淀粉的不同糊化方法1

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刘 延 奇 等 [11]研 究 表 明 , 常 温 下 小 麦 淀 粉 悬 浮 液 (5%)在 500 MPa 时被糊化。李昌文等[12]对马铃薯淀粉 的研究发现, 马铃薯淀粉(5%)在常温下开始糊化的压 力为 600 MPa, 糊化完成的压力在 700 MPa。
超高压糊化有一定的优点: 超高压糊化属于 “压 致 糊 化 ”, 不 存 在 “ 热 致 糊 化 ” 后 的 老 化 、 回 生
通电加热糊化的方法升温速率快, 容易控制, 加热均匀, 能量利用率高(90%以上), 易于连续操作, 使淀粉能够在短时间内完全糊化。 1.2.2 微 波 加 热 糊 化 法 随 着 微 波 炉 的 广 泛 应 用 , 微波加热在食品原料灭菌、防霉、杀虫以及食品加 工等方面的应用研究受到重视。
物料介质由极性分子和非极性分子组成, 对于 微波加热来说, 在电磁场作用下, 极性分子从随机分 布状态转为依电场方向进行取向排列。而在微波电 磁场作用下, 这些取向运动以每秒数十亿次的频率 不断变化, 造成分子的剧烈运动与碰撞摩擦, 从而 产生热量, 达到电能直接转化为介质内热能的目的。 可见, 微波加热是介质材料自身损耗电场能量而发 热。由极性分子所组成的物质, 能较好地吸收微波 能。在淀粉溶液中, 水分子呈强极性, 是吸收微波 的最好介质。淀粉颗粒中的羟基为极性基团, 也能 吸收微波。
现象。超高压对食品中的风味物质、维生素、色素 及各种小分子物质的天然结构几乎没有影响。使用 超高压糊化可以节省能源。但是超高压糊化的压力 装置体积比较庞大, 不适用于实验室和家庭进行淀 粉糊化。
中图分类号: TS 231
文献标志码: A
文章编号: 1005- 9989(2008)09- 0020- 04
Diffe re nt wa ys of s ta rch ge la tiniza tion
HUANG J un- r ong, ZHANG Pei*, LI Hong- liang
(Colle ge of Life S cie nce & Engine e ring, S ha a nxi Unive rs ity of S cie nce & Te chnology, Xi' a n 710021)
作者简介: 黄峻榕(1971—), 女, 福建人, 博士, 副教授, 研究方向为淀粉资源的开发与利用以及食品添加剂的应用。
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微波加热的优点是热速度快, 受热均匀, 易于 控制。但微波处理对食品的色泽、风味、质构及营养 有一定的影响。
No. 9. 2008 21
食品开发与机械
2 超高压糊化
压力和温度一样都能使淀粉糊化, 超高压糊化 是指淀粉悬浮液在较高压力作用下发生糊化。超高 压强能使淀粉分子的长链断裂, 分子结构改变, 当压 强升到一定值时会发生淀粉糊化而成不透明的黏稠 的糊状物。
据许永亮等报道[8], 大米淀粉微波加热的糊化 速 率大于传统加热的糊化速率, 但淀粉糊的碘蓝值和 酶解力比传统加热糊化淀粉的碘蓝值和酶解力低, 因 为 经 微 波 加 热 的 淀 粉 糊 中 颗 粒 破 碎 较 少 。 唐 伟 强 [9] 等对微波场下大米的晶态进行研究表明, 在微波场 下大米中的极性分子出现极化现象。大米淀粉晶体 间的空隙变大, 热量更容易传递而使大米淀粉产生 更快速的糊化。
食品开发与机械
淀粉的不同糊化方法
黄峻榕, 张 佩 *, 李宏梁 (陕西科技大学生命科学与工程学院, 西安 710021)
摘要: 综述淀粉的不同糊化方法, 对目前常用的糊化方法和新型化学糊化方法分别进行概述, 阐述
了这些方法的原理和应用, 探讨将新型化学糊化方法应用于淀粉颗粒结构研究的途径。
关键词: 淀粉糊化; 化学糊化; 通电加热
如淀粉在工业中应用时, 无论是作为食品的增稠剂, 纺织品的上浆剂、纸的施胶剂, 都需要将淀粉在水中 加热使之糊化后使用, 因此糊化是淀粉应用中的一 个常见而重要的处理过程。
收稿日期: 2007- 12- 14
* 通讯作者
基金项目: 国家自然基金项目(20776082, 20506008); 陕西科技大学博士科研启动基金项目(BJ07- 02)。
Key wor ds: s tarch gelatinization; chemical gelatinization; ohmic heating
淀粉是人体热量的主要来源, 它是由葡萄糖组 成的天然高分子碳水化合物。淀粉糊化后糖化酶才 能更好地对其作用, 将其转化成可发酵性糖, 被人体 吸收消化[1]。淀粉糊化还扩大了淀粉的应用范 围。例
