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超声波因其设备结构简单,运行成本低,不会造成环境污染,因此在食品领域具有巨大的应用潜力,可以提高食品的加工质量和安全性。菊粉是一种膳食纤维,有利于人体健康,同时长链菊粉具有良好的加工性能,因此本课题利用超声技术改性长链菊粉,以期得到更好的加工品质。本课题主要研究超声处理对长链菊粉物化特性的影响,考察了对长链菊粉颗粒表观特征、亲水亲油特征、流变学特性以及凝胶性质的影响。本课题的研究结果,希望有助于促进超声在菊粉改性方面的理论和技术发展,为实际生产应用提供科学的指导。研究结果表明:
(1)超声波作用于长链菊粉溶液,可以显著增加其表观黏度、稠度、黏性模量和弹性模量,同时使流动指数、tanδ明显下降。在超声时间为10min,声强为1734.9W/cm2时,表观黏度和K值达到最大,较未经超声处理的菊粉溶液(空白组)分别增加了1498倍、607.33倍。质构结果显示,长链菊粉凝胶的硬度、黏附力、稠度和黏着性均随超声作用时间的延长以及声强的增大而显著增大。但长链菊粉凝胶的持水性随超声时间的延长和声强的增大而显著降低。
(2)SEM结果表明,未经过超声处理的长链菊粉颗粒呈山陵状,且具有多孔结构,结构清晰。当声强为247.8W/cm2,作用时间为2.5min时,超声处理使长链菊粉颗粒发生形变,颗粒团聚,呈棒状或杆状,表面光滑。但当颗粒经过更强的超声处理时,与较低超声作用下的颗粒相比,颗粒呈现出鳞片状结构;与长链菊粉颗粒相比,颗粒表面沟槽被填满,深度变小。FTIR分析结果显示,低超声作用导致长链菊粉分子间氢键作用加强;而随着超声作用的加强,导致长链菊粉分子间氢键作用减弱。同时,没有新的化学键和官能团的形成或丢失。
(3)溶解度结果显示,在同一温度下,超声作用与溶解度呈负相关,即超声作用越强,样品的溶解度越小。膨胀度、持水性结果显示,在超声声强相同时,超声时间的延长有助于长链菊粉膨胀度、持水性的增加,且影响显著(P<0.05)。在超声时间相同时,随声强的增加,膨胀度呈先增后减再增的规律,但膨胀度和持水性总体基本呈增大趋势,且对两者影响显著(P<0.05)。
(4)吸附特性结果显示,声强的增大以及超声时间的延长,均会导致长链菊粉对植物油和动物油的吸附量增大。在不同超声时间,声强247.8W/cm2作用下,长链菊粉对两种油脂的吸附量增多幅度较大。同时发现,在超声时间10min,声强247.8W/cm2时两种油脂的吸附量达到最大,与空白菊粉相比植物油增大114.15%;动物油增大了130.60%。
(5)XRD结果显示,超声作用前后长链菊粉均为晶体状,特征峰位置基本没有发生改变,但是衍射强度呈先增后减的趋势,且超声作用后整体衍射强度大于未经处理的长链菊粉。粒度结果显示,随着超声作用的增大,粒度先减小后增大;同时,菊粉颗粒的形状变得更加不规则,颗粒分布的均匀性降低。Zeta电位结果显示,超声作用对Zeta电位有明显的影响,超声作用后颗粒Zeta电位的绝对值均大于未经超声作用的颗粒。
(1)超声波作用于长链菊粉溶液,可以显著增加其表观黏度、稠度、黏性模量和弹性模量,同时使流动指数、tanδ明显下降。在超声时间为10min,声强为1734.9W/cm2时,表观黏度和K值达到最大,较未经超声处理的菊粉溶液(空白组)分别增加了1498倍、607.33倍。质构结果显示,长链菊粉凝胶的硬度、黏附力、稠度和黏着性均随超声作用时间的延长以及声强的增大而显著增大。但长链菊粉凝胶的持水性随超声时间的延长和声强的增大而显著降低。
(2)SEM结果表明,未经过超声处理的长链菊粉颗粒呈山陵状,且具有多孔结构,结构清晰。当声强为247.8W/cm2,作用时间为2.5min时,超声处理使长链菊粉颗粒发生形变,颗粒团聚,呈棒状或杆状,表面光滑。但当颗粒经过更强的超声处理时,与较低超声作用下的颗粒相比,颗粒呈现出鳞片状结构;与长链菊粉颗粒相比,颗粒表面沟槽被填满,深度变小。FTIR分析结果显示,低超声作用导致长链菊粉分子间氢键作用加强;而随着超声作用的加强,导致长链菊粉分子间氢键作用减弱。同时,没有新的化学键和官能团的形成或丢失。
(3)溶解度结果显示,在同一温度下,超声作用与溶解度呈负相关,即超声作用越强,样品的溶解度越小。膨胀度、持水性结果显示,在超声声强相同时,超声时间的延长有助于长链菊粉膨胀度、持水性的增加,且影响显著(P<0.05)。在超声时间相同时,随声强的增加,膨胀度呈先增后减再增的规律,但膨胀度和持水性总体基本呈增大趋势,且对两者影响显著(P<0.05)。
(4)吸附特性结果显示,声强的增大以及超声时间的延长,均会导致长链菊粉对植物油和动物油的吸附量增大。在不同超声时间,声强247.8W/cm2作用下,长链菊粉对两种油脂的吸附量增多幅度较大。同时发现,在超声时间10min,声强247.8W/cm2时两种油脂的吸附量达到最大,与空白菊粉相比植物油增大114.15%;动物油增大了130.60%。
(5)XRD结果显示,超声作用前后长链菊粉均为晶体状,特征峰位置基本没有发生改变,但是衍射强度呈先增后减的趋势,且超声作用后整体衍射强度大于未经处理的长链菊粉。粒度结果显示,随着超声作用的增大,粒度先减小后增大;同时,菊粉颗粒的形状变得更加不规则,颗粒分布的均匀性降低。Zeta电位结果显示,超声作用对Zeta电位有明显的影响,超声作用后颗粒Zeta电位的绝对值均大于未经超声作用的颗粒。