蔗糖和海藻糖对糯米淀粉凝胶冻融稳定性的影响

蔗糖和海藻糖对糯米淀粉凝胶冻融稳定性的影响

谢新华;马红静;徐超;艾志录;王娜;潘治利;贺平

【摘要】为提高糯米淀粉凝胶冻融稳定性,研究了蔗糖和海藻糖对淀粉凝胶析水率、质构特性、热特性及微观结构的影响.结果表明,经过5次冻融处理,蔗糖和海藻糖均能显著降低淀粉凝胶析水率,且添加6％蔗糖与添加4％海藻糖对凝胶析水率的影响相同.添加2种糖后,凝胶弹性增加,硬度先增大后减小.差示扫描量热仪测定显示添

加2种糖的淀粉凝胶熔融焓/糊化焓均显著降低,表明淀粉老化受抑制,且抑制能力为海藻糖大于蔗糖.利用扫描电镜观察凝胶微观结构发现,添加海藻糖的淀粉凝胶表面

光滑平整,凹洞较小,基质较紧密.与蔗糖相比,海藻糖更能提高糯米淀粉凝胶冻融稳定性.

【期刊名称】《中国粮油学报》

【年(卷),期】2016(031)012

【总页数】4页(P29-32)

【关键词】糯米淀粉;蔗糖;海藻糖;冻融稳定性

【作者】谢新华;马红静;徐超;艾志录;王娜;潘治利;贺平

【作者单位】河南农业大学食品科学技术学院,郑州450002;河南农业大学食品科

学技术学院,郑州450002;河南农业大学食品科学技术学院,郑州450002;河南农业

大学食品科学技术学院,郑州450002;河南农业大学食品科学技术学院,郑州450002;河南农业大学食品科学技术学院,郑州450002;河南农业大学食品科学技

术学院,郑州450002

【正文语种】中文

【中图分类】TS235.1

淀粉是食品的重要组成成分，淀粉凝胶使食品呈半固体状态且富有黏性，在贮藏和流通中，食品经历冻结-解冻处理，淀粉凝胶结构发生较大变化，严重影响食品的外观和质构[1]。研究表明添加小分子糖能保持和提高淀粉凝胶的性质[2-3]；Arunyanart 等[4]研究显示添加蔗糖可以提高大米淀粉凝胶冻融稳定性；陶锦鸿[5]等研究表明糖类物质可以提高莲子淀粉的凝胶强度，而有研究表明相比糖种类，糖浓度对凝胶品质的影响更显著[6]。关于糖对淀粉凝胶性质的影响主要集中于蔗糖和葡萄糖，而对海藻糖的研究并不多。海藻糖具有良好的保水性，在所有二糖中，海藻糖周围的不冻水分子数是最多的[7]，这也使得它在提高淀粉冻融稳定性方面发挥了重要的作用。本试验以糯米淀粉为研究对象，同时选择蔗糖与海藻糖对比，考察2种糖对淀粉凝胶冻融稳定性的影响，以期为糖在淀粉质食品中的应用提供参考。

糯米：广东省农业科学研究所；蔗糖、海藻糖均为分析纯：天津市永大化学试剂有限公司。

DSC-Q200差示扫描量热仪：美国TA公司；S-3400N II扫描电镜：日本HITACHI 公司；TA-XT2i型质构仪：英国Stable Micro System有限公司。

1.3.1 淀粉凝胶制备

采用碱浸法提取糯米淀粉[8]，粉碎后过100目筛，密封保存。取糖溶于200 mL 蒸馏水中，制成质量分数分别为2%、4%、6%、8%、10%的溶液。取12.0 g淀粉加入糖溶液中，95 ℃水浴加热30 min，冷却；分5份倒入50 mL塑料离心管中，加盖置于-18 ℃冰箱中冻结20 h后，于室温下解冻4 h，为1个冻融循环，重复5次，备用。

