微波輻射下木薯淀粉結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的變化

石海信，方麗萍，王愛(ài)榮，王曉麗

（欽州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，廣西 欽州 535000）

微波輻射下木薯淀粉結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的變化

石海信，方麗萍，王愛(ài)榮，王曉麗

（欽州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，廣西 欽州 535000）

采用2 455 MHz微波對(duì)0.5 g/mL的淀粉乙醇懸浮液進(jìn)行處理。運(yùn)用傅里葉紅外光譜儀、紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、烏氏黏度計(jì)和熱重分析儀對(duì)不同微波輻射時(shí)間的木薯淀粉結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：微波輻射未能使淀粉產(chǎn)生新的官能 團(tuán)，但分子間及分子內(nèi)氫鍵發(fā)生變化。隨微波輻射時(shí)間延長(zhǎng)，淀粉-碘復(fù)合物最大紫外-可見(jiàn)吸收波長(zhǎng)及藍(lán)值呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，淀粉顆粒表面出現(xiàn)凹陷或皺褶數(shù)量增多。微波輻射增強(qiáng)了對(duì)應(yīng)的X射線衍射 峰的強(qiáng)度，但未能改變淀粉顆粒結(jié)晶類型。黏度測(cè)定數(shù)據(jù)顯示微波輻射淀 粉的特性黏度呈減小趨勢(shì)。熱重分析表明，微波輻射提高了淀粉熱穩(wěn)定性。

微波輻射；木薯淀粉；結(jié)構(gòu)表征；特性黏度；熱重分析

微波是頻率在300 MHz～300 GHz范圍的電磁波，對(duì)極性分子或基團(tuán)具有熱效應(yīng)和生物效應(yīng)［1-2］。淀粉是富含極性基團(tuán)（—OH）的天然高分子化合物，但由于天然淀粉在某些方面的性能缺陷而限制了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。因此，利用微波的熱效應(yīng)或生物效應(yīng)對(duì)淀粉進(jìn)行適當(dāng)處理，以改善天然淀粉性能，這對(duì)擴(kuò)展淀粉的用途具有重要的意義。2012年，F(xiàn)an Daming等［3］研究慢速傳導(dǎo)加熱、快速傳導(dǎo)加熱、微波加熱3 種加熱方式對(duì)淀粉分子結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，微波的熱效應(yīng)及非熱效應(yīng)均不會(huì)破壞淀粉分子的化學(xué)鍵。2006年，Anderson等［4］研究了微波濕熱處理對(duì)蠟質(zhì)和非蠟質(zhì)大米淀粉的消化性能、糊黏度性質(zhì)影響情況，發(fā)現(xiàn)微波加熱對(duì)淀粉消化率影響較小，但能顯著改變淀粉黏度特性。同年，熊犍等［5］研究了不同含水量的木薯淀粉經(jīng)敞口和封口兩種形式微波輻射所引起的溫度及結(jié)構(gòu)變化情況。2007年，羅志剛等［6］研究了微波輻射前后小麥淀粉物化性質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)微波處理增強(qiáng)了對(duì)應(yīng)X射線衍射峰強(qiáng)度，降低了膨脹度、溶解度、析水率及焓值，提高了糊化轉(zhuǎn)變溫度。2013年，Zhang Hao等［7］利用微波輻射技術(shù)優(yōu)化了接枝陽(yáng)離子玉米淀粉制備工藝并對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行研究。從已有文獻(xiàn)報(bào)道來(lái)看［8-10］，多數(shù)著重于討論微波輻射對(duì)淀粉-水體系的影響，以及微波輻射技術(shù)在變性淀粉合成中的應(yīng)用。關(guān)于微波輻射時(shí)間對(duì)木薯淀粉結(jié)構(gòu)與性質(zhì)影響的研究還很少。

