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。     

动态高压微射流改性可溶性大豆多糖对大米淀粉理化性质的影响

为考察改性可溶性大豆多糖(MSSPS)对大米淀粉(RS)理化性质的影响,采用动态高压微射流技术,分别在80、120、170MPa的改性压力下,对可溶性大豆多糖(SSPS)进行了改性,得到了MSSPS。向多组RS中分别添加不同质量分数(5.0%,7.5%,10.0%和20.0%)的MSSPS和SSPS,研究其理化性质。结果表明:与SSPS组相比,MSSPS组RS的膨胀力、溶解度和透明度均有所提高;多糖改性压力对RS溶解度和透明度的影响尤为明显,当压力达到120MPa后,溶解度显著提高(P0.05),改性压力为170MPa、质量分数为5.0%的MSSPS组,RS透明度可达6.1%,提高近33%;析水率和凝胶硬度则随着添加量和改性压力的增大而显著下降(P0.05),表明MSSPS能显著提高RS的冻融稳定性,及改善储藏过程中RS的硬化等质构品质。用扫描电镜观察添加MSSPS前、后,4℃下老化7d的RS冻干样品,显示其结构变化为:中空腔壁变薄,空腔变大,类似蜂窝状的结构增多,故从微观结构上证明了MSSPS能降低RS析水率,提高冻融稳定性。研究结果表明:MSSPS对RS理化性质有显著影响,可通过提高冻融稳定性、透明度等,改善淀粉的外观、可接受度和质构品质。     

动态超高压微射流对卵清蛋白微观结构的影响

采用圆二色谱(CD)、X射线衍射(XRD)、ANS荧光探针和紫外(UV)光谱研究了动态超高压微射流对卵清蛋白微观结构的影响。结果表明：卵清蛋白的微观结构的变化与处理压力有关,CD显示不同压力处理的卵清蛋白二级结构中的α-螺旋,β-折叠,β-转角和无规卷曲之间发生相互转化,二级结构的有序性提高;X射线衍射图谱直观显示不同压力处理的卵清蛋白晶体结构增加,160 MPa处理下结晶区最大,说明蛋白结构的有序性提高,与CD分析结果相似;ANS荧光探针光谱显示卵清蛋白的表面疏水性随着处理压力的增大而提高,120 MPa处理下达到最大;紫外光谱显示随着处理压力的增大,卵清蛋白最大紫外吸光值下降,卵清蛋白分子表面的具有紫外吸收的芳香氨基酸残基被包埋于分子内部,卵清蛋白的三维结构发生改变。     

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。     

发酵与动态高压微射流对豆渣膳食纤维理化特性的影响

采用乳酸菌发酵结合动态高压微射流(Dynamic High Pressure Microfluidization,DHPM)技术,对豆渣进行改性,探讨其对膳食纤维组成、水化性质、持油力、胆汁酸结合能力及阳离子交换能力的影响。结果表明:乳酸菌发酵和DHPM均可有效提高豆渣中可溶性膳食纤维的含量,并降低不可溶性膳食纤维的含量,使可溶性与不可溶性膳食纤维含量的比值最大达到1∶2.6;乳酸菌发酵和DHPM能明显改善膳食纤维的水化性质和持油力,但对阳离子交换能力的影响不显著;乳酸菌发酵使豆渣膳食纤维结合胆汁酸的能力下降,而DHPM则使之升高。乳酸菌发酵和DHPM可以作为提高膳食纤维生理功能的有效途径。     

动态高压微射流技术对木瓜蛋白酶活性的影响

研究了动态高压微射流技术对木瓜蛋白酶活性的影响,并以荧光光谱为检测手段对木瓜蛋白酶的分子构象进行表征。结果显示,动态高压微射流处理(120~180 MPa)后,木瓜蛋白酶酶活降低。经180 MPa处理1次,木瓜蛋白酶相对酶活降至90.04%。随着处理压力的增加,木瓜蛋白酶分子、酪氨酸残基、色氨酸残基的荧光发射峰位置分别从对照组的334、285、277.5 nm红移至140 MPa处理组的335.5、285.5、278.5 nm,然后回移至180 MPa处理组的334、285、278 nm。在0~4℃放置24 h后,酶活进一步降低,木瓜蛋白酶和酪氨酸残基的荧光强度出现波动(降低、上升然后再降低),表明动态高压微射流处理(120~180 MPa)改变木瓜蛋白酶分子构象的效果较为明显,形成的新构象稳定性低。     