1.3.2 凝微结构观察

将冻融淀粉凝胶切成厚薄一致的小段，迅速放入真空冷冻干燥机中干燥1 d。取出，喷金1次，用扫描电镜观察样品的微观结构[9]。

1.3.3 凝胶质构分析

采用质构仪测定淀粉凝胶冻融5次后硬度和弹性的变化[1]。

1.3.4 析水率测定

参照1.3.1，将每次冻融后样品在3 000 r/min下离心20 min，弃去上清液，称

取沉淀物质量，计算析水率[9]。

析水率=×100%

1.3.5 热特性分析

取优化的糖添加量。用2.0 mL离心管称取0.2 g干燥的淀粉凝胶样品，按

1∶2(m/m)比例添加糖溶液制成淀粉乳，置于铝质盘中密封。样品在4 ℃平衡24 h，取出回温1 h，以空白的铝盒作参比，置于差示扫量热仪中测定。测量参数：

加热速率5 ℃/min，温度范围30～100 ℃。冻融处理条件同1.3.1，在室温下解

冻后，测定糖对淀粉热特性的影响。老化程度以熔融焓/糊化焓表示[10]。

采用Spss13.0数据分析软件进行处理和分析，图表绘制采用Excel软件。

从表1可以看出，原淀粉凝胶冻融1次的析水率为5.9%，随着冻融次数的增加，析水率明显增大，4次冻融后，析水率增加到23.81%，这可能是多次冻融处理使淀粉分子之间相互作用增强，淀粉分子与水分子之间的相互作用减弱，从而离心析出大量水分；冻融次数超过4次，凝胶析水率呈下降趋势，这可能与淀粉凝胶网

络结构的形成有关[1]。添加蔗糖和海藻糖均能显著降低淀粉凝胶析水率，糖添加

量越多，效果越好。6%的蔗糖和4%的海藻糖对淀粉凝胶析水率的影响效果基本

一致。糖添加量相同时，添加海藻糖的淀粉凝胶析水率较低，这主要与所添加的糖本身水合能力的差异有关[11]。糖分子中的平伏羟基基团能够与邻近的水分子相互

作用，形成分子间氢键，因此糖的水合能力主要受平伏羟基数目的影响，海藻糖在二糖中具有最多的平伏羟基数目，水合能力最强[12]。

图1a是蔗糖和海藻糖对淀粉凝胶硬度的影响，可以看出，淀粉凝胶硬度为

101.69 g，添加蔗糖和海藻糖后，凝胶硬度均增大，且蔗糖对淀粉凝胶的硬度的

影响大于海藻糖。糖添加量为4%时，2种糖对淀粉凝胶硬度的影响差异最大，糖添加量超过8%时，凝胶硬度有下降趋势。图1b是蔗糖和海藻糖对淀粉凝胶弹性

的影响，可以看出，淀粉凝胶弹性为0.71，随着糖添加量的增加，凝胶弹性增加，且海藻糖增加淀粉凝胶弹性的能力大于蔗糖。从两种糖对淀粉凝胶质构特性的影响可以看出，海藻糖更能够改善淀粉凝胶的质构品质，使其抵御劣变的能力增强。

从表2可以看出，淀粉糊化温度在72.85～87.96 ℃的范围内，糊化焓值为2.85 J·g-1，糖的加入能够显著提高淀粉凝胶的糊化温度和糊化焓值。5次冻融后，所

有样品的熔融温度和熔融焓均明显低于糊化过程的数值，相转变温度在52.88～68.07 ℃之间，熔融焓为1.88 J·g-1。添加糖的淀粉凝胶温度变化范围为51.59～65.66 ℃，熔融焓变化范围为1.72～1.83 J·g-1。从熔融焓/糊化焓值可以看出，

糖的加入显著抑制了冻融淀粉凝胶的老化，且抑制效果为海藻糖>蔗糖。

图2a是原冻融淀粉凝胶扫描电镜图，图2b和图2c分别是添加蔗糖和海藻糖的冻融淀粉凝胶扫描电镜图。从图2a可以看出，淀粉凝胶结构破坏严重，表面变得粗糙，出现较大的凹洞，淀粉基质变得疏松，这可能是多次冻融处理使淀粉凝胶体系形成大的冰晶体，冻融时对淀粉凝胶网络结构造成破坏。与图2a相比，添加蔗糖和海藻糖的淀粉凝胶微观结构则明显得到改善，凝胶表面变得光滑平整，网络结构中的凹洞明显变小，且淀粉基质变得更加紧密。比较图2b和图2c发现，添加海

藻糖的淀粉凝胶改善效果更明显，这说明海藻糖改善淀粉凝胶微观结构的能力强于蔗糖，这与析水率的结果相一致，说明作为冷冻保护剂，海藻糖更能够防止脱水与冷冻处理造成的淀粉结构的破坏。