本實(shí)驗(yàn)采用2 455 MHz微波對(duì)木薯淀粉的乙醇懸浮液進(jìn)行不同時(shí)間的輻射處理，并對(duì)微波改性淀粉的分子結(jié)構(gòu)、藍(lán)值、顆粒形貌、結(jié)晶結(jié)構(gòu)、特性黏度與熱性能進(jìn)行研究，旨在為應(yīng)用微波進(jìn)行木薯淀粉活化與變性處理的控制提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

木薯淀粉（食品級(jí)，含水量為（10.71±0.02）%）廣西紅楓淀粉有限公司。

氫氧化鉀、乙醇、酒石酸氫鉀、碘、碘化鉀等均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2儀器與設(shè)備

NJL07-3型微波實(shí)驗(yàn)爐 南京杰全微波設(shè)備有限公司；BPZ-6090Lc真空干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SHB-III循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；ZH-2C超級(jí)恒溫水浴 南京多助科技發(fā)展有限公司；AUY120分析天平、IRAffinity-1紅外光譜儀、SSP-10A壓片機(jī)、TGA-50熱重分析儀 日本Shimadzu公司；TU-1810PC紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；S-3400N掃描電鏡 日本Hitachi公司；Ultima IV X射線衍射儀 日本Rigaku公司；烏氏黏度計(jì) 上海玻璃儀器一廠。

1.3方法

1.3.1微波輻射木薯淀粉懸浮液方法

在500 mL二口微波燒瓶中以20%乙醇水溶液為分散劑［11］配制0.5 g/mL淀粉懸浮液100 mL，移入微波實(shí)驗(yàn)爐內(nèi)，不斷攪拌淀粉懸浮液，以間歇施加微波方式對(duì)淀粉懸浮液進(jìn)行微波處理，微波頻率為2 455 MHz，微波輸出功率選定為100 W，控制淀粉懸浮液溫度為（35±2） ℃。將微波輻射后的淀粉懸浮液用蒸餾水洗滌并抽濾，濾餅置于38 ℃真空干燥箱中干燥，得到輻射時(shí)間分別為0、3、6、9、12、15、18、21、24、27、30 min的樣品MS-0、MS-3、MS-6、MS-9、MS-12、MS-15、MS-18、MS-21、MS-24、MS-27、MS-30，保存于干燥器內(nèi)備用。

1.3.2紅外光譜掃描

稱取70 mg光譜純KBr和5 mg干燥樣品，在紅外 燈下把KBr和淀粉混合物研磨混合均勻，用60 kN壓力把混合物壓成厚度為（0.205±0.001）mm的薄片。把樣品薄片置于紅外光譜儀中進(jìn)行掃描，掃描次數(shù)17 次/s，掃描范圍400～4 000 cm-1，分辨率4.0。

1.3.3淀粉-碘復(fù)合物紫外-可見(jiàn)吸收光譜測(cè)定

參照Gilbert等［12］方法配制淀粉-碘復(fù)合物溶液，在400～700 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)復(fù)合物溶液進(jìn)行掃描。記錄最大吸收波長(zhǎng)λmax及吸光度Aλmax。用式（1）計(jì)算樣品的藍(lán)值（BV）。

1.3.4顆粒形貌觀察

將樣品用導(dǎo)電雙面膠固定在金屬樣品臺(tái)上，用離子濺射儀對(duì)樣品進(jìn)行真空噴金后，將樣品置于掃描電子顯微鏡中，掃描電鏡加速電壓20 kV，放大5 000 倍。觀察并拍攝具有代表性的淀粉顆粒形貌照片。

1.3.5結(jié)晶結(jié)構(gòu)掃描

采用粉末衍射法，測(cè)試條件為：采用波長(zhǎng)為1.527 nm的Cu-Kα射線，石墨單色器，管壓40 kV，管流40 mA，掃描2θ = 4 °～70 °，步長(zhǎng)0.02 °，掃描速率8 °/min，連續(xù)掃描。

