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玉米淀粉与黄原胶复配体系糊化及回生特性的研究

发布日期:2014-12-09 15:26:38
玉米淀粉与黄原胶复配体系糊化及回生特性的研究先容
玉米淀粉与黄原胶复配体系糊化及回生特性的研究:
玉米淀粉与黄原胶复配体系糊化及回生特性的研究,本文研究了玉米淀粉与黄原胶复配体系的糊化和回生特性。RVA糊化实验表明黄原胶降低了玉米淀粉的成 糊温度,并随着黄原胶在复配体系中的比例逐渐增加,其复配体系的峰值黏度和终值黏度均显著增加(p <0.05),崩解 值和回生值降低(p <0.05)。热稳定性实验表明加入黄原胶后的复配体系在95丈之后的高温下可以较长时间维持体 系的黏度,具有良好的热稳定性。凝沉性实验表明黄原胶可以降低玉米淀粉的凝沉作用,当m(玉米淀粉):m(黄原 胶)为9:1时复配体系凝沉作用最小,在120h后仍无明显上清液析出。冻融稳定性实验表明黄原胶能抑制复配体系 的回生,提高其冻融稳定性。
黄原胶属于微生物阴离子多糖,是_种典型的 亲水性胶体,具有耐热、耐酸以及低浓度高黏度等特 性,并且安全无毒3 ,在食品工业中常与淀粉等其它 多糖相复配,可改善最终产品的质构和稳定等性 质4 5。经研究发现,亲水胶体对淀粉特性的影响主 要表现在淀粉的热力学性质、流变学特性和糊化特 性等方面,Marek Sikora等人发现将玉米淀粉、马铃 薯淀粉和燕麦淀粉分别与黄原胶复配后作为草莓酱 的增稠稳定剂,可使草莓酱在三个月时间内具有稳 定的质构特性和提供良好的口感6。Piyada Achayuthakan等人研究发现随着黄原胶浓度的增加, 蜡质玉米淀粉的黏度和成糊温度显著增加,且具有 更为优越的动态粘弹性质等7。本文将玉米淀粉 (CS)和黄原胶(XG)进行不同比例的复配,从RVA 糊化特性、热稳定性、凝沉性和冻融稳定性等方面来 分析复配体系的糊化和回生行为,为开拓淀粉与亲 水胶体复配体系在食品工业中的应用提供一定的技 术参数和理论依据,对扩大玉米淀粉的应用具有重 要意义。
1材料与方法 1.1材料与仪器
玉米淀粉山东诸城兴贸玉米开发有限企业; 黄原胶苏州丹尼斯克(中国)有限企业。
快速黏度分析仪(RVA ) 澳大利亚Newport Scientific ; LVDV H + pro 型粘度计 美国 Brookfield 企业 。
1.2实验方法
1.2.1糊化特性的测定准确称取一定质量的玉米 淀粉和黄原胶,分别与蒸馏水混合在RVA专用铝盒 内,制备成质量分数为6%c的玉米淀粉与黄原胶复配 体系(m(淀粉):m (胶体)分别为10:0、9.5:0.5、9:1) 的悬浮液(以干基计),采用RVA标准程序2测定淀 粉复配体系糊化曲线,测定程序如下:选择转速为 160r/min,温度从50T;开始,经过7.5min升温至 95T;,保温5min后降温,经过7.5min后至50T;,保 温 2min 8。
通过测定的糊化曲线可以得到如下信息:峰值 黏度:测定的样品在糊化过程中达到的最大黏度值; 崩解值:测定的样品最大黏度与最小黏度的差 值;回生值:测定的样品最终黏度与最低黏度的差 值;成糊温度:测定的样品黏度快速增加时对应的 温度。
1.2.2热稳定性的测定分别准确称取_定量的玉 米淀粉和黄原胶,与蒸馏水混合制备成质量分数为 6%〇不同复配比例的玉米淀粉-黄原胶复配体系,在 不同温度下糊化、保温测定不同复配体系的黏度。 温度和保温时间分别为70T; -10min、80T; -10min、 90T;-10min、95T; -10min、95T; -30min、95T; -60min、 100Xl — 10min、100X1—30min;并采用 Brookfield 黏度 仪测定其黏度(转子型号选择SC4-29)。
