直链淀粉含量对淀粉基凝胶3D打印适应性的影响

该研究探讨了直链淀粉含量对淀粉基凝胶的三维打印适应性的影响。通过对淀粉凝胶的物理性质的探究,揭示了淀粉凝胶的打印性能、流变学性能和晶体结构之间的关系。结果表明,所有淀粉基凝胶均表现出剪切稀化和类固体特性。直链淀粉含量对淀粉基凝胶的硬度、弹性、黏附性和回复性有显著影响。直链淀粉与支链淀粉比例为2∶8的淀粉基凝胶打印效果最好,其硬度、黏附性和回复性分别为(43.5±0.6)g、(138.0±3.1)g·s和(0.102±0.003),而且其网络结构规则,热稳定性好,淀粉结晶有序。利用计算流体动力学对三维打印过程进行模拟,发现在支链淀粉中加入直链淀粉会增加凝胶的黏度,从而降低其打印速度,因此直链淀粉与支链淀粉比例为2∶8的淀粉基凝胶适于进行3D打印。该研究表明,可以通过调节凝胶中直链淀粉的比例提高淀粉基凝胶的三维打印适应性。

基于纤维素纳米晶乳化陈皮精油的淀粉基抗菌膜的制备与性能

以玉米淀粉(corn starch,CS)为基质、柠檬酸为交联剂、纤维素纳米晶(cellulose nanocrystals,CNC)乳化陈皮精油(orangepeelessentialoil,OPO)制备的Pickering乳液为抗菌剂,采用流延法成功制备了CS/CNC-OPO抗菌复合膜;探讨了CNC和OPO的添加量对CS/CNC-OPO抗菌复合膜的机械强度、水蒸气透过率、水接触角、抗菌性能等的影响,并采用傅里叶变换光谱、X射线衍射光谱和扫描电子显微镜对CS/CNC-OPO抗菌复合膜进行表征。结果表明,当OPO添加量为11%,CNC和OPO比例为1∶11(g/mL)时,CS/CNC-OPO膜的性能最好,水蒸气透过率为1.03×10^(-3)g/(m·h·kPa),水接触角为74.53°,拉伸强度达6.01 MPa,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌面积高达88.4 mm2和96.45 mm^(2)。该淀粉基膜强度好,且具有较好的疏水和抗菌性,在食品包装领域具有广阔的应用前景。

预糊化淀粉的制备、性质及其在淀粉基食品中的应用

随着改性淀粉的不断发展,人们对改性淀粉的功能特性、安全性和便捷性需求显著提高。预糊化淀粉(pre-gelatinized starch,PGS)是一种由物理方法改性的淀粉,是在淀粉糊化后经快速脱水干燥,而得到的一种无明显结晶的变性淀粉颗粒。PGS具有多孔、氢键断裂结构,具备冷水溶解性好、保水能力强、黏弹性高等优点,应用时冷水即可调成糊,免除了加热糊化的步骤。因此,PGS作为一种性能优良的可降解生物改性原料,在面制品、低温肉制品、调味品及其他休闲淀粉基食品等领域都具有重要的应用价值。本文简要介绍了PGS的定义、制备方法、特性及PGS性能的影响因素,阐述了PGS在淀粉基食品中的应用,并指出了PGS在食品领域未来的研究方向,旨在为推进PGS在食品行业中的应用提供参考。

淀粉基水凝胶的制备及其应用进展

水凝胶是由亲水性聚合物链交联形成的具有三维网络结构的高分子材料,具有强大的吸水保水性能。淀粉是一种环境友好型的天然多糖。淀粉基水凝胶具有生物相容性好、生物降解性强及对溶剂吸收能力优异等特性,已引起广泛的关注。该文首先简述了常用的淀粉改性方法;然后从化学交联淀粉基水凝胶、物理交联淀粉基水凝胶、双交联淀粉基水凝胶三方面综述了淀粉基水凝胶的制备;接着介绍了淀粉基水凝胶在生物传感器、医用辅料、药物输送载体、组织工程支架、土壤保护等方面的应用进展;最后,针对目前淀粉基水凝胶存在的问题,提出了其未来的发展方向。

