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水不仅是淀粉的溶剂,更是淀粉溶液中的活性成分
scicui 2018-5-30 21:25
水在生命活动中发挥着很重要的作用,水对于生物大分子(如DNA和蛋白质)保持正确的高级结构以及发挥其生物功能至关重要。迄今,水对多糖结构和性质的影响仍不清楚。本研究运用单分子力谱技术,直接从单分子层面揭示了水对直链淀粉力学行为的影响。 在水溶液中拉伸直链淀粉时,其糖环构象会发生转变,对应于力曲线上的指纹平台。直链淀粉在一系列的醇 / 水混合溶剂中的力谱实验表明,指纹平台的出现和指纹平台的高低都依赖于混合溶剂中的水含量。指纹平台只有在水含量高于临界值后才出现,且平台高度随水含量的增加而增大。只有足够多的结合水才能够固定糖环的椅式构象,此时拉伸才会有构象变化,并出现指纹平台。结合水的数量随水含量增大而增多,随之指纹平台的高度逐渐增大。此项研究表明, 水不仅是淀粉的溶剂,更是淀粉溶液中的活性成分 。 此项工作已发表于 ACS Macro Lett. 2018, 7, 672−676. 论文.pdf
个人分类: 学海泛舟|4511 次阅读|0 个评论
菱形与菱——为什么称等边平面四边形为菱形
热度 10 fdc1947 2017-10-17 08:03
菱形与菱——为什么称等边平面四边形为菱形 我们的教科书有的时候真有一些问题,它给出一个新的名词来的时候,往往不能把名称的来历交代清楚。 比如菱形,我不知道现在的小学是不是交代过,反正中学几何课上介绍菱形,只是说:“在同一平面内,有一组邻边相等的平行四边形是菱形”,或者说“四边都相等的四边形是菱形”。 这样说,毫无疑问并没有错误,但是,它并没有说为什么这样的形状叫菱形。 我想,对于今天的绝大多数中国人来说,由于教科书上没有交代,他们也弄不清楚为什么那样的形状叫做菱形。 其实要说清楚这个问题很简单,因为它就是菱的形状,然后给出一张图就可以说明了。 菱在南方是一种很普通的水生植物。每到秋天的时候,菱成熟了。可以当水果生吃,也可以煮熟了吃。下面的图就是江南的一种很好吃的水红菱。 从水红菱、青菱等四角菱顶上看,也就是看它的“俯视图”,四个角尖正好就是菱形的四个顶点,形成一个很像样子的“菱形” 如果不给出菱的图形,我想大多数人还真是想不出来,因为在大多数地方,人们看到在市场上所卖的菱,其形状不是菱形的,倒像一对牛角。那是菱的另一个品种,乌菱。其实,从它的顶上看,也近似菱的,不过乌菱一般比较扁,总是“躺着”的,所以不容易找到从顶上看到照片。 菱是一种水生植物,植物分类属菱科菱属。植株漂浮在水面,有细长的根扎在水下的泥中,有时细根或断了,植株就会漂浮到别的地方。记得中学时到苏州郊外的白洋湾农村劳动,帮农民收割稻子。在河边洗东西时,有时就能捞到漂来的菱株。它的叶子分两种,浮在水面上的略成四边形,浸在水中的成羽状。它的果实,就是菱。从它的花的形状看,也能够推断出其果实也就是菱的“菱形”。 菱,古时候也称芰,主要产在南方,长江流域以南地区。所以在《诗经》里似乎没有说到过菱或者芰,而屈原的《离骚》则有“制芰荷以为衣兮,集芙蓉以为裳”的句子。 在江南,菱有许多品种,形态各不相同。水红菱呈现鲜艳的红色,乌菱近黑色,大多数菱在嫩的时候则是绿色的。大多数菱如水红菱、沙角菱、馄饨菱等有四个角,两个大些,两个小些。乌菱只有两个角,却向下弯曲。还有一种菱四个角几乎都退化了,好像没有角,光头,所以叫和尚菱,有的地方也称馄饨菱。 水红菱是生食的,又甜又脆,大多数菱在鲜嫩时也都能生食。但是,所有的菱略微老些,往往就以煮熟了再吃为好。而乌菱则只能煮熟了吃,而且一般人认为老的乌菱更好吃。生食的菱是因为比较嫩,菱实内有较多的低糖和水分,所以较甜。当菱成熟后,菱实内主要成了淀粉,所以只能煮熟了吃。过去,在江南,菱是提取淀粉的好的原料,所以,老苏州人把做菜时勾芡所用的淀粉也称为菱粉。 本文图像都引自网络,谨向原作者致谢。
个人分类: 谈天说地|23393 次阅读|20 个评论
天然纤维素与直链淀粉哪个更亲水?
热度 2 scicui 2017-5-8 20:51
天然纤维素与直链淀粉是两种常见的天然高分子,这两种多糖对包括人类社会在内的整个地球生态圈都非常重要。它们的分子结构很接近,完全水解的产物都是葡萄糖。直链淀粉的单体是麦芽糖,其中的两个糖环是由α方式连接;而天然纤维素的单体是纤维二糖,其中的两个糖环是由β方式连接。虽然天然纤维素与直链淀粉的分子结构如此接近,但是它们的性质与功能却有很大的差异。天然纤维素与直链淀粉的分子结构仅仅存在连接方式的差别,为什么这个结构上的微小差异会导致它们宏观性质与功能上的巨大差别?这个重要的科学问题早已受到广泛的关注,但迄今仍未得到根本的解决。 我们通过单分子力谱与分子动力学模拟的系统研究,发现在单分子层次上,淀粉比纤维素更亲水。这一结果可以很好地解释为什么淀粉比纤维素更容易水解。 相关研究内容已发表于 Nanoscale 2017 , 9, 3382. 全文: NC-Am.pdf
个人分类: 学海泛舟|10615 次阅读|3 个评论
说说煮挂面的学问
热度 16 fdc1947 2015-11-12 11:08
说说煮挂面的学问 煮挂面就是把挂面放在水里煮,有什么好说的?煮挂面是很容易,但是,各人煮出来的挂面质量、所用的时间等等都有差别,如果傻傻地再问上几个为什么,我们就不见得都说的出来。 挂面就是干的面条,煮挂面的有些方面与煮面条有一定的相似或相同的道理。早年看过著名作家陆文夫先生写的《美食家》,小说的主人公朱自冶每天早晨“ 眼睛一睁,他的头脑里便跳出一个念头:‘快到朱鸿兴去吃头汤面!’”如果吃不到头汤面,“他会整天精神不振,总觉得有点什么事儿不如意。” 这里需要解释一下什么是朱鸿兴的“头汤面”。朱鸿兴是苏州的一家面馆,面馆的厨房里一口大锅,烧着开水,顾客来了,要一碗面条,师傅便在锅里下一碗。最早来的顾客,那锅水是清水,下出来的便是头汤面。下得面多了,那锅水便浑了,下出来的面条质量便下降。 问题就来了,为什么头汤面最好?为了解释清楚这个问题,先需要问,为什么做面要加水?做米饭要加水,蒸馒头、烙饼、做面条都需要和面都要加水,这是为什么?这还要从粮食即谷物种子的成分说起。 粮食,米也好,面粉也好,最主要的成分是淀粉。 在谷物中,淀粉颗粒很是致密,人直接吃下去是极不容易消化的,所以这一类食物都不能生吃,一定要加水再蒸、煮,水进去了,温度高了,淀粉颗粒才能够“松弛”,这样吃下去以后才容易消化,最后淀粉水解成葡萄糖被我们的肠子所吸收。 当然,仅仅在很高的温度下使淀粉颗粒膨胀,也是一个办法,那就是爆米花那样的,先炸开了,后加水(在我们的体内),那是另一个问题了。 面条下水煮,通常会有一些水会进入面条中去,面条中也会有一些东西如碱、面粉等到锅水里。头汤面,进去的是比较纯净的水,碱之类的也比较容易出来,这样下出来的面就好吃。面下的多了,锅里的水就浑了,面粉、碱之类的多了,进面条里去的水质量就差一些,出来的碱等也就会少一些。美食家们的舌头是厉害的,稍微的变化都能够察觉出来。 回过来说我们的挂面,挂面是干的,煮挂面的时候一定需要有更多的水进入到面条中间去。在制作挂面的时候往往放入盐和碱,以使得面条能够更加劲道(这中间的道理见博文《面条里的科学》2015-02-28),煮挂面时,也会使得一些盐或碱溶解到水里。 煮面时(无论煮什么面),锅里的水一定要多一点,这是首先要注意的,这也是上面所说美食家要吃头汤面的道理。 为了把挂面煮得更好,还需要注意以下两点。 