食品中淀粉-亲水胶体复配的研究进展 (1)

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DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2013.22.048
专题综述
Vol . 34 , No . 22 , 2013
食品中淀粉-亲水胶体复配的研究进展
刘 铭,游雪燕,庄海宁,冯 涛* (上海应用技术学院香料香精技术与工程学院,上海 201418)
摘 要:食品工业中复配是指两种或两种以上原料通过恰当的比例,经物理方法混匀,以达到改善食品品质,便于食 品加工的目的。适当的将淀粉与亲水胶体复配在改善食品的品质的同时,能够降低食品生产成本。本文从淀粉-亲水 胶体复配物的流变学、热力学、糊化性质、凝胶特性、冻融稳定性、热力学性质五个方面进行了论述。对淀粉与亲水胶 体相互作用的可能的机理进行了归纳。并对复配物在冰淇淋、果冻、速冻食品等食品的加工中的应用进行了总结。 关 键 词 :亲水胶体,淀粉,复配物,机理,应用
1 淀粉-亲水胶体的复配
1.1 淀粉-亲水胶体复配物的流变学特性
食品流变特性是研究物质在力作用下变形或者 是流动的特性。对食品和食品材料流变学研究的目
收稿日期:2013-05-21 * 通讯联系人 作 者 简 介 :刘铭(1986-),女,硕士研究生,主要从事 淀粉与 亲水 胶体
相互作用方面的研究。 基 金 项 目 :国家自然科学基金(31000794)。
致冰晶的微小化及淀粉未发生老化,而淀粉的老化 和冰晶的再结晶都会导致淀粉糊在存储过程中的变 质。复配体系具有较高的冻融稳定性,即使在低冷冻 率时,依然可以使食品保持原有的风味[19-21]。李妙莲 等对淀粉质食品的冻融稳定性进行研究。研究表明 淀粉-亲水胶体复配后,体系避免聚合成大的团块, 阻止体系的退减,提高了体系的冻融稳定性[22]。在食 品的冷链贮藏中,温度的波动和水相变化是引起冷 冻食品变质的主要原因,而复配体系具有减少冷冻 过程的析水率,而使速冻食品具有更高的货架期。
Abstract:In the food industry the complex is two or more raw material physical blending by an appropriate
proportion in order to achieve the purpose of improving food quality,to facilitate food processing. Appropriate
1.3 淀粉-亲水胶体的复配物的凝胶特性
食品的品质和加工性能受到凝胶强度、内聚性、 弹性值、黏合度等的影响,因此研究复配体系的凝聚 性对食品加工过程具有重要的意义。David等由实验 得知,淀粉与κ-型卡拉胶的复配物比单一的κ-型卡 拉胶具有更高的凝胶熔化温度[14]。Ji-Young等人报道 小麦淀粉-瓜尔胶系统在25℃贮藏后具有较高的弹 性和凝聚力[15]。张雅媛等实验得知玉米淀粉-黄原胶 的复配体系凝胶硬度值、弹性值、内聚性、黏合度降 低,黄原胶阻止了淀粉分子的聚集重排,削弱了分子 间的作用力,形成质地更为柔软的凝胶[7]。吕振磊用 TA-XT2i研究卡拉胶对马铃薯糊化特性和凝胶特性 的影响,实验发现马铃薯淀粉-卡拉胶复配体系的凝 胶强度、凝沉性、凝胶性较高 。 [16] 唐敏敏等利用TAXT2i质构仪对大米淀粉及不同比例的黄原胶混合体 系(100∶0、40∶1、20∶1、10∶1,w/w,体系中干基质的质量 分数为6%)进行了凝胶质构的测定。结果显示,黄原 胶能够减弱直链分子之间的缠绕和交联能够形成质 地更为柔软的凝胶[17]。杨水兵等将百合淀粉-魔芋胶 和卡拉胶复配生产果冻,其是一类具有更强的凝胶 特性和更柔软凝胶。淀粉— ——亲水胶体复配体系能 够形成比单一胶体更为柔软的凝胶,当其加入到食 品中,会使其具有更强的咀嚼性及更好的口感。
1.2 淀粉-亲水胶体复配物的糊化性质
对复配体系糊化性质的研究,对淀粉基食品具
2013年第22期 371
Science and Technology of Food Industry
专题综述
