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1、微波辐射对玉米淀粉膨润性和热学性质的影响食品科学与工程专业 *指导教师 *摘要：本文采用差示扫描量热仪等测定了不同微波功率处理60S和700W下处理 不同时间对玉米淀粉膨润和热学性质的影响。结果表明，不同时间下膨胀度在 55C和95C下降低，75C时变化不明显。不同功率下，55C和95C时，功率增 加,膨胀度减小，75C变化不明显。不同时间下，55C溶解度先升高后降低，95C 先降低后升高，75C变化不太明显。不同功率下，55C462W溶解度升高，75C462W 溶解度降低，700W溶解度升高,95C降低。不同时间下，55C、75C及95C持水 力均降低。不同功率下，55C及95C时持水力下降
2、，75C时，462W持水力增加， 其他功率持水力降低。不同时间下，T降低，T除120S外都降低。T先降低后 0PC升高，T -T显著升高，AH降低。不同功率下，除280W外其他功率T和T都COOP降低，T -T显著升高，AH降低。C 0关键词：微波辐射；玉米淀粉；膨润性质；热学性质Effect on corn starch swelling and thermal properties ofmicrowave radiationStudent majoring in Food Science and Engineering *Tutor *Abstract: In this paper, th
3、e effect of different microwave power for60S and 700W under different treating time on the swelling and thermal properties of corn starch were determined by differential scanning calorimetry. The results show that, different time expansion degree at 55 C and 95 C of 75 C lower, no obvious change. Un
4、der different power, 55 C and 95 C, power increase, swelling decreases, 75 C did not change significantly. Different time, 55 C solubility increased first and then decreased, decreased first and then increased 95 C, 75 C change is not obvious. Under different power, the solubility of 462W increased
5、55 C, 75 C lower solubility of 462W, 700W solubility increased, 95 C decrease. Different time, 55 C, 75 C and 95 C water holding capacity decreased. Under different power, 55 C and 95 C water holding capacity decreased, 75 C, 462W retention increased, water holding capacity of other power reduction.
6、 Different time, decreased TO, TP except 120S are reduced. TC first decreased and then increased, TC -TO significantly reduced, H. Under different power, except for 280W power TO and TP reduced significantly, TC -TO, H decreased.Keywords: microwave radiation; corn starch; swelling property; thermal
7、properties1前言1.1论文的研究目的及意义淀粉在我国的来源非常广泛，价格又非常便宜，是一种天然的多糖大分子， 最主要的是它属于可再生大分子1。玉米在世界粮食作物中占有很重要的地位， 其产量跃居粮食种类第一名。我国淀粉生产原料绝大部分是玉米，玉米淀粉广泛 应用于工业中。例如，玉米淀粉是生产粉丝、粉条、肉制品等的原料，可用于生 产赖氨酸、味精、氨基酸、柠檬酸等。淀粉在食品加工过程中转换为一种结构成 分，加热其溶液可增稠和凝胶，然而，由于淀粉具有亲水性强且易老化的特点， 而使淀粉在个别领域的发展受到一定局限。生产加工成品的食品质量与玉米淀 粉的质量与性质息息相关，因此呈现不同性质的玉米淀粉
8、对于食品的生产具有重 要意义，因此有必要采取措施对玉米淀粉品质进行改善和改变。微波是一种电磁波，频率从300MHZ到300GHZ不等，微波在电场下对带电 粒子作用，使带电粒子转动或转移，极性分子进一步极化。玉米淀粉中的水分子 是极性分子。在微波处理的作用下，玉米淀粉的极性取向将随着外电场的性质的 变化而变化。使水分子产生了自旋运动的效应，这个时候微波场的场能转化为介 质物质内的热能，从而让玉米淀粉的温度逐渐升高，产生了热化等一系列的物化 过程，从而达到了微波加热的目的。因此通常使用微波来达到干燥、杀菌、解冻、 催化反应等目的。由于微波具有高效节能等特殊的加热性质，它开始作为一种 节时方便的加热
