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黄原胶对木薯淀粉糊性质的影响

发布日期:2014-09-23 10:29:06
黄原胶对木薯淀粉糊性质的影响研究
黄原胶对木薯淀粉糊性质的影响:
黄原胶对木薯淀粉糊性质的影响,为揭示多糖胶与淀粉之间产生协同作用的机理,采用Biabender黏度计、扫描电 子显微镜、哈克流变仪探讨了黄原胶对木薯淀粉糊性质的影响.结果表明:添加黄原胶后, 淀粉糊的峰值黏度、崩解值、终值黏度増加,起始糊化温度、回生值降低;黄原胶明显降低 了淀粉凝胶的析水率,但会使淀粉凝胶形成较大的冰晶结构;黄原胶的添加使淀粉糊储能 模量増加,损耗角正切在角频率大于0. 5 ad/s时明显下降,与原淀粉相比,淀粉凝胶表现 出更趋于固体的性质.
黄原胶是目前国际上集増稠、悬浮、乳化、稳定、 安全环保等优越性能于一体的一种无味、无臭的天 然生物胶.由于黄原胶优良的理化性质,其作为食品 添加剂广泛应用于食品行业中,如在冷冻食品、啤酒 生产、烘焙食品中均有应用|1].木薯淀粉较其它淀 粉有价格低廉、尖峰黏度高、糊浆清澈透明等优点, 常被作为増稠剂、胶凝剂应用在食品工业中.在食品 体系中,淀粉与亲水性胶体的共用,可起到提高产品 的稳定性、控制流变性、改善产品组织结构等作 用12.目前国外在亲水性胶体影响淀粉糊冻融稳定 性和流变学特性等方面开展了大量的研究,并取得 了一定成果,其中以黄原胶对淀粉糊的影响研究最 为广泛,黄原胶对木薯淀粉糊性质的影响,如黄原胶对玉米、红薯淀粉的膨胀度、溶解 度、冻融稳定性、流变性等性质的影响12-5. Lee等15 研究了结冷胶、瓜尔豆胶、黄原胶、卡拉胶等对马铃 薯淀粉冻融稳定性的影响,结果表明黄原胶比瓜尔 豆胶更能増强冻融稳定性.
虽然国外详细研究了黄原胶对淀粉糊部分性质 的影响,但是探讨黄原胶对木薯淀粉黏弹性的影响 以及冻融循环后凝胶的析水率与凝胶结构关系的研 宄鲜见报道.本研宄系统考察了黄原胶对木薯淀粉 糊B rabende r黏度曲线、析水率、微观结构以及黏弹 性的影响,以期为食品胶与淀粉的复配物在食品工 业中的应用提供理论引导.
1材料和方法 1. 1材料与仪器
黄原胶对木薯淀粉糊性质的影响,木薯淀粉,由泰华木薯淀粉厂生产;黄原胶,由 市场购得.
Viskogiaph-E型Brabende连续黏度计,由德国 布拉本德企业生产;TDL-5A型离心机,由上海菲恰 尔分析仪器有限企业生产;BS210S型电子天平,由 北京赛多利斯仪器系统有限企业生产;Sciai-18N 型冷冻干燥机,由宁波新芝生物科技有限企业生产; £^^^200型环境扫描电子显微镜,由荷兰FEI企业 生产;RS600型哈克流变仪,由德国哈克企业生产.
1. 2淀粉糊黏度的测定
配制黄原胶(XG)和木薯淀粉(TS)总含量为 6%未添加XG及TS质量比为1 :19、1 :9的淀粉悬 浮液.将样品倒入Brabendei黏度杯中测定,测定条 
件为:测量盒扭矩为700 cmg转子转速为75 从30°C开始升温,升温速率为1.5°C/nh温度升高 到95°C后保温30m奴再以1 5°C/nh的速率冷却到 50°C,保温30mfe即得到样品的Biabendei黏度曲线.
1 3析水率的测定
待Biabendei黏度计测量完毕后,将其测量杯中 的样品倒出,冷却后,在50mL具塞塑料管中倒入大 约30mL淀粉糊,使其在一20?一18°C下冷冻22拉然 后在30°C水浴融化2h随机取出一个样品测其析 水率,其余的放入冰箱,继续冻融循环,如此重复冻 融循环5次.析水率的测定条件是在4500 mn条件 下离心10mn弃去上清液,称取沉淀物质量[3].试 验重复3次.析水率计算公式为