第一,要把挂面煮在水里,不要直接放在菜汤里。第二,不要把挂面放入滚开的水中。 先说第二点,为什么不要下在滚开的水中?如果把挂面放在滚开的水中,挂面的表面首先吸收水分,在高温下表面的淀粉颗粒迅速膨大(我们的肉眼看不清楚的),把挂面表面的空隙基本上“撑死”了,这样,水就难以进入到挂面的内部,内部的干面粉得不到水分,就不容易熟。当然,在滚开翻腾的过程中,总会有水分子可以进入到挂面内部,但是这需要相对较多的时间。等到中间成熟的时候,表面则可能太烂了。因此,下挂面在滚开的水中,成熟反而较慢。这是与下鲜面条不同的地方。下鲜面条必须下到开水中,不然,面条就泡烂了。 什么时候下挂面好?要看你火力的大小,如果火力足,准备下的挂面并不多,温水即可。(如果准备下的挂面多,水温可以略高,但是也用不着烧开。如果温度太低,挂面比较宽大,则容易粘连。)等到水烧开,略滚一小会,就可以改用小火。这样做,挂面熟得较快,煮出来的面条口感较好。 在煮面条的同时,您可以做菜,面条熟了,菜也好了。 为什么不要把干挂面下在菜汤里?菜汤里总有油、蛋白质片段之类的东西,也容易粘在挂面的表面从而阻止水进入挂面内部,而且,一般人也总是把汤煮开了再往里放挂面,与上面所说的道理一样,在这样的两重阻碍作用下,水更不容易进入挂面内部,更容易煮成硬芯面,这样煮熟挂面的时间要比在上述温水里煮慢,口味也会变差。加上菜汤不可能太多,弄得不好,就成了一锅糊涂面。 另外,在挂面制作、包装、运输、储存(包括在自己家里储存)的过程中,挂面表面难免受到少许污染,用水煮过再捞出,总比直接下菜汤里好一些,至少在心理上是如此。 煮挂面的面汤,可以洗碗用,一般情况在不要食用。吃面时放在面里的菜汤,也没有必要都喝掉,尽可能少喝,品尝一下它的鲜美即可,剩下的,倒掉,绝不要不舍得。这两种汤里面,除了大量的食盐、碱以外,没有多少对人体有益的东西。大多数真正有营养的东西,还是在面条里、在菜里。汤里即使有一点营养物质,但是与吃进去的大量食盐、碱造成的可能危害相比,是风险大于利益的。 有人说,民间不是有“吃面多喝汤,不用开药方”的说法吗?这里需要弄清楚一点面条的历史。过去,北方民间的面条基本上都是自己和面擀压制成,即所谓“擀面条”。由于人的力量所限,在擀压、切开的过程中,为了防止面条的粘连,总是要放入大量干面粉。在下面条的时候,不可避免地要把较多的干面粉带入汤里。这样的面汤里,除了面粉和从面条中溶解出来的少量营养物质以外,并没有什么其他的东西,喝这样的汤当然有益而无害。但是,真要说有多大的好处,那倒也不见得。造出来所谓“原汤化原食”和“吃面多喝汤,不用开药方”之类的顺口溜,只是为了避免浪费,如此而已。如今有人书呆子气地在那里说什么面汤里有什么溶解出来的维生素、蛋白质之类的,以解释上述顺口溜。其实像面条这样的宏观物质,表面那几层分子与整体的分子数相比较,是可以少得简直可以忽略不计的。在煮面条过程中溶解在汤里面的营养物质,与保留着面条里的相比,只是极少的一部分。如果真的喝了那一小部分就可以“不用开药方”的话,吃了那含有大部分营养物质的面条岂不是更不用开药方了吗? 如今的挂面或鲜面条,都是工厂或作坊里制作的,压制面条时所用的压力比人工擀制时大得多,表面并没有很多干面粉,为了增加韧性,又加入了盐或碱,这样,在下挂面或鲜面条剩下的面汤中,除了盐、碱之外,只有极少量的面粉,扔掉它毫不可惜,喝了只会增加盐的摄入。至于又有人把这句顺口溜误解为那很咸的带大量调料的菜汤,那就更有大的危害了。对于那些本来就患高血压和肾功能不好的人来说,那就不是“不用开药方”,而是“如同毒药汤”了。
个人分类: 科学与生活|12464 次阅读|33 个评论
破解喇家遗址4000年前面条的成分与制法之谜
热度 1 sciencepress 2015-3-16 16:20
面条是世界性大众食品,古代人类在什么时间、什么地方、用什么材料与何种方法发明了面条, 一直是有争议的。2005年《自然》杂志曾简要报道了中国青海省喇家遗址齐家文化层出土的距今4000年的粟类面条,但学界对于喇家面条的成分和制作方法仍然存在疑问,最近一项研究解开了喇家面条之谜。 相关的研究论文题为“ 青海喇家遗址出土4000年前面条的成分分析与复制 ”,由中国科学院地质与地球物理研究所 吕厚远 研究员担任第一作者和通讯作者撰写,发表于 《科学通报》 2015年第8期。研究者通过对青海喇家遗址出土4000年前面条残留物中植硅体、淀粉和生物标志物分析,提供了古人以粟、黍为主制作面条的系统证据,并利用传统工具复制出与出土面条成分、形态一致的粟类面条。 由于面条极难保存,长期以来缺乏早期面条的直接证据,古人何时何地发明了面条,是用什么材料和方法制作的?一直悬而未决。2002年,考古人员在发掘青海喇家遗址F20齐家文化房址时,于房址地面东北角发现一只倒扣的陶碗,陶碗中保存有面条遗存(图1)。这不仅提供了世界上最早的面条实物证据,而且为研究古代面条成分和制作工艺提供了难得的机遇。 图1 喇家遗址F20房址陶碗和面条的发掘过程 该项研究利用植硅体、淀粉粒和生物标志化合物分析方法鉴定了喇家面条的成分。在面条残留物中发现了丰富的农作物颖壳类植硅体,共有三种类型,分别属于粟稃壳表皮长细胞硅化的W形,粟稃壳表皮长细胞和角质层联合硅化的表面呈现线状雕纹的p形,以及黍稃壳表皮长细胞硅化的h形植硅体,其中粟植硅体含量占绝对优势,约95%以上。面条遗存中也发现了丰富的淀粉粒,都呈现出一定的糊化特点,对所有完整淀粉颗粒的测量表明,淀粉粒平均大小为 8.2±2.8mm,与现代粟、黍淀粉粒形态和大小相近。生物标志化合物分析的结果也表明样品中的分子标志物明确来自于粟。这些证据证明了喇家面条的成分主要是粟并混有少量的黍。 然而,小米面团粗糙易碎,拉伸性差,无法用制作拉面的方法做成面条。有鉴于此,研究者经过多次模拟实验,在吸取民间锤砸、烫面增加黏性的知识基础上,利用传统饸饹面制作工具,借鉴挤压糊化凝胶成型方法,在没有添加任何增黏剂的情况下,成功模拟制作出长度达1米长以上的小米面条,从而证明小米是可以制作面条的。小米面条是中华饮食文化的创新成果,为世界饮食文化做出了独特的贡献。 这一研究结果充分说明了喇家面条是真实存在的罕见的古代食物遗存,为深入认识史前人类饮食文化特点,以及探索粟类淀粉面条制作工艺等提供了新证据和新视角。 该研究集成了考古发掘、考古材料分析、古文献调研、传统工艺调研以及实验室模拟制备等方面工作,得到了国家自然科学基金项目(No.41230104)、国家重大科学研究计划项目(No.2015CB953801)、中国科学院战略性先导科技专项项目(No.XDA05130602)以及国家科技支撑计划项目(No.2013BAK08B02)联合资助。 研究详情请阅原文: 吕厚远,李玉梅,张健平,杨晓燕,叶茂林,李泉,王灿,吴乃琴. 青海喇家遗址出土4000年前面条的成分分析与复制. 科学通报, 2015, 60 (8): 744-756. 了解最新科研进展,请关注《中国科学》杂志社公众微信 搜索: scichina1950 或 中国科学杂志社
个人分类: 《科学通报》|7339 次阅读|2 个评论
感谢基金委让我安心过一个春节!!
热度 4 Shifengyu 2015-1-29 11:20
2015年终于可以安心过个寒假和春节了。由于2013年和2014年,连续两年申报基金,均没中。2015年,不能申报国家基金了,今年终于可以安心过一个寒假春节了! 基金委规定,连续两年,停报一年。这政策非常好!要不然,年年不中,年年申报。屡败屡战,太累了,劳心劳力。 今年终于可以歇歇了,好好修炼修炼自身素质,调整调整心态。2016年春再申报基金。感谢基金委出台了如此人性化的申报政策。
