制糖工程硕士毕业论文

制糖工程论文开题报告模板

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论文题目： 酰基含量对结冷胶流变和凝胶性能的影响

一、选题背景

结冷胶是一种经微生物通风发酵得到的新型天然食用胶。最初于 1978 年发现，1988年日本批准结冷胶可应用于食品中，随后，美国和欧洲等国家也批准其作为凝胶剂、稳定剂和增稠剂在食品中使用。结冷胶的分子骨架由葡萄糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸组成，分子量约为 ×106Da，能形成双螺旋结构。结冷胶生产菌是通过复杂的菌种筛选得到的能够生产亲水性胶体的目的菌。结冷胶能够形成澄清透明的凝胶，且具有较好的热稳定性，与其他多糖凝胶相比，其凝胶强度不依赖于 pH。结冷胶的优良性质使其在食品、医药和化工等领域得到了广泛应用。结冷胶还具有良好的复配性，不仅高、低酰基可以复配，还可与其他多糖凝胶复配，通过复配胶之间的优势互补作用，进一步扩大了其应用范围。

二、研究目的和意义

本课题是“十二五”国家科技支撑计划(2011BAD23B04);国家高技术发展计划(863)项目(2012AA021505);国家自然科学基金项目();无锡市科技支撑计划(CLE01N1208);无锡市中小企业创新基金(CBE01G1344)等项目研究的重要组成部分。结冷胶具有重要的商业价值，它生产周期短，理化性质稳定且安全无毒，优越的性能使其得到了广泛的研究和应用[61]。本实验室于1995年率先开始研究结冷胶的生产发酵技术;1996年，结冷胶在我国批准可作为增稠剂、稳定剂使用，近年来国内对结冷胶的需求量增长迅速，主要用于悬浮饮料、果冻和软糖等方面，结冷胶分离纯化等后提取过程较难操作，导致生产成本和市场价格偏高，同时其用法和用量，以及其他物质对结冷胶的影响等问题，在使用时仍不能准确把握[62]。目前国内主要侧重于低酰基结冷胶性质和应用研究，大部分低酰基结冷胶已达到美国Kelco公司水平[63]。对高酰基结冷胶性质的研究是其应用于食品、医药和化工等行业的必要理论基础，但高酰基结冷胶的粘度更大，其生产工艺也更为复杂。酰基含量介于高酰基和低酰基结冷胶之间的结冷胶，具有较高酰基结冷胶更低的凝胶转变温度和较低酰基结冷胶更高的粘度，其独特的性质使其可以适用于更多的领域，弥补高酰基结冷胶和低酰基结冷胶在应用上的局限性，但由于酰基含量测定方法的限制，部分脱酰基结冷胶的研究和生产也停滞不前。国内外对结冷胶的研究涉及其微观结构、流变学和凝胶性质、外加物质的.影响以及应用等方面，对结冷胶的性质已经有了一定的了解。本文主要侧重于结冷胶的侧链——酰基的研究，建立酰基含量测定更为精确的HPLC方法，以期为高酰基结冷胶的品质提供有效的监测手段。然后，结合HPLC方法对部分脱酰基结冷胶的制备条件进行了初步摸索，得到一系列不同酰基含量的结冷胶，对其中的几种样品进行流变学和凝胶性质研究，了解酰基对结冷胶性质的影响，这不仅可以增加结冷胶的种类，扩大结冷胶的应用范围，也为其应用提供一定的理论基础，同时，对复配胶的凝胶转变温度进行初步探索，研究酰基含量相同的结冷胶和复配胶之间的性质差异。

