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制糖工程論文開題報(bào)告模板
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論文題目:;繉Y(jié)冷膠流變和凝膠性能的影響
一、選題背景
結(jié)冷膠是一種經(jīng)微生物通風(fēng)發(fā)酵得到的新型天然食用膠。最初于 1978 年發(fā)現(xiàn),1988年日本批準(zhǔn)結(jié)冷膠可應(yīng)用于食品中,隨后,美國和歐洲等國家也批準(zhǔn)其作為凝膠劑、穩(wěn)定劑和增稠劑在食品中使用。結(jié)冷膠的分子骨架由葡萄糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸組成,分子量約為 0.2~2×106Da,能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。結(jié)冷膠生產(chǎn)菌是通過復(fù)雜的菌種篩選得到的能夠生產(chǎn)親水性膠體的目的菌。結(jié)冷膠能夠形成澄清透明的凝膠,且具有較好的熱穩(wěn)定性,與其他多糖凝膠相比,其凝膠強(qiáng)度不依賴于 pH。結(jié)冷膠的優(yōu)良性質(zhì)使其在食品、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)冷膠還具有良好的復(fù)配性,不僅高、低;梢詮(fù)配,還可與其他多糖凝膠復(fù)配,通過復(fù)配膠之間的優(yōu)勢互補(bǔ)作用,進(jìn)一步擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。
二、研究目的和意義
本課題是“十二五”國家科技支撐計(jì)劃(2011BAD23B04);國家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃(863)項(xiàng)目(2012AA021505);國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.31171640);無錫市科技支撐計(jì)劃(CLE01N1208);無錫市中小企業(yè)創(chuàng)新基金(CBE01G1344)等項(xiàng)目研究的重要組成部分。結(jié)冷膠具有重要的商業(yè)價(jià)值,它生產(chǎn)周期短,理化性質(zhì)穩(wěn)定且安全無毒,優(yōu)越的性能使其得到了廣泛的研究和應(yīng)用[61]。本實(shí)驗(yàn)室于1995年率先開始研究結(jié)冷膠的生產(chǎn)發(fā)酵技術(shù);1996年,結(jié)冷膠在我國批準(zhǔn)可作為增稠劑、穩(wěn)定劑使用,近年來國內(nèi)對結(jié)冷膠的需求量增長迅速,主要用于懸浮飲料、果凍和軟糖等方面,結(jié)冷膠分離純化等后提取過程較難操作,導(dǎo)致生產(chǎn)成本和市場價(jià)格偏高,同時(shí)其用法和用量,以及其他物質(zhì)對結(jié)冷膠的影響等問題,在使用時(shí)仍不能準(zhǔn)確把握[62]。目前國內(nèi)主要側(cè)重于低;Y(jié)冷膠性質(zhì)和應(yīng)用研究,大部分低;Y(jié)冷膠已達(dá)到美國Kelco公司水平[63]。對高;Y(jié)冷膠性質(zhì)的研究是其應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和化工等行業(yè)的必要理論基礎(chǔ),但高;Y(jié)冷膠的粘度更大,其生產(chǎn)工藝也更為復(fù)雜。;拷橛诟啧;偷王;Y(jié)冷膠之間的結(jié)冷膠,具有較高;Y(jié)冷膠更低的凝膠轉(zhuǎn)變溫度和較低酰基結(jié)冷膠更高的粘度,其獨(dú)特的性質(zhì)使其可以適用于更多的領(lǐng)域,彌補(bǔ)高;Y(jié)冷膠和低;Y(jié)冷膠在應(yīng)用上的局限性,但由于;繙y定方法的限制,部分脫;Y(jié)冷膠的研究和生產(chǎn)也停滯不前。國內(nèi)外對結(jié)冷膠的研究涉及其微觀結(jié)構(gòu)、流變學(xué)和凝膠性質(zhì)、外加物質(zhì)的影響以及應(yīng)用等方面,對結(jié)冷膠的性質(zhì)已經(jīng)有了一定的了解。本文主要側(cè)重于結(jié)冷膠的側(cè)鏈——;难芯,建立;繙y定更為精確的HPLC方法,以期為高;Y(jié)冷膠的品質(zhì)提供有效的監(jiān)測手段。然后,結(jié)合HPLC方法對部分脫;Y(jié)冷膠的制備條件進(jìn)行了初步摸索,得到一系列不同;康慕Y(jié)冷膠,對其中的幾種樣品進(jìn)行流變學(xué)和凝膠性質(zhì)研究,了解;鶎Y(jié)冷膠性質(zhì)的影響,這不僅可以增加結(jié)冷膠的種類,擴(kuò)大結(jié)冷膠的應(yīng)用范圍,也為其應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ),同時(shí),對復(fù)配膠的凝膠轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行初步探索,研究;肯嗤慕Y(jié)冷膠和復(fù)配膠之間的性質(zhì)差異。
