淀粉糊老化动力学研究

、 淀粉浓度、 贮
+$ ， +) / +1 0 存温度等淀粉糊的流变学特性和老化动力学 . ! ，
都有较大的影响。 稻米是我国的重要粮食作物， 稻米的 特性、 稻米食品的品质主要取决于其淀粉的特性。 淀粉 质食品在贮藏过程中发生的粘稠度、 口感、 透明度等特 性的变化与淀粉老化的过程有着密切关系， 不同类型 的食品通常具有特殊的质构要求， 粉丝、 方便米粉等食 品通常要将淀粉适度老化从而获得一定的韧性， 米粥 等流质食品则需要抑制老化的发生以保持其柔软的口 感。 根据食品特性对糊化淀粉的老化过程进行合理控 制是食品加工领域的重要研究内容之一 . +" 0 。 目前，对稻米淀粉在过量水分下的糊化机理、淀 粉糊物系特性、淀粉糊的老化特性等进行过较多研究
可知， = C+ 时的回归方程的剩余平方和均小于一级反 应模型的剩余平方和， 表明其拟和精度较高。 当方程中 引入连续相流变指数和分散相沉淀率时 （ 粳稻） ， 方程 的拟和精度进一步提高， 同时反应级数也相应增大。 由 表 + 可知， 的精度最高 （ 剩余平 上述模型中， 以模型 （ )） 流 方和最小） 。方程中的 <D$ 表明随存放时间的延长， 变指数 ! 逐渐增大。 ， 计算淀粉糊及 采用一级反应模型 （ 式（ +） = 0 +） 由图 ! 可知，存放过程中全淀粉糊的流变指数随 连续相的流变指数和分散相的沉淀率的增大而增大。 经相关性分析 （ ， 连续相的流变指数及分散 ?@?， 5&AA ） 相的沉淀率与全淀粉糊流变指数的线性相关系数分别 为 $( "11 和 $( ""+， 显著性分别为 $( $! 和 $( $#， 表明 连续相的流变指数和分散相的沉淀率对全淀粉糊的流 变指数均呈显著正相关。 #( ! 淀粉糊老化动力学 根据淀粉糊的的流变特性和沉淀特性，分别采用 化学反应模型： ,0 7 <-= ,. 分散相沉淀率的修正模型 ,0 7 <5-= ,. ,0 7 < 6 >8 9 5 : -= ,. （ #） ) 结 论 不同类型稻米淀粉糊均呈假塑性流体的特征，随 （ )） 存放时间的延长，其流变指数上升，淀粉糊的刚性增 大。 淀粉糊的老化接近一级化学反应动力学模型， 其反 应级数稍大于 +。用流变指数能较好的描述淀粉糊的 老化动力学特性。 淀粉糊的老化与其分散相的凝聚、 沉 淀和连续相的特性有关。直链淀粉和支链淀粉的相互 作用会使老化进一步加深。当引入连续相流变指数和 （ +） 其两相中的老化速度常数， 见图 2。由图 2 可知， 三种 淀粉糊中， 均以天然淀粉糊的老化速度最搞， 其次依次 为上清液和支链淀粉糊， 由此可以推断， 淀粉糊中连续 相直链淀粉和分散相支链淀粉的相互作用导致淀粉糊 的老化进一步加深。
!"#$%&’$
@7A BACB&>B:D:CE&F GEFACEHI JB&JABCEAI &K BEHA IC:BH7 J:ICAI KB&8 C7BAA BEHA CLJAIM E( A( EFDEH: BEHAM
N:J&FEH: BEHA :FD >’OCEF&OI BEHA 4ABA ICODEAD IAJ:B:CA’L PL OIEF> : B&C:BL B7A&8ACAB( QAIO’CI EFDEH:CAD C7:C C7A BACB&>B:D:CE&F &K IC:BH7 J:ICAI :JJB&:H7AD C& C7A KEBIC &BDAB H7A8EH:’ BA:CE&F 8&DA’ 4EC7 C7A BA:HCE&F &BDAB 7E>7AB C7:F EIE’E>7C’L( @7A BACB&>B:D:CE&F GEFACEHI JB&JABCEAI &K IC:BH7 J:ICA H&O’D PA DAIHBEPAD 4A’’ PL B7A&’&>EH:’ EFR DAS( @7A BACB&>B:D:CE&F 4:I BA’:CAD C& C7A JB&JABCEAI &K P&C7 H&FCEFO&OI J7:IA :FD DEIJABIA J7:IA( @7A JBAHEIE&F &K