芭蕉芋交联淀粉的制备及性质研究(

芭蕉芋交联淀粉的制备及性质研究邵华为1,2（山东商务职业学院食品工程系1山东烟台264670）（山东商务职业学院粮油食品工程技术研发中心2山东烟台264670）摘要：以芭蕉芋淀粉为原料，三偏磷酸钠为交联剂，对芭蕉芋淀粉进行交联以制备芭蕉芋交联淀粉。

以沉降积为指标，碱性硫酸钠用量、反应时间、反应温度和三偏磷酸钠用量为因素，采用正交试验设计进行交联反应的工艺优化，并对交联淀粉的理化性质和结构进行分析。

试验结果表明：当硫酸钠加入量为15 %（质量分数，下同），温度35 ℃，反应时间5 h，三偏磷酸钠用量为0.5%时，淀粉的交联度最好；芭蕉芋交联淀粉在拉曼光谱中有明显的磷酸基团吸收峰，具有良好的冻融稳定性、抗老化性、凝胶质构特性和假塑性，可提高体系的弹性与剪切稳定性，为其在食品中应用提供理论依据。

关键词：芭蕉芋淀粉；交联淀粉；三偏磷酸钠；光谱分析；性质中图分类号：TS235. 1 文献标识码：A 文章编号：Preparation and characteristics of crosslinked Canna Edulis Ker starchHuawei SHAO（Department of Food Engineering, Shandong Business Institute1, Shandong Yantai 264670）（Research and Development Center of Grain, Oil and Food Engineering Technology，ShandongBusiness Institute2, Shandong Yantai 264670）· Abstract:The crosslinked starch from Canna Edulis Ker starch was prepared by using sodium trimetaphosphate as cross-linking agent. The process of preparation was optimized by using sedimentation volume as an indictator in consideration of the dosage of sodium sulfate and sodium trimetaphosphate, reaction time, and reaction temperature. It indicated that the prepared starch had the highest degree of crosslinking when the reaction condition was sodium sulfate of 15 %, 35 ℃, 5 hr, and sodium trimetaphosphate of 0.5%. The distinct absorption peak of phosphoric acid group in Raman spectrum showed the better freeze-thaw stability, ageing resistance, gelatinous texture, and pseudoplastic. Therefore, t he crosslinked starch prepared from Canna Edulis Ker could be added to some food because of its high system elasticity and shear stability.∙Key words: Canna Edulis Ker starch; Crosslinked starch; Sodium trimetaphosphate; Spectroanalysis; Properties芭蕉芋（Canna Edulis Ker）别名蕉芋、蕉藕等，属于美人蕉科（Cannaceae），多年生单子叶植物。

喜温光、抗逆性强、适应性强、产量高且易成活。

在年平均气温15 ℃以上、年降水800mm 以上的亚热带的地区均可栽培[1, 2]，在我国西南地区种植较普遍。

收稿日期：2018-07-30邵华为：男，1964年出生，副教授，粮食、油脂与植物蛋白工程芭蕉芋根茎中淀粉含量高, 从古至今一直被人们当作主要的食物来源，将芭蕉芋淀粉加工制成粉丝，其味美耐煮，口感筋道，成为广受东南亚一些国家欢迎的食品。

芭蕉芋淀粉中蛋白质、脂肪和灰分含量低，其颗粒粒径大（类似马铃薯淀粉颗粒）、直链淀粉含量高、糊化温度低、淀粉糊透明度较高、冷糊稳定性好[3-6]，有利于深加工增值利用。

交联淀粉是指原淀粉分子中羟基与含n元(n≥2)官能团化合物形成二酯键或二醚键的多网络结构的物质[3]。

和原淀粉相比，交联淀粉具有更高的糊化温度、更大的黏度、更好的热稳定性，同时具有较强的耐热、耐酸及耐酶解性能。

本试验选取芭蕉芋淀粉为原料，以三偏磷酸钠作为交联剂制备芭蕉芋交联淀粉，通过正交试验对其制备工艺进行优化进而确定最优工艺组合，并研究芭蕉芋交联淀粉的有关性质、表征其结构，以期为芭蕉芋淀粉的增值应用提供技术和理论支撑。

1材料与方法1.1材料与试剂芭蕉芋淀粉：食品级，贵州余江芭蕉淀粉厂生产。

三偏磷酸钠（食品级）；溴化钾：光谱级；氢氧化钠、碱性硫酸钠、盐酸、氯化钾等，均为分析纯。

1.2仪器与设备V-5100可见分光光度计；Spectrun100红外光谱仪；DXR2拉曼光谱仪；高速台式离心机5810R；HR-1TA流变仪；RV A-Tec Master快速黏度分析仪；PHS-3C型精密酸度计；CT3物性测定仪。

1.3方法1.3.1交联淀粉的制备称取8.0g芭蕉芋淀粉（干基计，下同）于锥形瓶中，取一定量的碱性硫酸钠溶于32mL 蒸馏水中并搅拌，加入20mL一定浓度的碱性硫酸钠溶液于锥形瓶中，置于水浴锅中恒温加热并不断搅拌。

