表面施胶用α-淀粉酶改性淀粉工艺及机理的研究

摘要

本论文主要通过对α-淀粉酶改性淀粉(Enzymeconversionstarch)的改性工艺、施胶效果及机理的研究，得到具有良好表面施胶效果的改性产品。本文首先通过用单因素的分析方法，研究了改性的最佳反应条件，接着对改性产品的结构和溶液性能进行了分析，并对产品的施胶效果及机理进行了研究，研究结果如下： 对淀粉进行α-淀粉酶改性的最佳工艺条件：底物浓度(原生玉米淀粉浓度)为20％；α-淀粉酶加入量(相对于底物绝干量)为0.05％；反应pH值为6.20；反应温度为60℃；反应时间为15min。 不同的金属离子在反应中对α-淀粉酶活力的影响不同，Cu2+和Fe2+对α-淀粉酶产生抑制作用，而Mn2+和Ca2+对α-淀粉酶具有激活作用。由于Ca2+使α-淀粉酶保持适当的构象，因此在α-淀粉酶改性中选择Ca2+作为辅因子，最佳的钙离子浓度为60mg/l。随着α-淀粉酶改性淀粉溶液存放时间的延长，其粘度有一定的下降，但下降的比较缓慢，这就说明α-淀粉酶改性淀粉溶液的稳定性比较好。α-淀粉酶改性淀粉溶液随着反应时间的延长，其水解程度增加，DE值随之升高，近似于线性关系。因此在反应中可以根据DE值控制淀粉的水解和转化，从而得到所需产品。 随着改性反应时间的延长，改性所得不同产品应用于表面施胶，拉毛速度随着反应时间的延长而增大，但当反应时间超过15min之后，拉毛速度呈现下降趋势。在相同的反应时间及温度等反应条件下，随着α-淀粉酶加入量的增加，改性所得不同产品应用于表面施胶时，拉毛速度随着α-淀粉酶加入量的增加而增大，但当α-淀粉酶加入量超过0.05％之后，拉毛速度呈现下降趋势。在最佳的反应条件下将所得产品用于表面施胶检测结果为：拉毛速度提高105％，耐破指数提高13.5％，耐折提高18.5％，抗张指数提高15.6％，白度无明显变化。 通过对原生淀粉和α-淀粉酶改性淀粉的红外谱图的分析可见，α-淀粉酶改性淀粉的无序形态所占的比例增加，淀粉的有序形态遭到破坏，暴露出更多的羟基，从而更有效的提高纸张的表面强度；通过对原生淀粉和α-淀粉酶改性淀粉进行电镜扫描分析可见，原生淀粉颗粒外观成圆形、椭圆形或多角形，颗粒面清晰，无粘连，且表面较光滑；而原生淀粉颗粒经过α-淀粉酶改性后结构受到一定程度的破坏，颗粒呈现出碎片状，说明α-淀粉酶对淀粉产生水解作用，导致淀粉的分子链发生断裂，从而得到粘度较低的α-淀粉酶改性淀粉。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1纸张表面施胶剂的发展和应用现状

1.1.1纸张的基本性质

1.1.2施胶剂

1.1.3表面施胶剂

1.1.4表面施胶对改善纸张性能的作用

1.1.5影响表面施胶剂施胶行为的因素

1.1.6表面施胶存在的问题

1.1.7表面施胶剂的需求现状和发展趋势

1.2变性淀粉生产技术的发展与应用现状

1.3酶

1.3.1酶的基本性质

1.3.2酶的分类

1.3.3酶催化反应的影响因素

1.3.4酶作用机理

1.4国内外对酶改性淀粉的研究现状

1.5本研究的内容

1.6本研究的目的和意义

2 α-淀粉酶活力的测定

2.1引言

2.2试验原材料、仪器及设备

2.2.1试验原材料

2.2.2仪器及设备

2.3试验方法

2.3.1所需溶液的配制

2.3.2测定方法

2.4试验结果及讨论

2.4.1不同反应温度、pH值对α-淀粉酶活力的影响

2.4.2底物浓度对α-淀粉酶活力的影响

2.4.3金属离子对α-淀粉酶活力的影响

2.4.4不同钙离子浓度对α-淀粉酶活力的影响

2.4.5小结

3 α-淀粉酶改性淀粉工艺的研究

3.1引言

3.2试验原材料、仪器及设备

3.2.1试验原材料

3.2.2仪器及设备

3.3试验方法

3.3.1 α-淀粉酶改性淀粉的制备

3.3.2改性淀粉溶液粘度的测定

3.3.3改性淀粉糊液粘度存放稳定性的测定

3.4结果与讨论

3.4.1温度、pH值、底物浓度及金属离子对改性效率的影响

3.4.2反应时间对改性效率的影响

3.4.3 α-淀粉酶加入量对改性效率的影响

3.4.4改性淀粉溶液不同浓度对粘度的影响

3.4.5不同温度对α-淀粉酶改性淀粉溶液粘度的影响

3.4.6改性淀粉溶液粘度稳定性的测定

3.4.7小结

4纸张表面施胶效果的研究

4.1引言

4.2试验原材料、仪器及设备

4.2.1试验原材料

4.2.2仪器及设备

4.3试验方法

4.3.1施胶产品的制备

4.3.2施胶方法

4.4结果与讨论

4.4.1不同反应时间对纸张表面强度的影响

4.4.2不同α-淀粉酶加入量对纸张表面强度的影响

4.4.3 α-淀粉酶改性淀粉的纸张表面施胶试验

4.4.4 α-淀粉酶改性淀粉的最佳反应条件的确定

4.4.5表面施胶量的测定

4.4.6小结

5 α-淀粉酶改性淀粉机理的研究

5.1引言

5.2试验原材料、仪器及设备

5.2.1试验原材料

5.2.2仪器和设备

5.3试验方法

5.3.1α-淀粉酶改性淀粉糊液DE值的测定

5.3.2红外光谱测试

5.3.3扫描电镜测试

5.4结果与讨论

5.4.1 α-淀粉酶改性淀粉糊液DE值的测定

5.4.2α-淀粉酶改性淀粉结构的表征

5.4.3小结

6结论

6.1 α-淀粉酶改性淀粉的改性工艺

6.2 α-淀粉酶改性淀粉的表面施胶效果

6.3 α-淀粉酶改性淀粉的改性机理

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录