淀粉由于其丰富的来源和低廉的成本,并能赋予食品和非食品多功能特性而被应用在食品工业和其他工业中,然而天然淀粉的缺点限制了其更广泛的应用。化学修饰或物理修饰或两者共同修饰可以减少淀粉易老化,缺乏冻融稳定性和缺乏加工耐受性等不良的性质而增加其有利的特性或增加一些新的特性。本文采用高速射流技术来物理改性大米淀粉,研究高速射流技术对淀粉功能特性和结构性质的影响及其相应的机制,建立改性淀粉功能特性和结构性质之间变化的相互关系,可以为淀粉的改性提供新的选择以及为高速射流技术在食品加工方面的应用提供一定的理论依据。同时,研究了高速射流对淀粉反应活化的影响,建立淀粉结构特性的变化与淀粉反应活性之间的关系。进一步探讨高速射流处理-羟丙基化联合改性对其大米淀粉的流变特性的影响,并结合分子模拟方法研究淀粉和非淀粉组分之间的相互作用,阐释淀粉与亲水胶体混合体系的潜在的机制和相互作用的原理。其主要结论如下:1.在200MPa压力下,大米淀粉经高速射流处理不同的次数(0,2,4,6,8,10,20次),通过扫描电镜观察,淀粉颗粒结构随着高速射流处理次数的增加而逐渐破坏,直至完全丧失原来的淀粉颗粒结构,并发生聚集。通过X-射线衍射分析,淀粉的晶体结构随着高速射流处理次数的增加而逐渐丧失,其晶体结构由A-型转变为无定形结构。通过分子结构的分析发现,高速射流处理早籼米淀粉,主要引起支链淀粉的降解,随着处理次数的增加支链淀粉的降解程度逐渐增加:分子量和分子旋转半径随着处理次数的增加而逐渐降低和减小;高速射流处理对早籼米淀粉的链长分布没有显著的影响;高速射流处理导致的支链淀粉分子的降解部位主要发生在支链淀粉分子的簇结构之间。2.结构决定性质,淀粉结构的变化伴随功能特性的改变,随着高速射流处理次数的增加,早籼米淀粉的水溶性逐渐增大,从1.34%增加到32.4%。高速射流处理可以降低淀粉的糊化起始温度,降低淀粉的糊化焓值,降低的程度随着处理次数的增加而增加。高速射流处理可以降低淀粉糊在储存过程中的浊度和老化焓值,说明高速射流可以降低淀粉的老化。流变学分析表明,G’随着处理次数的增加而降低,损耗因子(tanδ)随处理次数的增加而增加。流体指数(n)随处理次数的增加先增大后减小。说明高速射流减弱了淀粉凝胶的三维网络结构,降低了淀粉凝胶的假塑性。3.大米淀粉经不同的压力(0,80,160,250MPa)处理后,大米淀粉的颗粒形貌和晶体结构也发生改变,且随着处理压力的增大而更显著。高速射流可以导致淀粉分子量的降解,特别是导致支链淀粉的降解,且随着处理压力的增大,支链淀粉降解越显著。随着高速射流处理压力的增大,大米淀粉中快速消化淀粉(RDS)和慢消化淀粉(SDS)的含量会增加,而抗性淀粉(RS)的含量会降低。经250MPa处理后RDS,SDS和RS的百分含量分别从25.3%,23.8%,50.9%变为41.2%,31.9%,26.9%。高速射流处理可以增加大米淀粉的羟丙基化的取代度和反应活性,且随着处理压力的增大,取代度和反应活性提高显著。随着处理压力的增加,淀粉丙基化的取代度从0.124(OMPa)增加到0.140(250MPa);反应效率从56.1%增加到62.7%。淀粉结构的改变导致了糊化焓值的降低,同时与化学反应活性和消化性相关。4.采用浊度法和DSC考察亲水胶体(黄原胶、瓜尔胶和卡拉胶)和羟丙基淀粉(HPS)老化过程中浊度和焓值的变化,同时考察亲水胶体对羟丙基淀粉流变性质的影响。研究发现不同的亲水胶体对羟丙基淀粉的吸光度值影响不同。在储存过程中,添加黄原胶、瓜尔胶和卡拉胶初始阶段会增加HPS的吸光度值,但随着储存时间的延长,黄原胶,瓜尔胶和卡拉胶都会降低HPS的吸光度值。当添加亲水胶体后,HPS的支链淀粉的老化焓值降低。黄原胶、瓜尔胶和卡拉胶可以降低HPS支链淀粉的老化焓值,表明黄原胶、瓜尔胶和卡拉胶可抑制HPS支链淀粉的老化,抑制效果:瓜尔胶>卡拉胶>黄原胶。黄原胶和卡拉胶能显著增加HPS的储能和损耗模量,瓜尔胶可显著降低HPS的储能模量和损耗模量。添加亲水胶体凝胶体系的表观粘度减小,剪切稀化现象减弱。随着HPS取代度的增加,HPS-黄原胶体系储能模量先减小后增大;损耗模量随羟丙基化取代度的增加而降低。tanδ为G”与G’比值,tanδ越大,表明体系的黏性比例越大,流动性强,反之则弹性比例较大。随着取代度的增加,tanδ逐渐减小,表明体系的弹性比逐渐增大,流动性变弱。并结合分子模拟技术探讨淀粉与亲水胶体相互作用力的影响。分子动力学模拟结果表明,当亲水胶体加入,体系中分子之间的共价键能和非共价键能(范德华力能、氢键力能和静电力能)发生显著改变,导致HPS-亲水胶体体系中的老化和流变性质的改变。