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我区科研团队揭示了极端磁场条件对淀粉精细结构的影响
发布时间：2022-10-24 09:11 来源：内蒙古自治区科技厅基础研究处
近日，内蒙古工业大学刘培玲副教授科研团队在极端磁场条件对生物高分子物质结构与行为关系研究领域取得重要科研进展，相关成果以“超高磁场下玉米淀粉精细结构的氧化与有序化”（Oxidation and ordering of fine structure of corn starch under an ultrahigh magnetic field）为题，发表于国际知名学术期刊《碳水化合物》（Carbohydrate Polymers）。该期刊是国际著名的爱思唯尔出版集团（ELSEVIER）旗下期刊，关注涉及生物高分子多糖的结构、性质、功能及应用方面的研究，在国际多糖及改性多糖研究领域具有权威影响力。
论文发表截图
强磁场作为一种极端条件的特殊电磁场形态，能够将高强度的能量无接触地传递到物质的原子尺度，改变原子和分子的排列、匹配和迁移等行为，从而对材料的组织和性能产生影响，因此已成为开发新型材料的一种重要技术手段。目前，极端条件下材料的结构与行为之间的关系是国际关注的热点。淀粉是自然界中最丰富的碳水化合物之一，人们通过改变淀粉的结构赋予淀粉更多的特性，从而可用作增稠剂、乳化剂、稳定剂、吸附载体 (多孔材料)、包埋载体 (靶向药物)、纳米材料及可降解包装材料。因此，开发不同结构和性质的淀粉以满足工业需求，一直是淀粉领域不断探索的课题。早期的强磁场需通过电容器或混合磁体来实现，消耗大量电力和水资源，因此运行成本很高。随着超导材料和铜合金螺线管线圈的应用，极大降低了磁场设备运行成本，因此磁场技术以其绿色、环保、高效等优点赢得了科学家的青睐。
极端磁场条件对淀粉精细结构影响的图形摘要
科研团队研究了强磁场对淀粉精细结构的影响，揭示其与淀粉颗粒相互作用的机理，提出极端强磁场诱导实现淀粉颗粒内部结构有序化、稳定化。证实了极端磁场条件导致淀粉发生氧化和交联反应，C-OH和O-C-O被氧化为O=C-OH并交联形成酯键。淀粉短程有序结构增加，碳骨架结构增强，相对结晶度提高。极端磁场处理对淀粉颗粒a型结晶结构的空隙有强烈的压缩作用，因此颗粒的平均粒径减小，淀粉表现出更好的热稳定性和抗剪切性。研究成果在淀粉工业热处理及可降解包装材料领域具有广阔的应用前景，也为柔性材料研究应用提供了新思路。
通讯作者简介：
刘培玲副教授课题组
刘培玲，博士、博士后、硕士生导师、华南理工大学访问学者、自治区321人才工程第三层次。主要从事生物高分子-淀粉及蛋白质材料的非热改性及应用研究。主持国家级课题2项，国家自然科学地区基金1项，国家自然科学青年基金1项；主持省部级课题-内蒙古自然科学基金2项；主持校级课题1项；主持广西武鸣安宁淀粉有限公司等横向课题3项，并进行了成果转化。参与863课题1项、国家自然科学基金2项；以第一作者或通讯作者发表的SCI及EI收录文章20余篇，其中一篇为一区top，IF=10.723；申请和授权专利3项。已培养硕士研究生10人，指导内蒙古工业大学优秀硕士毕业论文1篇，指导获得自治区研究生科研创新项目1项。中国食品科学技术学会非热加工技术分会理事，内蒙古食品技术学会委员，内蒙古禾元燕麦有限公司首席技术顾问。
多年来持续在生物高分子多糖及蛋白质领域耕耘，从创新开展高静压对淀粉糊化及重结晶的影响研究，到极端条件改性，如高静压技术、等离子体技术、强磁场技术等，在淀粉/蛋白精细结构、淀粉/蛋白衍生物及不同条件下材料结构与行为关系等方面做出一定原创性理论成果。同时基于理论研究基础，面向经济主战场推动开展相关成果转化及科技服务，取得了一系列研究成果，并已在CARBOHYDRATE POLYMERS，LWT-FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY，STARCH, 食品科学，中国食品学报等国内外核心期刊发表。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.120029