三、本文研究涉及的主要理論
Morris等還研究了兩種;謩e對結(jié)冷膠性質(zhì)的影響,通過控制脫;鶙l件,得到了甘油;肯嘟阴;坎煌膬煞N結(jié)冷膠。并研究了兩種結(jié)冷膠動(dòng)態(tài)模量隨溫度的變化,發(fā)現(xiàn)總;枯^高的樣品其凝膠轉(zhuǎn)變溫度較高,乙;康偷臉悠吩跍囟绒D(zhuǎn)變曲線上表現(xiàn)出明顯的熱滯現(xiàn)象,而乙;扛叩臉悠穭t沒有熱滯性,說明乙;扛叩臉悠菲淠z網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性相對較差,位于雙螺旋邊緣的乙;鶎﹄p螺旋的聚集起到一定的阻礙作用。那么,高酰基結(jié)冷膠更穩(wěn)定的性質(zhì)可能只是甘油;淖饔谩3烁啧;偷王;Y(jié)冷膠外,部分脫;慕Y(jié)冷膠具有其獨(dú)特性質(zhì),若能控制反應(yīng)條件得到這樣的結(jié)冷膠,可以增加結(jié)冷膠種類,按照應(yīng)用需求選擇不同;康慕Y(jié)冷膠,也能讓結(jié)冷膠適用于更多領(lǐng)域。Chang等利用不同的堿和反應(yīng)條件,制備了不同甘油酰基和乙;囊幌盗薪Y(jié)冷膠,KOH濃度為0.03~0.3 g·g-1結(jié)冷膠,在25~36℃反應(yīng)2~18 h,或在100℃反應(yīng)5 min,觀察不同反應(yīng)條件對結(jié)冷膠;康挠绊。發(fā)現(xiàn)在低溫下,長時(shí)間反應(yīng),對甘油酰基含量影響較小,而乙;究扇棵撊,在100℃高溫下,則很容易除去甘油;。除了用KOH作為反應(yīng)物外,作者還同時(shí)加入了NaCl、KCl和CaCl2等在高溫下進(jìn)行脫;磻(yīng),鹽的加入對酰基起到一定保護(hù)作用,;孔儎(dòng)相對較小。Sworn等除用強(qiáng)堿KOH進(jìn)行脫;磻(yīng)外,還利用Na3PO4和Na2CO3等弱堿進(jìn)行反應(yīng),弱堿提供較溫和的反應(yīng)環(huán)境,;扛菀卓刂。弱堿處理會減少總;,同時(shí)對甘油;懈鼜(qiáng)烈的作用,增加乙;/甘油;壤,強(qiáng)堿處理也會增加乙;谋壤饔幂^弱堿更弱。;康臏(zhǔn)確測定是結(jié)冷膠研究的重要基礎(chǔ),不僅可以更好的研究兩種;謩e對結(jié)冷膠性質(zhì)的影響,兩種;目偤考氨壤彩潜O(jiān)測高;Y(jié)冷膠產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。多糖中;康臏y定常用比色法和滴定法,比色法利用堿性羥胺與乙;捎坞x的乙酰羥肟酸,再與Fe3+和發(fā)生顯色反應(yīng),根據(jù)吸光度來測定;;滴定法主要利用反應(yīng)式1-1的原理,以酚酞為指示劑,通過測定脫;^程消耗的堿的體積,根據(jù)公式計(jì)算;。Cheetham等曾用HPLC方法,將黃原膠上的丙酮酰基和乙;坞x下來,分別測定含量。
結(jié)冷膠在食品中主要用作增稠劑和穩(wěn)定劑,其在低濃度時(shí)形成的“弱凝膠”網(wǎng)絡(luò),可懸浮牛奶中的可可顆粒,形成巧克力牛奶飲品,此性質(zhì)使其也可用于冰激凌、酸奶等產(chǎn)品。結(jié)冷膠可用于食品保護(hù)膜,防止在烹炸過程中食品吸收過多的油。此外,堿處理后的結(jié)冷膠還可作為凝膠劑、乳化劑、潤滑劑以及懸浮材料等用于食品和生物技術(shù)行業(yè)。2011年美國國家有機(jī)項(xiàng)目已批準(zhǔn)結(jié)冷膠用于有機(jī)食品和飲料。在化工領(lǐng)域,結(jié)冷膠凝膠澄清透明以及在高溫下的穩(wěn)定性,使其用于防曬露及護(hù)發(fā)素等護(hù)理產(chǎn)品,同時(shí)也可用于提高紙張的強(qiáng)度。結(jié)冷膠在醫(yī)藥領(lǐng)域可以作為藥物賦形劑用于藥物的傳遞,也可以作為人類組織再生三維支架的主要架構(gòu)物質(zhì)。結(jié)冷膠也可以替代瓊脂作為植物和微生物培養(yǎng)基,不僅能夠經(jīng)受長時(shí)間的高溫滅菌,且澄清透明的凝膠特性也可以更好的觀察培養(yǎng)物的生長狀態(tài)。由于結(jié)冷膠具有獨(dú)特優(yōu)良的性質(zhì),使其具有良好的應(yīng)用前景,為其實(shí)際應(yīng)用而進(jìn)行的理論基礎(chǔ)研究也尤為重要。
四、本文研究的主要內(nèi)容及研究框架
(一)本文研究的主要內(nèi)容
