质构仪用于测定淀粉凝胶的力学性能

水凝胶是由天然或合成聚合物和水分子制成的具有三维网络结构的高分子化合物，可以在其网络中吸收并保留大量的水而不溶解。水凝胶具有高含水率，柔韧性和相容性等性质，在组织工程、农业、药物传输系统、食品添加剂和医疗应用等方面的应用中表现出较大的优势。为减少环境污染和资源浪费，利用天然可降解大分子生物聚合物制备高性能水凝胶已引起人们的广泛关注。淀粉是一种天然生物大分子，它是由直链淀粉和支链淀粉组成的。它是一种碳水化合物，并且在自然界中含量非常丰富，仅次于纤维素。淀粉具有非常多的优点，比如安全、价格便宜和可再生成。淀粉分子链中有很多的羟基，具有很强的交联能力，是制备水凝胶的理想材料。但是，天然淀粉水凝胶普遍存在机械性能不高、比较脆、拉伸性相对较差等缺点，对淀粉水凝胶的应用造成很大的影响。因此，改善淀粉的凝胶性能具有非常重要的研究意义。根据之前的报道，一些合成聚合物或化学交联剂常用来制备高强度的淀粉水凝胶。Arayaphan 等在木薯淀粉和聚乙烯醇的存在下，通过聚丙烯酸的简单自由基聚合，制备了一种可生物降解的双网络水凝胶。水凝胶表现出优异的力学和物理性能。将聚乙烯醇和淀粉交联，戊二醛作为交联剂，制备了水凝胶膜。力学分析表明，水凝胶膜具有足够的强度，可作为创面敷料。但是，化学试剂通常有毒、对人体有一定的危害且污染环境。因此，使用物理方法处理淀粉增强其凝胶性能是非常重要的。

与天然淀粉相比，改性淀粉的一些物理和化学性质更佳，其应用领域和前景也更为广泛。羟丙基淀粉是一种改性淀粉，目前它在食品、造纸、纺织等领域有广泛的应用。它具有安全性高、透明度高、稳定性好等优点。然而，羟丙基淀粉作为凝胶材料也面临一些挑战，如其耐热性较差、机械强度较低等方面仍需进一步改进和研究。物理改性可以改善淀粉的功能性和应用性，使其更适合于食品加工和工业生产中的使用。与化学改性相比，物理改性的方法更加环保、绿色。物理改性方法主要包括：辐照、退火、预糊化、渗透压或湿热处理（HMT）等[9]。湿热处理是一种无污染、易控制的改性方法。它主要是将淀粉颗粒加热到高于玻璃化转变温度（Tg）的一定时间（1~24 h）。湿热处理发生在相对较低的条件水分下（35%以下），并使用较高的处理温度（80~140 ℃），可以改变淀粉分子结构和颗粒形态，调节分子链构象，进而影响淀粉的凝胶特性。本研究主要通过湿热处理的方法处理羟丙基淀粉，从而提高淀粉凝胶的机械性能。

1、淀粉凝胶质构特性分析

仪器：上海腾拔质构仪（Universal TA/Rapid TA+/Rapid TA)

探头：P/0.5凝胶探头

将质量分数为40%（w/v）的不同淀粉的悬浮液，真空脱气1 h，将烧杯置于蒸笼中蒸10 min，直至得到透明的淀粉水凝胶。测试条件：

测试模式：全质构分析

测试前速度：1mm/s

测试速度：1mm/s

测试后速度：1mm/s

触发力：8gf

目标模式：形变 30%

两次下压间隔时间：3s

可以测定淀粉凝胶的硬度、弹性、内聚性和回复性指标。