三、本文研究涉及的主要理论

Morris等还研究了两种酰基分别对结冷胶性质的影响，通过控制脱酰基条件，得到了甘油酰基含量相近而乙酰基含量不同的两种结冷胶。并研究了两种结冷胶动态模量随温度的变化，发现总酰基含量较高的样品其凝胶转变温度较高，乙酰基含量低的样品在温度转变曲线上表现出明显的热滞现象，而乙酰基含量高的样品则没有热滞性，说明乙酰基含量高的样品其凝胶网络稳定性相对较差，位于双螺旋边缘的乙酰基对双螺旋的聚集起到一定的阻碍作用。那么，高酰基结冷胶更稳定的性质可能只是甘油酰基的作用。除了高酰基和低酰基结冷胶外，部分脱酰基的结冷胶具有其独特性质，若能控制反应条件得到这样的结冷胶，可以增加结冷胶种类，按照应用需求选择不同酰基含量的结冷胶，也能让结冷胶适用于更多领域。Chang等利用不同的碱和反应条件，制备了不同甘油酰基和乙酰基的一系列结冷胶，KOH浓度为 g·g-1结冷胶，在25~36℃反应2~18 h，或在100℃反应5 min，观察不同反应条件对结冷胶酰基含量的影响。发现在低温下，长时间反应，对甘油酰基含量影响较小，而乙酰基基本可全部脱去，在100℃高温下，则很容易除去甘油酰基。除了用KOH作为反应物外，作者还同时加入了NaCl、KCl和CaCl2等在高温下进行脱酰基反应，盐的加入对酰基起到一定保护作用，酰基含量变动相对较小。Sworn等除用强碱KOH进行脱酰基反应外，还利用Na3PO4和Na2CO3等弱碱进行反应，弱碱提供较温和的反应环境，酰基含量更容易控制。弱碱处理会减少总酰基含量，同时对甘油酰基有更强烈的作用，增加乙酰基/甘油酰基比例，强碱处理也会增加乙酰基的比例，但作用较弱碱更弱。酰基含量的准确测定是结冷胶研究的重要基础，不仅可以更好的研究两种酰基分别对结冷胶性质的影响，两种酰基的总含量及比例也是监测高酰基结冷胶产品品质的重要指标之一。多糖中酰基含量的测定常用比色法和滴定法，比色法利用碱性羟胺与乙酰基生成游离的乙酰羟肟酸，再与Fe3+和发生显色反应，根据吸光度来测定酰基含量;滴定法主要利用反应式1-1的原理，以酚酞为指示剂，通过测定脱酰基过程消耗的碱的体积，根据公式计算酰基含量。Cheetham等曾用HPLC方法，将黄原胶上的丙酮酰基和乙酰基游离下来，分别测定含量。

结冷胶在食品中主要用作增稠剂和稳定剂，其在低浓度时形成的“弱凝胶”网络，可悬浮牛奶中的可可颗粒，形成巧克力牛奶饮品，此性质使其也可用于冰激凌、酸奶等产品。结冷胶可用于食品保护膜，防止在烹炸过程中食品吸收过多的油。此外，碱处理后的结冷胶还可作为凝胶剂、乳化剂、润滑剂以及悬浮材料等用于食品和生物技术行业。2011年美国国家有机项目已批准结冷胶用于有机食品和饮料。在化工领域，结冷胶凝胶澄清透明以及在高温下的稳定性，使其用于防晒露及护发素等护理产品，同时也可用于提高纸张的强度。结冷胶在医药领域可以作为药物赋形剂用于药物的传递，也可以作为人类组织再生三维支架的主要架构物质。结冷胶也可以替代琼脂作为植物和微生物培养基，不仅能够经受长时间的高温灭菌，且澄清透明的凝胶特性也可以更好的观察培养物的生长状态。由于结冷胶具有独特优良的性质，使其具有良好的应用前景，为其实际应用而进行的理论基础研究也尤为重要。

四、本文研究的主要内容及研究框架

(一)本文研究的主要内容

本文以结冷胶以及其侧链酰基为主要研究对象，建立两种酰基含量的测定方法，对不同酰基含量结冷胶的制备条件进行初步摸索，研究酰基对结冷胶流变学和凝胶性质的影响，并对复配胶的凝胶转变温度进行初步探索，主要研究内容有以下四点：