个人分类: 科研之路|1767 次阅读|8 个评论
多吃淀粉少吃肉为何能预防肠癌?
热度 6 qpzeng 2014-8-5 06:56
一般认为,在排除营养不良的前提下,吃素(植物性食物)比吃荤(动物性食物)使人更健康。以往对吃素有益的解释是:植物的根茎叶富含纤维,植物纤维可被肠道微生物降解成丁酸等短链脂肪酸,从而产生抗炎效应。 然而,对于非纤维类淀粉食物,其健康效应(如抗癌作用)并未得到合理解释。8月4日出版的《癌症预防研究》(CPR)杂志发表了一篇最新论文,对此作出了全新的解释。 研究证明,抗性淀粉(不是精米做的大米饭或精面做的面包)可以抑制一种促结直肠癌小干扰RNA(miRNA)——miR-17-92的合成。相反,红肉(不包括鸡鱼肉)则具有完全相反的作用,即促进 miR-17-92 合成。 抗性淀粉存在于半生不熟的香蕉、煮熟后凉拌的土豆(土豆沙拉)、粗粮、豆类中,因此多吃这类食物可以预防结直肠癌。同时,应尽量少吃或不吃牛羊肉。不过,吃完红肉再补充抗性淀粉,可抵消前者产生的有害效应。 参试者为23位年龄从50岁到75岁的健康志愿者(17男6女),实验以4周为一个周期。每天吃300克瘦肉者,其结直肠组织中的 miR-17-92含量提高30%,而每天 吃 300克 瘦肉 后再 吃40克抗性淀粉 者, miR-17-92的含量则保持基础水平。 附:抗性淀粉(360百科) 很早以前,耦合淀粉就被当作 食品添加剂 使用,尤其使用在需要高度稳定粘度的食品中,因为这种淀粉有着使用量少并且安全性高的特点。而且,这种淀粉也可被当作医学成分使用,比如填充物,包扎物,分解质和增稠物质。目前研究发现,这种特殊的消化特点被大量使用于控制 药物载体 的稀释上面。在许多领域中这种淀粉消化特点是很重要的,但是淀粉在生物体外的因退化而改变的数据却很少出现在文献中。众所周知, 碳水化合物 又称多糖,人们食用碳水化合物后要在体内被 胃酸 及酶消化分解为单糖—— 葡萄糖 以后才能吸收并进入血液,抗性淀粉由于消化吸收慢,食用后不致使血糖升高过快,也就是可以调节 血糖 水平,因此成为一种功能性淀粉,特别适宜糖尿病患者食用,食用抗性淀粉后不容易饥饿,有助于糖尿病人维持正常的血糖,减少饥饿感(特别是午夜)。抗性淀粉存在于某些 天然食品 中,如 马铃薯 、 香蕉 、 大米 等都含有抗性淀粉,特别是高 直链淀粉 的 玉米淀粉 (high amylose corn starch)含抗性淀粉高达60%。抗性淀粉也可通过某些 加工方法 提高其含量,如将原淀粉加热使其糊化并迅速冷却,则此糊液产生老化,或将淀粉制品在冰箱内贮存,都可增加抗性淀粉含量;还可添加脂肪使淀粉变性以增加抗性淀粉含量,因脂肪可使淀粉分子内部的 螺旋结构 凝固而趋于稳定,可抵抗 酶 的侵蚀。   抗性淀粉可抵 抗酶 的分解,在体内释放 葡萄糖 缓慢,具有较低的 胰岛素 反应,可控制 血糖 平衡,减少饥饿感,特别适宜糖尿病患者食用;抗性淀粉具有可溶性 食用纤维 的功能,食后可增加排便量,减少便秘,减少结肠癌的危险;抗性淀粉可减少血 胆固醇 和三甘油脂的量,因食用抗性淀粉后排泄物中胆固醇和三甘油脂的量增加,因而具有一定的减肥作用;抗性淀粉可以增值,据资料介绍,玉米原淀粉20美分/磅,制成功能性抗性淀粉作为食物配分,价格可提高至2.5美元/磅,价值增加10倍。 Eating resistant starch may help reduce red meat-related colorectal cancer risk Date: August 4, 2014 Source: American Association for Cancer Research Summary: Consumption of a type of starch that acts like fiber may help reduce colorectal cancer risk associated with a high red meat diet, according to a study. Red meat and resistant starch have opposite effects on the colorectal cancer-promoting miRNAs, the miR-17-92 cluster, said one researcher. This finding supports consumption of resistant starch as a means of reducing the risk associated with a high red meat diet. Consumption of a type of starch that acts like fiber may help reduce colorectal cancer risk associated with a high red meat diet, according to a study published in Cancer Prevention Research , a journal of the American Association for Cancer Research. Red meat and resistant starch have opposite effects on the colorectal cancer-promoting miRNAs, the miR-17-92 cluster, said Karen J. Humphreys, PhD, a research associate at the Flinders Center for Innovation in Cancer at Flinders University in Adelaide, Australia. This finding supports consumption of resistant starch as a means of reducing the risk associated with a high red meat diet. Total meat consumption in the USA, European Union, and the developed world has continued to increase from the 1960s, and in some cases has nearly doubled, added Humphreys. Unlike most starches, resistant starch escapes digestion in the stomach and small intestine, and passes through to the colon (large bowel) where it has similar properties to fiber, Humphreys explained. Resistant starch is readily fermented by gut microbes to produce beneficial molecules called short-chain fatty acids, such as butyrate, she added. Good examples of