【摘要】 由焓变ΔH和糊化度的关系曲线知，两者成正相关，因此只要找出它们的相关系数，便可用DSC测定淀粉的糊化度。

食品加工过程中，热是最普遍的加工参数，不论是食品的热杀菌、烹调、干燥还是冷冻保藏都会涉及到热加工过程。

 

当食品与热之间相互作用，食品会发生一系列的变化，如相变(水和冰)、蛋白质构象发生变化(有序到无序)、质量或组成的变化、流变性质的变化等等。大多数物质随温度的变化，热容、结构等将发生变化，这个过程同时伴随着能量的改变，因此可用热分析技术对其进行研究。

 

一、蛋白质


在加热过程中，蛋白质分子的展开需要吸收能量(如氢键的断裂等)，这部分热称为变性热。蛋白质变性一般表现为分子结构从有序到无序、从折叠到展开，这些结构的变化伴随能量的变化，可用DSC进行测量。

 

应用举例：蛋白质热变性和组分分析肌肉是一个复杂的体系，主要有三类蛋白质组成，分别为肌球蛋白、肌浆蛋白、肌动蛋白。

 

下图是有关大白兔肌肉受热变性的DSC热分析。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个变性峰分别代表肌球蛋白、肌浆蛋白、肌动蛋白在不同温度下的热变性。可清楚地看到，肌球蛋白对热最不稳定，在60℃左右就发生变性，而肌动蛋白对热相对较稳定。

 

PS：DSC并不能研究所有的蛋白质。就酪蛋白而言，其分子结构是展开的，因此加热时，并不存在分子展开的问题，在DSC给出的热分析图上将没有变性峰的出现。

 

此外，DSC热分析技术也可用于分析检验，如婴幼儿奶粉中β-乳球蛋白的检测。DSC热分析技术还可用于研究蛋白质-蛋白质、蛋白质-水、蛋白质-糖、蛋白质的热变性动力学等等问题。

 

二、水分含量的测定


食品中的水用水分活度来表示时，可分为可冻结水(在0℃能结冰，也称为自由水)和非冻结水(一般在-80℃不能结冰，也称为结合水)。

 

DSC热分析技术可用来测定食品体系中的自由水。总水分含量可根据AOAC标准方法在103~105℃进行恒重来测定，即可得结合水含量，结合水含量=总水分含量-自由水含量。 

 

下图是有关蜡质玉米淀粉中水分含量的DSC热分析。一般方法是利用冰的熔化热来进行测量自由水的含量。 此实验是以2℃/min的速度从15℃冷却到-40℃来进行测量的。图上吸收峰的峰面积就代表了样品的熔化焓ΔH,而ΔH0为在0℃时冰的熔化热 (355.6 J/g)。

 

计算公式为:自由水含量=ΔH/ΔH0×100%。这样可根据冰的熔化热来测定和计算食品中自由水的含量。

 

三、淀粉


淀粉糊化过程代表了淀粉分子从有序状态到无序状态的转变，同时也伴随着能量的变化，因此可以利用DSC对淀粉的糊化特性、糊化程度及淀粉颗粒晶体结构相转移温度等进行测定。

 

举例：完全糊化的淀粉样品在DSC分析过程中应为没有吸收峰的平坦直线。

 

Mechteldis等人提出：根据淀粉DSC分析过程中吸热峰面积(即热焓ΔH)的大小可估测淀粉糊化度的大小。

 

他们将制备好的马铃薯糊化淀粉(α-淀粉酶测得糊化度为糊化度为61.1%)与天然马铃薯淀粉(未经糊化)分别按0:100、25:75、50:50、75:25、100:0混合成5个样，分别用DSC和α-淀粉酶测定其焓变和糊化程度，结果如图示。

 

由焓变ΔH和糊化度的关系曲线知，两者成正相关，因此只要找出它们的相关系数，便可用DSC测定淀粉的糊化度。

 

四、油脂


油脂在加热及冷却过程中表现出大量的由加热而引起的相转变，因此可用DSC对油脂进行研究。DSC关于脂类的研究分为两类，一类是生物膜;另一类是动物脂肪和植物油。一般可以使用DSC热分析技术来研究脂类物质的熔点和结晶动力学。

 

如图，用DSC监测牛油在卡诺拉油中的掺假状况。牛油熔点高,其DSC冷却曲线表现有一个尖锐的高熔点放热峰，卡诺拉油高熔点酯含量远低于牛油。由图可知，一旦卡诺拉油中含有一定量牛油，则在DSC冷却记录图中高温区域会出现放热峰。掺假量上升时，这高温区峰的尺寸增大，峰的位置(最大峰出现的温度)会朝着较高的温度区域做少许移动。除了在植物油中检测动物油脂的存在，DSC还可应用于植物油氧化稳定性的研究及油脂中蜡质的检测等等。

 

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