1. 探索能够准确测定结冷胶上甘油酰基和乙酰基含量的HPLC方法，并对该方法进行准确性、重复性、稳定性等方面的验证。

2. 探索不同酰基含量结冷胶的制备条件，控制不同的反应条件，制备得到一系列酰基含量不同的结冷胶。

3. 对一系列不同酰基含量的结冷胶进行流变学性质和凝胶性能的研究，以期得到不同酰基含量结冷胶的性质差异，以及酰基对结冷胶性质的影响。

4. 配制与部分脱酰基结冷胶酰基含量相同的复配胶，并对其凝胶转变温度进行初步探索，以期发现部分脱酰基结冷胶和复配胶的性质差异。

(二)本文研究框架

本文研究框架可简单表示为：

五、写作提纲

摘要 3-5

Abstract 5-6

第一章 绪论 9-19

概述 9

结冷胶的结构 9-11

结冷胶的分子结构 9-10

结冷胶的固态结构 10-11

结冷胶的凝胶性质 11-12

结冷胶的流变学性质 12-15

结冷胶的稳态流变学性质 12-13

结冷胶的动态流变学性质 13-15

复配胶的流变学性质 15

酰基对结冷胶性质的影响 15-17

结冷胶的应用 17

课题来源及立题意义 17-18

研究内容 18-19

第二章 材料与方法 19-25

材料 19-20

主要试剂 19-20

主要仪器 20

实验方法 20-21

溶液的配制 20-21

HPLC混合标准溶液的配制 21

结冷胶脱酰基的处理方法 21

分析方法 21-25

结冷胶样品水分和灰分含量测定 21

结冷胶样品离子含量测定 21

HPLC分析样品预处理 21-22

HPLC检测条件 22

其他方法测定酰基含量 22-23

流变学测定方法 23

凝胶性能测定方法—压缩模式 23-25

第三章 结果与讨论 25-46

结冷胶样品成分分析 25

样品中水分和灰分含量测定结果 25

离子含量测定结果 25

结冷胶酰基含量的测定 25-29

HPLC色谱条件的选择 25-26

HPLC方法的考察 26-28

结冷胶产品酰基含量的测定结果 28-29

HPLC方法与其他方法的比较 29

小结 29

部分脱酰基结冷胶制备条件的探索 29-31

五种结冷胶样品的流变学性质 31-41

线性粘弹性区域确定 31-32

未加离子样品流变学性质 32-36

加入钾离子的样品流变学性质 36-41

小结 41

五种结冷胶样品的凝胶性质 41-42

复配结冷胶样品凝胶转变温度初探 42-46

未加入离子的复配结冷胶样品流变学性质 42-43

加入钾离子的复配结冷胶样品流变学性质 43-44

小结 44-46

主要结论与展望 46-48

主要结论 46-47

展望 47-48

致谢 48-49

参考文献 49-53

六、本文研究进展(略)