natural sources of resistant starch include bananas that are still slightly green, cooked and cooled potatoes , whole grains, beans, chickpeas, and lentils. Scientists have also been working to modify grains such as maize so they contain higher levels of resistant starch, said Humphreys. After eating 300 g of lean red meat per day for four weeks, study participants had a 30 percent increase in the levels of certain genetic molecules called miR-17-92 in their rectal tissue, and an associated increase in cell proliferation. Consuming 40 g of butyrated resistant starch per day along with red meat for four weeks brought miR-17-92 levels down to baseline levels. The study involved 23 healthy volunteers, 17 male and six female, ages 50 to 75. Participants either ate the red meat diet or the red meat plus butyrated resistant starch diet for four weeks, and after a four-week washout period switched to the other diet for another four weeks. Story Source: The above story is based on materials provided by American Association for Cancer Research . Note: Materials may be edited for content and length. Journal Reference : K. J. Humphreys, M. A. Conlon, G. P. Young, D. L. Topping, Y. Hu, J. M. Winter, A. R. Bird, L. Cobiac, N. A. Kennedy, M. Z. Michael, R. K. Le Leu. Dietary Manipulation of Oncogenic MicroRNA Expression in Human Rectal Mucosa: A Randomized Trial . Cancer Prevention Research , 2014; 7 (8): 786 DOI: 10.1158/1940-6207.CAPR-14-0053
个人分类: 期刊论文|4550 次阅读|8 个评论
海水真的能变成航空燃油?
热度 8 swordbell 2014-4-10 23:38
搜狐今天登了一条美国有关海水变燃油的消息,网友留言中很多人认为这不可能。我一开始也认可这些网友的意见,后来查了一下消息来源,似乎是有可能。 消息来自 http://www.navy.mil/submit/display.asp?story_id=80171 ,这个网站是美国海军的官网。 消息说: 二氧化碳在空气和在海水中是丰富的碳资源,但其浓度在海洋中可达100毫克/每升,比在空气中大140倍,也是一般废气的1/3,一般废气中二氧化碳浓度可以达到296毫克/升 。在海水中的二氧化碳,2%-3%是可溶碳酸盐,1%形成石灰岩,剩下96%到97%是可溶重碳酸盐(含氢原子碳酸盐)。 海军研究实验室已经在海水转油方面取得重大进展,从海水中获得二氧化碳和氢,再把这些气体合成为从9个碳分子到16个碳分子的液态燃料,这个过程也叫做碳氢的气-液转换。 海军研究实验室已经为此申请了专利。在这个专利的第一个环节中,开发出一种铁基催化剂,它可以使60%的二氧化碳转化成液态燃料,并减少不需要的甲烷以有利于长链不饱和烃(烯烃)的产生,这种烃是合成汽油的主要原料。这个环节是海水变油的关键环节,这个环节确定了海水变油的工业化基础,确定了燃料的设计类型。 专利的第二个环节是把这些烯烃可以控制的转化为更高的碳氢分子聚合物,这些聚合物中的烃分子中碳原子数为9-16个,可以替代从石油中提炼的航空喷气燃料,同时,这也是一种可再生的能源。 这种喷气燃料的成本预计在3-6美元/加仑,这项技术目前有足够的研发资金和支持者,预计在未来的七到十年内这项技术可以商业化。对于海军来说,这项技术为舰船的远洋燃料补给提供了一种选择,现在是远程陆基补给,而将来或许是近程海基补给。 不过我以为,每升海水中只有100毫克二氧化碳也太低了,去掉氧只剩下40毫克的碳,估计处理15吨以上海水可以获得1升燃油。 由这个事又想起一件事,美国科学院院刊去年刊登了中国河南大学一位访美博士的论文,这篇论文合成了一种酶,可以把植物纤维素转变为淀粉和糖,转化率达到30%以上。目前合成这种酶的成本很高,如果把这种酶的成本降下来,由植物纤维素转化成淀粉和糖的营养热当量远远过了粮食的热当量。秸杆、树、草的主要成份就是纤维素,自然生长的和人工种植的纤维素的产量是粮食的几十倍,到那时,人类真的就永远解决了饥荒问题,不仅如此,淀粉和糖也是发酵酒精的主要原料,那时人类的能源问题也能藉此得到很大的缓解。
4563 次阅读|8 个评论
草木“变”粮食
热度 15 qpzeng 2013-4-17 00:04
学过生物化学的人都知道,草木(如秸秆)的化学组成是纤维素,粮食(如大米)的化学组成是淀粉。纤维素与淀粉在结构上类似,都是D-葡萄糖的聚合体,只不过纤维素含β-糖苷键,而淀粉含α-糖苷键,但两者的用途却有天壤之别:富含纤维素的青草只能作饲料喂养牲畜,而人可以把以淀粉为主要成分的大米、麦子、红薯当饭吃! 据估计,到2050年,世界人口将达到90亿!如何解决全球人口的吃饭问题是一项巨大挑战。假如有谁能将草木“变成”粮食,那么人类从此就不会挨饿了!这在过去也许是一个遥不可及的梦想,可是现在真的有人能够做到了。美国佛吉尼亚理工学院的华裔学者Zhang Y-H团队在《美国科学院院刊》上在线发表论文,报道了他们成功地将纤维素转化成淀粉的最新研究结果。 从纤维素到淀粉的转化是由来自细菌、真菌和植物的4种酶共同催化完成的,它们是内切葡聚糖酶(endoglucanase)、纤维二糖水解酶(cellobiohydrolyase)、纤维二糖磷酸化酶(cellobiose phosphorylase)、α-葡聚糖磷酸化酶(alpha-glucan phosphorylase)。由玉米秸秆中的纤维素转化为淀粉的产率达到30%,其余的纤维素则被水解为游离的葡萄糖。 有趣的是,由此获得的直链淀粉对淀粉酶的水解作用有抗性,也就是在消化过程中并不会完全水解成葡萄糖。因此,它既能像淀粉那样让人充饥,又类似纤维素有清肠功效,有助于大幅度降低肥胖及糖尿病的发病率。 上述生产过程易于实现规模化和产业化,而且节能环保,造价低廉,既不需要购置昂贵的设备,也不需要加热和添加化学试剂,用纳米磁珠结合的固定化酶可以反复使用。由此获得的直链淀粉不仅可以用来生产食品(可提供20%-40%热量),还可以制造生物降解性食品包装材料,并能作为氢能的贮存库。 原文链接: C. You, H. Chen, S. Myung, N. Sathitsuksanoh, H. Ma, X.-Z. Zhang, J. Li, Y.- H. P. Zhang. Enzymatic transformation of nonfood biomass to starch . Proceedings of the National Academy of Sciences , 2013; DOI: 10.1073/pnas.1302420110
