低(di)場核(he)磁共振法用於澱粉(fen)玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度(du)研究

澱(dian)粉(fen)不僅(jin)是食(shi)品(pin)中(zhong)的重要(yao)的組(zu)成(cheng)成(cheng)分(fen),而(er)且(qie)也是有(you)用的食(shi)品(pin)工(gong)業(ye)原料(liao),應(ying)用用途十(shi)分(fen)的廣泛(fan)。大(da)家都知(zhi)道(dao),澱(dian)粉(fen)由(you)直鏈澱粉(fen)和(he)支(zhi)鏈澱粉(fen)組(zu)成(cheng),直(zhi)鏈澱粉(fen)為(wei)壹(yi)條直(zhi)鏈的結構,分(fen)子(zi)量(liang)較(jiao)小(xiao),支(zhi)鏈澱粉(fen)是高度(du)分(fen)支(zhi),分(fen)子(zi)量(liang)通常(chang)較(jiao)高(gao)。由(you)於來自不同(tong)種植物的澱粉(fen)在(zai)結構(gou),組(zu)成(cheng)和(he)分(fen)子(zi)狀(zhuang)態(tai)方(fang)面(mian)的差異,來自不同(tong)的來源(yuan)的澱粉(fen)具備各(ge)自的使用功(gong)能(neng)。

食(shi)品(pin)的玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)可能會引(yin)起食(shi)品(pin)的貨(huo)架壽(shou)命(ming)和質構(gou)等(deng)的改(gai)變(bian),已成(cheng)為(wei)當(dang)今(jin)的研究熱(re)點(dian)。玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度(du)的這(zhe)個概念目(mu)前被廣泛(fan)的應(ying)用在(zai)食(shi)品(pin)科(ke)學(xue)的領域(yu)當(dang)中(zhong)。玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)是壹(yi)種二(er)級相(xiang)變(bian),物質不會(hui)放(fang)出潛熱(re),不發(fa)生相(xiang)變(bian),他的宏觀(guan)上在物質的物理、電(dian)學(xue)、熱(re)及力學(xue)等(deng)其(qi)他性(xing)質上,表現(xian)出變(bian)化(hua)或(huo)者(zhe)不連(lian)續(xu)性(xing)。當(dang)食(shi)品(pin)處在(zai)玻(bo)璃(li)態(tai)時,食(shi)品(pin)的分(fen)子(zi)分(fen)散(san)的速率就會減慢(man),產品(pin)的品(pin)質就(jiu)會(hui)提(ti)高,然(ran)而,當(dang)食(shi)品(pin)發(fa)生了玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)之後,它的理化(hua)性(xing)質就(jiu)會(hui)發(fa)生明顯(xian)的改(gai)變(bian)。澱粉(fen)的玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)對(dui)機(ji)械性(xing)能的影響很大(da),如引(yin)起澱(dian)粉(fen)的質構(gou)特(te)性(xing)和產品(pin)老(lao)化(hua)等重要(yao)影響。因此,研究澱(dian)粉(fen)的玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度(du)是非(fei)常重要(yao)的。

聚合(he)物在比較(jiao)低(di)的溫度(du)下(xia),分(fen)子(zi)的熱運動(dong)所需(xu)要(yao)的能量就(jiu)很低(di),只有(you)分(fen)子(zi)中(zhong)的鏈節(jie)、支(zhi)鏈等比(bi)較(jiao)小(xiao)的運動(dong)單元(yuan)可以(yi)運動(dong),而鏈段和分(fen)子(zi)鏈處於被凍(dong)結的狀態,聚合(he)物在外界作用下(xia)只能(neng)發(fa)生微小(xiao)的形變(bian),這(zhe)個時候聚合(he)物表現(xian)出來的力學(xue)性(xing)質和(he)玻(bo)璃(li)相(xiang)似(si),所以(yi)把(ba)這(zhe)種狀(zhuang)態叫做玻(bo)璃(li)態(tai)。聚合(he)物發(fa)生了玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)時的溫度(du)稱為(wei)玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度(du)(Tg)。當(dang)食(shi)品(pin)處在(zai)玻(bo)璃(li)態(tai)的時候,受擴散(san)控制的食(shi)品(pin)的品(pin)質變(bian)化(hua)的反(fan)應(ying)就會(hui)變(bian)得(de)非(fei)常的緩慢(man),有(you)的甚至不會(hui)發(fa)生。這(zhe)時的食(shi)品(pin)的各(ge)個(ge)方(fang)面(mian)的性(xing)質就(jiu)會(hui)非(fei)常的穩(wen)定(ding),對(dui)於食(shi)品(pin)的保(bao)存(cun)和新(xin)鮮程度(du)等品(pin)質的保(bao)持(chi)就十(shi)分(fen)有(you)利。大(da)部分(fen)的谷(gu)物類食(shi)品(pin)是以(yi)澱粉(fen)為(wei)原料(liao)的,如小(xiao)吃、焙烤(kao)食(shi)品(pin)等(deng)。面(mian)包在儲(chu)藏(zang)的過程會(hui)發(fa)生老化(hua)(硬(ying)化(hua)),嚴重影響面(mian)包的品(pin)質,澱(dian)粉(fen)結(jie)晶(jing)就(jiu)是影響面(mian)包老化(hua)的重要(yao)因素(su)。當(dang)儲(chu)藏(zang)溫度(du)低(di)於Tg時,澱(dian)粉(fen)就(jiu)不會(hui)發(fa)生結晶(jing),所以(yi)將面(mian)包在玻(bo)璃(li)態(tai)時儲(chu)藏(zang),對(dui)抑(yi)制面(mian)包老化(hua)很有(you)效。食(shi)品(pin)中(zhong)的玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)會影響食(shi)品(pin)的貨(huo)架壽(shou)命(ming)和質構(gou)等(deng)。