淀粉基微球的滴入法制备及性能

以玉米淀粉、木薯淀粉、糯玉米淀粉3种天然淀粉为原料,在高温糊化后以滴入法制备了淀粉基微球。采用SEM、DSC和XRD对淀粉基微球进行了表征。考察了淀粉种类、淀粉质量分数、针头孔径对淀粉基微球平均粒径的影响,探究了玉米淀粉基微球的α-淀粉酶酶解性能和在高温水溶液中的释放行为,并评价了玉米淀粉基微球负载亚甲基蓝(MB)的性能。结果表明,在糊化温度80℃、淀粉质量分数10.0%,采用内径0.21 mm的27 G型针头制备的3种淀粉基微球形貌均一,粒径介于1.0~1.5 mm之间,收率均>90%,微球内部存在不同程度的中空结构;淀粉基微球糊化放热峰基本消失、晶型改变(由典型的A型晶体结构转变为较弱的V型结晶结构)且结晶度显著降低;3种淀粉基微球平均粒径均随着淀粉质量分数和针头孔径的增大而增大,相同制备条件下,玉米淀粉基微球的平均粒径最大;玉米淀粉基微球经α-淀粉酶24 h酶解后(酶解率42.78%)基本转变为水溶物,比玉米淀粉(酶解率41.91%)有更高的酶解率;玉米淀粉基微球负载MB时,MB添加量过大会导致包封率下降、释放率增大,不利于负载。与其他玉米淀粉基载体(玉米淀粉、多孔玉米淀粉)相比,玉米淀粉基微球负载MB的载药量(2.01%±0.03%)和包封率(60.33%±0.90%)最大,在温度>70℃的水溶液中MB释放率最低,90℃水溶液中MB的释放率为73.17%±0.61%。

淀粉基凝胶在食品3D打印中的研究进展

食品3D打印技术是一种在食品领域新兴的、由计算机辅助软件控制的智能化快速成型技术。因其具有高效、便捷、个性化定制的特点,在食品加工领域中有较大的发展潜力。淀粉作为一种可再生的天然高分子,具有无毒害、经济环保、资源丰富的优点,是3D打印优质的食品级油墨。近年来,随着食品3D打印技术的不断发展,如何提高天然食用凝胶的可打印性成为研究热点。为更好地了解淀粉基凝胶3D打印的研究进展,该文从3D打印技术原理、淀粉基原料3D打印特性、影响淀粉基凝胶3D打印效果的因素、淀粉基凝胶3D打印的应用现状以及面临的挑战等方面进行综述,以期为淀粉基凝胶在食品3D打印中的发展和应用提供参考。

淀粉基递送体系在食品中的应用及其超声辅助制备的研究进展

食品功能因子是通过激活酶的活性或其他途径调节人体机能的物质,是功能食品中真正起生理作用的成分。但大多功能因子存在溶解性不好、稳定性差和生物利用度低的问题,而建立稳态化靶向递送体系能够改善功能因子的稳定性和利用率。淀粉作为天然的可再生高分子原料,具有良好的生物相容性,能够作为载体递送多种食品功能因子。文章综述了淀粉基递送体系的原理及应用,介绍了超声波技术在淀粉基递送体系制备中的应用,旨在为食品功能因子稳态化靶向递送与超声产业化应用提供参考。

负载姜黄素/花色苷的木薯淀粉基W_(1)/O/W_(2)型Pickering双重乳液的制备及性质

以木薯纳米淀粉、木薯醋酸酯变性淀粉为颗粒乳化剂制备食品级W 1/O/W 2型Pickering双重乳液,分别于内层水相、油相对姜黄素与花色苷进行负载。考察不同木薯醋酸酯变性淀粉质量分数对双重乳液显微形态、粒径、Zeta电位、负载率及贮藏稳定性的影响,并分析其在体外消化过程的控释性能。结果表明,木薯醋酸酯变性淀粉质量分数为6%时,乳液综合性能最好。此时,乳滴分布均匀,呈“三相两膜”结构,粒径为3.65μm,Zeta电位为-14.50 mV,姜黄素、花色苷的负载率达到95.23%、93.00%,4、25、40℃时贮藏20 d均未出现明显分层;经模拟消化后乳液中姜黄素、花色苷保留率为41.59%、76.29%,与游离姜黄素、花色苷相比,二者生物利用率分别提高了约4倍、3倍。证实了木薯淀粉基双重乳液能实现在模拟消化系统中对活性物质的保护,并能有效提升其生物利用率。研究结果旨在为食品工业中淀粉基功能性乳液运载体系的构建及新型食品级Pickering双重乳液的开发提供理论参考。

