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技術(shù)(shu)文章(zhang)
質(zhì)構(gòu)儀(yi)用于測(cè)定淀粉(fen)凝膠(jiao)的力學(xué)性能
水凝(ning)膠是由天(tian)然或合(he)成聚合(he)物和水分子制(zhi)成的具(ju)有三維網(wǎng)絡(luò)(luo)結(jié)構(gòu)(gou)的高分子(zi)化合物,可以(yi)在其網(wǎng)絡(luò)中(zhong)吸收并保留大(da)量的水而不溶(rong)解。水凝(ning)膠具有高含(han)水率,柔(rou)韌性(xing)和相容性(xing)等性質(zhì)(zhi),在組織工程(cheng)、農(nóng)業(yè)(ye)、藥物傳輸(shu)系統(tǒng)(tong)、食品(pin)添加劑(ji)和醫(yī)療(liao)應(yīng)用等(deng)方面的應(yīng)用中(zhong)表現(xiàn)(xian)出較(jiao)大的優(yōu)勢(shì)(shi)。為減(jian)少環(huán)境污(wu)染和資源浪(lang)費(fèi),利用天然可(ke)降解大分子(zi)生物聚(ju)合物(wu)制備高(gao)性能水凝膠已(yi)引起(qi)人們(men)的廣泛關(guān)注。淀(dian)粉是一種天(tian)然生物大(da)分子,它(ta)是由直鏈(lian)淀粉和支鏈淀(dian)粉組成的。它(ta)是一(yi)種碳水(shui)化合物,并且在(zai)自然(ran)界中含量非常(chang)豐富,僅次(ci)于纖維素(su)。淀粉具有非常(chang)多的優(yōu)(you)點(diǎn),比如(ru)安全(quan)、價(jià)格便宜和(he)可再生成。淀粉(fen)分子鏈(lian)中有(you)很多的(de)羥基,具有很(hen)強(qiáng)的交聯(lián)能力(li),是制備水凝膠(jiao)的理想材(cai)料。但(dan)是,天然(ran)淀粉水凝膠(jiao)普遍存在機(jī)(ji)械性能不(bu)高、比(bi)較脆(cui)、拉伸性相(xiang)對(duì)較差等(deng)缺點(diǎn),對(duì)淀(dian)粉水凝膠的應(yīng)(ying)用造成很(hen)大的影(ying)響。因此,改善淀(dian)粉的凝膠性能(neng)具有非常重(zhong)要的研究(jiu)意義。根據(jù)之前(qian)的報(bào)道,一些合(he)成聚合物或(huo)化學(xué)交(jiao)聯(lián)劑常用來制(zhi)備高強(qiáng)度的(de)淀粉水凝膠。Arayaphan 等(deng)在木薯淀粉和(he)聚乙烯醇(chun)的存(cun)在下(xia),通過(guo)聚丙烯酸(suan)的簡單自由(you)基聚(ju)合,制備了一(yi)種可生(sheng)物降(jiang)解的雙網(wǎng)(wang)絡(luò)水凝(ning)膠。水凝膠(jiao)表現(xiàn)出優(yōu)異(yi)的力學(xué)和(he)物理(li)性能(neng)。將聚乙烯(xi)醇和淀粉(fen)交聯(lián),戊二(er)醛作(zuo)為交聯(lián)劑,制備(bei)了水凝(ning)膠膜。力(li)學(xué)分析表明,水(shui)凝膠膜具有(you)足夠的強(qiáng)度(du),可作為創(chuàng)(chuang)面敷料。但是(shi),化學(xué)試(shi)劑通常有(you)毒、對(duì)(dui)人體有(you)一定的危害(hai)且污(wu)染環(huán)境。因此,使(shi)用物理方法(fa)處理淀粉增(zeng)強(qiáng)其凝膠性能(neng)是非常(chang)重要的。
與天然淀粉(fen)相比(bi),改性淀(dian)粉的一些物(wu)理和化學(xué)性質(zhì)(zhi)更佳,其應(yīng)(ying)用領(lǐng)域和(he)前景也(ye)更為(wei)廣泛。羥丙(bing)基淀(dian)粉是一種改(gai)性淀粉,目(mu)前它在食品(pin)、造紙、紡織等(deng)領(lǐng)域有廣(guang)泛的應(yīng)(ying)用。它具有安(an)全性高、透明度(du)高、穩(wěn)(wen)定性好等(deng)優(yōu)點(diǎn)(dian)。然而,羥丙(bing)基淀(dian)粉作為凝(ning)膠材料也面臨(lin)一些挑戰(zhàn)(zhan),如其耐熱(re)性較(jiao)差、機(jī)(ji)械強(qiáng)度較低(di)等方面仍需(xu)進(jìn)一(yi)步改進(jìn)和研(yan)究。物(wu)理改性(xing)可以改(gai)善淀(dian)粉的(de)功能性和(he)應(yīng)用性(xing),使其更適合于(yu)食品加工(gong)和工(gong)業(yè)生產(chǎn)中(zhong)的使用(yong)。與化學(xué)改(gai)性相比(bi),物理改性的方(fang)法更加(jia)環(huán)保、綠色。物(wu)理改性方(fang)法主要包括:輻(fu)照、退(tui)火、預(yù)糊化、滲透(tou)壓或(huo)濕熱處(chu)理(HMT)等[9]。濕熱處(chu)理是一種(zhong)無污染、易控制(zhi)的改(gai)性方法。它主要(yao)是將淀粉顆(ke)粒加熱到高于(yu)玻璃化轉(zhuǎn)(zhuan)變溫度(Tg)的(de)一定時(shí)間(1~24 h)。濕熱(re)處理發(fā)生在(zai)相對(duì)較低(di)的條件水(shui)分下(xia)(35%以下(xia)),并使用較高(gao)的處理(li)溫度(80~140 ℃),可(ke)以改變淀粉分(fen)子結(jié)構(gòu)和顆粒(li)形態(tài)(tai),調(diào)節(jié)(jie)分子鏈構(gòu)(gou)象,進(jìn)而影響(xiang)淀粉的(de)凝膠特性(xing)。本研究主(zhu)要通(tong)過濕熱處理(li)的方法(fa)處理羥丙基淀(dian)粉,從而提(ti)高淀(dian)粉凝(ning)膠的(de)機(jī)械(xie)性能。
1、淀粉凝膠質(zhì)(zhi)構(gòu)特(te)性分析
儀器:上海(hai)騰拔質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(Universal TA/Rapid TA+/Rapid TA)
探頭:P/0.5凝(ning)膠探頭
將質(zhì)(zhi)量分(fen)數(shù)為40%(w/v)的不同(tong)淀粉(fen)的懸(xuan)浮液,真(zhen)空脫氣1 h,將(jiang)燒杯置于蒸籠(long)中蒸10 min,直至得(de)到透明的淀(dian)粉水凝(ning)膠。測(cè)試條件(jian):
測(cè)試模式(shi):全質(zhì)構(gòu)分析
測(cè)試前(qian)速度:1mm/s
測(cè)試速度(du):1mm/s
測(cè)試后速度:1mm/s
觸發(fā)(fa)力:8gf
目標(biāo)模式:形變(bian) 30%
兩次下(xia)壓間隔時(shí)間(jian):3s
可以(yi)測(cè)定淀粉(fen)凝膠的硬度、彈(dan)性、內(nèi)聚(ju)性和回復(fù)性(xing)指標(biāo)。