个人分类: 科普集萃|5634 次阅读|42 个评论
[转载]efficient gene targeting system for rice
mengxb 2012-2-17 16:43
Development of an Efficient Agrobacterium-mediated Gene Targeting System for Ric.pdf 该文章报道了利用悬浮培养的愈伤进行高效的水稻淀粉合成酶基因的敲除方法,很有借鉴意义。 fficient gene targeting system for rice
个人分类: 生活点滴|2253 次阅读|0 个评论
植物佳丽---疣柄魔芋
热度 9 saraca 2011-11-7 18:25
在热闹的奇花异卉园,除了闻歌起舞的跳舞草,手一碰就敏感地合拢叶子的含羞草外,还有一种令人称奇的植物,叫疣柄魔芋( Amorphophallus paeoniifolium )。不过多数情况下,游客们很少关注它。它就像这奇花异卉园中的一位“壁花”,除了春天开花时让人称奇之外,其余季节就几乎无人问津了。 疣柄魔芋,见过的人一听到,大都会皱眉而说:“哇,开花太臭了!”让人掩鼻的臭味,虽令人远之,却吸引着传粉生物和植物学家靠近:多么壮观的魔芋花啊! 每年四五月份,疣柄魔芋的花序就会从地上冒出,绽放成一朵紫色巨花,足有一面盆那么大。看,具百褶裙般的紫佛焰苞正好转了一个圈,中央是手腕粗的金黄色花序,顶端是天南星科特有的钝圆锥状附属器。附属器呈深紫色,像美女盘起的发髻,刚好挺出佛焰苞外。 盛开的疣柄魔芋,如一位身着华丽衣裙的贵妇,端庄、大气、美丽! 佛焰苞内的花序是由细细密密的单性花组成,上部为雄花区,下部为雌花区。研究表明,雄花序区的温度特别高,有烫手之感,高温使花的臭味更浓,传得更远。臭味相投的传粉生物纷沓而至,落入了佛焰苞内,陶醉在雌花分泌的蜜汁里。从这个花序爬到另一个花序,这些虫子顺利地帮疣柄魔芋完成了传宗接代的重大任务。 四五天的热闹过后,授粉已完成,佛焰苞逐渐萎蔫,一切都水到渠成,花开花落,花落结果。花序柄、花序轴慢慢伸长,逐渐发育为果序柄、果序轴,上面结满了大大小小的绿色幼果。整个夏天,一颗颗浆果由嫩绿,转至深绿,再到黄,逐渐变红。10月,终于修成了“正果”。这时的果序,长达50-100厘米之间,粗如小孩的胳膊,颇为壮观。 熟透的疣柄魔芋,远远看去,像极了日本江户时代的美女,袅袅娜娜,亭亭玉立。看,整个棒状果序是她曼妙的身姿,熟透的浆果像一粒粒珍珠镶嵌成一件精致的和服,红中透黄,黄里泛绿,颜色鲜艳,裁剪合体。果序上部,散粉后的雄花区,恰好构成了美女细长的颈项,头顶是高高盘起的发髻,乍一看就是一位侧目专注,超然淡定的佳丽! 美女有所思,美女有所虑。颀长的身材,白皙的颈项,微微转过头的神态,不失为一副典雅、温婉、清丽的美人图。 如此一位佳人,在魔芋属 Amorphophallus 家族中,也同样具有肥厚的块茎,大小约为20厘米宽,30厘米长,可重达15公斤。这厚实的块茎富含淀粉,可用来做魔芋食品,富含人体所需的营养元素,是人们比较欢迎的绿色食品。
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蒸包子的学问
热度 23 fdc1947 2011-8-28 15:14
下面是我早些时候与一些老同学、老朋友的一篇网上通信,说的是蒸包子的事情: 昨天,家里来了两位小朋友还带来一位小小朋友,说是小朋友,其实也是三十七八岁的人了,一对夫妻。正说着话,小小朋友有点饿,我们就给她熥( teng )了几个我们自己蒸的包子。小朋友们吃了都说好。女小朋友说起他们家(当然包括小朋友的父母)蒸的包子,刚打开锅看上去很好,不一会儿就全都塌了。 前些天,我的一位毕业已经几年了的学生来我家,聊天时也说起这个问题。他们家蒸出的包子,也是看着好好的包子几秒钟内全都塌了。 他们的父母都是北方人,年龄与我相仿佛,但是都不会蒸馒头、包子。我想,我的同学们也未必都会。所以,还是来一个“曝日之献”,讲一讲蒸包子。 为什么要自己蒸包子?主要是有一点闲工夫,又怕外面买来的或面不好或馅不好,于是就自己动手。正如侯宝林所唱的:“我的包子是好白面,我自己和面我自己蒸”。自己做的更放心,另一方面,生活也应该丰富些。 现在各人家发面大都用酵母粉,按照酵母粉说明上的用量,提前两三个小时把面和上。这些,都没有任何问题,大家都是这样做的。他们的包子之所以发的不好,或打开锅盖就塌,原因就在于缺少以下步骤: 1. 包子包好后需要放置 10 分钟; 2. 包子用大火蒸好之后,需要用很小的小火继续蒸 3 分钟,然后再关掉火。 3. 关火后还要过 3 分钟才能打开锅盖。 在我把这几点告诉我那个学生以后的第二天晚上,就收到这位博士的短信:按照您的方法蒸包子,完全成功,一个都没有塌。 几天以后,高分子专家周重光师兄对我说的方法进行了分析,他说: 冯氏蒸包子工艺的关键词是“过三分钟”。 想想实在有道理! 包子皮是面粉做的,面粉的主体是淀粉,淀粉是天然大分子。大分子集合体有三种状态:玻璃态、髙弹态 ( 也有称作橡胶态的 ) 和粘流态。 这句话好象太专业了。举个例子吧。以前小孩子在夏天都会穿塑料凉鞋。穿的时间长了,有的部分会断掉。现在生活好了,爸爸妈妈会把破的凉鞋扔掉,买一双新的。但在上世纪六、七十年代,爸爸会找一截断锯条,放在煤球炉上烧热,再在凉鞋断裂口上烫一烫,这时凉凉的、硬硬的塑料马上变软、很快又变粘了。做父亲的手疾眼快地把两个断口按事先估摸好的搭接面积和角度合在一起,用手一直按压到凉鞋条由粘变软、再变硬后才放开。这时凉鞋就又可以穿了。凉鞋在可以穿的时候是处于“玻璃态”的;随着温度的升高,塑料变软时,就是处于“高弹态”的;而当温度再高时,在塑料变粘可以随意变形时就是处于“粘流态”的了。显然,大分子处于什么状态是取决于温度的。 包子蒸好关火时,锅内温度大概是使淀粉大分子处于髙弹态与粘流态之间的。这时立即开盖,包子内的馅的温度和空间的一些气体的温度突然下降,导至它们的体积收缩。这时支撑着包子皮的力量突然变小,因而淀粉大分子的粘流性使包子皮下塌变形了。如果把蒸包子工艺按冯氏方法来操作:停火后过三分钟再开盖,那么情况就不同了。这时包子馅和空间的气体温度不会突变,支撑包子皮形状的内力不会突然变小。而随着停火后锅内温度慢慢下降,淀粉大分子的粘流性慢慢消失,进入“高弹性”。这时包子皮的形态就不会变动了。开盖后,包子依然挺立饱滿! 看来,生活中到处都有学问。
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青年基金中了!