1.3.6特性黏度測(cè)定

以0.5 mol/L KOH溶液為溶劑，按文獻(xiàn)［13］方法配制質(zhì)量濃度為ρ1（g/mL）淀粉溶液。用移液管向?yàn)跏橡ざ扔?jì)加入10 mL ρ1（g/mL）淀粉溶液，于（25±0.1） ℃測(cè)定流動(dòng)時(shí)間，重復(fù)操作3 次后求平均值（t1）；然后往烏氏黏度計(jì)中依次加入4次5 mL的0.5 mol/L KOH溶液，使在黏度計(jì)中淀粉溶液的質(zhì)量濃度分別為ρ2、ρ3、ρ4、ρ5，依次測(cè)定流動(dòng)時(shí)間t2、t3、t4、t5。每次加KOH溶液必須用洗耳球反復(fù)抽氣，使溶液充分混合均勻。最后，用0.5 mol/L KOH溶液按上述步驟測(cè)定純?nèi)軇┝鲃?dòng)時(shí)間t0。

1.3.7熱性質(zhì)測(cè)定

取樣品9 mg置于熱重分析儀中，坩堝材料為Pt，由室溫加熱至600 ℃，加熱速率10 ℃/min，氮?dú)饬髁?0 mL/min。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。利用Origin 8.0繪制曲線和擬合曲線。

2　結(jié)果與分析

2.1微波輻射對(duì)木薯淀粉紅外光譜的影響

紅外光譜對(duì)淀粉分子結(jié)構(gòu)及分子鏈的構(gòu)象改變十分敏感，通過(guò)分析圖1所示的不同時(shí)間微波輻射淀粉的紅外光譜圖，可判斷微波對(duì)淀粉分子結(jié)構(gòu)與構(gòu)象的影響。

圖1　不同時(shí)間微波輻射木薯淀粉的紅外光譜圖Fig.1 FT-IR spectra of cassava starch after microwave irradiation for different durations

由圖1的MS-0曲線可知，未受微波輻射木薯淀粉紅外光譜曲線在3 600～3 100 cm-1處強(qiáng)而寬的吸收峰歸屬木薯淀粉中—OH的伸縮振動(dòng)和羥基氫鍵締合后的特征吸收峰，2 931 cm-1吸收峰歸屬于木薯淀粉中—CH2對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1 168～995 cm-1處寬強(qiáng)峰為木薯淀粉C—O—C之間的伸縮振動(dòng)吸收峰。輻射時(shí)間從3 min至30 min的10 個(gè)樣品（MS-3～MS-30）的紅外光譜曲線與MS-0的相比，在4 000～400 cm-1的整個(gè)光譜范圍內(nèi)，譜圖吸收峰基本一一對(duì)應(yīng)，沒(méi)有新的吸收峰出現(xiàn)，說(shuō)明經(jīng)微波輻射的淀粉仍具有原來(lái)的基本官能團(tuán)，但處于3 600～3 100 cm-1吸收峰逐漸變窄變高。這可能是微波對(duì)淀粉懸浮液的作用主要表現(xiàn)為介電加熱（快速加熱效應(yīng)）上，淀粉分子吸收并轉(zhuǎn)化電磁能為動(dòng)能，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中分子構(gòu)象發(fā)生改變，電子云重排，振動(dòng)強(qiáng)度改變，淀粉大分子鏈產(chǎn)生某種程度降解［14］，分子結(jié)構(gòu)趨向均一化［15］，分子間及分子內(nèi)氫鍵發(fā)生了變化，最終導(dǎo)致—OH伸縮振動(dòng)吸收峰變窄。2 750～1 750 cm-1峰型也有一些變化，且MS-6和MS-9之間峰有明顯躍變，這可能與微波作用時(shí)間在6 min以內(nèi)，對(duì)淀粉分子鏈影響不顯著，當(dāng)達(dá)到9 min后，微波對(duì)淀粉分子鏈影響較為顯著，使淀粉分子鏈發(fā)生某種程度降解有一定關(guān)系。