取适量的三偏磷酸钠于剩余碱液中，在3-5min内滴入锥形瓶中，充分反应。

反应一定时间后，用0.5mol/L盐酸标准溶液调节pH在 6.0-7.0，随后离心，转速为4000r/min，15min后，去除上清液取沉淀物，用蒸馏水洗涤，重复3-4次，在45℃干燥箱中恒温干燥12h，粉碎过筛即得到制备的交联淀粉样品。

1.3.2交联度的测定因为多数交联淀粉的交联度都是很低的，因此很难直接测定交联淀粉中的交联度，本试验采用沉降法来间接测定交联度[7]。

原理是交联淀粉的交联度与沉降积呈线性负相关的关系，即沉降积越小，交联度越大，故采用沉降积来表示交联度的大小[8]。

以沉降积为检测标准优选交联淀粉的制备条件。

沉降积测定参照Kou和Gao [4]的方法略有修改：称取0.5 g 芭蕉芋交联淀粉，用蒸馏水将其配成质量分数为2%的淀粉乳液，在82～85 ℃的水浴中加热2 min，取出放置室温冷却，在两支离心管中分别装入10 mL 糊液，4000 r/min离心2 min，将离心后的上层清液倒入相同体积的离心管中，读取上清液体积，计算沉降积，分别对每一个样品进行三次平行检测。

沉降积（mL）=10-V（V 为上清液体积）1.3.3单因素试验1.3.3.1碱性硫酸钠的影响准确称取8.0g淀粉，于40℃下反应2h，加入淀粉样品质量分数0.3%三偏磷酸钠，分别测定当碱性硫酸钠用量为0%、5%、10%、15%、20%时的沉降积。

1.3.3.2反应温度的影响称取8.0g淀粉，10%碱性硫酸钠，反应时间2h，0.3%三偏磷酸钠，分别测定反应温度为25℃、35℃、45℃、55℃的沉降积。

1.3.3.3反应时间称取8.0g淀粉，温度为40℃，10%碱性硫酸钠，0.3%三偏磷酸钠，分别测定当反应时间为1h、2h、4h、6h、8h时的沉降积。

1.3.3.4三偏磷酸钠用量称取8.0g淀粉，温度40℃，10%碱性硫酸钠，反应时间2h，分别添加0.1%、0.3%、0.5%、0.7%食品级三偏磷酸钠，测定其沉降积。

1.3.4正交试验依据单因素试验的结果，以沉降积为检测指标，进行L9（34）正交试验，见下表1。

表1正交试验因素水平表水平A碱性硫酸钠用量（%）B反应温度（℃）C反应时间（h）D交联剂用量（%）1 5 35 4.0 0.32 10 40 5.0 0.43 15 45 6.0 0.51.3.5交联淀粉结构表征性质测定1.3.5.1拉曼光谱分析[9, 10]取适量干燥的芭蕉芋原淀粉和交联淀粉分别磨碎后过200目筛，置于载玻片上轻压铺平，用拉曼光谱仪（FT-Raman Spectrometer, FTIR-Raman）测定。

使用785nm氦氖激光器，激光能量为15.0mW，曝光时间1.00s，曝光次数35次，扫描范围3000-50cm-1。

1.3.5.2红外光谱分析将待测干燥样品在1:200的比例下与溴化钾充分的混合，研磨，并对样品压片成型，压片后将其放入红外光谱仪检测，设定的波数范围4000-400cm-1，分辨率为1cm-1。

1.3.6交联淀粉性质测定1.3.6.1冻融稳定性测定[11]准确称取不同淀粉样品配制成质量分数为6%的淀粉乳，调节pH=10，水浴加热至95℃，在该温度下保持30 min 后冷却至室温。

在2支离心管内分别加入10 mL 糊液，盖好盖塞，将离心管放入－18℃冰箱内冷冻24 h 后自然解冻，4000 r/min 离心10 min ，迅速将上清液倒出，称量2支离心管的质量，计算平均值，即得析水率，每个样品平行测定3次。

2321×100m m m m －析－水率=%式中：m 1为离心管的质量，g ；m 2为离心管加淀粉糊的质量，g ； m 3为离心后离心管加沉淀物的质量，g 。

1.3.6.2透明度测定[12]将淀粉配制成1%的淀粉乳液，用NaOH 溶液调节pH=10，沸水中加热30 min 并不断搅拌，取出冷却至室温，蒸馏水作参比，在650 nm 测定样品的吸光度。

重复测定3次。

1.3.6.3凝胶性分析[13, 14]配制质量分数6%的淀粉乳，在沸水浴中加热糊化30 min 并持续搅拌，冷却至室温后密封，4 ℃条件下冷藏24 h ，质构测定。

测定条件：TPA 模式，TA5探头，测试速率1.0 mm/s ，压缩程度40%，触发力5 g 。

1.3.6.4淀粉糊RV A 分析[15, 16]将样品称取放入RV A 铝盒中并加入去离子水，配成为6%的悬浮液。

程序如下：50 ℃保温1 min ，以6 ℃/min 的速率升温至95 ℃，保温5 min ，再以6 ℃/min 的速率降温至50 ℃，保温2 min 。