热度 18 Shifengyu 2011-8-20 09:08
今天(2011年8月20日)八点看到校内信箱科技处通知邮件,知青年基金中了,虽然经费金额比别人少了很多,但我仍非常高兴!幸喜之余,也觉得基金来之不易,有许多值得感谢的人和事。 首先,感谢母校哈工大和导师对我硕博期间多年的培养。我博士毕业之初能中基金,获得科研第一桶金,与母校的严格要求和导师的悉心培养密切相关。 其次,感谢基金委和生命学部六处对我的信任和支持。本人博士毕业于2010年,以前对基金申请知之甚少,更不认识什么所谓的牛人和大腕,今年第一次申请,幸运获得青年基金支持,感谢基金委和生命学部六处的公平和公正。 再次,感谢评审专家。由于第一次申请和接触青年基金,对基金评审也知之甚少,虽然,发表英文SCI有6篇(第一作者),但处在三流学校基础条件相对比较薄弱,申请书可能还有些瑕疵,今年幸中基金,感谢评审专家公正和毫无偏见。 同时,感谢科学网的前辈专家和学者们。我从准备资料和申请书写作,几乎全是从科学网中的前辈们的博文中收集和领悟的。比如我花了近一月的时间看任胜利前辈博文中基金漫谈版块和其它专家的经验之谈,我把有关基金选题和写作等内容全部打印,仔细研读,然后1月份写申请书,修改,直到3月份定稿,经常拜读前辈们的博文。今年幸中基金,感谢科学网广大网友的支持。 最后,感谢齐齐哈尔大学校领导和食品与生物工程学院领导对我工作和科研的支持,感谢他们为我提供的实验平台;也感谢食品学院的同事们的关心和支持。
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青年基金项目:别以学校论英雄!
热度 5 Shifengyu 2011-3-7 21:03
基金标书完成了,找了几个曾中过基金的人看了一下,做了一些修改,自己觉得标书还可以。博士毕业快一年了,没有经费,一年都没进实验室了,科研都荒废了,科研激情也快没了!科研生涯快走到死胡同了。 希望今年基金能中,弄点经费,以延续土鳖博士的科研之路。相关科研基础也有点,目前为第一作者文章有11篇(5篇SCI,两篇国际会议和几篇核心),就是学校档次差点。希望评审专家多多关照,别以学校论英雄。
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谁更能长膘?——淀粉和猪肉大PK(有图有真相)
songshuhui 2010-12-21 20:35
科学松鼠会 发表于 2010-12-20 13:20 作者:萧汲(花栗鼠) 有一道经典的脑筋急转弯题:一千克铁和棉花哪个重?。一般人一定会不假思索的回答:铁和棉花应该一样重。仔细想一想,还是觉得应该是铁重。因为一千克的铁体积比一千克棉花要小的多,所以在空气中,同样质量的棉花所受的浮力更大,因此显得更轻,相比之下铁显得更重。其实营养学领域也有类似的铁与棉花的问题。 在这个以瘦为美的时代,很多人都关心怎么吃更容易长膘的问题。因此就有人提出,同等卡路里的食物,实际吃到人肚子里,增肥膘的能力是不同的? 乍一想,似乎问题很简单,同样卡路里的食物,能量当然应该是相同的了,因而对增肥膘的贡献也应该一样。但是和铁和棉花的问题一样,如果进一步分析,就会发现同等卡路里的不同的食物,增膘能力还真不太一样。 接下来,就分别以三种常用的食物-馒头(不带馅儿)、粉丝和猪肉为例,分析一下不同食物的区别到底在哪里? 馒头、粉丝和猪肉三方大对决,准备开始! 好了,我们首先来看看各位出场选手的一般情况。 首先出场的是馒头君,我们来看看他的三围: (单位:g/100kcal 占总能量的百分比:%) 糖类:21.3 84.8 蛋白质:3.2 12.7 脂肪:0.50 4.5 含100kcal能量的馒头重45.2g 再来看看粉丝君的数据: (单位:g/100kcal 占总能量的百分比:%) 糖类:24.6 98.6 蛋白质:0.24 0.9 脂肪:0.060 0.5 含100kcal能量的粉丝重29.9g 最后是猪肉君的数据: (单位:g/100kcal 占总能量的百分比:%) 糖类:0.61 2.4 蛋白质:3.34 13.4 脂肪:9.37 84.2 含100kcal能量的猪肉重25.3g 馒头、粉丝和猪肉所含有三大供能物质的比例: 我们看到几位参赛选手的三种能量物质的构成有着较大的差距,那么他们的糖类、蛋白质和脂肪组分的不同,会对最终的结果产生怎样的影响呢? 为了方便评估各方的战斗力,我们不妨先评估一下值100kcal的稻米、粉丝与猪肉吃到我们肚子里,我们的身体分别能得到多少能量吧~ 我们知道,人类摄入的主要能量来源,就是 糖类、蛋白质和脂肪 。不过人体为了吸收这些能源物质,也需要消耗一部分的能量,就好比是消化系统处理食物时收取的处理费,称为食物的热效应。三种能量物质的收费不同,糖类的处理费是其提供的总能量的6%,脂类的处理费是4%,而蛋白质则高达30%。 好,那么我们来瞧瞧,扣除处理费以后,三位选手还各剩多少战斗力? 还是请馒头选手先登场 我们看看它要交多少费(已知每1g糖、蛋白质和脂肪分别提供能量4、4、9kcal): 糖类:5.10kcal 蛋白质:3.80kcal 脂肪:0.180kcal 总处理费率:9.08% 然后有请粉丝选手 粉丝选手提供的能量几乎完全由糖类提供,而蛋白质和脂类的含量则几乎没有: 糖类:5.90kcal 蛋白质:0.288kcal 脂肪:0.022kcal 总处理费率:6.22% 最后有请猪肉选手上场。 哇,对猪肉选手来说,费率最高的蛋白质和最低的脂类含量都非常的高啊,那么最终猪肉选手的税率是多少呢?让我们拭目以待: 糖类:0.146kcal 蛋白质:4.01kcal 脂肪:3.37kcal 总处理费:7.53% 三种食物热效应比较: 最终的结果: 馒头选手的总处理费率最高 ,达到了9.08%; 粉丝的费率最低 ,只有6.22%,也就是说,同样是值100kcal能量的馒头、粉丝和猪肉,人体最终分别能得到:90.92kcal馒头、93.78kcal粉丝和92.47kcal猪肉。由于糖类、蛋白质和脂类构成的不同,决定了三种食物提供的热量的差异。 受到蛋白质高达30%的费率(热效应)的影响,蛋白含量高的食物提供能量的效率更低,而糖类、脂类含量较高的食物供能效率则较高。 