核磁共振及其成像技术对抗性淀粉特性的研究

论文摘要

淀粉是重要的食物来源之一,由于原淀粉的性质不稳定、易消化的原因,在食品中的应用受到了一定的限制。本论文应用核磁共振及其成像技术主要研究了压热处理制得的抗性淀粉的理化性质、内部水分的分布和迁移情况、体外消化及其对面团质构影响,同时对添加抗性淀粉制得的焙烤食品在储藏过程中弛豫特性和质构的变化以及玻璃态转变。研究结果表明:1、与原淀粉相比,淀粉经过压热处理后得到的抗性淀粉的透明度、颗粒的形态形貌、颗粒大小、X一射线衍射晶型以及粘度特性、比表面积特性、颗粒大小粒径、凝沉特性、淀粉糊的透明和水解特性等指标均有变化。2、利用磁共振技术来研究水分的迁移和流动性,结果表明,抗性淀粉的持水性降低,就其内部而言,抗性淀粉中的水分流动性很低:从磁共振特性上分析,抗性淀粉弛豫时间T21对应的质子密度A21比淀粉的低,说明流动性很弱,但是弛豫时间T23对应的质子密度A23比较大,说明自由水分比淀粉的多,此时,水分几乎是外部的水分,不是淀粉颗粒内部的水分,流动性增加。因此,从磁共振的角度,抗性淀粉中的水分流动性远远小于淀粉中的水分流动性。3、从磁共振特性看,由于淀粉易分解为小分子单糖,结合水的能力下降,抗性淀粉不易被水解为单糖,结合水的能力较淀粉强。从弛豫时间T22和T23上看出,淀粉中T22的下降趋势比抗性淀粉的明显,而T23在淀粉中比在抗性淀粉增加趋势明显。这充分说明抗性淀粉的消化转化为单糖较少,具有明显的抗消化性。4、面团的形成过程主要是水分子与面团中的大分子物质（如:蛋白质和碳水化合物）结合的过程。向面团中添加不同种类不同含量抗性淀粉,研究面团的质构特性和弛豫特性的变化,来研究抗性淀粉对面团的影响。从磁共振弛豫特性和质构特性上分析,添加不同量的红薯、玉米、小麦抗性淀粉,以5%的添加量最为合适。从磁共振成像中,直观看到面团在醒发过程中,水分在不断迁移和分布,可以看出面团经过1～2 h的醒发,水分的迁移和分布比较均匀。5、抗性淀粉对焙烤食品质构和弛豫特性的影响,考察不同种类不同添加量对焙烤食品质构和弛豫特性的影响。在所添加的不同种类的抗性淀粉中,与添加其他的抗性淀粉相比,添加红薯抗性淀粉的吸水性和持水能力最小。从质构特性的角度分析,添加红薯抗性淀粉之后,硬度变化的趋势比较大。从弛豫特性和质构特性的相关性分析看,质构（硬度）、储藏时间和T22在储藏过程中起主要的作用。6、通过NMR技术对抗性淀粉及其相关产品的弛豫特性的研究,实验表明在焙烤食品面包和饼干中,面包的玻璃态转变温度在—15℃～—10℃的范围内,饼干的在—40～—35℃的范围内。饼干中含有大约30%的起酥油,而面包中基本没有,所以存在着如此大的差异。在面团中添加不同种类不同含量的抗性淀粉,添加不同种类的抗性淀粉玻璃态转变温度基本没有发生变化,但是随着添加抗性淀粉量的增加,玻璃态转变温度有轻微的下降,置于玻璃态转变温度之下,便可以使得食品延长其货架期,从而长期保藏。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 核磁共振的基本物理概念
• 1.1.1 核磁共振的条件和拉莫尔方程
• 1.1.2 NMR弛豫参数的测定及MRI的测定
• 1.2 核磁共振及其成像技术在食品科学中的应用现状
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 抗性淀粉的研究进展
• 1.3.1 抗性淀粉的定义
• 1.3.2 抗性淀粉的分类
• 1.3.3 抗性淀粉制备工艺研究
• 1.3.4 抗性淀粉的物理特性
• 1.3.5 抗性淀粉的测定
• 1.3.6 抗性淀粉在食品中应用
• 1.4 选题意义
• 1.5 本论文的研究内容
• 第2章 不同种类淀粉及其抗性淀粉理化性质研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与设备
• 2.2.1 材料
• 2.2.2 设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 聚合度的测定
• 2.3.2 吸水率测定
• 2.3.3 透光度测定
• 2.3.4 凝沉性质测定
• 2.3.5 比表面积测定