ATO:CE&F 4:I C7A 7E>7AIC 47AF C7A J:B:8ACABI &K B7A&’&>EH:’ EFDAS &K H&FCEFO&OI J7:IA :FD C7A IADE8AFC:CE&F B:CE& &K D&IJABIA J7:IA 4ABA EFCB&DOHAD C& C7A 8&DA’M @7A EFCAB:HCE&F &K :FL’&IA :FD :8L’&JAHCEF ’AD C& C7A EFHBA:IA &K BACB&>B:D:CE&F( ()* +,%-# QEHA UC:BH7 J:ICA QACB&>B:D:CE&F VEFACEHI 化动力学特性， 通过老化过程的模型研究， 掌握由老化 引起的淀粉质食品的时变规律，为淀粉流质食品贮存 品质的预测和控制提供理论依据。 + +( + +( # 材料与方法 材料 籼型、 粳型、 糯型稻米， 均为市售。
以及分散相沉淀率和连续相流变指数的修正模型
描述淀粉糊存放过程的老化动力学特性。式中： B （ ） 为流变指数 即幂定律中的 ! 值 ； . 为存放时间； <为 老化速度常数， 得出不同来源稻米淀粉 = 为反应级数。 糊在存放过程的老化动力学方程见表 +。 中 = 0 + 时， 当模型 （ 为一级反应模型。由表 + +）
0 $( +1#0 $( +120 $( +11+( +!#
0 $( "!$-+( )#+ 0 $( )2"0 +( +3!-+( )21
0 $( $4"5-
+( !+"
0 $( #"# 6 7 4( !148 9 5 : -+( 2""
注： 所有方程经检验后， 显著性指标 均小于 $( $+ ， 表明回 归方程极显著。
根据食品特性对糊化淀粉的老化过程进行合理控制是食品加工领域的重要研究内容之一目前对稻米淀粉在过量水分下的糊化机理淀粉糊物系特性淀粉糊的老化特性等进行过较多研究但对淀粉糊物系中两相的特性和存放过程的时变规律及其对天然淀粉老化的影响还不很清楚从而使我们对淀粉质食品的贮存品质难以进行准确的预测和控制
%&’( #)， *&( +# !" #$$#，
. ! ， +, / +- 0
淀粉的制备
将稻米粉碎过 2$ 目筛，用无水乙醚和无水乙醇 （ 体积比） 在索氏抽提中回流 ,#7， 脱去脂肪后用 !6 +， 索氏抽提法 . #$ 0 测得脂肪含量为 $( $23 （ 左右。 再 4 5 4） 用 $( 18&’ 5 9 的 *:;< 溶液浸提 27 ， 脱去蛋白质， 用蒸 馏水漂洗数次， 干燥， 用凯氏定氮法 量为 +3 （ 左右。 4 5 4） +( ) 支链淀粉的分离纯化
。 的时变规律及其对天然淀粉老化的影响还不很清楚， > 淀粉 淀粉糊的制备 从而使我们对淀粉质食品的贮存品质难以进行准确的 +( ! 取 $( #$> 过 "$ 目筛的淀粉 （ 天然淀粉和支链淀 预测和控制。本文采用旋转粘度仪，研究较稀浓度 粉）样品，加入 $( #8&’ 5 9 的 *:;< 溶液约 !$8’ ，于 （ 下稻米淀粉糊及其两相的流变学特性和老 #3 ， 4 5 4）
. #$ 0
测得蛋白质含
将脱去脂肪和蛋白质的淀粉用正丁醇 = 异戊醇法 反复结晶 1 次，所得上清液经真空浓缩后再用无水乙 醇沉淀 ! / 1 次，室温真空干燥，即得支链淀粉。测 得支链淀粉的碘结合力为 $( $"8>?# 5 > 淀粉 / $( $-8>?# 5
，但对淀粉糊物系中两相的特性和存放过程
%&’( #)， *&( +# !" #$$#，
食品科学
表+
!基础研究ห้องสมุดไป่ตู้
不同来源稻米淀粉糊的老化动力学方程 方程
,,. ,,. ,,. ,,/ ,,/ ,,. ,,. ,,.
稻淀粉糊的粘度系数最大，见图 )（ ，其次依次为粳 >） 稻和籼稻。粘度系数随存放时间的延长变化不大。 #( ) 淀粉糊两相特性对流变指数的影响 淀粉糊在存放过程中产生相分离， 以粳稻为例， 存 放过程中连续相的流变指数和分散相的沉淀率对全淀 粉糊流变指数的影响见图 !。
!基础研究
食品科学
#$$#， %&’( #)， *&( +# !"
