X射线衍射法研究不同类型淀粉高静压处理后晶体结构的变化

对300, 450和600 MPa不同高静压力下导致的淀粉结晶结构变化进行研究。选择不同类型、不同链/支比的三种淀粉为研究对象,进行高静压处理,利用X射线衍射法分析高静压对不同类型,不同链/支比淀粉晶体结构的影响。结果表明：由于X射线衍射峰加强及相对结晶度增大,糯玉米淀粉在300 MPa表现为韧化作用,在450 MPa结晶结构完全解体,600 MPa时发生重结晶;HylonⅦ淀粉在600 MPa以下的高静压处理只表现出韧化效果,结晶度增加但不明显;木薯淀粉在300 MPa具有韧化作用,600 MPa结晶结构完全消失,表现为韧化-颗粒结晶解体两个过程。因此,本文提出淀粉颗粒在高静压处理过程中经历压缩韧化-晶体结构解体-重结晶三个发展阶段。     

水分对高静压处理不同类型淀粉微观结构的影响

利用高静压(HHP)作为物理变性方法处理糯玉米淀粉和木薯淀粉,考察水分含量对不同类型淀粉的糊化及重结晶的影响。用偏光显微镜、扫描电子显微镜观测HHP处理后淀粉颗粒的形态变化,利用激光粒度分析仪记录淀粉颗粒的粒度分布及变化规律,结合X射线衍射曲线及低场核磁共振图谱,分析淀粉颗粒内水分的结合方式及程度。结果表明:当粉水比(淀粉质量和水质量之比)为3/10~5/10时,在HHP处理下,两种淀粉均发生结晶解体和溶胀现象。糯玉米淀粉的重结晶程度顺序为4/10粉水比3/10粉水比5/10粉水比;木薯淀粉颗粒结晶结构完全消失,结晶破坏的程度是3/10粉水比4/10粉水比5/10粉水比。随着水分含量增大,糯玉米淀粉及木薯淀粉的粒度逐渐增大。干燥后淀粉中的水分主要以结合水的形式存在,且水分参与结晶结构的形成。     

高静压对淀粉结构及糊化性质的影响

综述了高静压对淀粉的影响。阐述了高静压的定义及其原理,与高静压的作用直接相关的淀粉结构及其性质。根据文献资料报道对25种以上淀粉的研究表明,高静压不仅对淀粉结构影响明显,包括微观结构、宏观颗粒形态,而且对淀粉糊化过程及性质也有较大的影响。施加的压力、淀粉的种类、处理温度、溶液浓度不同,对淀粉的结构和糊化影响也显著不同。大量的研究表明,高静压对淀粉的处理是有潜力的非热物理变性的手段,通过利用不同的高静压处理手段,得到不同品质的高静压淀粉产品,使淀粉在不同的领域中发挥更大的作用。     

热和高静压杀菌对糟卤虾仁货架期及品质的影响北大核心CSCD

为研究热和高静压杀菌对糟卤虾仁品质和货架期的影响,分别采用热和高静压(HHP)方法对糟卤虾仁样品进行处理。根据样品微生物菌落总数随着杀菌时间的变化曲线,确定较优的热和高静压杀菌条件分别为85℃、20min和550MPa、10min。通过理化指标和感官评价对杀菌处理后的样品品质进行评价。结果表明,贮藏过程中,热和高静压杀菌组样品的pH值和水分含量均无显著变化;贮藏30d后,热和HHP杀菌组的综合评分均低于对照组,但是HHP杀菌组样品在形态、色泽、软硬度等方面均优于热杀菌组;贮藏90d后,HHP杀菌组样品的微生物菌落总数达到2.5×104 cfu/g,接近行业标准的上限(3.0×104 cfu/g),远高于热处理组(70cfu/g),相应地,HHP杀菌组的TVB-N值也高于热处理组。     