有重要意义。Piyada等对蜡质玉米淀粉-黄原胶(XG) /瓜尔胶(GG)复配体系的糊化性质进行了研究。亲水 胶体与玉米淀粉之间的强烈排斥作用使淀粉分子间 的氢键断裂,抑制了淀粉颗粒的膨胀与破裂,使玉米 淀粉的糊化温度升高[10]。Mali等利用Brabender仪对甘 薯淀粉添加不同浓度的亲水胶体对其糊化曲线的影 响进行了研究。结果显示添加胶体的体系比单一淀 粉体系粘度大[11]。朱玲等对木薯淀粉-黄原胶复配物 糊 化 和 稳 定 性 进 行 研 究 ,结 果 发 现 ,随 着 温 度 的 升 高,复配体系的吸水膨胀,成糊温度、起始糊化时间 明显高于原淀粉,可能是由于亲水胶体与淀粉竞争 吸附体系中的水分,体系中自由水减少,使得糊化变 缓慢[12]。Rungnaphar等对木薯-黄原胶复配体系(10∶0、 9.75∶0.25、9.5∶0.5、9.25∶0.75、9∶1)的糊化性质进行了 研究。在RVA曲线中随着黄原胶浓度的增加,糊化温 度也明显的增加[13]。
properties,gel properties,freeze -thaw stability,thermodynamic properties were discussed in this article. The
possible mechanism of the interaction between hydrocolloids and starch were summarized. At the same time,
2 淀粉-亲水胶体复配的可能的机制
2.1 协同作用
淀粉与亲水胶体之间的协同作用以淀粉与胶体 之间相分离为主[26]。淀粉-亲水胶体复配体系是一个 由分散相(溶胀淀粉颗粒)和连续相(亲水胶体)组成 的复杂体系。当胶体加入淀粉水溶液中时,由于分子 间的热力学不相容会发生相分离。淀粉颗粒的溶胀 吸收连续相中的水分,使体系的自由水减少,复配体 系的粘度增大,同时抑制了淀粉的糊化,导致糊化温 度升高。即淀粉与亲水胶体发生协同作用使体系粘 度增加。亚麻籽胶主要能够与淀粉发生强烈的协同 作用,使复配体系的亲水性有明显的增强[6,27- 28]。刺槐 豆胶、沙蒿胶魔芋胶中的多糖能够与其他大分子高 聚物协同增稠[29-30]。海藻酸钠是阴离子多糖胶对体系 中的水分子有固定作用,限制了水分子的流动,从而 提高体系黏度[31]。
Research progress in starch and hydrocolloid blending in food
LIU Ming,YOU Xue-yan,ZHUANG Hai-ning,FENG Tao* (School of Perfume and Aroma Technology,Shanghai Institute of Technology,Shanghai 201418,China)
the application of the mixture in the ice cream,jelly,frozen food had been reviewed here.
Key words:hydrocolloids;starch;compound;mechanism;application
starch - hydrocolloid mixture not only improved the quality of food , but also reduced the cost of the food
production. Properties of starch-hydrocolloid,which included the aspect of rheology,thermodynamics,pasting
1.4 淀粉-亲水胶体的复配物冻融稳定性
食品冷冻-解冻过程老化析水,使得食品质构受 影响。因此,淀粉冻融稳定性的研究对食品工业的加 工和保藏具有重要意义。在冷链储存中水分的热波 动与相变化会使凝胶基质的冷冻食品变坏。Janya等 应用冻融循环对木薯淀粉-亲水胶体(黄原胶、瓜尔 胶、刺槐豆胶、魔芋胶)复配物的冷冻速率进行研究。 结果发现复配体系在长时间冻融过程中的脱水收缩 程度减少[18]。Rungnaphar等对木薯淀粉-黄原胶(5%, w/w)复配物冻融稳定性进行了研究。结果发现经过 多个冻融循环后复配体系析水率减少,将冻融破坏 性减到最小[13]。Ristina等将黄原胶(0.3%,w/w)加入玉 米 淀 粉 和 小 麦 淀 粉(10% ,w/w)中 ,在 不 同 冻 结 速 率 下冷冻和-5℃和-20℃之间存储。发现高冻结速率导