1.2.3凝沉性的测定准确配制质量分数为1%〇不
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硏究与杈纣
同复配比例的玉米淀粉-黄原胶复配体系,分别放入 沸水浴中煮沸糊化20min,待冷却至室温,倒入 100mL的量筒中至100mL刻度处,量筒口用塑料薄 膜密封,静置。分别在4、8、24、48、72、96、120h后观 察不同复配体系量筒中沉降物的体积。
1.2.4冻融稳定性的测定准确配制质量分数为 3%〇不同复配比例的玉米淀粉-黄原胶复配体系,分 别放入沸水浴中煮沸糊化20min后,倒入离心管中, 冷却至室温后,加盖,放入-18T;的冰箱中进行冷冻。 冷冻24h后,取出离心管室温解冻,放入离心机中以 5000r/min的速度离心20min,去除上清液,称取沉淀 物的质量m。之后每隔24h,重复以上操作9。
析水率计算公式为:
W(%c) = (1-X100
M:脱水前复配体系质量(g) ;m:脱水后复配体
系质量(g)。
1.2.5 统计分析实验重复3次,采用DPSApp,玉米淀粉与黄原胶复配体系糊化及回生特性的研究,实 验数值间以Tukey法(p <0.05 )进行差异显著性 分析。
2结果与讨论 2.1糊化特性
快速黏度分析仪(RVA)是目前应用于测定分析 淀粉、谷物等糊化特性的一种有效工具1。不同复配 比例的玉米淀粉与黄原胶复配体系的RVA糊化曲 线如图1所示,其RVA糊化参数值如表1所示。
 
图1玉米淀粉与黄原胶复配体系
(CS/XG)的RVA糊化曲线 Fig.1 RVA viscograms of corn starch/xanthan gum combinations
从图1和表1可以看出,相比于单独的玉米淀粉 体系,黄原胶降低了玉米淀粉的成糊温度,复配体系 随着黄原胶浓度的增加,其成糊温度略有提高。随 着黄原胶在复配体系中的比例逐渐增加,其复配体 系的峰值黏度和终值黏度均显著增加,崩解值和回 生值显著降低。这是因为复配体系为两相体系,其 中黄原胶存在于流动相中,玉米淀粉为分散相,由于 玉米淀粉在糊化过程中淀粉颗粒发生膨胀,使得流 动相体积减少导致流动相中黄原胶浓度迅速增加, 从而流动相的黏度明显增加,因此引起整个复配体 系的黏度上升8。在更为黏稠的复配体系中,黄原胶 分子链段与可溶性直链淀粉链段之间的相互缠绕以 及黄原胶与玉米淀粉颗粒竞争吸附水的作用,使得 
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研究与杈纣
Vol.35,No.ll,2014
表1玉米淀粉与黄原胶复配体系(CS/XG)的糊化参数值 Table 1 The pasting parameters of corn starch/xanthan gumcombinations
样品峰值黏度(mPa‘s)崩解值(mPa‘s)终值黏度(mPa‘s)回生值(mPa‘s)成糊温度(尤)
CS/XG( 10/0)754 ±3c112±13a860 ±5c218±10b84.7±0.1c
CS/XG( 9.5/0.5)973 ±12a46 ±2c1063 ±17a136 ±4a78.1 ±0.2b
CS/XG(9/1)1239 ±6b45 ±4c1274 ±9b80 ±7a80.8 ±0.1a
注:同一列里的平均值(±标准差)所带不同字母表示差异显著(P<0.05)。
表2玉米淀粉与黄原胶复配体系(CS/XG)的凝沉性