热和高静压杀菌对糟卤虾仁货架期及品质的影响

为研究热和高静压杀菌对糟卤虾仁品质和货架期的影响,分别采用热和高静压(HHP)方法对糟卤虾仁样品进行处理。根据样品微生物菌落总数随着杀菌时间的变化曲线,确定较优的热和高静压杀菌条件分别为85℃、20min和550MPa、10min。通过理化指标和感官评价对杀菌处理后的样品品质进行评价。结果表明,贮藏过程中,热和高静压杀菌组样品的pH值和水分含量均无显著变化;贮藏30d后,热和HHP杀菌组的综合评分均低于对照组,但是HHP杀菌组样品在形态、色泽、软硬度等方面均优于热杀菌组;贮藏90d后,HHP杀菌组样品的微生物菌落总数达到2.5×104 cfu/g,接近行业标准的上限(3.0×104 cfu/g),远高于热处理组(70cfu/g),相应地,HHP杀菌组的TVB-N值也高于热处理组。     

动态超高压微射流对糯米淀粉结构的影响

以6%的糯米淀粉溶液为原料,并采用扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见(UV/Vis),偏光显微(PLM),X射线衍射(XRD)分析动态超高压微射流处理对糯米淀粉微观结构的影响。结果表明：动态超高压微射流处理后,扫描电镜显示不同压力处理下的糯米淀粉颗粒结构受到不同程度的破坏,经过160 MPa处理后,淀粉颗粒被冲击成片状; 紫外-可见分析中碘兰值变小,支链淀粉含量减小,表明超高压处理过程中支链淀粉的结构被破坏; 偏光显微显示糯米淀粉颗粒的偏光十字随着处理压力的增加逐渐模糊,经160 MPa处理后,多数淀粉颗粒偏光十字消失; X射线衍射分析表明在120 MPa处理后,相对结晶度开始降低,但降低幅度较小。     

高静压对菠菜类囊体膜叶绿素和蛋白光谱特性的影响

研究了100、250和500MPa高静压(High Hydrostatic Pressure,HHP)处理对菠菜类囊体膜叶绿素浓度、可溶性蛋白浓度、叶绿素室温吸收光谱、叶绿素发射和激发荧光光谱、蛋白荧光光谱的影响。结果表明,同热处理的菠菜相比,HHP处理的菠菜类囊体膜能保持较高的叶绿素和可溶性蛋白浓度,较高的叶绿素室温吸收光谱、叶绿素发射和激发荧光光谱、蛋白荧光光谱能力,并且在100和250MPa时效果更加显著。另外,HHP处理后的菠菜类囊体膜仍能保持光系统Ⅱ捕光和被激发的能力,同时蛋白荧光光谱的变化也反应出HHP处理后类囊体膜蛋白组分的变化。由此推断,HHP保持绿色蔬菜的颜色品质可能与类囊体膜功能特性的维持有关。     

喇曼光谱法测定单个大米淀粉微粒糊化过程的实时研究

在特定加温模式和过量水分条件下,采用激光光镊喇曼光谱系统研究了单个大米淀粉微粒的糊化行为,获得了整个糊化过程的喇曼光谱.以光谱峰高的变化标记糊化过程,进一步验证了477cm-1峰归属为淀粉分子骨架振动的事实.通过分析C-O-H基团相关特征峰1052、1083、1127、1339cm-1的变化情况研究大米淀粉颗粒糊化过程中的速率问题.结果显示:糊化开始后,相关特征峰在过程中呈增强趋势,随着时间增加,温度升高,速率加快,直至糊化结束.     

喇曼光谱法测定单个大米淀粉微粒糊化过程的实时研究

在特定加温模式和过量水分条件下,采用激光光镊喇曼光谱系统研究了单个大米淀粉微粒的糊化行为,获得了整个糊化过程的喇曼光谱.以光谱峰高的变化标记糊化过程,进一步验证了477 cm-1峰归属为淀粉分子骨架振动的事实.通过分析C-O-H基团相关特征峰1 052、1 083、1 127、1 339 cm-1的变化情况研究大米淀粉颗粒糊化过程中的速率问题.结果显示:糊化开始后,相关特征峰在过程中呈增强趋势,随着时间增加,温度升高,速率加快,直至糊化结束.     