的,可以了解食品组织结构的变化情况及加工过程中 的有关的力学性质变化规律,从而控制产品质量,鉴 别食品优劣。YongWang等对天然玉米淀粉(3%,w/w) —亚麻籽胶(0.1%~0.5%,w/w)复配物,分别在25、50、 75℃条件下进行小幅振荡和稳定剪切力的测定,用 以研究复配物的流变学特性。实验表明复配物表观 粘度,粘稠度指数(K),贮能模量(G’)和 损耗模量 (G”)都随着亚麻籽胶的浓度增加而增加[6]。张雅媛等 将玉米淀粉/黄原胶复配体系(10∶0、9.5∶0.5、9.0∶1.0、 8.5∶1.5、8.0∶2.0,质量比g/g)进行研究。实验结果显示 复配后体系具有更高的粘稠度系数K和动态模量,更 低的流体指数。而动态流变实验表明,复配物比单独 的淀粉(或胶体)具有更加优越的黏弹性是由于黄原 胶与淀粉分子之间形成氢键使分子链段的缠结增 加,导致复配体系增稠[7]。Stanislaw等针对(土豆、燕麦、 玉米)淀粉—亲水胶体的复配物对甜点酱的流变特性 的影响进行研究。结果表明所有的复配物都能够增 加流体的粘稠度[8]。Chaisawang等研究黄原胶和瓜尔 胶对阳离子木薯淀粉的流变性质的影响,发现阴离 子黄原胶和阳离子木薯淀粉之间强烈的静电作用, 使淀粉颗粒聚集,体系的黏度升高[9]复配物具有较高 的粘稠度系数,比单一的胶体具有更好的粘弹性,在 食品加工中比单一的胶体具有更广阔的应用前景。
1.5 淀粉-亲水胶体复配物热力学性质
食品的热力学性质对于食品在加热后所呈现的 品质显得尤为重要。复配体系的热力学性质决定了 在食品工业上应用的前景。Montri等对阴离子木薯淀 粉(6% ,w/w)与 黄 原 胶 、瓜 尔 胶(0.35% ,w/w)混 合 体 系进行了差示扫描量热试验(DSC)。结果显示,与单 一淀粉相比,随着胶体的加入起始糊化温度(TO)明 显的增加,而糊化的峰值温度(TP),最终温度(TC)却 没有明显变化,吸热焓(△H)减少[9]。谭洪卓等在甘薯 淀粉中加入卡拉胶、魔芋胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、沙蒿 胶、海藻胶、果胶、CMC和黄原胶,利用DSC分析。结 果发现与单一的甘薯淀粉相比,共混体系具有更高 的吸热焓[23]。Viriya等用DSC对木薯淀粉和黄原胶以 (6.0/0.0,5.7/0.3,5.4/0.6)比例混合的混合体系进行 了研究。结果表明,随着黄原胶的加入,糊化起始温 度(To)、峰值温度(TP)明显的变高,而吸热焓却比单 一淀粉体系低(p<0.05)[24]。蔡旭冉用差示扫描量热仪 (DSC)对马铃薯与黄原胶复配体系的热力学性质进 行研究。发现复配体系的糊化起始温度To,峰值温度 Tp,终了温度Tc均较高,而糊化热焓值△H较低[25]。
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中 图 分 类 号 :TS201.7
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号:1002-0306(2013)20-0371-04
亲水胶体具有良好的持水性、凝胶性、稳定性、 增稠性等特点,被广泛的应用于食品加工中。用以改 善食品质感,控制水分,便于食用[1-2]。现今,随着人们 生活步伐的加快,食品加工工业的发展,使得亲水胶 体(食用胶)的需求加大。而亲水胶体(食用胶)产量 低 ,售价高(例如 :其中2010黄原 胶 国 内 年 产 量 约 8万t,食品工业上约耗2万t,其价格大约9万元/t;卡拉 胶年产量约6万t,食品业上约消耗2万t,其售价约8万 元/t)使生产成本增加。将淀粉—亲水胶体复配物替 代单一的亲水胶体,用以调节食品加工生产过程,食 品的稳定性与感官特性[3]。其复配物在替代胶体且不 改变食品原有的风味、感官特性的同时减低了生产 成本。现今已有将黄原胶与玉米淀粉、大米淀粉、糯 玉米淀粉混合,替代黄原胶用于面包、谷物制品、水 果馅、调味料、糖果、速冻食品、冰淇淋、果冻等食品 的生产中用以降低产品成本[4-5]。
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