双波长分光光度法测定玉米微孔淀粉的直链淀粉、支链淀粉含量

采用双波长分光光度法同时测定玉米和玉米微孔淀粉中直链和支链淀粉的含量。由直链淀粉-碘、支链淀粉-碘复合物的吸收光谱,确定直链和支链淀粉的最大波长分别为607、534nm,选取参比波长分别为433、729nm,将样品的吸光度差值代入回归方程,可求出样品中直链和支链淀粉的含量。通过测定玉米淀粉的直链、支链含量,以期为微孔淀粉的致孔机理研究提供理论参考。     

基于FLUENT的动态高压微射流内部孔道流场的数值模拟

 以动态高压微射流振荡反应腔内部孔道流场为研究对象,建立了反应腔内部孔道的几何模型和网格模型,选择SIMPLEC算法和RNG k-ε模型,运用FLUENT软件对流场进行数值模拟,以揭示流场内各位置上的静压和速度分布。计算结果表明：高速射流撞击增加了流场内的撞击作用力,流速的急剧增加使速度梯度迅速加大,剪切应力极大增强,保证了微射流均质机极佳的作用效果;由于反应腔内部孔道流场的静压与速度变化相反,静压的急剧变化使空穴效应及压力释放效应极大增强,空穴作用力得以强化,对微射流均质机反应腔内的材料产生“腐蚀”作用。设计反应腔内部孔道时,在保证撞击区速度的前提下,应适当减小进料速度和分流管进口拐角角度,并选用较短的出料管。     

高压下碳纳米管的X射线衍射研究

 用同步辐射原位高压能散X射线衍射技术,对碳纳米管进行了结构和物性的研究,压力达50.7 GPa。在室温常压下,碳纳米管的结构和石墨的hcp结构相似,其(002)衍射线的面间距为d₀₀₂=0.340 4 nm,(100)衍射线的面间距为d₁₀₀=0.211 6 nm。从高压X射线衍射实验看到,当压力升到8 GPa以上时,(002)线变宽变弱,碳纳米管部分非晶化。而当压力从10 GPa或20 GPa卸压至零时,(002)线部分恢复。但当压力升高至最高压力50.7 GPa时,碳纳米管完全非晶化,而且这个非晶化相变是不可逆的。用Birch-Murnaghan方程拟合实验数据,得到体弹模量为K₀=(54.3±3.2)GPa（当K′₀=4.0时）。     

高压下的同步辐射能量色散粉末衍射

 同步辐射已经成为高压研究的一个非常理想的光源。在北京同步辐射装置（BSRF）上、结合金刚石对顶砧超高压实验技术建立起来的能量色散X射线粉末衍射系统,已用于物质状态方程和结构相变的研究。介绍了能量色散衍射方法,以及同步辐射原位测试过程。     

高压下液态硝基甲烷的分子动力学模拟

 对高压下液态硝基甲烷的性质进行经典和基于第一性原理计算的Car-Parrinello分子动力学（CPMD）模拟。利用经典势的分子动力学（MD）模拟研究了高压压缩状态下液态硝基甲烷的结构和热力学性质,得到了高达14.2 GPa压力下的理论Hugoniot数据。对于一些热力学函数,如总能和粒子速度,经典势模拟给出了很好的总趋势,基本特征和实验观测一致。但是在给定的密度下,经典模拟预言的Hugoniot压力偏高。在几个选定的密度下,进行了CPMD模拟,得到了二体相关函数、速度自相关函数、振动光谱和其它的热力学性质,并与经典模拟结果进行了比较。对二体相关函数的分析表明经典势的短程部分的刚性可能太强,从而导致了比实验值高的理论压力值。对于某些二体相关函数,CPMD模拟和经典模拟结果差别很大,可以归结为量子效应。当压力增高时,量子模拟得到的振动光谱向高频部分移动的现象与实验观测相符合。     

