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      瓜爾豆膠產品中心 / Product Center

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      瓜爾膠對淀粉糊化粘度的影響

      發布日期:2015-04-15 10:28:21
      玉米淀粉
        淀粉作為經紗漿料已有悠久歷史。淀粉對親水 天然纖維有較好的粘附性,有一定的成膜能力,并 且價格低廉、資源豐富,在經紗上漿中的應用已積 累了一定的經驗。但是玉米淀粉漿料上漿性能卻不理 想,如漿料熱穩定性差、漿膜硬脆不耐磨等,需要 運用物理或化學的方法使淀粉變性或與其他漿料 混合使用,以提高其上漿效果并擴大其使用范圍[2]。 瓜爾膠是_種可降解的天然多糖類高聚物,能溶于 冷水和熱水,被廣泛用于食品行業,用來改善淀粉 的性能[3]。用于紡織漿料添加物的最大優點就是與 纖維素的結構非常相似,對纖維素具有直接性,而 且可生物降解,熱穩定性好。王愛華141等人研究了 在淀粉中加入_定量的瓜爾膠,可以有效的改善淀 粉漿料的成膜性能。胡玉玲151等人發現,在滌棉漿 紗的正常配方下加入適量的瓜爾膠們可以明顯改 善漿紗的分絞,紗線手感滑爽,織造時開口清晰, 紗線增強效果明顯。
        
        瓜爾膠以-1,4-D-甘露吡喃糖單元為骨架連 接形成主鏈,每兩個甘露吡喃糖單元由-1,6連接 的半乳吡喃糖單元作為側鏈,相對分子質量約為22 萬[61。其化學結構如圖1:圖1瓜爾膠的化學結構從其化學結構上看出瓜爾膠為非離子多糖,其 伯羥基、仲羥基處于外側,半乳糖支鏈沒有遮住有 活性的醇羥基,從而獲得了更大的氫鍵活性171。本 文通過測定淀粉瓜爾膠體系的糊化曲線,討論瓜爾 膠與玉米淀粉之間的相互作用,研究瓜爾膠對玉米 淀粉糊化的影響,為瓜爾膠在漿料上的應用打下基 礎。
        
        1實驗部分1.1試驗原料與儀器玉米淀粉(寶雞陜豐淀粉有限公司),水分含 量13.5°%;瓜爾膠(山東阜豐發酵有限公司),食 品級QB 2246-96,水分含量12°%。
        
        RVA-Ezi粘度測試儀(Newport瑞典波通儀器 公司)。
        
        1.2實驗方法將準確稱量的玉米淀粉干重3.0g,瓜爾膠干重 0.015g放入鋁制樣品測量罐中,加入25.7ml蒸餾水。 體系的固體質量濃度為10.5%,其中瓜爾膠/淀粉的 質量分數0.5%。將該樣品測量罐放入RVA-Ezi粘 度測試儀中,放入攪拌器,轉速保持在160rpm。運 行溫度控制軟件,即淀粉漿液升溫至50°C開始計 時,一分鐘后以11.80°C/min升溫至95°C (至 4.81min),保溫 2.5min (至 7.31min),然后以 11.8 °C/min 速度降溫至 50°C (11.12min),保溫至 13min。 在此期間每半分鐘讀數淀粉糊粘度一次,繪制淀粉 糊化曲線。體系的固體質量濃度不變,變化混合樣 品系列中的瓜爾膠/淀粉的質量分數按0.5%遞增,從0.5°%至7.5°%,測定其糊化曲線。
        
        另外,以相同瓜爾膠質量,但是無淀粉的實驗 作為對比樣,分別對應于混合樣品中瓜爾膠對淀粉 的質量分數 1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0% 和7.0%。即25ml水中只加瓜爾膠0.03g、0.06g、 0.09g、0.12g、0.15g、0.18g 和 0.21g,瓜爾膠在水 中的質量濃度分別為0.12%、0.24%、0.36%、0.48%、 0.60%、0.72%和 0.84%。
        
        RVA-Ezi粘度測試儀使用了目前最先進的快速 粘度分析技術,可以精確測定淀粉糊化過程中的粘 度信息,對淀粉糊化粘度的測定采用美國谷物化學 家協會和國際谷物科學與技術協會的所認可的測 試方法[8]。
        
        2實驗結果與討論2.1純瓜爾膠粘度變化曲線純瓜爾膠水溶液的粘度(7)隨瓜爾膠水溶液 濃度(嫩)和糊化時間(?)的變化曲線如圖1所 示,其中背景為程序控制的升溫/降溫曲線。
        
        由圖2可以看出,瓜爾膠的水溶液粘度隨著其 濃度的增加而增加,但是粘度值不是很大,都在 50mPa*s以下;其粘度值隨著時間延長而增大,表 現了水溶性高分子溶解的時間依賴性。這與 Achayuthakan 和 Suphantharika[9]測定的結果吻合。從 3.5?4.5min即80?90°C,粘度有一個明顯的快速 增長區間,對應于在這個溶解條件下瓜爾膠的快速 溶解;在溫度下降區間,溶液粘度稍有增加,增加 幅度隨瓜爾膠的含量增加而加大,沒有表現出明顯 的凝膠特性(回生性),可能是由于瓜爾膠的側鏈 妨礙了自身大分子的聚集。這些特點與瓜爾膠/淀粉 混合物的糊化曲線(圖3)有很大差別。
        