低(di)場核(he)磁共振法測定(ding)玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度(du)：

NMR是壹(yi)種通過(guo)測定(ding)活(huo)性(xing)原子核(he)的弛豫特(te)性(xing)來描(miao)述分(fen)子(zi)運動(dong)特性(xing)的技術。用NMR測定(ding)玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度(du)是基於弛豫時間(jian)(T1、T2)可以(yi)衡(heng)量(liang)玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)時分(fen)子(zi)鏈段運動(dong)的急劇變(bian)化(hua)。與上述方法(fa)相(xiang)比(bi)，NMR對(dui)所測食(shi)品(pin)樣(yang)品(pin)沒(mei)有(you)限制，對(dui)樣(yang)品(pin)亦(yi)不具破壞性(xing)，靈(ling)敏(min)度(du)高，能(neng)夠快(kuai)速、實時、荃(quan)芳(fang)位(wei)、定(ding)量的研究樣(yang)品(pin)。

玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)是指非(fei)晶(jing)態(tai)的高聚物（包括晶(jing)態(tai)高(gao)聚物中(zhong)的非(fei)晶(jing)體(ti)部(bu)分(fen)）從(cong)玻(bo)璃(li)態(tai)到高彈(dan)態(tai)的轉變(bian)或(huo)者(zhe)從(cong)高彈(dan)態(tai)到玻(bo)璃(li)態(tai)的轉變(bian)。許多(duo)研究人員已(yi)經接(jie)受食(shi)品(pin)也是聚合(he)物這(zhe)壹(yi)觀(guan)點(dian)並(bing)將(jiang)其(qi)作為(wei)聚合(he)物體系進行(xing)分(fen)析(xi)，聚合(he)物玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)的基礎(chu)是分(fen)子(zi)運動(dong)，聚合(he)物由(you)玻(bo)璃(li)態(tai)轉(zhuan)變(bian)為(wei)橡膠(jiao)態(tai)時，含(han)有(you)質子(zi)的基團(tuan)運動(dong)頻率增加，這(zhe)些變(bian)化(hua)可由(you)弛豫(yu)時間(jian)T1和(he)T2來衡(heng)量(liang)。

當(dang)聚合(he)物處於玻(bo)璃(li)態(tai)時，T2不隨(sui)溫度(du)而變(bian)，表現(xian)出剛性(xing)晶(jing)格(ge)的性(xing)質，玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)後，突(tu)破剛(gang)性(xing)晶(jing)格(ge)的限制，T2隨(sui)溫度(du)升(sheng)高(gao)而增大(da)。繪制T2-溫度(du)曲線(xian)，T2轉折(zhe)點所對(dui)應(ying)的溫度(du)即玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度(du)Tg。

T2-溫度(du)曲線(xian)和T1-溫度(du)曲線(xian)都是由(you)兩(liang)條(tiao)近(jin)似(si)直(zhi)線(xian)的不同(tong)斜率的直線(xian)部分(fen)組(zu)成(cheng)，這(zhe)兩(liang)條(tiao)直(zhi)線(xian)的交點就看(kan)作為(wei)相(xiang)轉(zhuan)變(bian)點，所對(dui)應(ying)的溫度(du)就是相(xiang)轉(zhuan)變(bian)溫度(du)，即我(wo)們(men)所要(yao)測定(ding)的Tg。對(dui)於“U"曲線(xian)，其(qi)zui低(di)點(dian)，即為(wei)相(xiang)轉(zhuan)變(bian)點，所對(dui)應(ying)溫度(du)為(wei)Tg。