食品胶对甘薯淀粉糊黏度性质的影响_高群玉

食品胶对甘薯淀粉糊黏度性质的影响
高群玉1,吴　磊1,赵升熙2
(1.华南理工大学轻化工研究所,广东广州510640;2.朝鲜两江工业大学,两江惠山)
摘要:研究了在淀粉乳浓度6%(质量分数)条件下,分别添加相当于淀粉干基质量分数1%、2.5%、5%的瓜尔胶、纯化魔芋微粉、卡拉胶、羧甲基纤维素(CMC )、黄原胶5种食品胶对甘薯淀粉糊黏度性质的影响。

结果表明,不同浓度的胶体对淀粉糊黏度性质的影响程度不同,瓜尔胶和魔芋微粉对淀粉的协同作用特别强;卡拉胶和CMC 在低浓度时对淀粉糊性质影响不明显,高浓度较明显。

不同添加量的食品胶都降低甘薯淀粉的起糊温度和回生值,而且黄原胶对甘薯淀粉起糊温度降低程度最大。

关键词:甘薯淀粉;食品胶;黏度中图分类号:O636.12　
文献标识码:A
文章编号:0253-4320(2008)S2-0231-04
Effects of food gums on viscosity properties of sweet potato starch paste
G A O Qun -yu 1
,W U Lei 1
,ZH A O Sheng -xi
2
(1.Research Institute of Light Chemical En gineering ,South China University of Technology ,Guangzhou 510640,China ;
2.College of Food Science ,Korean Ryamg Gang Indrustrial University ,Ryamg Gang )
Abstract :Effects of different concentrations of five kinds food gums including guar gu ms ,konjac glucomannan ,carrageenan ,carboxymethyl cellulose (CMC )and xanthan gum on viscosity properties of sweet potato starch paste are studied ,as adding 1%,2.5%or 5%(based on dry starch weight )food gums to 6%(w /w )starch suspension ,respectively .The results show that different concentrations of hydrocolloids are playing different roles on starch viscosity 's properties :①guar gums and konjac glucomannan have good s ynergistic effects with starch ,which increased peak viscosity obviously ;②the higher concentrations of carrageenan and CMC can influence viscosity more remarkably than the lower ones ;③on the whole ,all added food gums can decrease pasting temperature and setback value ,espeacially xanthan gu m .
Key words :sweet potato starch ;food gu ms ;viscosity
　收稿日期:2008-07-18
　作者简介:高群玉(1965-),女,博士,副教授,主要研究方向为淀粉的转化、改性及其衍生物结构理论、制备和应用,qygao @scut .edu .cn 。

食品胶也称作食品增稠剂、增黏剂、胶凝剂、稳定剂、悬浮剂等,一般都属于亲水性高分子化合物,可水化而形成高黏度的均相液,故亦称亲水胶体。

食品胶如瓜尔胶、黄原胶、卡拉胶等是目前世界上广泛应用的食品添加剂,尤其是食品工业比较发达的国家,几乎所有的食品中都使用了食品胶。

添加亲水性多糖胶体可以明显改善食品的质构,并赋予良好的增稠和稳定作用。

甘薯属旋花科蕃薯属蔓性草本植物,产量高、风味好、营养高、用途广、种植简便,淀粉含量高达30%左右,是生产粉丝、变性淀粉、淀粉糖及生物发酵产品的工业原料,此外还具有药用价值
[1-2]。

甘薯淀粉以其独特的性质在食品、医药
和化工等行业得到广泛的作用,但甘薯淀粉在应用中存在如热分解、抗剪切性差、易凝沉和冻融稳定性差等缺点,而且其黏度不能满足某些高黏度食品的需要。

多糖胶体添加到淀粉基食品中可以提高食品的
稳定性,改善结构,控制水分,呈现不同的糊化和流变学性质,同时有利于食品加工和降低生产成本
[3]。

目前国外对亲水性多糖胶体对淀粉糊性质如黏度、透明度、冻融稳定性和流变学等特性开展了大量的研究,并取得了一定成果,但是国内少有淀粉和食品胶的相互作用的相关研究。

笔者主要研究不同添加量的各种常见的食品胶如瓜尔胶、黄原胶、卡拉胶、魔芋胶和C MC 对甘薯淀粉糊黏度和冻融稳定性研究。

1　实验部分
1.1　主要材料与仪器
甘薯淀粉,食品级,四川省渠县国家粮食储备库红薯淀粉加工厂。

瓜尔胶、卡拉胶、黄原胶、纯化魔芋微粉、羧甲基纤维素(C MC )均为市售食品级多糖胶体。

德国布拉本德公司Viskograph -E 型Brabender 连续黏度计。

·
231·第28卷增刊(2)现代化工
Oct .20082008年10月Modern Chemical Industry DOI :10.16606/j .cn ki .issn 0253-4320.2008.s2.088
1.2　实验方法
1.2.1　淀粉糊黏度的测定
测定条件:测量盒为700c mg ,转子转速75r /min ,升温速率1.5℃/min 。