Table 2The retrogradationproperties of cornstarch /xanthan gumcombinations
样品CS/XG (10/0)CS/XG (9.5/0.5)CS/XG( 9/1)
放置时间上清液体积沉降物体积上清液体积沉降物体积上清液体积沉降物体积
(h)(mL)(mL)(mL)(mL)(mL)(mL)
425±3c75±6d0±1a100±2d0 ± 0c100±1c
870±1a30±3a0±3a100±0c0±1f100±0a
2473±3c27 ± 5c10±7f90±1g0 ± 0b100±1d
4873 ± 2b27±2f24±6g76±3f0±1b100±1d
7273±3f27±3g34±1b66±4a0±0a100±0f
9673 ± 4c27 ± 1c39±1c61±0a0 ± 0b100±0c
12073 ± 2c27 ± 4b43±4d57 ± 1b2 ±2d98±2a
注:同一列里的平均值(±标准差)所带不同字母表示差异显著(P<0.05)。
黄原胶降低了玉米淀粉的成糊温度,玉米淀粉与黄原胶复配体系糊化及回生特性的研究,但随着复配体 系中黄原胶浓度的逐渐增加,黄原胶与淀粉竞争吸 附体系中水分的程度增加,使得水分进一步缺失,导 致复配体系糊化变得缓慢,成糊温度有所上升[10。 由于黄原胶的三糖侧链与主链紧密排成直线,具有 一定弹性和稳定度的棒状体[4],可以与玉米淀粉分子 链段更好的形成紧密而牢固的三维网络结构,因而 黄原胶的加入降低了玉米淀粉的崩解值和回生值。 2.2热稳定性
淀粉在工业中的应用几乎都需要使之糊化,利 用所得淀粉糊起到黏合、增稠、凝胶等作用,由于天 然淀粉糊的黏度在糊化过程中易受到高温和剪切等 作用的影响,因此研究热稳定性具有重要意义[1]。不 同复配比例的玉米淀粉与黄原胶复配体系在不同温 度及保温时间下的热稳定性曲线如图2所示。
系的起始黏度随黄原胶比例的增加而上升。
单独的玉米淀粉体系从80T;开始颗粒吸水膨 胀,淀粉分子扩散,黏度迅速上升,在95T;时大部分 淀粉颗粒溶解,而分子仍然保持完整没有被破坏,此 时黏度达到最大值;在95T;保持1h过程中,淀粉分 子间化学键被破坏,膨胀的淀粉颗粒发生破裂,黏度 开始显著降低[11],说明玉米淀粉具有较差的热稳 定性。
加入黄原胶后,复配体系在95T;之后的温度下 黏度变化不大,这是由于黄原胶具有良好的水溶性,
 
能与玉米淀粉颗粒竞争吸附水,同时黄原胶可以在 淀粉颗粒表面形成一层胶体薄膜[12 ,在持续高温加 热过程中,能够包裏淀粉颗粒,限制其膨胀,抑制玉 米淀粉颗粒的破碎,稳定了玉米淀粉糊的黏度,因此 加入黄原胶后的复配体系在95T;之后的温度下依然 能维持体系的黏度,具有良好的热稳定性。此现象 也与RVA糊化特性的实验结论相符合,即黄原胶降 低了玉米淀粉的崩解值。
2.3凝沉性
图2玉米淀粉与黄原胶复配体系(CS/XG)的热稳定性 Fig.2 Stability in hot water of corn starch /xanthan gum combinations
从图中可以得到,复配体系的起始黏度随着黄 原胶在复配体系中的比例逐渐增加而增加,这是由 于黄原胶本身具有低浓高粘的理化特性,以及黄原 胶与玉米淀粉之间存在一定的协效性,使得复配体
淀粉的凝沉呈现出与糊化相反的现象,主要是 由于糊化后的淀粉在静置一段时候后,淀粉分子间 氢键再度结合,淀粉糊内水分子逐渐脱离出来,发生 析水作用,玉米淀粉与黄原胶复配体系糊化及回生特性的研究,淀粉分子链段重新排列成微晶束而凝沉, 因此凝沉性可以反映淀粉糊的回生特性[13]。不同静 置时间下的玉米淀粉与黄原胶复配体系的凝沉性如 表2所示,由表可得,单独的玉米淀粉体系在4h后即 有上清液析出,沉降体积下降的趋势十分显著,说明 玉米淀粉凝沉性较强,其淀粉糊不宜久置,具有明显 的易回生特性。