这次增膘大对决的胜利者,应当是粉丝无疑了。 产生这种现象的原因和蛋白质的功能有关。我们知道人类三大能源物质,糖类、脂肪和蛋白质,前两种物质,主要的功能都是提供能量。不过蛋白质的主业是作为构建人体组织的原料,提供能量只是他的副业。对人体来说,用蛋白质做能源就好比烧红木家具取暖,划不大来。因此,除非油尽柴枯、没米下锅,人体是不会把蛋白质烧了产能量。但科学家们在计算食物们的战斗力时,把蛋白质可以产生的能量计算在内了。实际上,如前所说,蛋白质并没那么给力。所以在一般情况下,同样能量的食物,谁的蛋白含量更低,谁的增肥能力就更强。 同样的,作为你身上肥膘主要成分的脂类,不仅每克的产能最多,产能的损耗也最少,所以脂类含量越高的食物增肥效果也就越强大。 有人据此发明了低碳水化合物、高蛋白质的减肥食谱,即所谓的阿特金斯减肥法。如前所述,蛋白质的诸般特性决定了人体对高蛋白饮食的能量利用率确实比那些高碳水化合物、高脂饮食更低。但是以上的比较是通过对比同样含100kcal能量的食物而得出的结论。实际上,减肥能不能成功,端看每日摄入的总能量是否小于每日消耗的总能量。人每天吃那么多食物,实在很难说谁对减肥的贡献更大一些。就好像有人肚子饿,连吃了四张饼都不饱,吃到第五张饼,饱了。他就懊悔道:早知道只吃这第五张饼就好了。事实上,填饱肚子的功劳,这五张饼都有份。同样的,减肥大计,吃到肚子里的食物都有份,少算了谁都不行。一个人会不会长膘,还是要看他每天摄入的总能量是多少,而不是看他吃的某一份食物对长膘能有多大工贡献。人的胃口有限,在饮食量相当的情况下,怎么吃才会摄入更多的热量呢?美国科学家Drewnowski的一项研究表明 ,在饮食结构中摄入更多能量密度高的食物(即每克食物所含能量高的),或者每一美元的食物含有能量更高的食物的人,更容易发胖。根据这个结果,毫无疑问,单位重量含能量多的食物(比如猪肉),以及便宜又高能量的垃圾食物才是增肥真正的主力军。 此外,由于缺乏必要的谷物、蔬果摄入,阿特金斯减肥法可能导致谷物蔬果中富含的水溶性维生素摄入不足,影响健康。一些研究表明 ,以蔬果为主的膳食习惯能减少罹患大肠癌的风险,相反的,以红肉为主的膳食习惯则会增加大肠癌的风险。要吃肉减肥还是要健康,是一个值得好好考虑的问题。 参考文献: Adam Drewnowski, PhD,Obesity and the food environment: Dietary energy density and diet costs; American Journal of Preventive Medicine, Volume 27, Issue 3, Supplement , Pages 154-162, October 2004 Walter C. Willett, et al. Diet and Cance; The Oncologist, Vol. 5, No. 5, 393-404,October 2000
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功能性变性淀粉(一):多孔淀粉
热度 3 shifengyu 2010-12-14 17:32
多孔淀粉是一种新型的变性淀粉,它是将天然生淀粉经过处理以后,在其颗料表面形成小孔,并一直延伸到颗粒内部,是一种类似马蜂窝状的中空颗粒,可以盛装各种物质于其中,具有良好的吸附性。因此,多孔淀粉是一种高科技含量的新型有机吸附剂和包埋材料,广泛用于医药、农药、印刷、日用化工、化妆品和食品行业。 多孔淀粉的特点 : 产品生产过程不添加任何化学试剂,安全无毒副作用,应用时可以任意比例添加到食品、药品等到产品中。应用到水溶性体系时,多孔淀粉不坍塌崩解,仍然保持完整的立体颗粒结构。产品具有如下特性: ( 1 )产品孔洞容积大,具有较大的吸附能力; ( 2 )多孔淀粉吸附目的物后对其有保护作用,如活菌、维生素 A ; ( 3 )多孔淀粉吸附目的物后可达到绶慢释放目的物的作用,具有良好的绶释功能,如香精、杀虫剂等 。 多孔淀粉的应用 : ( 1 )酸奶增稠冻融稳定剂:糊液粘性好、透明度高,胶凝性弱,冻融稳定性好,澎润性好,保水性强,抗老化,抗剪切力强,耐冷热,耐酸碱。本品无毒副作用,日许量无限制,可按任意比例添加,是各种乳制品,特别是酸奶制品的最佳增稠稳定剂。 ( 2 )酱类制品防析水剂:粘性好,糊液透明度、稠度高、易成型、冻融稳定性好,保水性强,抗老化、抗剪切力强、耐冷热、耐酸碱,是食品行业的优良添加剂。 ( 3 )烟草高效吸附剂:具有独特的蜂窝状结构,吸附力强,具有很高的降焦降害作用,将本品吸附烟草专用香精后加入烟咀或烟丝中,口感更加纯合、适口,提高香烟档次。 ( 4 )多孔淀粉吸附目的物后可达到绶慢释放目的物的作用,具有良好的绶释功能,如香精、杀虫剂等。 ( 5 )食品中的应用:具有多孔性能的微胶囊包埋剂,具有良好的乳化稳定性,可应用于各种食品中(乳化香精、粉末香精、 DHA 、 胡萝卜素、维生素 E 、维生素 A 等各种油性提取物的产品)。多孔淀粉为壁材制造的微胶囊,干燥速度快、油的包埋率高、货架期更稳定,微胶囊粉末在水中再分散能力强,比传统的糊精、麦芽糊精等壁材效果好。 目前 , 多孔淀粉已经广泛应用于药物载体,特别是兽药载体。多孔淀粉在功能性食品方面会有很好的市场前景。
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淀粉科学与工程领域研究概况
热度 3 shifengyu 2010-11-29 11:05