        在糊化時,淀粉顆粒膨脹到它原來的許多倍, 同時直鏈淀粉首先從顆粒的內部遷移出來,粘度急劇增大,然后顆粒破裂,此時粘度開始下降。淀粉 漿液糊化峰的形狀反映了發生糊化的過程,在給定 濃度下這個峰的高度代表了淀粉顆粒在破裂之前 自由膨脹的能力,即與水結合的能力。由圖3看出 隨著瓜爾膠對淀粉質量分數(c)的增加,體系粘 度增加,其糊化曲線的峰值粘度也明顯增大。當c >4.5%時,糊化曲線的峰值開始變得尖銳。
        
        以下分別討論體系的峰值粘度、糊化溫度和低 溫凝凍性。
        
        2.2瓜爾膠對淀粉糊化峰值粘度的影響由于瓜爾膠在冷水中也可溶解,增加了體系粘 度,瓜爾膠水化后將減少體系中自由水的數量,并 與從淀粉顆粒中瀝濾出的直鏈淀粉發生相互作用, 妨礙淀粉糊化[9-111。這些作用反映在不同瓜爾膠的添 加量與淀粉峰值粘度的關系曲線中,如圖4所示。
        
        V%圖4瓜爾膠/淀粉質量分數對體系糊化峰值粘度的影響圖4表明,隨著瓜爾膠含量的增加,峰值粘度 也大大提高。除了以上分析的因素外,Tye[121和 Chaisawang小組[131都將這種粘度的增加歸因于淀粉 與瓜爾膠對粘度影響的協同效應:淀粉/瓜爾膠為兩 相體系,其中瓜爾膠由于水溶性好,為連續相,在 糊化過程中淀粉顆粒膨脹,淀粉相的體積大大增 加,這樣也使得瓜爾膠的有效濃度驟增,進而使得體系的粘度大大增加。
        
        2.3瓜爾膠對糊化溫度的影響不同瓜爾膠的添加量與淀粉糊化溫度的關系 曲線如圖5。瓜爾膠/淀粉體系的糊化溫度在75?85 °C之間,隨著瓜爾膠添加量的增加,淀粉糊化溫度 的變化分為三個階段。
        
        階段丨,瓜爾膠對淀粉的質量分數ft < 2.5°%, 糊化溫度基本不變,說明瓜爾膠對淀粉糊化基本無 影響;階段丨丨,2.5% < ft < 6.0%,糊化溫度隨著 瓜爾膠質量分數增加而增加,這可能是由于隨著體 系中瓜爾膠濃度的升高,瓜爾膠作為一種親水性膠 體,與淀粉競爭吸附水分子,導致淀粉糊化溫度升 高114,151;階段III, cG > 6.0%,糊化溫度隨著瓜爾膠 質量分數增加而下降,可能是相對于階段丨丨來說, 較高濃度的瓜爾膠更容易與淀粉中瀝濾出的直鏈 淀粉相互作用,促進了淀粉顆粒的破裂。以上這些 推斷的機理還需要進一步的研究來證明。
        
        2.4瓜爾膠對淀粉低溫凝凍性的影響淀粉糊化后,隨著溫度的降低,直鏈淀粉會快 速回生形成三維網狀結構,從而導致粘度的回升, 而且隨著時間延長支鏈淀粉也參與回生過程,使其 粘度進一步增加[161,導致淀粉在低溫下凝凍。圖6 顯示,瓜爾膠增加了糊化淀粉在50C的低溫粘度, 是由于瓜爾膠的粘度高于淀粉,對體系低溫粘度的 貢獻[131,這也是瓜爾膠通常作為淀粉增稠劑的原因; 另一方面,由粘度隨時間變化的趨勢(擬合直線的 斜率)分析得知,瓜爾膠也降低了淀粉糊低溫凝凍 的速率,這意味著瓜爾膠與淀粉相互作用,阻礙了 淀粉分子之間的重排締合,從而降低了淀粉糊的低 溫凝凍趨勢。其中100°%瓜爾膠的濃度為10.5°%。
        
        3結論低濃度的純瓜爾膠水溶液粘度并不是很高,但 是低濃度的瓜爾膠使得瓜爾膠/淀粉混合體系的為對比。
        
        RVA粘度曲線發生了較大變化。隨著瓜爾膠對淀粉 的質量分數增加,混合體系的峰值粘度持續增加; 淀粉的糊化溫度初期基本不變,隨后升高,后期下 降;混合漿液在低溫下的粘度持續增加,但是降低 了低溫粘度隨時間延長而增加的趨勢。這些現象表 明,瓜爾膠通過與水、或者與淀粉分子的相互作用 影響了混合體系的糊化和粘度行為。在淀粉中加入 瓜爾膠有利于降低淀粉漿液的低溫回生速率,但是 不利于高濃低粘上漿工藝,需要對瓜爾膠變性,降 低其分子量,這是我們下一步擬開展的研究工作。
       
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