红外光谱法表征聚己内酯结晶度的研究

用等温结晶的方法制备了不同结晶度的聚己内酯样品,用DSC标定了样品的结晶度。样品的红外光谱图经分峰处理后,用结晶度为横坐标、1 470cm~(-1)的峰面积A1 470与1 458cm~(-1)的峰面积A1 458的比值为纵坐标绘制函数图,回归方程为y=-5.034 6x~2+5.380 2x-0.030 3,R~2=0.996 3,拟合关系良好。结果表明红外光谱可以用来表征聚己内酯的结晶度。1 470和1 458cm~(-1)两个峰代表了亚甲基CH_2不同的剪式振动状态。拟合曲线的增长趋缓表明聚己内酯结晶时更易在晶胞的b轴方向堆砌。     

极端高静压对鲜切胡萝卜质地的影响

采用极端高静压(700~1 200MPa)处理鲜切胡萝卜片,以热处理和未经处理的样品为对照,对其质地特性和细胞壁微观结构进行对比分析,并探究了处理后的样品在贮藏期间(7d)质地和细胞壁结构的变化。结果表明:与未处理样品相比,经700、800、900、1 000、1 100和1 200MPa高静压处理2min后,胡萝卜硬度分别下降67.65%、72.17%、67.30%、74.05%、77.67%和62.46%,硬度变化与压力变化并无显著相关性;在处理压力不大于1 000MPa时,胡萝卜硬度随处理时间的延长而降低;经不同强度的高静压处理后,胡萝卜切片的胶黏性和回弹力都显著下降(P0.05),且细胞壁发生不同程度的破裂;在贮藏期间,处理后的样品硬度随贮藏时间的延长而逐渐降低,与刚处理的样品相比,细胞壁中的果胶发生明显降解,细胞壁持续溃散,刚性结构消失。     

动态高压微射流对玉米直链淀粉结构的影响

以玉米直链淀粉为研究对象,采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射及红外光谱研究了动态高压微射流(DHPM)不同压力处理(80～200MPa)对直链淀粉结构的影响。结果表明,扫描电镜显示玉米直链淀粉经DHPM处理后,其表面形貌发生改变,颗粒结构被破坏,有团聚现象;原子力图像显示处理后的淀粉分子相互交联缔合,排列成紧密的网状结构;X射线衍射和红外光谱分析得出处理后的直链淀粉晶型未改变,结晶度随压力增大而减小,这为DHPM对淀粉改性提供了理论基础。     

应用SRCD和FTIR分析超高压处理对蘑菇多酚氧化酶二级结构的影响

应用同步辐射紫外真空圆二色光谱(SRCD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和荧光光谱研究了超高压(HHP)处理对蘑菇多酚氧化酶(PPO)二级结构和三级结构的影响。HHP处理使蘑菇PPO的α-螺旋含量明显减少,二级结构发生改变。通过SRCD光谱和FTIR光谱分析得出的未处理或HHP处理蘑菇PPO的二级结构含量均存在一定的差异,这种差异可能是由于测量温度、酶液浓度和分析方法等多种因素造成的。荧光光谱表明,HHP处理后,蘑菇PPO溶液荧光光谱的强度降低,最大发射峰发生了红移,表明HHP处理改变了蘑菇PPO分子的三级结构。     

XRD与NMR的热处理竹材结晶性能研究

木质纤维素的结晶度研究方法较多,但目前观点不一。采用三种不同的热处理方法(稀酸,碱及甘油高温处理)并基于X射线衍射(XRD)和固体核磁共振技术(CP/MAS 13 NMR),综合研究竹材结晶度变化规律,通过X射线衍射参数及高斯函数曲线分析结晶纤维素C-4区域的信号面积分析,获得不同的化学热处理介入下竹材化学成分及结晶度变化机理。结果表明:经过化学热处理后,竹材的结晶度指数总体增加,碱处理002峰尖锐程度增大,并向大角度方向偏移明显,002晶面宽度变大,结晶区层间距尺度变小。CP/MAS 13 NMR与XRD结果基本一致,但是计算值偏小。未处理竹材在84.6ppm信号处分裂成两个峰顶,88.7和83.1ppm,,表明C-4在热处理过程中发生了从纤维素Ⅰ~Ⅱ的化学转换,从化学结构变化的角度证明了碱处理可以有效破坏竹子纤维之间的内结合阻力,并产生高度活性纤维素,对于实现木质纤维素原料的高效生物转化利用提供指导。     

