兩種復(fù)合改性淀粉特性及其在面條中的應(yīng)用

鄒 建 劉 潔

(河南商業(yè)高等?？茖W(xué)校食品加工技術(shù)專業(yè)1,鄭州 450045)

(河南工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院2,鄭州 450001)

兩種復(fù)合改性淀粉特性及其在面條中的應(yīng)用

鄒 建1劉 潔2

(河南商業(yè)高等專科學(xué)校食品加工技術(shù)專業(yè)1,鄭州 450045)

(河南工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院2,鄭州 450001)

分別以木薯淀粉和玉米淀粉為原料,對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)和羥丙基醚化復(fù)合改性,制備了復(fù)合改性淀粉,并對(duì)復(fù)合改性淀粉的流變學(xué)特性、掃描電鏡分析 (SEM)及紅外光譜分析 (IR)進(jìn)行了分析比較。流變學(xué)特性分析顯示,經(jīng)過(guò)復(fù)合改性后的木薯淀粉抗老化性能比玉米淀粉抗老化性能強(qiáng)。SEM分析顯示淀粉經(jīng)過(guò)復(fù)合改性后,淀粉表面棱角模糊,顆粒整體有小范圍扭曲,并可明顯觀察到表面粗糙,毛刺感較強(qiáng)。IR分析顯示復(fù)合改性淀粉與原淀粉的紅外吸收?qǐng)D譜相比,在 2 250～2 500 cm-1處有強(qiáng)的吸收峰,復(fù)合改性木薯淀粉尤為明顯。添加復(fù)合改性淀粉的面條與空白相比,最佳烹煮時(shí)間縮短、烹煮損失明顯降低。

淀粉 復(fù)合改性 流變學(xué)特性 掃描電鏡分析 紅外光譜分析 面條

玉米淀粉具有很強(qiáng)的可變性能,經(jīng)物理、化學(xué)、生物化學(xué)等方法處理,可獲得多種改性淀粉產(chǎn)物。木薯又稱樹薯,木薯淀粉產(chǎn)量比較高,2009年產(chǎn)量達(dá)83萬(wàn)噸[1]。與其他淀粉相比,木薯淀粉在理化性能方面具有其特有的優(yōu)點(diǎn),如淀粉糊黏度相對(duì)較高、成膜性較好[2]。兩種淀粉目前被廣泛應(yīng)用于食品、造紙、紡織及醫(yī)藥行業(yè)等。

本研究分別以玉米淀粉和木薯淀粉為原料對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)羥丙基復(fù)合改性,分析比較了兩種淀粉的流變學(xué)特性、SEM特性及 IR特性,并對(duì)其加入到面制品中后對(duì)面制品的影響進(jìn)行研究。期望通過(guò)對(duì)上述兩種復(fù)合改性淀粉特性的分析與比較,能夠?yàn)槠髽I(yè)生產(chǎn)者更好的選擇原料生產(chǎn)交聯(lián)羥丙基復(fù)合改性淀粉提供一定的理論依據(jù)和參考數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

木薯淀粉:鄭州市薈力工貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司遷江淀粉廠;玉米淀粉:石家莊恒遠(yuǎn)淀粉糖業(yè)有限公司;環(huán)氧丙烷 (分析純):上海市化學(xué)試劑一廠;氫氧化鈉 (分析純)、硫酸鈉 (分析純):洛陽(yáng)市化學(xué)試劑廠;氯化鈉 (分析純):宿州市化學(xué)試劑廠;三偏磷酸鈉 (分析純):徐州化學(xué)試劑三廠;水合茚三酮 (分析純):天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心;丙二醇(分析純):天津市瑞金特化學(xué)品有限公司

1.2 試驗(yàn)儀器

1010-1電熱鼓風(fēng)干燥箱:上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠;NDJ-79旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)、L-90流變儀:同濟(jì)大學(xué)機(jī)電廠;PHS-25B數(shù)字酸度計(jì):上海大普儀器有限公司;AMRAY-1000B掃描電鏡:中科科儀;I RPres2 tige-21紅外光譜儀:日本島津;JJ-1定時(shí)電動(dòng)攪拌器:金壇市華峰儀器有限公司