测定步骤:准确称取一定质量淀粉和多糖胶体,倒入600mL 容量的烧杯中,加入适量的蒸馏水使胶体和淀粉乳总质量为460g ,其中淀粉乳浓度6%(质量分数),胶体添加量分别是占淀粉的1%、2.5%、5%,充分搅拌,将搅匀后的淀粉乳样品倒入Brabender 黏度计的测量杯中,从30℃开始升温,升温速率1.5℃/min ,温度升高到95℃后保温30min ,再以1.5℃/min 速率冷却到50℃,保温30min ,即得到样品的Brabender 黏度曲线[4-5],为方便起见,黏度单位为Bu 。

在升温过程中,淀粉颗粒逐渐吸水膨胀,当达到糊化温度时,淀粉大量吸收水分而溶胀成淀粉糊,使体系的黏度快速增大,然后通过继续保温、降温、保温,淀粉糊的黏度会发生一系列变化。

在整个加热升温、保温、降温过程中黏度与时间曲线就是Brabender 黏度曲线。

整条曲线有7个关键点:
起糊温度G :淀粉黏度开始上升时的温度;峰值黏度PK :淀粉糊的最高黏度值;峰值温度PT 为淀粉
处于峰值黏度时的温度;A 为升温到95℃时的黏度值,该值与PK 的差别表示糊化的难易;B 为淀粉糊在95℃保温30min 后的黏度值;C 为糊温度降低到50℃时的黏度值;D 为糊液50℃保温30min 后的黏度值,该值与C 点的黏度值的差别表示糊的冷黏度稳定性,差别大则糊的冷黏度稳定性低;崩解值(B D ,breakdo wn )为峰值黏度与95℃保温30min 后的黏度的差值;回生值(SB ,setback )为50℃时的黏度值与95℃保温30min 后的黏度差值,表示淀粉糊凝沉性的强弱。

2　结果与讨论
2.1　不同浓度的多糖胶体对甘薯淀粉黏度性质的影响
配制6%(质量分数)的淀粉乳,分别加入1%,2.5%、5%(占淀粉干基)的瓜尔胶、魔芋胶、卡拉胶、CMC 和黄原胶,在Brabender 连续黏度计上测定这5种胶体对甘薯淀粉黏度的特性的影响情况,并与原甘薯淀粉进行对照。

不同添加量的5种胶体对甘薯淀粉糊黏度性质的影响情况具体见表1和黏度曲线(见图1、图2、图3)。

表1　不同浓度的各种胶体对甘薯淀粉黏度特征值的影响
胶体浓度/%
P G /℃PK /Bu P T /℃A /Bu B /Bu C /Bu D /Bu BD /Bu ED /Bu 原淀粉071.280994.37986311026901177391瓜尔胶
1.070.5120494.211928111088917391271
2.568.8144890.2142993211319615192035.0
64.7180287.21740104011931013759148魔芋胶
1.070.2100491.4981628994874375363
2.567.1115888.310916479818715113325.0
64.2154785.6136381111751036737365卡拉胶
1.069.87349472163599091898354
2.568.786594.9854719106310131463445.0
67.1109294.9108585512321169236373CMC
1.070.273694.8731624981906113353
2.569.092694.8921723109810272013705.0
67.3115993.3115582412111150335386黄原胶
1.068.365094.064258894086362351
2.557.275094.57406469268701052795.0
34.6
883
94.8
877
730
954
911
453
223
·232·现代化工第28卷增刊(2)
可以看出,食品胶添加量的不同,对甘薯淀粉的黏度特性的影响程度不同,而且不同的食品胶对甘薯淀粉黏度特性的影响程度不同。