热重法测淀粉基塑料购物袋中淀粉含量的不确定度评定

采用热重法,对淀粉基塑料购物袋中淀粉含量进行测量,并对影响测量的各不确定度分量进行分析与评定。结果表明:当淀粉含量为15.37%时,扩展不确定度为0.22%(k=2)。同时,由于重复性分量的相对贡献较大,因此,检验检测机构应重视仪器维护与人员培训工作。

取代度对羟丙基淀粉基聚合物结构性能的影响

以6种不同取代度的羟丙基淀粉为骨架,丙烯酸为单体,过硫酸铵为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过溶液共聚法快速制备羟丙基淀粉接枝丙烯酸单体的高吸水聚合物,探究羟丙基化后取代度对该聚合物结构和性能的影响。通过对聚合物进行了红外光谱、X射线衍射、热重、吸水性、亚甲基蓝吸附性的分析可知,淀粉基聚合物制备的过程发生聚合反应,不是简单的物理共混过程;淀粉参与制备聚合物之后,其X射线衍射光谱图中衍射峰消失,结晶结构遭到破坏;羟丙基化后聚合物的热稳定性得到改善,相同分解温度下时,羟丙基淀粉基聚合物的质量较原淀粉基聚合物高;原淀粉和高取代度聚合物吸水性能和亚甲基蓝吸附性能比低取代度范围内制备的聚合物性能优异,所有聚合物吸水能力均大于40 g/g,重复吸收解吸3次后,吸水能力仍保持在30%以上,亚甲基蓝去除率也在17.6%以上;另外,随着盐溶液中阳离子价态的增加,所有聚合物的吸液能力均减弱,盐敏因子变大,表明聚合物对离子越敏感。羟丙基化后,淀粉基聚合物的结构和性能均发生不同程度变化。高取代度下,聚合物吸水性能和亚甲基蓝吸附性较优异,为制备各项性能更优异功能性环保型聚合物提供可能性。

氧化羟丙基淀粉基保鲜膜的制备与性能研究

本文以氧化羟丙基淀粉为成膜基材,制备综合性能优良的绿色环保保鲜膜。分别研究了以不同增塑剂(甘油、山梨醇),交联剂(三偏磷酸钠、柠檬酸、CaCl2)对氧化羟丙基淀粉进行改性。分析不同助剂对保鲜膜性能的影响和保鲜膜对圣女果保鲜效果的影响。研究结果表明,甘油与山梨醇的比例为5:3,保鲜膜增塑时的断裂伸长率对比纯淀粉膜提升了32倍;交联剂改性后的淀粉膜相对未改性淀粉膜的性能均有不同程度的提升,其中三偏磷酸钠交联改性的淀粉膜效果明显,其拉伸强度提高了4倍,耐水性提高了1.5倍,透湿性降低了74%。改性后的保鲜膜具有耐水性高、透湿性低的特点更有利于保鲜,8天后与空白组对比失重率降低了77%。保鲜效果得到了改善。

OSA改性木薯淀粉基Pickering乳液制备及特性研究

为探究不同制备条件对淀粉基Pickering乳液的影响,以辛烯基琥珀酸木薯淀粉酯(Octenyl Succinic Tapioca Starch,OSTS)为固体颗粒乳化剂制备Pickering乳液。以乳液粒径、流变特性、微观结构、贮藏稳定性为指标,探究了OSTS添加量(3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%)及油相体积分数(40%、45%、50%、55%、60%)对乳液特性的影响,并对不同离子强度(100、200、300、400、500 mmol/L)及pH(2、4、6、8、10)下乳液的粒径及稳定性进行研究。结果表明,OSTS添加量5%,油相体积分数50%时,乳液粒径最小,为3.59μm,乳液贮藏60 d后仍未出现分层。乳液内部形成了弹性凝胶网络结构,随OSTS添加量及油相体积分数的增加,乳液黏度及凝胶强度增大,抵抗变形能力增强。高浓度盐离子(NaCl浓度≥500 mmol/L)及强碱(pH≥10)会显著增大乳液粒径(P<0.05),降低乳液稳定性。OSTS添加量5%,油相体积60%,NaCl浓度100 mmol/L及pH为6条件下形成的乳液具有良好稳定性。