2.2微波對(duì)木薯淀粉-碘復(fù)合物光吸收特性的影響

淀粉-碘復(fù)合物的光吸收特性（最大吸收波長(zhǎng)λmax與藍(lán)值BV）可以用來(lái)表征淀粉中直鏈淀粉與支鏈淀粉的含量變化［16-17］。直鏈淀粉由于其線性聚合度很高，所以直鏈淀粉-碘復(fù)合物λmax較長(zhǎng)（600～680 nm），BV較大（0.8～1.2），而支鏈淀粉的側(cè)鏈鏈長(zhǎng)只有20～30 個(gè)葡萄糖殘基，其與碘形成的復(fù)合物λmax較短（520～590 nm），BV較?。?.08～0.22）［18-19］。不同微波輻射時(shí)間的淀粉-碘復(fù)合物的光吸收特性數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

直鏈淀粉以6 個(gè)葡萄糖單位為1 圈，與碘結(jié)合形成螺旋狀結(jié)構(gòu)的淀粉-碘復(fù)合物，呈藍(lán)色或藍(lán)綠色，其顏色深淺與直鏈淀粉的鏈長(zhǎng)及含量有關(guān)。直鏈淀粉的鏈長(zhǎng)越長(zhǎng)，含量越高，藍(lán)色越深。由表1可知，微波輻射時(shí)間在0～15 min之間，隨微波處理時(shí)間的延長(zhǎng)，λmax與BV呈增大趨勢(shì)。這是因?yàn)榈矸劢?jīng)微波輻射時(shí)，淀粉大分子鏈的空間位阻作用及分子間的摩擦，可能會(huì)造成大分子側(cè)鏈部分?jǐn)嗔?，直鏈淀粉的物質(zhì)的量比例上升，所以λmax與BV增加。當(dāng)微波輻射時(shí)間超過(guò)15 min后，隨著微波輻射時(shí)間的延長(zhǎng)，λmax及BV反而略有下降，一方面可能是淀粉顆粒較長(zhǎng)時(shí)間浸泡在乙醇-水溶液中，可溶性的直鏈淀粉從淀粉顆粒中脫出，分散溶解于水中［20］，隨抽濾的濾液而去除；另一方面，淀粉顆粒長(zhǎng)時(shí)間置于微波場(chǎng)中，微波輻射也會(huì)使淀粉大分子主鏈上糖苷鍵（C—O—C）斷裂生成短鏈直鏈淀粉，造成淀粉與碘結(jié)合形成螺旋狀結(jié)構(gòu)的淀粉-碘復(fù)合物能力下降。

表1　不同時(shí)間微波輻射的淀粉-碘復(fù)合物光吸收特性（Table1 UV-Vis absorption characteristics of starch-iodine complexes after microwave irradiated for different duration

表1　不同時(shí)間微波輻射的淀粉-碘復(fù)合物光吸收特性（Table1 UV-Vis absorption characteristics of starch-iodine complexes after microwave irradiated for different duration

注：同列字母相同表示差異不顯著（P＞0.05）。

樣品λmax/nmBV MS-0624.7±3.2a0.205±0.038aMS-3627.1±6.0a0.236±0.010aMS-6627.6±7.8a0.237±0.004aMS-9629.1±2.9a0.239±0.023aMS-12629.9±5.1a0.252±0.009aMS-15630.8±9.6a0.255±0.012aMS-18629.3±1.0a0.241±0.003aMS-21629.0±8.7a0.237±0.009aMS-24628.6±7.8a0.236±0.017aMS-27623.4±2.1a0.234±0.015aMS-30622.7±6.5a0.210±0.015a

2.3微波輻射對(duì)木薯淀粉顆粒形貌的影響

圖2　微波輻射木薯淀粉的掃描電子顯微照片F(xiàn)ig.2 SEM images of cassava starch after microwave irradiation for different durations