析水率J定粉糊淀量糊沉淀物质量X!00%•
1 4扫描电子显微镜分析
将冻融循环5次,离心后的样品进行冷冻干燥, 并将冷冻干燥的样品切成薄片,使用扫描电子显微 镜(SEM)观察其凝胶基质剖面的显微结构.
15黏弹性的测定
将Biabendei黏度杯中的样品倒出,冷却至室温 待用.动态黏弹性实验的测定采用哈克RS600流变 仪进行,在直径40mm的不锈钢平板上加入不同 XG/TS比例的淀粉糊,板间距为1mm在1%的应变 下(%的应变保证频率扫描在线性范围之内)在 0. 1?100. 0iad/s的频率范围内进行扫描,测得在室 温25°C下动态模量G〔G"和an髓角频率变化的 图谱.数据采集和记录由计算机自动完成.G是动态 弹性或储能模量,反映物质的固态性质;G是动态粘 性或耗能模量,反映物质的流体性质.tan S是耗能
G [ 4]
模量和储能模量的比值.
G
V y
2黄原胶对木薯淀粉糊性质的影响,结果分析
21 Brabendei黏度曲线分析
Biabendei黏度曲线有5个关键点:①起始糊化 温度(PT)即淀粉黏度开始上升时的温度;②峰值 黏度(FK),即淀粉糊的最高黏度值;③崩解值 (BD)即峰值黏度与95°C保温30min后的黏度的 差值;④回生值(SB),即50°C时的黏度值与95°C保 温30min后的黏度差值,表示淀粉糊凝沉性的强弱; ⑤终值黏度(F)即糊液50°C保温30min后的黏 度值[7].
由图1可以看出,加入黄原胶以后,淀粉糊的 Biabende图谱发生了显著的变化.由表河知,起
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时间/min
图1不同XG/TS比例淀粉糊的Brabender黏度曲线 Fig 1Babendir viscosity curves ofXG/T3 slarch paste at
differentm king ratios
表1木薯淀粉糊的黏度特征值 Table 1Paste viscosiy chamcteristics of tap bca starch
XG/TS质量比PT/CPK/BUBD/BUSB/BUF/BU
未添加XG645788545289512
1 995721324910242636
1 :95681521836260932
始糊化温度有所降低,未添加XG及XG/TS质量比 为1 :19和1 9时的起始糊化温度分别为64 5 57.2、56. 8 °C.淀粉颗粒是不溶于水的,刚开始淀粉 乳的黏度是很低的,当温度上升到起始糊化温度,淀 粉颗粒开始吸水膨胀,黏度开始升高,随着温度的继 续升高,一小部分淀粉颗粒开始破裂,直链淀粉溢出 到分散相中,直到黏度达到峰值黏度,峰值黏度可以 被认为是淀粉颗粒膨胀和破碎之间的平衡点[8].加 入黄原胶以后,峰值黏度有了显著的提高,由原淀粉 的788BU分别增加到1324和1521BU.说明黄原胶 可保护淀粉颗粒,使其不易破碎.继续升温,颗粒不 断破碎导致黏度的降低.当处于保温(95°C)阶段 时,体系需要承受机械剪切压力,导致颗粒的进一步 破碎以及直链淀粉和支链淀粉的溢出,黄原胶对木薯淀粉糊性质的影响,使淀粉糊在 保温阶段产生了剪切变稀行为或称为黏度的崩解. 原淀粉的崩解值为545BU加入黄原胶以后崩解值 分别增大到910BU和836BU说明加入黄原胶以后 的剪切变稀行为更明显,但是随着黄原胶含量的增 多,抗剪切行为增强.样品冷却到50°C后,由于直链 淀粉的重排和支链淀粉中短链的凝沉作用[9],黏度 增加达到终值黏度.由表1还可以看出,加入黄原胶 以后,回生值降低.
2 2析水率的分析
冻融稳定性是食品的一个非常重要的性质.在
 