1.3 試驗(yàn)與檢測(cè)方法

1.3.1 復(fù)合改性淀粉的制備

稱取 50 g淀粉 (干基),配成 38.5%淀粉乳,均勻加入 6.9 g硫酸鈉攪拌均勻,并緩慢加入 1.1 g氫氧化鈉,再快速加入 11.8 mL環(huán)氧丙烷,密閉容器,置于 40.5℃恒溫?cái)嚢杵魃线M(jìn)行反應(yīng),反應(yīng) 9.9 h后,用氫氧化鈉溶液調(diào) pH值至 10進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng),加入3%的氯化鈉 (相對(duì)于干基),加入 0.03%三偏磷酸鈉,反應(yīng) 2.3 h后,用稀鹽酸 (3%)調(diào)節(jié)體系的 pH值至 6.7左右,終止反應(yīng),離心機(jī)離心脫水,水洗 3次,常溫干燥,即得到復(fù)合改性淀粉[3]。

1.3.2 流變學(xué)特性測(cè)定

準(zhǔn)確稱取淀粉樣品,用蒸餾水將它們配成 5%的乳液 (按干基計(jì)算),攪拌使之充分分散,然后在沸水浴中加熱糊化 5 min。取適量樣品在 25℃下用流變儀測(cè)定不同剪切速率下淀粉糊的剪切應(yīng)力,繪制曲線,計(jì)算冪指數(shù)回歸方程[4]。

1.3.3 掃描電鏡 (Scanning ElectronMicroscopy)測(cè)定

選取少量樣品于測(cè)定盤上,鍍上一層金2鈀合金膜,放入儀器中掃描,放大倍數(shù)為 1 000倍和 2 000倍[5]。

1.3.4 紅外光譜分析 (I R)測(cè)定

樣品處理:將待分析的樣品和分析純 KBr置于烘箱內(nèi),在 120℃下干燥 48 h后,保存在干燥器中。

KBr壓片過(guò)程是:稱取約 2 mg樣品,在紅外燈的照射下,置于瑪瑙研缽中研磨 4～10 min,再和 150 mg左右干燥的 K Br粉末充分混合,繼續(xù)研磨 2～5 min,將研磨后的混合物粉末倒在硫酸紙上灌注于壓模器中,抽真空,緩慢除去壓力,取出樣品薄片,放入樣品架上,置于傅里葉變換紅外光譜儀上進(jìn)行紅外光譜分析,繪出紅外光譜圖[6]。

1.3.5 復(fù)合改性淀粉在面條中的應(yīng)用試驗(yàn)1.3.5.1 面條制作

面條的制作方法依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ST/T 10068—1992[7]。

1.3.5.2 烹調(diào)時(shí)間測(cè)定

抽取掛面 40根,放入盛有樣品質(zhì)量 50倍沸水的1 000 mL燒杯 (或鋁鍋)中,用可調(diào)式電爐加熱,保持水的微沸狀態(tài),從 2 min開始取樣,然后每隔 0.5 min取樣一次,每次一根,用二塊玻璃片壓扁,觀察掛面內(nèi)部白硬心線,白硬心線消失時(shí)所記錄的時(shí)間即為烹調(diào)時(shí)間。

1.3.5.3 烹調(diào)損失測(cè)定

稱取約 10 g樣品,精確至 0.1 g,放入盛有 500 mL沸水 (蒸餾水)的燒杯中,用電爐加熱,保持水的微沸狀態(tài),按測(cè)定的烹調(diào)時(shí)間煮熟后,用筷子挑出掛面,面湯放至常溫后,轉(zhuǎn)入 500 mL容量瓶中定容混勻,吸 50 mL面湯倒入恒重的 250 mL燒杯中,放在可調(diào)式電爐上蒸發(fā)掉大部分水分后,再吸入面湯 50 mL,繼續(xù)蒸發(fā)至近干,放入 105℃烘箱內(nèi)烘至恒重,計(jì)算烹調(diào)損失[8]:

式中:P為烹調(diào)損失/%;M為 100 mL面湯中干物質(zhì)質(zhì)量 /g;W為掛面水分 /%;G為樣品質(zhì)量 /g。

2 結(jié)果與討論

2.1 流變學(xué)特性

通過(guò)一元非線性回歸,在圖 1～圖 4的左上角上分別列出原淀粉和各檢測(cè)樣品剪切應(yīng)力和剪切速率關(guān)系的冪方程。從 4個(gè)方程中可以看出,各樣品的流變方程均達(dá)到顯著水平,其剪切應(yīng)力隨剪切速率的增加而增加,表明所有的淀粉糊樣品都為非牛頓流體[4]。