由圖2a可知，未受微波輻射木薯淀粉MS-0顆粒形狀為圓形、橢圓形或多角形，大小不一，表面平滑，僅少數(shù)淀粉顆粒略有凹陷。經(jīng)過(guò)微波處理3 min及以上的各淀粉樣品（圖2b～2k），顆粒大小沒(méi)有發(fā)生明顯改變，但其表面變粗糙，出現(xiàn)凹陷或皺褶，且隨著微波輻射時(shí)間的增加，顆粒表面凹陷或皺褶數(shù)量增多。凹陷或皺褶出現(xiàn)的原因可能是在微波輻射過(guò)程中，淀粉懸浮液中的水、乙醇等小分子率先吸收微波的電磁能，并不斷地將電磁能轉(zhuǎn)化為自身的動(dòng)能和熱能，高速運(yùn)動(dòng)的水和乙醇分子不斷碰撞淀粉顆粒，從而使淀粉顆粒內(nèi)部吸附的水等小分子質(zhì)量物質(zhì)受熱揮發(fā)成蒸汽［21］，蒸汽形成速率有可能超過(guò)它的遷移速率，在顆粒中出現(xiàn)蒸汽壓梯度，當(dāng)此壓力達(dá)到或超過(guò)淀粉顆粒分子鏈組織結(jié)構(gòu)所能承受的強(qiáng)度時(shí)，會(huì)沖破顆粒表面的束縛，使顆粒外觀發(fā)生一定程度的改變，導(dǎo)致溝紋和皺褶的出現(xiàn)。至于顆粒大小變化不明顯，可能與本實(shí)驗(yàn)通過(guò)間隙施加微波輻射來(lái)控制淀粉懸浮液的溫度在（35±2） ℃，微波輻射對(duì)淀粉顆粒的影響只停留在處理溫度瞬間點(diǎn)，未達(dá)到淀粉糊化溫度有關(guān)。

2.4微波輻射對(duì)木薯淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)的影響

由表2衍射峰出現(xiàn)的位置來(lái)看，所有樣品均屬于Katz［22］所分類的A型結(jié)晶類型，說(shuō)明在本實(shí)驗(yàn)條件下，處于微波場(chǎng)中的木薯淀粉A型結(jié)晶類型未變化。這主要是因?yàn)榈矸垲w粒的結(jié)晶區(qū)主要由支鏈淀粉側(cè)鏈的雙螺旋結(jié)構(gòu)形成［23］，由于支鏈淀粉分子龐大，在支鏈淀粉分子之間、支鏈淀粉分子與水分子間存在數(shù)量眾多的氫鍵，使淀粉顆粒中結(jié)晶區(qū)的雙螺旋結(jié)構(gòu)較為致密而且穩(wěn)定［24］，微波的內(nèi)部加熱作用雖然使得淀粉顆粒在一定程度上發(fā)生形變（出現(xiàn)溝紋和皺褶）或分子鏈斷裂，但仍未能從根本上破壞結(jié)構(gòu)致密的結(jié)晶區(qū)，所以不會(huì)使木薯淀粉顆粒的A型結(jié)晶類型發(fā)生變化。而從表2對(duì)應(yīng)的衍射峰的衍射強(qiáng)度來(lái)看，微波輻射木薯淀粉的衍射峰強(qiáng)度均有所增強(qiáng)，說(shuō)明微波輻射能在一定程度上增加木薯淀粉的結(jié)晶性，這可能與2.2節(jié)中直鏈淀粉從淀粉顆粒中溶出進(jìn)入濾液被濾去，使支鏈淀粉的物質(zhì)的量之比提高有一定關(guān)系［25］。

表2　微波輻射木薯淀粉的X射線衍射特征峰Table2 XRD characteristic peaks of cassava starch irradiated by microwave for different durations

2.5微波輻射對(duì)木薯淀粉特性黏度的影響

高聚物B在較稀的濃度范圍內(nèi)，其比濃黏度ηred或比濃對(duì)數(shù)黏度ηinh與高聚物的質(zhì)量濃度ρB之間分別符合式（2）和式（3）［26］：