冷链贮藏中,温度的波动和水相的变化是引起冷冻 食品变质的主要原因,特别是淀粉凝胶基质食 品[5 ' Fenero等曾指出当淀粉凝胶被冷冻时, 固形物含量高的区域易于老化,淀粉链之间相互连 接形成网络,而水分子相互凝结形成冰晶,在融化的 过程中,冰晶变成水,可以轻易地从大分子网络中析 出(析水率)由于水分子连续地析出,使剩下的淀 粉凝胶成海绵状.由图2可以看出,随着冻融循环周 期的增加,析水率逐渐升高,加入黄原胶以后,析水 率都有不同程度的降低,且黄原胶的比例越大,析水 率降低得越多,表明黄原胶可增加淀粉糊的冻融稳 定性.黄原胶的添加促使析水率降低的原因可能是 黄原胶的添加竞争吸取了较多的水分,使淀粉分子 结合的水分减少,进而阻碍了直链淀粉的凝沉,从而 抑制了海绵状结构的形成[11].
 
冻融循环次数
图2冻融次数对不同XG/TS比例淀粉糊析水率的影响 Fig 2 Iifluence of freezing and thawing cycles on the synenssis of XG/TS starch paste atdifferentmixing ratios
2 3扫描电子显微照片的分析
淀粉凝胶在冻融循环时形成的冰晶,在冷冻干 燥时蒸发形成空腔,凝胶内部变成网络结构[5].由 图3可以看出,淀粉凝胶冻融循环5次,冷冻干燥后 不同XG/TS比例样品的电镜图有显著的不同,表明 黄原胶的加入可以使淀粉凝胶的网络结构发生变 化.添加黄原胶后,淀粉凝胶形成的网络结构与原淀 粉相比较均匀,并且随着黄原胶量的增加,网络结构 中空腔壁变薄,空腔变大,这是由于较多的黄原胶吸 收更多的水分,当冷冻干燥时,由更多水分占据的空 间由于蒸发变成更大的空腔.由图2、3可知,随着黄 原胶量的增加,网络结构空腔变大,析水率降低,冻 融稳定性增强,说明黄原胶与淀粉混合体系的冻融 稳定性强弱与黄原胶体本身的强吸水性有关,黄原 胶使更多的水分滞留在淀粉凝胶中,阻止了淀粉之 间的相互作用.这一结论与SaeXain^[3报道的结 果一致.可见黄原胶的加入可延缓淀粉凝胶的老化, 防止因老化带来的凝胶硬度增大的缺陷,从而进一 步防止食品形成粗糙的口感.
 
(c)XG/TS质量比为1:9 图3不同XG/TS比例时淀粉糊冻融循环5次后的扫描电 镜照片
Fg 3 SEM photos of XG/TS starch paste at different mixing ratios after five fsezing and hawhg cycles
2 4动态黏弹性分析
由图4可以看出,黄原胶对木薯淀粉糊性质的影响,不同XG/TS比例的淀粉凝胶 的储能模量G和耗能模量Gfe角频率(W的增加, 呈现逐步上升的趋势,并且G始终大于G"(图4中 木薯淀粉凝胶在^0.1 ads时出现的例外可能是 由于刚开始测试时仪器不稳定所致)且随着黄原 胶比例增加,G与G之间的间距加大.11^1&等[12]曾 指出这一行为是典型的弱凝胶行为,由此可以判断,
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□ □D
 
不同XG/TS比例的淀粉凝胶均为弱凝胶.加入黄原 胶以后,G和G与原淀粉凝胶相比都有一定程度的 增加,并且随着黄原胶含量的增高,G和G逐渐增 高.在⑴=1. 0ad/射,XG/TS质量比为1 :19和1 :9 时的〇分别增加了12.09和47.98?&〇的增加与 直链淀粉以及直链淀粉一胶在冷却时的相互连接、 聚集有关,与支链淀粉关系不大,因为支链淀粉凝沉 需要很长的循环周期,直链淀粉一胶相互作用与直 链淀粉一直链淀粉相互作用的竞争对凝沉起非常重 要的作用[13].
.■ R XG/TS质量比为0 • G: XG/TS质量比为1:19 ▲G: XG/TS质量比为1:9 口 G",XG/TS质量比为0 〇 G",XG/TS质量比为 1:19 .A G",XG/TS质量比为 1a9
10° 101 6V(rad.s_1)
图4不同XG/TS比例淀粉糊的动态模量图谱 Fig 4Dynamic mechanical spectia of XG/TS stanch paste at
differentmixing ratios
 
图5不同XG/TS比例淀粉糊的损耗角正切an S Fig 5 Loss angnt an S of XG/TS starch paste atdifferenS m Xing ratios
图5示出了不同XG/TS比例下的淀粉凝胶损 耗角正切,可以看出,黄原胶对木薯淀粉糊性质的影响,加入黄原胶以后的损耗角正切 曲线从角频率为0. 5md/s开始明显低于原淀粉,而 且加入的黄原胶量越大,降低得越明显.根据流变学 观点,tan S降低说明凝胶向趋于固体的行为发 展[13],所以黄原胶的加入使淀粉凝胶向趋于固性的 方向发展.
3结论
(1珈入黄原胶以后,淀粉糊Brabendet黏度曲 线的峰值黏度、崩解值、终值黏度增加,起始糊化温 度、回生值降低;黄原胶使淀粉凝胶的冻融稳定性变 好,但形成的网络结构空腔变大.
(2)不同XG/TS比例的淀粉凝胶均为弱凝胶, 而且黄原胶的加入使淀粉凝胶向趋于固性的方向 发展.
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