其中,對(duì)于玉米淀粉來(lái)說(shuō),改性前 a=0.201 6,改性后 a=0.119 6;對(duì)于木薯淀粉來(lái)說(shuō),改性前 a=0.253 6,改性后 a=0.195 7,說(shuō)明原淀粉經(jīng)過(guò)復(fù)合改性后老化黏度明顯降低、抗老化明顯增強(qiáng),這是由于淀粉鏈上經(jīng)復(fù)合改性后淀粉鏈上不但引入了羥丙基基團(tuán),增加了淀粉鏈分支性,而且由于交聯(lián)鍵的存在,交聯(lián)作用相對(duì)于氫鍵作用強(qiáng)度大得多,冷卻至室溫后分子形成有序排列的難度增加,使得改性后淀粉的室溫黏度比原淀粉的黏度明顯降低;對(duì)于玉米淀粉來(lái)說(shuō),改性前 b=0.761 4,改性后 b=0.630 2;對(duì)于木薯淀粉來(lái)說(shuō),改性前 b=0.791 1,改性后 b=0.615 1。說(shuō)明原淀粉經(jīng)過(guò)復(fù)合改性后抗剪切能力有所增加,這可能是由于復(fù)合改性淀粉中交聯(lián)建的存在,使得淀粉分子被交聯(lián)劑三偏磷酸鈉的雙官能團(tuán)連接而成了一個(gè)整體,形成了更為嚴(yán)密的結(jié)構(gòu),抗剪切能力增加。

同時(shí)還可以看到,木薯原淀粉的老化黏度比玉米原淀粉的老化黏度高,但抗剪切性能比玉米淀粉差。而經(jīng)過(guò)復(fù)合改性后木薯淀粉的抗老化性能比玉米淀粉的抗老化性能強(qiáng)。

2.2 SEM分析

從圖 5和圖 6中可以看出木薯原淀粉呈現(xiàn)半橢圓形狀,表面光滑,棱角分明。從圖 7和圖 8中可以看出淀粉經(jīng)過(guò)復(fù)合改性后,表面棱角模糊,顆粒整體有小范圍扭曲,并可明顯觀察到表面粗糙,毛刺感較強(qiáng).這可能是由于淀粉與藥品發(fā)生反應(yīng)時(shí),淀粉顆粒吸水膨脹,藥品部分進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)[5],但從圖 7、圖 8中可以清楚看到,藥品還是主要集中在顆粒表面反應(yīng)。

粉彩花鳥瓷繪畫在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期以來(lái)的發(fā)展而不衰，這說(shuō)明了粉彩花鳥瓷畫適應(yīng)了人們不斷改變的審美，這也同時(shí)說(shuō)明了花鳥題材在粉彩瓷繪畫中不斷進(jìn)步，不斷更進(jìn)的表現(xiàn)。

2.3 I R分析

圖 9為原玉米淀粉圖譜,圖 11為改性后的玉米淀粉圖譜,改性前后玉米淀粉的圖譜在主要波數(shù)下的吸收強(qiáng)度相似,圖譜形狀相同;圖 10為原木薯淀粉圖譜,圖 12為改性后的木薯淀粉圖譜,改性前后木薯淀粉的圖譜在主要波數(shù)下的吸收強(qiáng)度相似,圖譜形狀相同;兩種淀粉改性前后的圖譜對(duì)照說(shuō)明改性反應(yīng)后淀粉仍然保持原淀粉的結(jié)構(gòu)特征,證明交聯(lián)和醚化反應(yīng)主要發(fā)生在淀粉的無(wú)定形區(qū)域。

兩種復(fù)合改性淀粉與各自的原淀粉的圖譜相比,在 2 250～2 500 cm-1處有強(qiáng)的吸收峰,尤其是復(fù)合改性木薯淀粉,這是由于三偏磷酸鈉與淀粉反應(yīng)產(chǎn)生的基團(tuán) P=O和 P—O形成共軛體系,使得 P—O鍵具備了雙鍵的性質(zhì),從而產(chǎn)生了O=P=O的性質(zhì),在 2 250～2 500 cm-1有較強(qiáng)吸收。

從圖 12與圖 11圖譜的對(duì)比分析可以看出,復(fù)合改性木薯淀粉與復(fù)合改性玉米淀粉相比在 2 250～2 500 cm-1處吸收明顯,從另一個(gè)側(cè)面反應(yīng)了木薯淀粉比玉米淀粉更易于與三偏磷酸鈉反應(yīng),從而印證了木薯淀粉在相同的條件下比玉米淀粉更易于與三偏磷酸鈉反應(yīng),這可能是由于木薯淀粉支鏈淀粉含量比較高的緣故。