动态高压微射流作用对膳食纤维结晶结构的影响

 利用N₂吸附法、X射线衍射、傅立叶红外光谱仪（FTIR）等手段,对动态高压微射流技术（Dynamic High Pressure Microfluidization,DHPM）处理前后膳食纤维的比表面积和结晶结构的变化进行表征,研究DHPM对膳食纤维结晶结构的影响。结果表明,经DHPM处理后,膳食纤维的比表面积显著高于未处理的原料膳食纤维（p<0.05）。在40~140 MPa压力区间,样品的比表面积随DHPM处理压力的升高而增加,处理压力为140  MPa时,达到最大值为2.887 5 m²/g。压力继续增大,微小颗粒间的重新聚集,使其对N₂的可及度减小,比表面积下降。X射线衍射结果显示,DHPM处理并没有使膳食纤维的晶型发生改变,为纤维素Ⅰ型。经DHPM处理后,样品表观结晶度显著减小,内部的有序度下降。处理压力越大样品的表观结晶度越小。FTIR光谱分析表明,DHPM处理会破坏膳食纤维内的部分氢键,处理压力越大,作用效果越明显。     

抗降解屏障差异的杂交杨木萃取分离的FTIR光谱研究

植物细胞壁复杂的化学物理结构形成生物质抗降解屏障,严重阻碍了生物质材料的转化利用。本研究选用三种不同抗降解特性的自然变异杂交杨木,采用复合溶剂体系对原料木质素、半纤维素和纤维素进行萃取分离。利用FTIR和XRD表征样品萃取分离前后微观结构的变化。结果显示,2 910, 1 420, 1 100, 1 030以及900 cm^-1的吸收峰为纤维素的特征峰;这些特征峰在低抗降解性样品中强度变化高于抗降解性高的样品谱图;抗降解程度低的原料萃取分离效率高、纤维素固体得率高,其萃取处理后所得纤维素结晶度最高,达到84.5%,而HR-Factionation的木质素去除率和纤维素结晶度最低,仅为77.6%和81.3%。研究结果表明,在萃取分离过程中,原料抗降解性与木质素去除率成正比,与纤维素的结晶度和可消化率成反比。     

PVP对Nylon 6形貌及结晶行为影响的研究

采用变温红外光谱、示差扫描量热（DSC）和偏光显微镜（POM）等方法研究了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与尼龙6（nylon 6）分子间的相互作用及其对nylon 6热行为及结晶形貌的影响。DSC结果表明PVP的加入明显影响了nylon 6的熔融和结晶行为：随着PVP含量增加,PVP/nylon 6共混物的结晶温度、熔融温度及结晶度均逐渐降低;POM观察显示：随着PVP含量增多,nylon 6的球晶尺寸变小、球晶逐渐变得不完善。变温红外光谱结果表明,无定形PVP分子的羰基能够与nylon 6分子的N—H基团形成新的氢键,部分破坏了nylon 6分子之间的氢键结构,从而阻碍了nylon 6分子的规整排列,使其结晶度降低并导致nylon 6结晶形貌的变化。     

