielectrical properties of food materials1:factors affecting and industrial uses J Critical eviews inFood Science and Nutrition,2004,44

42、(6):465471 9VENKATESH M S,AGHAVAN G S V An overview of microwave processing and dielectric properties of agri-food materials J Biosystems Engineering,2004,88(1):118124第 3 期卢志阳等:微波作用下无机盐离子对莲子淀粉结构特性和理化性质的影响 10TAO Y,YAN B W,FAN D M,et al Structural changes of starch subjected to microwave heating:a rev

43、iew from the perspec-tive of dielectric properties J Trends in Food Science Technology,2020,99:593607 11夏天雨射频/微波韧化处理对马铃薯淀粉结构及理化特性的影响 D 杨凌:西北农林科技大学,2019 12王春晓无机盐离子对玉米淀粉糊化过程的影响 D 杭州:浙江工商大学,2020 13范大明微波热效应对米淀粉结构的影响 D 无锡:江南大学,2012 14GUO Z B,ZENG S X,ZHANG Y,et al The effects of ultra-high pressure on th

44、e structural,rheological and retrogradationproperties of lotus seed starch J Food Hydrocolloids,2015,44:285291 15FAN D M,LIN L F,WANG L Y,et al The influence of metal ions on the dielectric enhancement and radical generation ofrice starch during microwave processing J International Journal of Biolog

45、ical Macromolecules,2017,94:266270 16MA M T,ZHANG Y,CHEN X J,et al Microwave irradiation differentially affect the physicochemical properties of waxy andnon-waxy hull-less barley starch J Journal of Cereal Science,2020:95 17WANG J Y,JIANG X F,ZHENG B D,et al Structural and physicochemical properties

46、 of lotus seed starch-chlorogenic acidcomplexes prepared by microwave irradiation J Journal of Food Science and Technology,2021,58(11):41574166 18CAPEK P,DABIK M,TUJAN J Characterization of starch and its mono and hybrid derivatives by thermal analysis andFT-I spectroscopy J Journal of Thermal Analy

47、sis and Calorimetry,2010,99(2):667673 19LI Y,HU A J,WANG X Y,et al Physicochemical and in vitro digestion of millet starch:effect of moisture content in micro-wave J International Journal of Biological Macromolecules,2019,134:308315 20WANG S J,WANG J,ZHANG W,et al Molecular order and functional prop

48、erties of starches from three waxy wheat varie-ties grown in China J Food Chemistry,2015,181:4350 21石睿恒功率均匀微波对大米淀粉多尺度结构及消化性的影响 D 广州:华南理工大学,2020 22LI X X,YUE X,HUANG Q L,et al Effects of wet-media milling on multi-scale structures and in vitro digestion of tapiocastarch and the structure-digestion re

49、lationship J Carbohydrate Polymers,2022,284:119176 23TANG H,HILLS B P Use of13C MAS NM to study domain structure and dynamics of polysaccharides in the native starchgranules J Biomacromolecules,2003,4(5):12691276 24HOME S,KELLY M,DAY L Determination of the thermo-mechanical properties in starch and

50、starch/gluten systems at lowmoisture contentA comparison of DSC and TMA J Carbohydrate Polymers,2014,108:19 25FAN D M,SHEN H J,HUANG L L,et al Microwave-absorbing properties of rice starch J Polymers,2015,7(9):18951904 26LIU H S,YU L,XIE F W,et al Gelatinization of cornstarch with different amylose/

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