但是总的规律是随着食品胶添加量的增加,甘薯淀粉的峰值黏度不断增加,尤其是当胶体的添加量占到淀粉干基5%时。

瓜尔胶和魔芋微粉非常明显地降低了甘薯淀粉的起糊温度,增加峰值黏度、崩解值和最终黏度,这2种胶与淀粉的相互作用使淀粉颗粒容易膨胀和破裂,并且与淀粉竞争水分[6];同时瓜尔胶本身固有的黏度也是造成淀粉体系黏度增加的原因之一,如瓜尔胶的浓度分别为1%、2.5%、5%时,峰值黏度分别为1204、1448、1802Bu,起糊温度为70.5、68.8、64.7℃,而原甘薯淀粉的峰值黏度和起糊温度809Bu和71.2℃。

CMC和卡拉胶对淀粉黏度特性的影响与浓度有密切的关系,当添加量为1%时,峰值黏度小于原淀粉而且黏度曲线几乎重合,但是随着浓度的增加,明显地增加了甘薯淀粉糊的峰值和最终黏度。

M.H.Lee[7]指出较大浓度的C MC与淀粉具有很强的协同作用,当与非离子型聚合物淀粉混合时,会引起黏度大幅增加,另外C MC有利于淀粉体系形成网络结构,导致最终黏度的增加。

而卡拉胶的协同作用更多是表现在冷却阶段。

黄原胶是由微生物产生的相对分子质量最高达数百万的生物聚合物,具有许多优良特性[8]。

从黏度曲线可以看出,黄原胶对甘薯淀粉黏度的影响情况比较特殊,在浓度为1%和2.5%时降低了甘薯淀粉的起糊温度、峰值黏度、最终黏度和崩解值,表明添加黄原胶能够赋予甘薯淀粉良好的热稳定性、抗剪切性和抗凝沉性。

随着黄原胶浓度的增大(5%),黄原胶增加了甘薯淀粉的峰值黏度。

Chrisrianson[9]指出淀粉在糊化时不仅仅淀粉颗粒表面吸收黄原胶,而且淀粉颗粒的内部也吸收。

淀粉颗粒在加热过程中以放射状的形式膨胀,然后进一步膨胀成折叠或褶皱的形貌。

然而添加的黄原胶能够均匀地包埋淀粉颗粒,抑制颗粒的膨胀糊化,所以造成峰值黏度的下降。

但是当黄原胶浓度增加到一定程度时,其固有的黏度是造成甘薯淀粉糊黏度增加的重要原因。

当黄原胶的添加量占淀粉(干基)的5%时,黏度曲线显示在34.6℃就明显出现了黏度值,导致这样的原因可能是添加量大的黄原胶与淀粉的相互作用能够明显降低体系的糊化温度,另一种可能的原因是随着黄原胶含量的增加,其固有的黏度导致黏度峰在低温时呈现。

另外,不同添加量的各种食品胶对甘薯淀粉糊的崩解值和回生值影响程度不同。

从表1可以明显看出,添加胶体后甘薯淀粉的ED都出现不同程度的下降,说明添加这些亲水性多糖胶体可能会抑制或延缓淀粉的凝沉,提高淀粉的储藏稳定性。

对于BD的影响,不同的胶体不同的浓度影响的程度不同。

瓜尔胶和魔芋胶明显增加了B D,表明降低了热稳定性,可能是添加这两种胶后淀粉体系内出现很高的峰值黏度的缘故。

黄原胶对甘薯淀粉糊的BD 的影响与其浓度密切相关,低浓度(1%)时BD为62 Bu,而5%时为453Bu,表明低浓度的黄原胶可以提高甘薯淀粉糊的热稳定性。

由此可见,不同添加量的瓜尔胶、魔芋胶、卡拉胶、C MC和黄原胶对甘薯糊黏度性质的影响程度不
·
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2008年10月高群玉等:食品胶对甘薯淀粉糊黏度性质的影响
同。

亲水性多糖胶体与淀粉之间的相互作用机制比较复杂,认为有2种主要的因素影响淀粉与胶体混合体系的黏度,一种是亲水性胶体对淀粉颗粒的膨胀或直链淀粉糊化时溢出的影响,另一种是与结合水的竞争机制。

所有这些关系在很大程度上取决于胶体的固有结构和性质[10-11]。

但是可以认为食品胶对淀粉糊黏度性质的影响主要取决于淀粉的种类、多糖胶体的来源和分子结构以及混合体系内的环境因素如pH和离子强度。

3　结论
通过研究不同添加量的瓜尔胶、魔芋胶、卡拉胶、C MC和黄原胶此5种食品胶对甘薯淀粉糊黏度性质影响的结果表明:瓜尔胶和魔芋胶与甘薯淀粉的协同作用比较强,明显增加了峰值黏度;而且随着添加量的增加而明显增加。

