Развитие теории и практики модификации крахмалосодержащего сырья для создания новых продуктов

• Автор: Литвяк, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.18.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 510 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ (обзор литературы)

1.1 Характеристика нативного крахмала

1.1.1 Строение

1.1.2 Химические свойства

1.1.3 Физические свойства

1.2 Модифицированные крахмалы

Краткие выводы к главе

2 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Регуляция крахмалонакопления в растительной
клетке прорастающей пшеницы биологически активными веществами
3.1.1 Влияние (2',5')К3 на содержание крахмала
3.1.2 Влияние (2',5')Н3 на содержание глюкозы у прорастающей
пшеницы
3.1.3 Влияние (2',5')14з на амилолитическую активность у
прорастающей пшеницы
3.1.4 Влияние фиторосторегуляторов на амилолитическую
активность у прорастающей пшеницы
3.1.5 Об суждение полученных результатов
Краткие выводы к разделу
3.2 Физико-химические свойства крахмалов и крахмалопродуктов
3.2.1 Спектроскопические свойства крахмалов и крахмалопродуктов
3.2.2 Молекулярно-массовые характеристики водорастворимых
производных крахмалов
3.2.3 Фазовая и морфологическая структура крахмалов и
крахмалопродуктов
3.2.3.1 Фазовая структура
3.2.3.2 Морфологическая структура
3.2.3.2.1 Исследования методом сканирующей электронной
микроскопии
3.2.3.2.1.1 Нативные крахмалы различного ботанического

происхождения
3.2.3.2.1.2 Нативный крахмал, полученный из разных сортов картофеля
3.2.3.2.1.3 Крахмальная мезга
3.2.3.2.1.4 Модифицированные крахмалы
3.2.3.2.2 Исследования методом световой микроскопии
Краткие выводы к разделу
3.3 Физико-химические свойства крахмалосодержащих
композитов
3.3.1 Фазовая структура
3.3.2 Морфологическая структура
3.3.3 Реологические свойства
Краткие выводы к разделу
3.4 Формирование органолептических свойств
картофельных композитов
Краткие выводы к разделу
3.5 Физическая модификация крахмала
3.5.1 Свойства экструзионных крахмалов
3.5.1.1 Содержание аминокислот и белка
3.5.1.2 Содержание жира
3.5.1.3 Органолептические и микробиологические показатели
3.5.1.3.1 Органолептические показатели
3.5.1.3.2 Микробиологические показатели
3.5.2 Технология экструзионных крахмалов
3.5.3 Использование экструзионных крахмалов
Краткие выводы к разделу
3.6 Физико-химическая модификация крахмала
3.6.1 Облученные крахмалы
3.6.2 Электро-химически окисленные крахмалы
Краткие выводы к разделу
3.7 Химическая модификация крахмала
3.7.1 Окисленные крахмалы
3.7.2 Катионные крахмалы
Краткие выводы к разделу
3.8 Ферментативное расщепление крахмала
3.8.1 Получение крахмальной патоки методом кислотноферментативного гидролиза крахмала
3.8.2 Получение картофельных напитков
Краткие выводы к разделу
Краткие выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СОИСКАТЕЛЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Влияние (2',5')N3 на крахмалонакопление прорастающей пшеницы сорта «Надзея»
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Частоты максимумов полос и интенсивности в спектрах
ИК-поглощения крахмалов
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Морфология и гранулометрический анализ крахмалов и
крахмалопродуктов
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Облученные крахмалы
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Химически модифицированные крахмалы
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
Новые продукты из крахмалосодержащего сырья..
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
Технические нормативные правовые акты
ПРИЛОЖЕНИЕ
Акты о практическом использовании результатов исследования
ПРИЛОЖЕНИЕ И
Акты внедрения
ПРИЛОЖЕНИЕ К
Отличительные особенности разных способов модификации крахмалосодержащего сырья

Начальным этапом, предваряющим моделирование молекулярной динамики, послужила минимизация потенциала методами градиентного спуска и сопряженного градиента. На каждый из итерационных алгоритмов отводили по 100 шагов. Минимизация, как и последующее моделирование молекулярной динамики, проводили с неявным учетом растворителя по обобщенному методу Борна, без периодических условий, без отсечения взаимодействий (максимальная длина 999 Â).
Две модели моделировались в двух видах водных растворов - с концентрацией однозарядных пар ионов соли 10 мкМ и 1 М. Нагревание системы проводили в 2 этапа. Первый, короткий этап, во время которого рассеивалась основная часть потенциальной энергии, внесенной стерическим напряжением в структуре, длился 12,5 пс. Шаг интегрирования составлял 0,2 фс, температура за это время поднималась посредством термостата Ланжевена с 0 до 10 К. Благодаря малому шагу интегрирования система оставалась стабильной несмотря на возникновение больших по значению сил и, соответственно, ускорения.
Второй этап нагревания длился 50 пс, шаг интегрирования составил 2 фс. В ходе этого этапа температура системы линейно поднималась до 300 К. Собственно моделирование молекулярной динамики проводилось при постоянной температуре 300 К, частота столкновений термостата Ланжевена составляла 2 пс'1. Кадры системы сохранялись каждые 50 пс. Время моделирования при постоянной температуре составило 1 мкс.
Расчет молекулярной динамики производился на рабочих станциях, оборудованных видеоускорителями GeForce GTX 580 с процессором GF110 (512 ядер CUD А) и 3 Гб памяти. Все вычисления оптимизированы для использования CUDA-устройств.
Полученные траектории выравнивались в программе ptraj по атомам углерода относительно начального положения.
Квантовохимические расчеты производились на кластерном суперкомпьютере СКИФ-ОИПИ, установленном в Объединенном институте проблем информатики FIAH Беларуси. Для вычислений использовалась программа GAMESS 2012 rl. Потоки на каждом процессорном ядре кластера запускались средствами mvapich 1.4.1р1 для расчетов ab initio. На каждом узле кластера установлены 2 четырехядерных процессора Xeon Е5472 и 8 Гб оперативной памяти. Взаимодействие потоков осуществлялось по сети Infmiband QDR. В качестве оператора очереди заданий использовалась программа PBS Torque. Узлы находились под управлением Fedora Linux с версией ядра 2.6.32, менеджмент потоков MPI осуществлялся с помощью Hydra.