式中：［η］、KH和KK分別稱為特性黏度/（mL/g）、Huggins和Kraemer常數(shù)；ηsp為增比黏度；ηr為相對(duì)黏度，ηsp=ηr-1；t、t0分別表示溶液和純?nèi)軇┰诿?xì)管內(nèi)流動(dòng)的時(shí)間/min。通過(guò)ηred和ηinh分別對(duì)ρB作圖，并采用線性擬合方法，得到11 種不同微波輻射時(shí)間淀粉樣品在氫氧化鉀溶液中的ηred-ρB和ηinh-ρB線性擬合關(guān)系圖（圖3）。

圖3　微波輻射淀粉的比濃黏度或比濃對(duì)數(shù)黏度與質(zhì)量濃度的關(guān)系Fig.3 Relationship between ηredand ρBor ηinhand ρBof cassava starch irradiated by microwave for different durations

將圖3中各淀粉樣品的的線性擬合關(guān)系圖外推至ρB=0時(shí)，求出每種淀粉樣品所做的兩條擬合直線在縱軸上截距的平均值作為特性黏度［η］，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　微波輻射木薯淀粉的特性黏度（xTable3 Intrinsic viscosities of cassava starch irradiated by microwave for different duratio

表3　微波輻射木薯淀粉的特性黏度（xTable3 Intrinsic viscosities of cassava starch irradiated by microwave for different duratio

注：表中標(biāo)準(zhǔn)差由擬合直線標(biāo)準(zhǔn)偏差按誤差傳遞公式計(jì)算得到。

樣品MS-0MS-3MS-6MS-9MS-12MS-15MS-18MS-21MS-24MS-27MS-30［η］/（mL/g）118.8±4.9116.2±6.0115.4±6.797.1±10.789.3±11.687.4±11.685.2±11.082.1±14.371.1±11.963.8±15.760.3±14.9

［η］反映的是無(wú)限稀釋溶液中淀粉大分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦，當(dāng)溶劑相同時(shí)，其值大小所反映的淀粉分子質(zhì)量變化可用式（4）所示的Mark-Houwink方程式表示［27］：

式中：Mη稱為黏均分子質(zhì)量；K、α是與高聚物形態(tài)、溶劑及溫度有關(guān)的常數(shù)。

由表3可知，隨著微波輻射時(shí)間的延長(zhǎng)，木薯淀粉特性黏度呈降低趨勢(shì)，表明淀粉黏均分子質(zhì)量也呈降低趨勢(shì)，其原因可能是淀粉懸浮液在微波輻射場(chǎng)中，淀粉大分子鏈中的極性基團(tuán)—OH和糖苷鍵（C—O—C），在微波交變電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生取向性的高頻振動(dòng)，由于大分子鏈的空間阻礙與分子間摩擦作用，并在與介質(zhì)水、乙醇等分子的碰撞中吸收能量，使得淀粉大分子鏈上糖苷鍵及側(cè)基斷裂，造成大分子鏈降解，短鏈、直鏈淀粉含量增加，分子質(zhì)量降低，特性黏度下降。這也再次驗(yàn)證了之前的2.1節(jié)與2.2節(jié)所得結(jié)論。

2.6微波輻射對(duì)木薯淀粉熱性能的影響

圖4　微波輻射木薯淀粉的熱重分析圖譜Fig.4 TGA diagrams of cassava starch irradiated by microwave for different durations

表4　微波輻射木薯淀粉熱重分析曲線關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)Table4 Key data of TGA curves of cassava starch irradiated by microwave for different durations