我对淀粉的了解和研究始于博士研究生期间,毕业后从事淀粉方面课程的教学,随着对淀粉长达近六年的接触和一些皮毛的研究,对淀粉科学与工程领域的概况有了基本了解。 淀粉是一种可再生资源,来源于植物,在自然界分布广,取之不尽,是人们生活的重要食物和物质来源, 广泛应用于食品、化工、材料、造纸、生物化工、发酵及医药等行业。 淀粉是高分子碳水化合物,是由单一类型的糖单元组成的多糖。淀粉的基本构成单位 D- 葡萄糖,葡萄糖脱去水分子后经由糖苷键连接在一起所形成的共价聚合物就是淀粉分子。淀粉属于多聚葡萄糖,游离葡萄糖的分子式为 C 6 H 12 O 6 表示,脱水后葡萄糖单位则为 C 6 H 10 O 5 。因此,淀粉分子可写成( C 6 H 10 O 5 ) n , n 为不定数。淀粉颗粒一般都由直链淀粉( amylose )和支链淀粉( amylopectin )组成。支链淀粉构成淀粉颗粒的骨架,支链淀粉分子的侧链与直链淀粉分子间可通过氢键结合,在某些区域形成排列具有一定规律的束网结构,有些区域分子排列杂乱,成无定形结构,每个直链淀粉分子和支链淀粉分子都可能穿过几个不同区域的束网结构和无定形 结构。 这就是我们通常看到的淀粉颗粒,淀粉颗粒大小和形状会受淀粉种类、环境气候等影响,常见的天然马铃薯淀粉颗粒为椭圆形,玉米淀粉颗粒为球形,大米淀粉颗粒为多角形等。 淀粉分子具有羟基和糖苷键,是一种多羟基醇和酮。淀粉的化学反应点主要在分子中羟基( OH )和糖苷键( COC )两个区域,在羟基上发生取代反应,在糖苷键上发生断裂反应,糖苷上的三个羟基分别在 C2 、 C3 和 C6 的位置,表明淀粉的反应同醇相似,但我们不能仅仅把淀粉看作一种醇,因为淀粉具有天然高分子的特性。淀粉分子就像一个 如意分子 ,分子能大能小, 淀粉分子可以通过物理 、 化学和生物等手段降解成小分子糊精或功能性低聚糖或葡萄糖,也可以接入官能团变成大分子功能物质。 目前,天然淀粉及其颗粒由于其功能方面的局限性,国内外研究不多。近年来的研究主要集中在淀粉变性方面,即变性淀粉。变性淀粉定义为:利用物理、化学或生物处理,改变淀粉的天然性质,增加其某些功能或引进新的特性,使其适合于一定的应用要求,这种经过二次加工或多次加工的产品统称为变性淀粉。而变性淀粉又分为普通变性淀粉或功能性变性淀粉。 变性淀粉是淀粉科学与工程领域最主要的的研究方向,它可从以下两方面去了解。 (一)普通变性淀粉主要研究方向为酸变性淀粉、氧化淀粉、酯化及醚化淀粉等方面。由于这些研究技术和手段比较成熟,目前这方面有些陈旧了。 (二)功能性变性淀粉:目前,功能性变性淀粉研究非常热门,主要集中在以下几个方面:多孔淀粉、抗性淀粉、缓慢消化淀粉、淀粉微球、微细化淀粉、微晶淀粉与非晶态淀粉、环糊精、脂肪替代物和淀粉基塑料、淀粉基絮凝剂、淀粉基高吸水性材料、淀粉基胶黏剂及淀粉基表面活性剂。不同功能性淀粉种类,具有不同的性质和用途。这些均是淀粉科学与工程领域研究热点问题。 希望对淀粉科学与工程领域感兴趣的朋友相互交流。
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实验室手记之老板你吃过土豆丝没有
eloa 2009-3-23 12:31
云无心 发表于 2009-03-23 7:31 在学校的时候,属于一个研究中心。建立那个中心的人很牛,把许多大公司拉来作会员。会员公司每年交一笔会费,大致相当于保护费。交钱之后,和中心的项目合作就方便了许多。他们可以向中心的教授们咨询一些技术上的事情,也可以要求做一些简单的实验。 有一天上午,老板挺兴奋地到了我的办公室。 老板:某某那个组就是某某公司炸土豆片的那个要我们帮忙解决个问题 我:什么问题 老板:他们炸薯片的过程是这样的:把土豆切成片,用高压水蒸汽加热到大半熟,然后烘干,最后放到油里炸 我:这不挺成熟的流程了吗? 老板:他们说土豆片一加热就变得很粘,送到下一步烘干的时候比较麻烦所以想看看能不能用表面处理来解决这个问题如果可行的话可能弄成个研究项目 老板是做表面研究的,基本上就是找一些物理现象拿着数学方程去描述,然后写些很少有人能看明白、也没什么人看的文章到领域内的那几个学术刊物上灌水。要是有什么实际生产中的问题能用上他那一套,就会非常兴奋,尤其是能够有实际项目做的时候既可以养学生,又可以解决他暑假里的工资。不过,这次我给他泼了点凉水 我:这个大概希望很渺茫 老板:哦?为什么? 我:这个啊你去过中餐馆没有? 老板:去过啊,中餐馆怎么啦? 我:一般中餐馆都有炒土豆丝,你点过没有? 老板:没点过没人告诉过我 我:土豆丝就是把土豆切成细条,然后放到锅里炒熟 老板:嗯跟这个有点像 我:炒土豆丝有两种(这话有点熟回字有四种写法?)一种是互相之间比较粘的还有一种是互相之间不粘的一般中餐馆卖的都是不粘的 老板:加工过程上的差别在哪儿呢? 我:土豆切成细条以后表面会有很多淀粉 老板:哦,我明白了这层淀粉在加热的时候糊化、交联,然后就像糨糊一种互相沾粘 我们那个研究中心是以研究淀粉著称的,里面一大票人以折腾淀粉为乐。我老板虽然是个异端,跟淀粉没什么关系,不过不吃猪肉也见惯了猪跑,对于淀粉的事情还是很明白的。知道了切好的土豆表面会有一层淀粉,其它事情也就好说了。因为淀粉糊化形成的浆糊是亲水的,所以对两性分子没有什么吸引力。表面处理没有什么用,老板的功夫也就没有了用武之地。虽然有点失望,还是接受了现实。 老板:那中餐馆的土豆丝是怎么变得不粘的呢? 我:很简单啊,切完了之后先用水把那层淀粉去掉就行了你看中餐馆炒得肉有点粘,就是在切好的肉里加了一些淀粉,炒的时候肉表面的那层淀粉糊化,形成一道屏障阻止肉内部的水分流失,所以肉就比较嫩,也有点粘 老板:既然他们咨询了,咱们也不能就这么简单说说你下午做点实验来展示这些吧 老板中午回家吃饭的时候从家里带了几个土豆给我要用科研经费去买土豆还挺麻烦,老板又不愿意背上要我们自己买实验材料的恶名,就自己贡献了。实验当然很简单。拿了个烧杯在加热板上烧开水,烧杯上放了个铁丝网。等到水开了,蒸汽不停往上冒的时候,切了片土豆放在上面,过一会儿(为了显得正式一点,还记了时,忘了是 15 秒还是 30 秒了),土豆片上就出现了粘糊糊的一层。把那片土豆从中间切开,叠在一起,嘿,果然粘在一起了。 下一步就是看看表面处理能否洗掉那层糨糊了。拿了三杯溶液,分别是纯水对照、一种常用的表面活性剂和一种表面活性好的蛋白质。为了效果明显,还弄了个相当高的浓度。分别把蒸过的土豆片放进去涮涮,拿出来看毫无区别,同样地粘。 下一组,把切好的土豆片在上述的液体里涮涮再蒸,结果三种液体洗过的土豆片结果一样:几乎都不再发粘了。 然后,一本正经地把那个下午干的事情写成一份实验报告,结论:由于土豆片变粘是渗出的淀粉受热产生的,一旦产生就不易去除,建议在蒸之前用水洗去土豆片表面的淀粉。
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