本文以結(jié)冷膠以及其側(cè)鏈;鶠橹饕芯繉ο,建立兩種酰基含量的測定方法,對不同;拷Y(jié)冷膠的制備條件進(jìn)行初步摸索,研究;鶎Y(jié)冷膠流變學(xué)和凝膠性質(zhì)的影響,并對復(fù)配膠的凝膠轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行初步探索,主要研究內(nèi)容有以下四點(diǎn):
1. 探索能夠準(zhǔn)確測定結(jié)冷膠上甘油酰基和乙;康腍PLC方法,并對該方法進(jìn)行準(zhǔn)確性、重復(fù)性、穩(wěn)定性等方面的驗(yàn)證。
2. 探索不同;拷Y(jié)冷膠的制備條件,控制不同的反應(yīng)條件,制備得到一系列;坎煌慕Y(jié)冷膠。
3. 對一系列不同;康慕Y(jié)冷膠進(jìn)行流變學(xué)性質(zhì)和凝膠性能的研究,以期得到不同;拷Y(jié)冷膠的性質(zhì)差異,以及;鶎Y(jié)冷膠性質(zhì)的影響。
4. 配制與部分脫;Y(jié)冷膠;肯嗤膹(fù)配膠,并對其凝膠轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行初步探索,以期發(fā)現(xiàn)部分脫;Y(jié)冷膠和復(fù)配膠的性質(zhì)差異。
(二)本文研究框架
本文研究框架可簡單表示為:
五、寫作提綱
摘要 3-5
Abstract 5-6
第一章 緒論 9-19
1.1 概述 9
1.2 結(jié)冷膠的結(jié)構(gòu) 9-11
1.2.1 結(jié)冷膠的分子結(jié)構(gòu) 9-10
1.2.2 結(jié)冷膠的固態(tài)結(jié)構(gòu) 10-11
1.3 結(jié)冷膠的凝膠性質(zhì) 11-12
1.4 結(jié)冷膠的流變學(xué)性質(zhì) 12-15
1.4.1 結(jié)冷膠的穩(wěn)態(tài)流變學(xué)性質(zhì) 12-13
1.4.2 結(jié)冷膠的動(dòng)態(tài)流變學(xué)性質(zhì) 13-15
1.4.3 復(fù)配膠的流變學(xué)性質(zhì) 15
1.5 酰基對結(jié)冷膠性質(zhì)的影響 15-17
1.6 結(jié)冷膠的應(yīng)用 17
1.7 課題來源及立題意義 17-18
1.8 研究內(nèi)容 18-19
第二章 材料與方法 19-25
2.1 材料 19-20
2.1.1 主要試劑 19-20
2.1.2 主要儀器 20
2.2 實(shí)驗(yàn)方法 20-21
2.2.1 溶液的配制 20-21
2.2.2 HPLC混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 21
2.2.3 結(jié)冷膠脫;奶幚矸椒 21
2.3 分析方法 21-25
2.3.1 結(jié)冷膠樣品水分和灰分含量測定 21
2.3.2 結(jié)冷膠樣品離子含量測定 21
2.3.3 HPLC分析樣品預(yù)處理 21-22
2.3.4 HPLC檢測條件 22
2.3.5 其他方法測定酰基含量 22-23
2.3.6 流變學(xué)測定方法 23
2.3.7 凝膠性能測定方法—壓縮模式 23-25
第三章 結(jié)果與討論 25-46
3.1 結(jié)冷膠樣品成分分析 25
3.1.1 樣品中水分和灰分含量測定結(jié)果 25
3.1.2 離子含量測定結(jié)果 25
3.2 結(jié)冷膠;康臏y定 25-29
3.2.1 HPLC色譜條件的選擇 25-26
3.2.2 HPLC方法的考察 26-28
3.2.3 結(jié)冷膠產(chǎn)品;康臏y定結(jié)果 28-29
3.2.4 HPLC方法與其他方法的比較 29
3.2.5 小結(jié) 29
3.3 部分脫;Y(jié)冷膠制備條件的探索 29-31
3.4 五種結(jié)冷膠樣品的流變學(xué)性質(zhì) 31-41
3.4.1 線性粘彈性區(qū)域確定 31-32
3.4.2 未加離子樣品流變學(xué)性質(zhì) 32-36
3.4.3 加入鉀離子的樣品流變學(xué)性質(zhì) 36-41
3.4.4 小結(jié) 41
3.5 五種結(jié)冷膠樣品的凝膠性質(zhì) 41-42
3.6 復(fù)配結(jié)冷膠樣品凝膠轉(zhuǎn)變溫度初探 42-46
3.6.1 未加入離子的復(fù)配結(jié)冷膠樣品流變學(xué)性質(zhì) 42-43
3.6.2 加入鉀離子的復(fù)配結(jié)冷膠樣品流變學(xué)性質(zhì) 43-44
3.6.3 小結(jié) 44-46
主要結(jié)論與展望 46-48
主要結(jié)論 46-47
展望 47-48
致謝 48-49
參考文獻(xiàn) 49-53
六、本文研究進(jìn)展(略)
七、參考文獻(xiàn)
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