由圖4與表4可知，所有樣品在室溫至110 ℃之間，隨著溫度升高，均緩慢損失質(zhì)量，這主要是揮發(fā)性組分及吸附水的散失所致。當(dāng)溫度升高到280 ℃以上時(shí)，出現(xiàn)第一次熱分解現(xiàn)象，未受微波輻射的樣品MS-0熱分解起始溫度僅281.7 ℃，分解終止溫度為338.6 ℃，完成分解反應(yīng)的溫度區(qū)間約57.2 ℃；接受微波輻射時(shí)間越長(zhǎng)的樣品，分解起始溫度呈升高趨勢(shì)，如微波輻射時(shí)間為30 min的MS-30，熱分解起始溫度達(dá)到了290.6 ℃，完成分解反應(yīng)的溫度區(qū)間約58.9 ℃。當(dāng)溫度高于500 ℃時(shí)，淀粉發(fā)生第二次熱分解現(xiàn)象，未受到微波輻射的MS-0熱分解溫度為518.5 ℃，而其他受到微波輻射的樣品熱分解溫度均在535 ℃以上?？梢?jiàn)，微波輻射能在一定程度上提高木薯淀粉的熱穩(wěn)定性，其原因可能與之前2.4節(jié)所述的淀粉受微波輻射后結(jié)晶性有所增加有一定關(guān)系。

3　結(jié) 論

置于微波場(chǎng)中的木薯淀粉的乙醇懸浮液，受微波輻射后，淀粉大分子鏈發(fā)生一定程度的降解，分子間及分子內(nèi)氫鍵發(fā)生了變化，但微波輻射未能使淀粉產(chǎn)生新的官能團(tuán)。隨著微波輻射時(shí)間的延長(zhǎng)，淀粉-碘復(fù)合物最大紫外-可見(jiàn)吸收波長(zhǎng)及藍(lán)值呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，淀粉顆粒表面出現(xiàn)凹陷或皺褶數(shù)量增多。微波輻射增強(qiáng)了木薯淀粉相應(yīng)X射線衍射峰的強(qiáng)度，但未能改變木薯淀粉顆粒的A型結(jié)晶類型。特性黏度分析顯示微波輻射木薯淀粉的特性黏度呈減小趨勢(shì)。熱重分析表明，微波輻射提高了淀粉的熱穩(wěn)定性。因此，利用微波輻射技術(shù)對(duì)淀粉進(jìn)行改性處理時(shí)，必須考慮輻射時(shí)間對(duì)淀粉變性的影響程度。

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Variations in Structure and Properties of Cassava Starch after Microwave Irradiation

SHI Haixin， FANG Liping， WANG Airong， WANG Xiaoli
（College of Chemistry and Chemical Engineering， Qinzhou University， Qinzhou 535000， China）

Cassava starch was suspended at a concentration of 0.5 g/mL in 20% aqueous ethanol and then subjected to microwave irradiation at 2 455 MHz. After different durations of microwave irradiation， the structure and properties of cassava starch were examined by Fourier transform infrared spectrometer （FT-IR）， ultraviolet visible spectrophotometer（U V-Vis）， scanning electron microscope （SEM）， X-ray diffractometer （XRD）， Ubbelohde viscometer and thermogravimetric analyzer （TGA）. It was suggested that new functional groups were not formed under the condition of microwave irradiation. However， the intermolecular and intramolecular hydrogen bonds were altered. With increasing microwave irradiation time， the maximum UV-Vis absorption wavelength and blue value of the starch-iodine complexes increased first and then decreased. Much more con caves or ruffles on the surface of the starch granules were observed. Moreover， the XRD peak intensity of cassava starch was enhanced by microwave irradiation. Howev er， the crystal types of the starch granules were not changed. Viscosity data demonstrated that intrinsic viscosity of the microwave irradiated-cassava starch displayed a decreasing trend. Additionally， thermogravimetric analysis proved that the thermal stability of the starch was improved by microwave irradiation.

microwave irradiation； cassava st arch； structural characterization； intrinsic vi scosity； thermogravimetric analysis

TS235

A

1002-6630（2015）03-0068-07

10.7506/spkx1002-6630-201503013

2014-02-13

廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2013GXNSFAA019023）；廣西高?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（2013YB257）

石海信（1962—），男，教授，碩士，研究方向?yàn)榈矸刍瘜W(xué)品的合成與應(yīng)用。E-mail：shihaixin2006@163.com