淀粉在新型溶剂中的相变研究开题报告

 2022-08-17 09:08

1. 研究目的与意义

淀粉作为自然界中储量第二的多糖,存在于高等植物的根、块茎、籽粒、髓、果实、叶子等中,因其价格低廉、可再生性和生物降解性而被广泛应用于食品、化学、材料、发酵、造纸和制药工业等。天然淀粉呈颗粒形态,淀粉分子内和分子间存在大量氢键,淀粉的溶解需要破坏这些固有的强氢键,导致淀粉很难在室温条件下溶解于水中,仅部分淀粉分子可以在沸水中溶解[1]。因此,淀粉溶解的研究主要集中在能完全溶解淀粉的其他溶剂上。近年来,随着绿色化学的发展,淀粉的可持续和“绿色”工程已成为趋势,溶解是淀粉实现各种用应用的重要步骤,而低共熔溶剂作为绿色溶剂,具有低蒸汽压、导电性好、热稳定性高、生物降解性好、无毒、成本低、易制备易回收等诸多优点[2],在淀粉溶解中有广阔的前景,这无疑对淀粉的绿色溶解具有重大意义,所以值得对淀粉在低共熔溶剂中的溶解度及其溶解机理方面展开研究。

2. 研究内容和预期目标

研究内容:制备不同种类低共熔溶剂,对低共烙溶剂进行干燥处理,测定它们的含水量,并测量不同条件下淀粉在低共烙溶剂中的溶解度,对其数据进行计算和分析,主要研究内容如下:

(1)冷冻真空干燥原料,按照不同的物质的量的比,制备不同种类低共熔溶剂,进行冷冻干燥处理,用卡尔费休库仑法分别测量低共熔溶剂的水分含量。

(2)确定淀粉溶解度实验测定方法及合适的淀粉溶解时间,测定不同温度

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3. 国内外研究现状

Francisco等[3]探究了木质素、纤维素和淀粉在低共熔溶剂中的溶解度,发现绝大多数生物质在低共熔溶剂中的溶解度都很高。Parnham等[4]通过实验发现了在马来-脯氨酸物质的量配比为1∶ 3的低共熔溶剂中木质素的溶解度为15%,四甲基氯化铵-己内酰胺100 ℃、90min的条件下纤维素的溶解度为7.9%。

Zdanowicz等[5]发现20%马铃薯淀粉(湿重)在3﹕7的胆碱氯盐–咪唑混合物中100 ℃加热1 h后完全溶解,得到透明淀粉溶液。

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4. 计划与进度安排

(1)完成上述任务的具体方案和主要流程如下:

阅读好收集的资料→了解国内外研究现状→完成开题报告→预实验→外文翻译→正式实验→实验结果与记录→论文初稿→论文修改与定稿→答辩

(2)具体的实施日程表如下:

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5. 参考文献

[1]Debet M R,Gidley M J. Why do gelatinized starch granules not dissolve completely? Roles for amylose,protein ,and lipid in granule “Ghost” integrity[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2007,55(12):4752–4760.

[2]方朝阳,邢丽梅.低共熔溶剂技术及其应用[J].山东化工,2020,49(24):136-138.

[3] Francisco M,Van Den Bruinhorst A,Kroon M C. New natural and renewable low transition temperature mixtures ( LTTMs) : screening as solvents for lignocellulosic biomass processing[J].Green Chemistry,2012,14: 2153-2157.

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