摘要：目前,淀粉的酯化改性面临着取代度（DS）低、反应时间长、反应效率低的问题,极大地减弱了其在食品工业大规...目前,淀粉的酯化改性面临着取代度（DS）低、反应时间长、反应效率低的问题,极大地减弱了其在食品工业大规模应用中的经济效益。本研究建立了一种全新的脉冲电场（PEF）协同淀粉酯化的双改性方法,分别以具有代表性的谷物类A-型和B-型玉米淀粉（直链淀粉含量为0-80%）、块根块茎类的A-型木薯淀粉和B-型马铃薯淀粉为研究对象,探索在不同PEF电场强度下,不同结晶结构、不同链结构的淀粉经过传统酯化和PEF协同酯化改性后,其酯化程度、多尺度结构、理化特性及功能特性的变化,并对两种方法改性后的酯化淀粉其热降解性、乳化性和体外消化特性进行了研究;探索PEF对酯化反应的影响及作用机理,探寻酯化淀粉在日常食品加工及针对代谢紊乱人群在膳食调节中的潜在应用。具体结论如下:1)通过对马铃薯淀粉、木薯淀粉的响应面结果分析发现,PEF电场强度、PEF作用时间、乙酸酐添加量均与酯化反应的取代度（DS）有显著的相关性（P<0.01）,并得到DS与各因素之间的二次回归数学模型方程。PEF协同作用可以有效提高酯化反应的反应效率、增加DS值。傅里叶近红外光谱（FT-IR）表明PEF协同酯化的淀粉,在1735 cm-1（C=O）、1368 cm-1（C-H）和1230 cm-1（C-O）处均产生表征酯化反应的新光谱带;电子扫描显微镜（SEM）观察其表观形貌表明具有较高DS值的酯化淀粉有明显的凸起且表面粗糙度增加;传统酯化和PEF双改性酯化反应均具有比原淀粉较高的溶解度、糊化温度和较差的热稳定性。2)通过对不同DS值的PEF协同酯化马铃薯淀粉的研究表明,随着DS的增加,X-射线衍射仪（XRD）检测发现其晶体结构被破坏,结晶度下降;小角X-射线散射仪（SAXS）检测到马铃薯淀粉的层状结构由表面分形结构转变为质量分形结构,原子力显微镜（AFM）发现大尺寸的Blocket纳米结构在PEF协同作用下的酯化淀粉表面形成。3)不同直链淀粉含量的玉米淀粉经传统酯化和PEF协同酯化后的研究表明,不同直链淀粉含量（0.5-80%）的淀粉通过两种方法改性处理后,其中具有高支链淀粉含量的糯玉米淀粉经PEF协同酯化处理后,其结晶结构由从A-型结构转变为B-型结构,在q=0.68 nm-1的无定形区与结晶区交替重复排列的堆叠距离明显降低,并在q=3.90 nm-1处出现了新的散射峰。4)乳化稳定性表明,具有较高PEF强度（3.75 k V/cm、5.00 k V/cm）的酯化淀粉其乳化剂的油层分离程度较低,表现出优异的稳定性。高支链淀粉含量的糯玉米淀粉经PEF协同酯化后具有较大的溶解度和经反复冷冻-解冻后具有较强的冻融稳定性,说明其在食品冷冻、冷藏加工业具有更好的应用。体外消化特性表明,PEF协同酯化的淀粉,随着电场强度的增加,慢消化淀粉（SDS）含量增加,且均高于传统酯化淀粉的,表现出了更优越的消化性能,可满足对维持血液中血糖含量平稳人群的需要。5)通过系统研究不同PEF作用条件（电场强度和作用时间）、淀粉结晶结构、淀粉链结构对酯化反应的影响,揭示了PEF协同酯化反应的作用机理,即PEF的存在一方面可以为酯化反应的能垒跃迁提供能量;另一方面产生的高电位差和改变的电场方向不仅破坏了淀粉颗粒的结晶结构,而且加速了反应粒子的运动,促使分子间发生更多的有效碰撞,增加反应效率。本研究通过对新的双改性物理协同酯化方法的建立,首次将传统化学酯化改性的方法与PEF改性的方法相结合,不仅避免了温度对淀粉颗粒的破坏,大大提高了反应效率,有效改善了酯化淀粉的DS值,而且扩大了PEF酯化双改性淀粉在食品加工业的潜在应用。冻融稳定性的提高、乳化稳定性的改善不仅为其在食品冷冻行业的应用提供全面的技术支持和理论依据,而且消化特性的改善,SDS含量的增加,可通过缓慢释放葡萄糖,维持血液中血糖的平衡,为高血压、肥胖、糖尿病等人群提供合理膳食的新途径,并为PEF协同酯化的淀粉改性方法在工业生产上的大规模应用起到现实推动作用。更多还原显示全部