水热金刚石压腔结合拉曼光谱技术进行Na2SO4-水体系溶解结晶动力学研究

成矿作用过程中,温压条件改变导致矿物溶解重结晶,溶液中溶质浓度发生变化。从溶液中析出晶体的粒度同时存在着时间和空间的分布,是复杂的动力学过程。当前对矿物在流体中溶解重结晶动力学研究主要使用高压釜或活塞圆筒等封闭设备测定溶液溶质浓度的变化或固相矿物的形态变化,降温淬火反应会影响样品的真实组成。使用可进行原位观测的金刚石压腔结合拉曼光谱分析技术,研究无水芒硝-饱和Na₂SO₄溶液随体系温度压力变化所出现的晶体溶解重结晶过程。通过原位观测无水芒硝溶解、结晶变化来探究硫酸钠晶体在不同温压条件下的溶解结晶动力学反应机制。结果表明常温条件下无水芒硝拉曼位移分别位于449.9,620.5,632.9,647.4,993.3,1 101.8,1 132.2和1 153.1 cm-1。随着体系温度的缓慢升高,固相Na₂SO₄的晶形不断发生变化,温度至193 ℃时无水芒硝（Na₂SO₄）完全溶解,降温重结晶出现了新的1 196.5 cm-1拉曼特征峰,重结晶晶体为芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）;金刚石原位观测结果显示迅速升温过程中无水芒硝发生部分溶解重结晶,重结晶区域拉曼特征峰显示依然为无水芒硝。拉曼光谱定量分析结果显示,溶液中SO2-₄,H₂O的拉曼谱峰面积比值参数更能反映SO2-₄浓度的变化, 体系达到溶解重结晶平衡状态时,SO2-₄/H₂O峰面积比值AR为(0.016 6±0.000 4),误差为2.4%。应用Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov（JMAK）模型结合溶液中SO2-₄/H₂O峰面积比值变化对体系中固相无水Na₂SO₄的溶解重结晶过程进行动力学拟合,计算得出无水硫酸钠在109 ℃条件下的溶解结晶反应的反应级数为1.266 7,反应平衡常数为0.001 26。综上所述,水热金刚石压腔装置实验步骤少,过程简便,可避免由于淬火过程中退化交换作用等造成的误差,应用水热金刚石压腔原位观测的装置优势结合拉曼光谱定量分析技术可实现高温高压条件下矿物在水溶液中溶解结晶动力学过程的原位观察和测定,是一种高效的动力学研究手段。     

不同粒度条件下矿物光谱变化分析

矿物粒度是影响矿物光谱特征的一个重要因素,探索不同粒度下矿物光谱曲线的变化情况以及相同粒度下不同矿物的光谱差异,不仅是高光谱矿物遥感信息识别的关键,也为研究矿物随着粒度变化而产生的光谱差异提供理论基础。利用地物光谱仪对采集的六种矿物进行观测,获取了不同粒度下的反射率光谱曲线,同时生成一阶微分光谱曲线,进而分析了不同粒度下各种矿物的光谱变化特征,对比了相同粒度下不同矿物的光谱差异,探索高光谱遥感识别矿物的可能波段。结果表明：各种矿物的光谱曲线均会随着粒度的改变而产生较大的差异,但变化规律不尽相同,紫苏辉石的整条光谱曲线都会随着粒度的增加而下降,叶蛇纹石、赤铁矿、高岭石、绿泥石的光谱曲线在特定的波长范围内随着粒度的增加而下降,橄榄石的光谱与粒度大小不存在直接的相关性;相同粒度下,不同矿物的光谱反射率在大部分波段范围内差异较大,为实现矿物高精度识别提供了可能;叶蛇纹石、高岭石、绿泥石具有较多的宽度较窄、强度较小的吸收峰,而赤铁矿、橄榄石、紫苏辉石的光谱曲线相对平滑,吸收和反射峰的数量较少。本研究旨在为矿物光谱库的构建以及矿物的高光谱技术识别提供基础数据和理论支撑。     

FTIR原位研究PCL薄膜的结晶过程

利用带热台的傅里叶变换红外光谱仪 (FTIR) ,原位跟踪了聚ε 己内酯 (PCL)在硅基片及KBr单晶基片上的结晶和熔融过程。发现在结晶过程中 ,由于结晶后分子间的自由体积缩小 ,分子间相互作用增强而导致了CO峰位的漂移及C—O—C ,C—H结晶峰的出现。并通过结晶峰与非晶峰对比计算出了相对结晶度。对不同浓度的PCL/THF溶液成膜的FTIR测试表明 ,薄膜厚度越小 ,结晶度越低。这可能是由于基板及几何维数的限制导致。另外发现 ,相同条件下 ,PCL在KBr基板上成膜后的结晶度要大于在硅片上成膜的结晶度。