可生物降解改性淀粉基薄膜的特性及应用研究进展

石油基塑料制品滥用带来的环境问题日益严重,具有不可再生性的石油资源也日益短缺,导致生物聚合物基材料的出现。淀粉具有可生物降解性和可再生性,可以作为石油基的良好替代品。然而,淀粉基可生物降解薄膜具有机械性能差和亲水性等缺陷,限制了其在商业上的进一步应用。因此,对淀粉进行物理或化学改性是改善薄膜特性的主要方法之一。本文介绍了淀粉的多尺度结构特性,综述了制备生物降解薄膜的淀粉改性方法及研究进展。重点介绍了改性手段对淀粉基薄膜机械性能、水蒸气渗透性能、透明度和生物降解性等特性的影响,淀粉基材料的性质决定着其应用的方向。最后阐述了淀粉基可生物降解薄膜的应用。改性淀粉基薄膜特性的研究为改善淀粉基薄膜性能提供了一定的理论基础。

添加纳米TiO_(2)改善淀粉基聚酯聚氨酯复合材料的膜层质量和养分控释特性

【目的】淀粉基聚氨酯包膜缓控释肥施入土壤后,膜壳降解时间短,环境风险低,但因亲水性强、杂质多、致密性差等特点也降低了养分的控释性能,无法满足作物全生育期养分需求。我们优化了淀粉基聚氨酯膜材构成比例,并从膜材化学结构和膜壳物理性状角度,研究了该包膜工艺改善复合包膜尿素养分控释性能的机理。【方法】本研究设计了以聚烯烃蜡为底涂层,淀粉基聚氨酯(BPU)为内涂层,纳米TiO_(2)改性聚酯聚氨酯(PPU)为外涂层制备复合包膜尿素的工艺流程。采用响应曲面法设计了BPU、PPU、TiO_(2)添加量三因素组合的20个处理,建立了养分初期释放率、释放期对BPU、PPU、TiO_(2)添加量的响应模型;利用电镜扫描、原子力显微镜、傅里叶红外光谱、气相色谱/质谱,探究复合膜材形态与结构特征;通过热失重、Zeta电位、静水浸提方法,评价了膜材稳定性与养分释放动力学特征;利用土壤埋袋试验,研究了膜壳降解性能。【结果】1)较BPU膜材,复合膜材(NBPU)在中性条件下Zeta电位绝对值提高34.8%,添加纳米TiO_(2)后进一步提高了26.5%~64.6%,提升了其物理稳定性;膜壳在土壤中自然降解365天后,添加1.00%纳米TiO_(2)的聚酯聚氨酯失重率为4.92%,与未添加TiO_(2)的相比显著提高了3.3倍。2)复合膜材表面孔隙少、光滑平整,切面致密均匀;颗粒硬度为85.2 N,较BPU膜材提高了37.0%,膜表粗糙度降低了71.3%,肥料力学与耐磨性能均有所改善;BPU对前期养分释放具有显著调节作用,PPU添加量3%以内时添加量与养分释放期成正比,纳米TiO_(2)则对3~28天的养分释放速度有显著影响。3)通过响应曲面法分别建立养分释放期、初期释放率与BPU、PPU、TiO_(2)添加量的二次多项式数学模型(P<0.01),可用该模型对相应的指标进行分析和预测;明确设计变量对养分释放期的贡献度为PPU>BPU>TiO_(2),对初期释放率的贡献度为TiO_(2)>BPU>PPU。【结论】纳米TiO_(2)可提高聚氨酯膜材中的微相均匀性,降低肥料养分初期释放率,且其光催化性可提高养分释放后残膜在土壤中的降解率;复合包衣可提升膜材结构稳定性,通过调控PPU、BPU和TiO_(2)添加比例实现养分释放期调控;利用曲面中心设计法建立的肥料养分释放特征响应模型可为实际生产提供技术参考。

淀粉基可食膜性能及其影响因素的研究进展

淀粉基可食膜是以淀粉或改性淀粉为主要原料,添加填充物和少量功能成分(抗菌剂/抗氧化物)通过干法或湿法等工艺制成的高分子薄膜,具有生物可降解性和可食性等优点。然而,由于淀粉膜力学性能、阻隔性能等相比传统塑料更差,因此探究淀粉膜性能的影响因素及优化工艺将成为重点研究方向。本文综述了淀粉基可食膜的性能、淀粉的结构性质、加工助剂、淀粉改性等对其性能的影响及机制,并概述了淀粉基可食膜应用前景及存在的问题,展望了其发展前景,为进一步开发具备优良性能的淀粉基可食膜提供参考。