• 2.3.6 粒度测定
• 2.3.7 粘度
• 2.3.8 淀粉和抗性淀粉的形貌特征
• 2.3.9 X-衍射
• 2.3.10 DSC测定淀粉和抗性淀粉的糊化温度
• 2.3.11 抗性淀粉含量的测定方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 淀粉和抗性淀粉聚合度
• 2.4.2 淀粉和抗性淀粉吸水率
• 2.4.3 透光度的测定
• 2.4.4 凝沉性质的测定
• 2.4.5 比表面积测定
• 2.4.6 平均粒径的测定
• 2.4.7 粘度测定
• 2.4.8 淀粉和抗性淀粉的形貌特征
• 2.4.9 淀粉和抗性淀粉的主要晶型
• 2.4.10 差示扫描量热仪的结果分析
• 2.4.11 抗性淀粉含量的测定结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 利用NMR&MRI对淀粉及其制得的抗性淀粉中水分流动性的研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与设备
• 3.2.1 材料
• 3.2.2 设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 抗性淀粉的制备
• 3.3.2 淀粉及抗性淀粉悬浊液的配制
• 3.3.3 磁共振参数的测定
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 与淀粉和抗性淀粉结合的水分
• 3.4.2 淀粉和抗性淀粉中自由的水分
• 3.5 本章小结
• 第4章 NMR&MRI对抗性淀粉和淀粉的体外消化研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与设备
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 设备
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 人工胃液及人工肠液的配制
• 4.3.2 弛豫特性测定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 淀粉和抗性淀粉体外消化在磁共振上的表现
• 4.4.2 淀粉和抗性淀粉体外消化还原糖的测定
• 4.5 本章小结
• 第5章 NMR&MRI研究抗性淀粉对面团质构特性的影响
• 5.1 前言
• 5.2 材料与设备
• 5.2.1 材料
• 5.2.2 设备
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 弛豫特性测定
• 5.3.2 面团的制备
• 5.3.3 质构特性测定
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 抗性淀粉对面团质构特性的影响研究
• 5.4.2 磁共振成像实验
• 5.5 本章小结
• 第6章 NMR&MRI研究抗性淀粉对焙烤食品质构影响
• 6.1 前言
• 6.2 材料与设备
• 6.2.1 材料
• 6.2.2 设备
• 6.3 实验方法
• 6.3.1 面包的制作
• 6.3.2 弛豫特性测定
• 6.3.3 质构特性测定
• 6.4 结果与讨论
• 6.4.1 抗性淀粉对面包质构特性的影响
• 6.4.2 相关性分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 NMR&MRI研究抗性淀粉对焙烤食品和面团玻璃态转变的影响
• 7.1 前言
• 7.2 材料与设备
• 7.2.1 材料
• 7.2.2 设备
• 7.3 实验方法
• 7.3.1 弛豫特性测定
• 7.3.2 焙烤食品的制备
• 7.3.3 面团的制备
• 7.4 结果与讨论
• 7.4.1 抗性淀粉对焙烤食品玻璃态转变的影响
• 7.4.2 抗性淀粉对面团玻璃态转变的影响
• 7.5 本章小结
• 第8章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