加入黄原胶后,相同测定条件下复配体系的沉 降体积下降明显减少,并且随着黄原胶在复配体系 中比例的增加,沉降体积所占百分比也愈大,复配比
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Science and Technology of Food Industry
例为9.5:0.5的玉米淀粉与黄原胶复配体系在24h后 才有上清液析出,复配比例为9:1的复配体系在 120h后仍无明显上清液析出,说明在一定的环境条 件下,加入黄原胶的复配体系凝沉现象较不显著,黄 原胶的比例越大,凝沉现象越不明显,黄原胶对玉米 淀粉的回生起着延缓作用。这是由于黄原胶可以阻 止淀粉间氢键的形成,从而减弱了淀粉的凝沉性8。 2.4冻融稳定性
淀粉在冻结和融化过程中会由于发生回生现象 而影响淀粉糊的稳定性,从而影响到产品的品质,因 此冻融稳定性可以反映淀粉的长期回生特性。易发 生回生的淀粉糊经冻结和融化交替变化时会形成凝 聚,冻融稳定性的评判指标为析水率,析水率越小, 说明淀粉糊的冻融稳定性越好[14]。不同复配比例的 玉米淀粉与黄原胶复配体系的冻融稳定性如图3 所示。
 
循环次数
图3玉米淀粉与黄原胶复配体系(CS/XG)的冻融稳定性 Fig.3 Effect of number of freeze-thaw cycles
on syneresis of corn starch/Xanthan gum combinations
由图3可得,单独玉米淀粉体系在冻结_次融 化并离心后其析水率为53%,随着冻融循环次数的 增加,析水率不断增加,冻融第三次后析水率增加到 70% ,说明单独玉米淀粉体系的保水作用较弱,冻融 稳定性变差。加入黄原胶后的复配体系析水率明显 低于单独玉米淀粉体系,并随着黄原胶所占比例的 增加,析水率越低,当复配比例分别为9:1时,第_次 冻融后的析水率为30%,到第五次循环后的析水率 为50% ,明显低于单独玉米淀粉,说明黄原胶可以抑 制玉米淀粉的长期回生,提高其冻融稳定性。
黄原胶可以提高玉米淀粉的冻融稳定性,其原 因主要有以下两个方面:第淀粉发生回生现象主 要是由于支链淀粉发生重排,形成凝胶从而析出水 分,黄原胶是一种低浓高黏的亲水胶体,可以在淀粉 颗粒周围形成薄膜,使得支链淀粉无法自由的伸展 和重排,抑制淀粉的回生,提高了淀粉的冻融稳定 性[15];第二,淀粉完全糊化后形成三维网络结构,黄 原胶结构为有一定弹性的螺旋体,玉米淀粉与黄原 胶复配体系的多糖链之间相互交联可以产生_个棒 样缠绕的复杂网状结构,稳定了淀粉的结构[14,玉米淀粉与黄原胶复配体系糊化及回生特性的研究,降低 了淀粉在冻融离心过程中受剪切力的冲击和破坏, 增强了淀粉的保水能力,降低了析水率。
3结论
本文分别通过RVA糊化特性、热稳定性、凝沉性和冻融稳定性来研究不同复配比例的玉米淀 粉与黄原胶复配体系的糊化和回生特性。结果表 明:与单独玉米淀粉体系相比,黄原胶可以降低体 系的成糊温度,并随着黄原胶在复配体系中比例 的提高,其复配体系的峰值黏度和终值黏度均显 著增加,崩解值和回生值降低;黄原胶提高了玉米 淀粉在长时间高温过程中的热稳定性;黄原胶能 抑制复配体系的回生,降低凝沉作用,提高冻融稳 定性。
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