9、能源广泛运用于食品领域5。微波辐射处理玉米淀粉能够改善玉米淀粉容易糊化和老化的特性，使得玉米 淀粉能够生产加工出更加理想的产品，拓宽玉米淀粉在食品领域中的应用。因此 本文研究不同微波功率和700W下不同微波处理时间对淀粉膨润性质和热学性质 的影响，为微波玉米淀粉的工业化生产提供理论依据。1.2国内外研究现状微波加工是使物料分子的偶极矩在高频振荡的电磁波下发生高速定向转动 面产生摩擦的一种处理方式。微波是一种新型的加热技术，对食品的色泽，风味 及影响备受关注。淀粉分为两种：支链淀粉和直链淀粉。淀粉是食品的主要成 分之一，赋予了食品特殊的结构和质地。研究微波加热对淀粉性质的影响有很重 要的意义，微
10、波辐射使得淀粉性质发生改变，这是因为介质在微波辐射的作用下 发生了热效应和电磁效应，使直链淀粉和支链淀粉发生降解。1.3微波处理对玉米淀粉性质影响的研究现状1.3.1微波对玉米淀粉形态及微观影响的研究现状淀粉颗粒的形状和微观结构影响淀粉的流变学特性和回生抗性等性质。微波 加热的方式导致淀粉颗粒的微观结构，分子结构发生变化，从而改变了淀粉的性 质。微波处理过的淀粉形状和大小并未发生显著改变，但淀粉表面出现小孔而变 得更加粗糙。微波加热时颗粒内部由于受热产生热量，内部水分蒸发，破坏了表 面的结构；微波场的电磁波使淀粉分子定向转动，淀粉的颗粒结构发生重新排列7。1.3.2微波辐射对淀粉糊化性质影响的
11、研究现状淀粉糊化性质是反映淀粉质量好坏的一个重要指标，影响着淀粉加工的质 量，淀粉颗粒间是以氢键的形式结合，糊化使分子间的氢键发生断裂，水分子进 入微晶结构中，增加了分子间的混乱度，使得淀粉粘度增加，淀粉加工过程中， 糊化淀粉的特有口感等都来自于淀粉的糊化性质。1.3.3微波对淀粉流变学性质影响的研究现状食品流变学是食品力学研究中发展最早的一项，它的两大基础是流体力学理 论和黏弹性理论。淀粉的流变学特性的测定参数很多，研究起来比较复杂。许永 亮等在研究大米淀粉的微波糊化过程中发现大米淀粉糊是假塑性流体，当温度 和剪切速率相同时，水浴加热过的淀粉糊的切应力相对微波加热过的要小，原因 是淀粉糊化之
12、后淀粉颗粒破碎的比较多。微波辐射淀粉的过程中，微波的功率和时间对淀粉性质的改变效果都有影 响，与原淀粉相比，微波处理过的淀粉的峰值粘度降低，糊化温度升高，微波功 率增加或时间延长都会使此趋势更明显。与一般的加热糊化相比，微波使玉米淀 粉糊化更加完整a。1.3.4微波对淀粉回生抗性影响的研究现状抗性淀粉（RS）分为四类：RSI、RS2、RS3、RS4。其中RS3即回生淀粉是指 糊化后的淀粉在保存或者冷却的过程中部分重结晶11，是研究者最感兴趣的一 项。研究表明，RS3抗性淀粉的产量可以通过生产条件的控制得以提升，这是因 为淀粉分子在凝沉的过程中重新聚集从而排成更加有序的结晶结构，由于产生了 结晶
13、区，淀粉酶活性基因的结合部位与淀粉分子不能结合，并使淀粉酶不能靠近 结晶区的葡萄糖苷键，从而使淀粉酶作用不完全，淀粉便产生了酶抗性。总之， 老化淀粉重结晶后就是抗性淀粉12。微波辐射制备抗性淀粉时候的主要机理如 下：1.微波处理时，淀粉分子的氢键断开，冷却时氢键重新在相邻的直链淀粉间 形成，这就是淀粉老化。2极性分子汽化提供微波辐射的内动力，在这个过程中 淀粉糊化，淀粉长生多孔网状结构，促进酶的进一步作用。3.微波反应非常彻底, 时间短效率高，大大缩短了工艺时间。1.3.5微波对淀粉凝胶性影响的研究现状加热淀粉液，淀粉颗粒内的分子振动随加热时间的延长和温度的上升而加 剧，淀粉分子间的氢键发生了
14、断裂，从而使水分子和淀粉分子有较多位点发生氢 键结合，与此同时，结晶区的数目和大小也减少。继续加热，淀粉颗粒发生膨胀, 且这种膨胀不可逆。这个时候，由于水合作用支链淀粉出现无规则卷曲，破坏了 淀粉分子的有序结构，最后转变成完全的无序状况，双折射和结晶也消失，此过 程为淀粉凝胶化14。研究显示，淀粉的含水量大小显著影响微波辐射对淀粉的作用15。淀粉的含 水量高，淀粉内的极性分子就越多，吸收微波的能力就越强，加热时淀粉糊中水 分蒸发机会越多从而越剧烈。这种现象的原因是，水分子是淀粉糊的主要极性分 子，每个水分子在电磁场高频的作用下都发生高频振动，分子间剧烈摩擦，淀粉 糊温度升高，高频电磁场能就转换
15、成了热能。干淀粉颗粒经过微波照射后粘度迅 速降低，凝胶化的温度不变，当淀粉糊的含水量在20%到35%之间时，粘度下降 的程度降低，凝胶化温度会上升is。1.4论文的研究内容（1）以膨胀度，溶解度，持水力为指标，研究不同微波功率处理60S和700W 下不同微波处理时间对玉米淀粉膨润性质的影响。（2）以初始温度，峰值温度，最终温度，焓值为指标，研究不同微波功率 处理60S和700W下不同微波处理时间对玉米淀粉热学性质的影响。2材料与方法2.1试验材料普通玉米淀粉（CCS,水分13.2%，直链淀粉35.3%）：山东东都食品有限公 司2.2试验仪器微波炉：P70D20L-DE(W0)型，广东格兰仕微波
16、炉电器制造有限公司；分析天平：MS New Class 瑞士 Mettler-Toledo 集团；低速离心机：LXJ-IIB型，上海安亭科学仪器厂；恒温磁力搅拌器：85-2型，北京华人新创科技有限公司；DSC1型差示扫描量热仪：瑞士 Mettler-Toledo集团2.3试验方法2.3.1样品水分含量的测定参照GB 5009.3-2010食品国家标准 食品中水分的测定的直接干 燥法测定。2.3.2样品制备称取原淀粉，调节水分含量为30%后在不同微波功率下处理60S和700W微 波功率下处理不同时间，放入烘箱中烘干研磨过100目筛后备用。2.3.3玉米淀粉膨润性质测定配制2% (w/w，干基计)的淀粉悬浊液于离心管里混匀，于55、75、95C下 水浴半小时，上下摇晃