卡拉胶和CMC低浓度时对甘薯淀粉糊的峰值黏度影响较小,高浓度时则明显;黄原胶对甘薯淀粉糊峰值黏度的影响比较特殊,在浓度为1%和2.5%时,峰值黏度始终小于原淀粉,添加量为5%时也仅仅提高了74Bu。

所有的食品胶对降低了甘薯淀粉的起糊温度和回生值,这一性质非常有利于食品加工。

总之,不同添加量的瓜尔胶、魔芋胶、卡拉胶、CMC和黄原胶对甘薯糊黏度性质的影响程度不同。

亲水性多糖胶体与淀粉之间的相互作用机制比较复杂,认为食品胶对淀粉糊黏度性质的影响在很大程度上取决于淀粉的种类、多糖胶体的来源和分子结构。

添加亲水性多糖胶体可以使淀粉或淀粉基食品中呈现出不同的性质,但是食品胶和淀粉之间的相互作用的机制和效果需要进一步的研究。

参考文献
[1]罗志刚,高群玉.甘薯淀粉性质的研究[J].食品科技,2004(2):
15-17.
[2]张立明,王庆美.甘薯的主要营养成分和保健作用[J].杂粮作
物,2003,23(3):162-166.
[3]Malia S,Ferrero C.Infl uence of pH and hydrocolloids addition on yam
starch pastes s tability[J].Lebens m-Wiss Technol,2003,36:475-481.
[4]高群玉,黄立新.豌豆淀粉糊黏度性质的研究[J].粮食与饲料
工业,2000,3:38-40.
[5]黄立新,高群玉.酯化交联淀粉反应及其性质的研究———淀粉
颗粒糊化温度的变化[J].华南理工大学学报:自然科学版,
2001,29(4):63-66.
[6]R ojas J A,Rosel C M.Pas ting properties of different wheat flour-hydro-
coll oid systems[J].Food Hydrocolloids,1999,13:27-33.
[7]Lee M H.Freeze-thaw s tabil ization of aweet potato starch gel by
polysaccharide gums[J].Food Hydrocolloides,2002,16:345-352. [8]Montri C,M anop S.Pasting and rheological properties of native and an-
ionic tapioca starches as modified by guar gum and xanthan gum[J].
Food Hydrocolloids,2006,20:641-649.
[9]Chrisrianson D D.Hydrocolloids interacti ons with starches[J].food car-
bohydrates,1982:399-419.
[10]Piyada A,Manop S.Pas ting and rheological properties of waxy c orn
starch as affected by guar gum and xanthan gum[J].Carbohydrate Pol y-mers,2008,71:9-17.
[11]Takao N,Eri T.Influence of guar gum on granule morphologiesand rheo-
logical properties of maize starch[J].Carbohydrate Pol ymers,2008,72: 95-101.□
(上接第230页)
3　结语
以糊精为原料用反相微乳液法制得微球的最优条件是:糊精质量分数为2%,水油比为0.35,交联剂用量为0.012g,反应时间为3h,正戊醇量为21 mL,pH为9.5,搅拌速度为16000r/min。

各因素对纳米糊精微球吸附亚甲基蓝吸附率的影响为水油比>搅拌速度>糊精浓度>交联剂用量>反应时间>正戊醇用量>pH。

制得的微球球形圆整且粒度较小,平均粒径为178.5nm。

参考文献
[1]张阳德.我国纳米生物技术的医学应用及研究进展[J].中国医
学科学院学报,2006,28(4):579-582.
[2]李静茹,金征宇.可降解淀粉微球制备工艺的优化[J].食品科
技,2005,11:21-23.
[3]韩敏,苏秀霞.淀粉微球的制备及其工艺的优化[J].化工新型材
料,2007,35(12):46-48.
[4]詹国平,黄可龙,张法旺.载药淀粉微球的合成研究[J].化学世
界,2005,12:726-729.
[5]李秉正,李栋,汪立君,等.三偏磷酸钠交联淀粉微球的制备与性
能研究//中国科技论文在线[DB/OL]..
[6]何葆芳,姚日生,邓胜松,等.正戊醇对形成淀粉微乳液的影响
[J].合肥工业大学学报,2003,26(1):100-103.
[7]梁勇,张本山,杨连生,等.三偏磷酸钠高交联马铃薯淀粉非糊化
特征研究[J].食品工业科技,2003,24(7):17-19.□
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