七、参考文献

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食品科学与工程是工程领域社会需求量很大的专业之一，是齐齐哈尔大学校级重点专业，拥有农产品加工及贮藏工程硕士点、“农产品加工”省级重点实验室、“农产品（玉米）加工工程技术研发中心”和黑龙江省振兴老工业基地粮油食品加工紧缺人才培训中心。该校于1973年设立了制糖工程专业，1977年开始招收本科生。于1983年设立了食品工程专业，1990年开始招收本科生。随着专业目录的调整，1998年将这两个专业合并组建了食品科学与工程本科专业。2005年获得“农产品加工及贮藏工程”硕士学位授予权。经过多年的努力，本专业已经建成了一支学缘、年龄、学历、职称结构合理，团结合作，具有开拓精神的师资队伍。现有教师10名，其中教授4名，副教授6名。2人具有博士学位，6人具有硕士学位。本专业教学实验室总面积达800米2，目前仪器设备总资产为600万元，仪器设备800台（件），配置合理，常规和大型仪器能满足实验教学的需要。近五年专业教师承担省市级以上科研课题50余项，完成科研成果18项，其中有3项成果获省教育厅科技进步奖，在国家级、省部级期刊发表研究论文100余篇，出版专著和教材6部。食品科学与工程专业在办学的建设和实践中，逐步形成了“重视化学和生物科学的理科基础，强化化学工程及食品工程的工科专业建设，注重现代食品加工工程技术的渗透融合，实现传统食品加工业的改造与发展，学科方向综合与交叉发展，重基础宽口径，注重实践能力的培养”的优势与特色。 生物工程专业的培养目标是使学生掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术和工程设计等基础理论、基本技能，能在生物技术与工程领域从事生产、管理、设计，开展新技术研究、新产品开发的工程技术人才。本专业学生通过理论课程的学习和实验技能的训练，能够熟练掌握微生物学、生物化学、化学工程、发酵工程等方面的基本理论和基本知识，受到生物细胞培养与选育、生物技术与工程等方面的基本训练，具备在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的基本能力。本专业集中训练的实践环节是：无机及分析化学的综合实验、有机化学实验、物理化学实验、化工原理课程设计、生物化学实验、微生物学实验、发酵分析实验、生物工艺实验、生产实习、毕业实习、课程论文（设计）、毕业论文（设计）等。本专业学制四年，授予工学学士学位。学生毕业后可在生物工程和技术企业、国家机关（商检、卫生防疫）、科研院所及有关社会中介机构等部门工作，或进一步深造攻读研究生学位。 食品质量与安全专业主要培养德、智、体全面发展，具有扎实的数学、化学、生物学和管理学等学科的自然科学知识，系统掌握食品质量与安全专业基础知识和基本技能，熟悉主要食品加工工艺、食品分析检测技术、食品质量控制与安全评价知识、国际国内食品标准与法规以及进行科学研究的方法，具备较强的创新精神和实践能力，知识面宽，综合素质高，能在生产企业、科研机构、检验机构、卫生监督机构、疾病预防与控制中心、环保机构等企事业单位从事分析检测、质量控制、企业管理、生产、安全评价、经营和科学研究等方面工作的复合型、应用型人才。食品质量与安全专业具有一支年龄、知识和学缘结构合理、思想活跃、工作勤奋的师资队伍，由具有较高学术水平和教学经验的教师担任主干课程的主讲教师；目前共有专职教师10名，其中教授、副教授5名，讲师4名，助教1名，其中8名教师具有硕士以上学位。近3年以来，共完成和承担的省部、市级科研项目10余项，企业横向项目近10项，主编、参编教材6部，发表学术论文40余篇，并多次获得省、市级以上的奖励。本专业实验室功能齐全，可开展食品质量与安全专业实验中涉及的食品理化分析、食品工艺学、食品化学、食品微生物学、食品感官评定、食品营养学、食品毒理学、现代仪器分析等课程实验。拥有如液相色谱、气相色谱、质构仪、差式扫描量热仪、原子吸收分光光度计、氨基酸分析仪等一批大型、贵重仪器设备。食品安全任重道远，本专业在充分考虑重基础、宽口径人才培养原则基础上，如何顺应社会的发展趋势，培养符合时代要求的新一代高级复合型、应用型人才是我们担负的重任。 粮食工程专业是我院2014年新增专业，培养德、智、体等方面全面发展，政治素质好，知识结构合理，具有粮食专业技术知识和能力，具有一定的数据分析处理、实验室操作技能、工程与机械知识与技能、粮食化学与品质分析检验、粮食企业的管理与经营等能力，具备较丰富的粮食贮藏加工和质量管理及其他食品领域的知识，能在粮食企业、科研机构、质检、工商、食品药品监督等相关部门从事粮食贮藏加工、粮食科学研究及质量检验、粮食深加工和质量管理以及新产品研发等方面工作的知识、能力和素质协调发展的工程技术人才。学生毕业后，可到粮食企业、科研机构、质检、工商、食品药品监督等相关部门从事粮食贮藏加工、粮食科学研究及质量检验、粮食深加工和质量管理以及新产品研发等方面工作。

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