用 $( +2&’ 5 6 78’ 中和， 蒸馏水容至 0$1 下水浴 )$234， 制成淀粉糊， 于 !1 下保存， 备用。 +$$2’ ， +( 9 沉淀率的测定 约 "$2’ ） ，离 取用 +( ! 的方法制备的淀粉糊 ,+ :（ 心分离（ 后， 称得沉淀重 ,# :， 则 )$$$; 5 234< #$234） 沉淀率 +( = ,# . +$$/ ,+
（ +） （ #） （ )）
模型 淀粉来源 籼稻 （ +） 粳稻 糯稻 籼稻 粳稻 糯稻 粳稻 粳稻
剩余平方和 )( )$ ; +$ 7 4 )( !+ ; +$ 7 4 +( !! ; +$ 7 4 #( +1 ; +$ 7 4 #( 3+ ; +$ 7 4 1( 41 ; +$ 7 " +( 4! ; +$ 7 4 +( !" ; +$ 7 4
流变学特性的研究 用流变仪 （ 德国， 转子型号： 7>>? 型旋转流变仪，
在转速 4 - !、 于 !1 @%AB） 0、 +=、 )# 、 =!、 +#0; 5 234 时， （ ） 下分别测定天然淀粉糊 用 +( ! 的方法制备 、 离心后 所得上清液（ 用 +( 9 的方法得到， 并以此作为淀粉糊的 连续相）和支链淀粉糊 （ 用 +( ! 的方法制备）的扭矩 C （ ， 并计算出个自对应的切应力 ! D ! - >C< BE< > 为常 *） 数） 。采用幂率定律 ! - " D FG 5 F; H 计算流变指数 # 和 式中 FG 5 F; 为速度梯度或剪切速 粘度系数 "（ BE・A# H 。
食品科学
!基础研究
淀粉糊老化动力学研究
赵思明 俞兰苓
摘 要
熊善柏
华中农业大学食科系
武汉
国家粮食储备局武汉科学研究设计院
!)$$,$ 武汉 !)$$,-
以稻米为原料， 采用旋转粘度仪研究较稀浓度淀粉糊的老化动力学。结果表明： 不同类型稻米淀粉糊均呈假
塑型流体的特征。 随存放时间的延长， 其流变指数上升， 淀粉糊的刚性增大。 淀粉糊的老化接近一级化学反应动力学模 沉淀 型， 其反应级数稍大于 + 。用流变指数能较好的描述淀粉糊的老化动力学特征。淀粉糊的老化与其分散相的凝聚、 和连续相的特性有关。当引入连续相流变指数和分散相沉淀率变量时， 老化动力学模型的拟和精度进一步提高。直链 淀粉和支链淀粉的相互作用会加剧老化进程。 关键词 稻米 淀粉糊 老化 动力学
#
， 曲线稍向下弯曲， 其中 线， 在较高流动速度下（ 4N=!） 以糯稻淀粉糊的切应力最大。 随存放时间的延长， 不同 类型稻米淀粉糊的切应力均逐渐上升。 #( # 淀粉在老化过程的流变学特性 根据淀粉糊的切应力向应曲线，采用幂率定律 ! - " D FG 5 F; H # 计算存放过程中不同类型稻米淀粉糊 结果见图 )。 的流变指数 # 和粘度系数 " ，
采用非线性回归 （ 计算流变指数和粘度 A>A， 4’34） 系数。 # #( + 结果与分析 淀粉糊的切应力响应曲线 三种稻米淀粉糊在存放过程中的流变曲线相似， 以粳稻为例，淀粉糊在存放过程的切应力响应曲线见 图 #。 由图 # 可知，在较低流动速度下（ ，接近直 4M=!） 可知。 淀粉糊的流变指数均小于 +， 表现 由图 )（ E） 出假塑性流体的特征。三种稻米淀粉糊在存放过程中 的流变指数均有所上升， 表明新鲜淀粉糊的柔性较大， 随存放时间的延长， 淀粉糊的刚性上升， 其中以籼稻淀 粉糊的流变指数和刚性最大，三种稻米淀粉糊中以糯
新鲜淀粉糊为由直链淀粉胶体溶液和支链淀粉团 块为主要结构的均匀的两相体系， 在存放过程中淀粉 糊发生凝聚和产生胶体网络结构等老化现象 来源
.) / 10 .+ / )0
。 淀粉 以
、 直链淀粉的含量
." / 20
、 支链淀粉的结构
. ++ ， +# 0
. -， +$ 0
及直链淀粉和支链淀粉的相互作用
率（ 。转子结构及流体的速度分布情况见图 +。当 C ）
I+
J3 I J# 很小时， FG 5 F; - G# 5 J# I J3。式中 G 为流体的 线速度， 2 5 C； K# 为转子外径的线速度， 2 5 CL ; 为转子 至转筒之间任意半径， 2 ；J# 为转子外径； J3 为转筒 内径。对于 @%AB 型转子，J# - #+22， J3 - #$( 022， > - !( )。