无论是对流还是传导, 在淀粉浆液内部的传热 速度取决于传热方向上的温度梯度, 而淀粉浆液随 温度上升黏度增加, 势必影响传热速度, 因此很难达 到均匀升温。间接传热需要传热介质, 消耗能量大且 不能均匀达到设定温度。淀粉颗粒中结构不规则的 无定形区首先发生变化, 而结构规则的结晶区则需 要更高的温度才能发生结构改变。虽然这种糊化方 式耗能高, 但操作方便, 需要的设备简单, 因此仍是 食品加工中运用的主要糊化方法。 1.2 直接加热法 1.2.1 通电加热法 通电加热又叫欧姆加热。在食品 中应用时, 是利用食品本身所具有的电阻特性来自 身产生热量, 固体和液体食品都可以 均匀受热[3], 是
究[J].陕西师范大学学报,2006,(12):61- 64
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淀粉颗粒具有半晶体结构, 即淀粉粒是由许多 排列成放射状的微晶束构成的[2]。支链淀粉 分子相邻 侧链, 支链淀粉分子侧链和直链淀粉分子链之间的 可通过氢键形成微晶胶束。淀粉糊化过程的实质是 微晶束溶融的过程。淀粉颗粒中微晶束之间以氢键 结合, 糊化后淀粉分子间氢键断裂, 水分子进入淀粉 微晶束结构, 分子的混乱度增加, 糊化后淀粉-来自百度文库水体 系的行为直接表现为黏度的增加。在偏光显微镜下 观察, 糊化以后的淀粉颗粒偏光十字消失。
Halden 等 研 究 了 在 淀 粉 悬 浮 液 中 淀 粉 和 水 的 比 率的问题, 认为最佳比率为 1∶5[5]。李里特教授在《食 品 物 性 学》里 比 较 完 整 地 阐 述 了 通 电 加 热 理 论 [6]。 李修渠曾对淀粉通电加热糊化做了初步尝试, 通过 试验对糊化焓能量进行了分析[7]。
现在对淀粉进行糊化的方法越来越多, 且不断 优化, 形成了许多比较成熟的工艺。除了常规热糊化 方法外, 微波技术、超高压技术也都应用到这一过程 中; 国外还发展了一种化学糊化法, 这种方法可以应 用于淀粉颗粒结构的研究中: 通过选用合适的化学 试剂和试剂浓度, 可以控制淀粉颗粒化学糊化的过 程, 达到使淀粉颗粒由外向内发生梯度糊化的目的, 进一步对分离出的糊化层和未糊化的残存颗粒进行 研究, 可以更深入了解淀粉颗粒的结构。
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超高压淀粉糊化法与传统淀粉糊化法的本质都 是水合作用[10]。淀粉高压糊化的过程可 以 这 样 解 释 : 淀粉颗粒由结晶区和无定形区组成, 在较低压力下, 提供的能量主要引起非结晶部分和有序化程度较低 的部分发生结构变化, 对有序化程度较高的微晶结 构影响不大。当压力足够大时, 有序化程度较高的微 晶结构发生水合, 分子形态向无序化转变, 导致糊化 的发生。
1 热糊化法
1.1 间接加热法 间接加热是最基本的淀粉糊化方式, 通常需要
大量的水, 并经过蒸煮、烘烤等传统加热处理实现糊 化。传统的加热就是热源对物体通过传导、辐射及对 流等方式进行的间接加热方式。在较低温度条件下, 水分子与淀粉颗粒无定形区和结晶区表面的羟基结 合形成氢键, 淀粉颗粒吸水膨胀, 但淀粉颗粒的结构 和性质并未改变, 在偏光显微镜下依然可以观察到 偏光十字, 颗粒膨胀是可逆的; 继续升温达到糊化起 始温度时, 淀粉颗粒结晶区发生水合作用, 大量吸水 膨胀至颗粒结构破坏, 淀粉浆液变成黏稠的淀粉糊, 淀粉颗粒的偏光十字消失, 这时的颗粒膨胀是不可 逆的。在这种糊化方式中, 在有充分水存在的条件 下, 淀粉的糊化程度取决于加热温度。
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食品开 添发 加与 剂机械
目前加工含淀粉食品较为常用的一项技术。 通电加热应用于淀粉糊化时的具体操作方法如
下: 在淀粉悬浮液的两端接入电极, 通入交流电, 使 淀粉悬浮液作为电阻进行加热。物料的通电加热速 率 取 决 于 物 料 的 电 导 率 及 欧 姆 电 场 中 电 压 变 化 梯 度[4]。 在淀粉通电加热糊化过程中, 食盐浓度、淀粉溶液的 配比、电压强度将会影响到淀粉溶液的加热速率和 电导率。其中食盐含量高时, 淀粉溶液中的导电粒 子增加, 电导率增大, 加热速率加快。随着淀粉浓 度的升高, 淀粉溶液中淀粉颗粒间的距离缩小, 溶 液黏度增大, 增大了导电粒子运动的阻力, 导电率 减小, 加热速率减小。电压的大小直接影响溶液的 导电率, 电压升高时, 溶液导电率增大, 通电加热速 率随之增大。
Abstr act: Different ways of s tarch gelatinization are reviewed. A s ummary about the principle of traditional
gelatinization ways and new chemical gelatinization method is given. The application of chemical gelatinization method in s tarch granular s tructure res earch is dis cus s ed.
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