淀粉基吸水树脂后处理方式对其吸水性能的影响

淀粉基吸水树脂因不同纯化和干燥后处理方式形成的不同微孔结构,是影响其吸水性能的关键。文章利用傅里叶变换红外光谱仪,X射线衍射仪,差示扫描量热分析仪和扫描电子显微镜对不同后处理方式的淀粉基吸水树脂的化学结构和性能进行表征。结果表明,后处理方式没有改变淀粉基吸水树脂的晶型结构和玻璃化转变温度;乙醇浸泡处理相比水提醇沉的淀粉基吸水树脂,外表层更加致密,孔洞更深;冷冻干燥相比热风干燥的淀粉基吸水树脂,微孔结构更加完整,孔径更小,孔分布更密集,孔隙率更高。乙醇浸泡-冷冻干燥后处理的淀粉基吸水树脂吸水倍率最高,浸泡吸水24 h,吸水倍率可达1320 g/g,因此乙醇浸泡-冷冻干燥是一种较好的后处理方式。

淀粉基可生物降解材料在食品包装中的研究进展

为了减少白色污染带来的环境伤害,可生物降解的环境友好材料是目前的研究热点。淀粉具有来源广、价格低、可再生、生物相容性高和成膜性强等优势,在食品包装领域中展现出巨大的应用前景。传统淀粉基材料在机械性能方面的不足可以通过新型制备技术或复合其他材料来改善。综述了淀粉基可生物降解材料的制备方法、用于改善性能的添加剂和在食品包装中的应用进展。最后,对淀粉基可生物降解材料的未来发展方向进行了展望。

正交实验法研究淀粉基可降解塑料中淀粉含量的测定

为了优化淀粉基可降解塑料中淀粉含量的测定方法,分别研究了淀粉种类、气流速率、升温速率和样品质量对淀粉含量测定的影响,并采用正交实验法对淀粉含量的测定方法进行优化。结果发现,对淀粉基可降解塑料淀粉含量测定影响最大的实验因素为淀粉种类,其次是样品质量,气流速率和升温速率的影响较小。淀粉基可降解塑料淀粉含量测定的最优实验条件为:淀粉种类为玉米淀粉,气流速率70mL/min,升温速率20℃/min,试样质量5mg。该研究对于提升淀粉基可降解塑料的淀粉含量测量准确性具有重要意义。

MMT改性淀粉基纳米复合纤维的海水降解性能

不可降解渔具造成的“白色污染”和“幽灵捕捞”问题已严重威胁到海洋的生态环境,开发可降解渔具材料已经成为我国渔业可持续发展的有效途径之一。本实验采用熔融纺丝法制备淀粉(STR)/高密度聚乙烯(HDPE)/纳米蒙脱土(MMT)纳米复合纤维,研究MMT对纳米复合纤维的热学性能、力学性能、动态力学性能与海水降解性能的影响。结果显示,引入MMT后,纳米复合纤维的熔融温度(Tm)移向低温,结晶度增加,而断裂强度下降。此外,MMT的加入显著降低了聚乙烯的玻璃态储能模量和内部损耗,但对淀粉相影响不显著。4个月海水降解结果显示,与STR/HDPE纤维相比,STR/HDPE/MMT纳米复合纤维失重率增加了约5%,纤维直径减小了约11%,这表明MMT加快了STR/HDPE纤维的降解过程。本实验系统研究了MMT改性淀粉基纳米复合纤维的海水降解性能,可为渔业等海洋产业用降解新材料的开发与应用提供参考。

淀粉基纤维环保复合材料的制备及阻燃优化

采用热压成型的方法制备淀粉基植物纤维复合材料,分析淀粉纤维比例、热压温度与时间对其力学性能的影响,确定最佳工艺与配方,并添加聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂优化其阻燃性能。结果表明,淀粉纤维比例为3:7,热压温度170℃,热压时间15min时,制备的淀粉基植物纤维复合材料力学性能最好,此条件下材料的弯曲强度与弹性模量分别为12.43Mpa、1569Mpa。当添加30%APP时,复合材料通过UL-94 V-0级,与未添加阻燃剂的样品相比,材料的极限氧指数(LOI)提高60.8%,热释放速率峰值(PHRR),生烟总量(TSP),CO峰值释放(PCOP)分别降低41.9%,60.0%,63.8%,改善了传统天然淀粉纤维板材的易燃问题,拓宽了淀粉纤维复合材料在环保包装材料领域的应用。