水分对淀粉微波加热过程的介电增强作用及结晶结构的影响

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31301504
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2006.食品加工与制造
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The issue of moisture migration and loss within starchy foods often appears during thermal processing. Due to the dominant role of water in the dielectric response of food system, the microwave processing quality of starchy foods, therefore, would be significantly affected by moisture changes. For instance, microwave-baking bread trends to present a deflated collapse, and microwave-steamed buns seem to have a hard centre. In order to achieve a high-level control upon the microwave processing of starchy foods, scholars respectively proposed hypotheses of targeted activation, thermal disturbance and multi-polarization relaxation, to explain the incentives of dielectric enhancement influenced by moisture. We are convinced that changes of water distribution and fluidity during gelatinization would result in the distinct dielectric response of different states of water. Thus, dielectric polarization of starch is strengthened, which could lead to a thermal runaway in the late microwave heating with a deterioration of texture. In this study, we investigate the starch with different water activity to reveal the reason of the dielectric enhancement in starch on the level of polarization and microwave absorbing, e.g., whether it is due to the distinction of water states or changes of polarization and microwave absorbing properties within hydrated starch. The consequent changes of crystal structure are also studied. This research will provide a theoretical basis for improving the quality of starchy foods during microwave processing and for their industrial control.
淀粉类食品在热加工过程中会出现水分的迁移和流失,而水在食品体系中具有突出的介电响应特性,因此水分变化显著影响淀粉类食品的微波加工品质,易于出现微波烘焙面包质构瘪塌、微波蒸制馒头硬心等现象。为实现含水淀粉类食品的高品质微波化控制,在传质传热模型研究的基础上,针对水分在淀粉体系中介电增强作用的诱因,国内外学者提出了靶向活化假说、热搅动假说、以及多重极化弛豫假说。我们认为糊化过程中水与淀粉的水合过程使得水在淀粉中的分布和流动性改变,造成不同状态水的介电响应改变,改变了淀粉的介电极化机制,引发微波加热中后期产生热失控,导致质构劣化。本研究以传统淀粉类食品的水分活度为标准,旨在从极化、吸波角度揭示微波场下水分对淀粉的介电增强作用是否取决于水状态的差异,是否取决于水合淀粉极化机制及吸波性能的改变;同时,还将揭示由此引发的结晶结构变化。本研究将为微波加工淀粉类食品的品质提高以及工业化控制提供理论依据。

结项摘要

淀粉是主食品的重要结构物质,而水作为加工过程密不可分的组成部分,一定程度上决定了食品的加工品质;并且凭借水分和淀粉的微波响应差异,考察水分在淀粉食品中的干预作用,成为了开发和完善微波加工技术的关键基础。此前,微波场下围绕水对淀粉作用的研究仍以物性特征和结构学特征的考察为主,缺乏基于介电本质的基础研究。本项目在前期已完成的水分对淀粉基本介电性质影响研究的基础上,阐明了淀粉内部水状态随水分活度的变化规律,发现了谷类和薯类淀粉伴随水分变化质子类群的演化差异;明确了水分与淀粉溶胀过程电磁响应机制的关系,评价了不同形式水引发的变化与吸波性能的相关性,发现了诸如水分含量与物料厚度的特异性关系,明确了其非线性变化与“真实单层”理论的相关性;评价了微波加热过程水分对淀粉分子自由基及相关结构的干预机制,并获得了蛋白质、金属离子等关键组份对含水淀粉质物料体系的影响规律。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Microwave-Absorbing Properties of Rice Starch
大米淀粉的微波吸收特性
  • DOI:
    10.3390/polym7091487
  • 发表时间:
    2015-09-01
  • 期刊:
    POLYMERS
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Fan, Daming;Shen, Huijie;Chen, Wei
  • 通讯作者:
    Chen, Wei
Instrumental and Sensory Analysis of the Properties of Traditional Chinese Fried Fritters
传统油条特性的仪器和感官分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Yan, Bowen;Lian, Huizhang;Zhao, Jianxin;Zhang, Hao
  • 通讯作者:
    Zhang, Hao
The impact of microwave heating on the granule state and thermal properties of potato starch
微波加热对马铃薯淀粉颗粒状态及热性能的影响
  • DOI:
    10.1002/star.201400154
  • 发表时间:
    2015-05
  • 期刊:
    Starch
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhao, Jianxin;Zhang, Hao;Chen, Wei;Fan, Daming
  • 通讯作者:
    Fan, Daming
微波加热对马铃薯淀粉颗粒内部水状态及分布的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    现代食品科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    连惠章;赵建新;张灏;范大明
  • 通讯作者:
    范大明
微波处理对糙米制粉多样产物的自由基水平及贮藏稳定性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵建新;张灏;陈卫;范大明
  • 通讯作者:
    范大明

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其他文献

米淀粉自由体积的微波热响应机制
  • DOI:
    10.16429/j.1009-7848.2018.08.011
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国食品学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张灏
乳酸菌发酵对馒头香气特征的影响
  • DOI:
    10.13982/j.mfst.1673-9078.2017.1.028
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    现代食品科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张灏
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  • DOI:
    10.7506/spkx1002-6630-20200409-118
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李云龙;赵月亮;范大明;王明福
  • 通讯作者:
    王明福
乳酸菌协同发酵对饼干风味的影响及应用
  • DOI:
    10.13982/j.mfst.1673-9078.2017.4.032
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    现代食品科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    闫博文;赵建新;张均叶;范大明;管璐静;刘璐璐;陈卫;张灏
  • 通讯作者:
    张灏
复合乳酸菌协同酵母菌发酵对苏打饼干品质特性的影响
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201704016
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    闫博文;赵建新;张均叶;范大明;郝玉洁;管璐静;陈卫;张灏
  • 通讯作者:
    张灏

其他文献

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范大明的其他基金

食品加工学
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    400 万元
  • 项目类别:
    国家杰出青年科学基金
微波烘焙中酸面团添加对改善面包质构的作用机制
  • 批准号:
    31871841
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
微波诱导淀粉自由体积变化的机理及调控
  • 批准号:
    31571879
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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  • 财政年份:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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