高压NMR在蛋白质结构和动力学研究中的应用

与温度一样,压力是基本的热力学变量.蛋白质在溶液中是多种构象的热力学平衡体.在不同的温度和压力等条件下,蛋白质包括折叠构象、变性构象以及各种中间体在内的不同构象的存在频率各不相同.当用压力作为扰动时,由于这些构象的偏摩尔体积不同,它们的存在频率便会因而发生变化,加压可将平衡向具有较小偏摩尔体积的方向移动.因此,利用高压核磁共振(NMR)技术,不仅可以研究高压对蛋白质结构和动力学的影响,还可以通过改变压力,在更为广泛的构象空间研究蛋白质结构和动力学.例如,利用平衡体系在加压时向体积小的构象方向移动这一特性,能够对在常压下因其存在频率低而难于检测、但在高压下因其体积小而存在频率增加了的构象进行深入研究,而这些构象往往与蛋白质的功能密切相关.该篇综述首先介绍了高压在蛋白质科学研究中的历史、有关概念和高压NMR技术;其次,结合实例,阐述高压NMR技术在蛋白质结构、折叠以及动力学研究中的应用;最后,对高压NMR技术在蛋白质研究中的应用前景进行展望.     

Three-Stage Evolution of the Structure and the Effect of Nonadditive Hardening of Layered Composites of Amorphous Alloys under High-Pressure Torsion

JETP Letters - The local chemical composition of composites consisting of alternating layers of Co28.2Fe38.9Cr15.4Si0.3B17.2 and Fe53.9Ni26.5B20.2 amorphous alloys subjected to torsion with...     

压强对Zr_(67)Ni_(33)非晶合金结构和动力学性能的影响

采用分子动力学的方法模拟Zr_(67)Ni_(33)合金液体在不同压强下快速凝固过程,通过结构分析方法如对分布函数、配位数、Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法,以及动力学参数如均方位移、自散射关联函数、非高斯参数研究压强对Zr_(67)Ni_(33)非晶合金局域原子结构和其过冷液体动力学性能的影响.研究结果表明:压强越大,Zr_(67)Ni_(33)非晶合金中Zr-Ni原子间的相互作用越强,体系结构有序性越强,过冷液体中动力学减慢和动力学不均匀现象越显著.     

极端条件下Ge_3N_4的弹性性能、电子性质和相稳定性

采用密度泛函理论框架下的平面波方法结合准谐近似,研究了Ge3N4的β相、w相和γ相在高温高压条件下的力学稳定性、相变点、电子结构和弹性性质。结果表明:γ相的抗剪切能力最强、刚度最大、属于超硬材料,β相具有最小的体弹模量、杨氏模量和G/B值、因此韧性和延性最好;w相和β相都属于延性相;而γ相则呈现出脆性,在30GPa后转变为延性材料。3种相都属于半导体,成键主要来自于N-2p轨道和Ge-4s、Ge-4p轨道的杂化;它们的结构能保持稳定是源于强烈的共价键;β相、w相和γ相分别属于Γ-A型、Γ-N型间接带隙和直接带隙半导体。研究发现,β→w相变对压强非常敏感,可以认为该相变是因压强的改变而引起的;w→γ相变伴随着晶胞体积的塌缩;同时,还成功地得到了β→w→γ相变的相界。     

Effect of the Interatomic Exchange Interaction on the Magnetic Phase Transitions in Spin Crossover Systems under High-Pressure

The phase diagram of an antiferromagnet with the spin crossover from the high-spin to low-spin state with S = 0 with increasing external pressure has been calculated with regard to the pressure dependence of the exchange integral. The calculated results are compared with the experimental data on ferropericlase Fe_xMg_{1 – x}O.