從圖 9與圖 11、圖 10與圖 12的圖譜對(duì)比分析可知,改性淀粉與原淀粉相比在 1 250～1 500 cm-1處原淀粉呈現(xiàn)較強(qiáng)的吸收峰,這是由于 C—O—H的面內(nèi)彎曲振動(dòng)引起,而改性后淀粉呈現(xiàn)較弱的吸收峰,這可能是由于淀粉被環(huán)氧丙烷取代后生成 St—O—CH2—CH(OH)—CH3后 C—O—H鍵發(fā)生移位使其面內(nèi)彎曲振動(dòng)減弱造成。

2.4 復(fù)合改性淀粉在面條中的應(yīng)用

從表 1中還可以看出,復(fù)合改性淀粉的添加量對(duì)面條特性的影響比較大。對(duì)于添加了復(fù)合改性玉米淀粉的面條隨加入量從 0.5%增加到 2%,最佳烹煮時(shí)間由 7.5 min縮短到 6.5 min,烹煮損失由 7.1%降低到 4.93%;對(duì)于添加了復(fù)合改性木薯淀粉的面條隨加入量從 0.5%增加到 2%,最佳烹煮時(shí)間由7 min縮短到 6 min,烹煮損失由 6.97%降低到5.22%。因此,單一從減小面條最佳烹煮時(shí)間和烹煮損失方面來(lái)講添加復(fù)合改性淀粉的量越高對(duì)其影響越大。但是在實(shí)際中還要考慮復(fù)合改性淀粉加入量的增加會(huì)提高產(chǎn)品的成本以及影響口感等原因,因此添加量不宜過(guò)高。

表 1 復(fù)合改性淀粉對(duì)面條烹煮特性的影響

3 結(jié)論

3.1 木薯原淀粉的老化黏度比玉米原淀粉的老化黏度高,但抗剪切性能比玉米淀粉差。而經(jīng)過(guò)復(fù)合改性后木薯淀粉的抗老化性能比玉米淀粉的抗老化性能強(qiáng)。

3.2 木薯原淀粉呈現(xiàn)半橢圓形狀,表面光滑,棱角分明。而淀粉經(jīng)過(guò)復(fù)合改性醚化后,淀粉表面棱角模糊,顆粒整體有小范圍扭曲,并可明顯觀察到表面粗糙,毛刺感較強(qiáng)。

3.3 復(fù)合改性淀粉與原淀粉的紅外吸收?qǐng)D譜相比,在 2 250～2 500 cm-1處有強(qiáng)的吸收峰,復(fù)合改性木薯淀粉尤為明顯,木薯復(fù)合改性淀粉比玉米復(fù)合改性淀粉在 2 250～2 500 cm-1處吸收明顯。

3.4 添加復(fù)合改性淀粉的面條與空白相比,最佳烹煮時(shí)間縮短、烹煮損失明顯降低。

[1]梁怡,劉康懷.木薯淀粉企業(yè)實(shí)施節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)分析[J].中國(guó)經(jīng)濟(jì)與管理科學(xué),2009,4:46-49

[2]二國(guó)二郎.淀粉科學(xué)手冊(cè) [M].北京:輕工業(yè)出版社,1990:221-236

[3]Kyungsoo woo,Paul A Seib.Cross-linking of wheat starch and hydroxypropylatedwheat starch in alkaline slurrywith so2 dium tri metaphossphate[J].Carbohydrate Polymers1997,33:263-271

[4]Diego B Genovese,M A Rao.Role of Starch Granule Charac2 teristics(volume fraction,rigidity,and fractal dimension)on Rheology of Starch Dispersions W ith and W ithout Amylose[J].Cereal Chem,201,80(3):350-355

[5]CM McDonough,B J Anderson,L W Rooney.Structral Char2 acteristics of Steam-Flaked Sorghum[J].Cereal Chem,1997,74(5):542-547

[6]商菊清,黃可龍.改性淀粉的交聯(lián)度和紅外光譜性質(zhì)的研究[J].當(dāng)代化工:2003,3:133-135

[7]ST/T 10068—1892,面條的制作[S]

[8]ST/T 10068—1992,最佳烹煮時(shí)間的測(cè)定和面條烹煮損失的測(cè)定[S].

Multi-Modified Starch:Characteristics and Application forNoodleMaking

Zou Jian1Liu Jie2
(Henan Business College1,Zhengzhou 450045)
(Henan University of Tecnology2,Zhengzhou 450001)

Multi-modified starch were prepared by cross-linking and hydroxy-propylating from tapioca starch and corn starch.The rheology characteristic,SEM detection and particle structure of the starcheswere investiga2 ted.Results:The cross-linked and hydroxy-propylated tapioca starch displaysmarkedly enhanced anti-aging prop2 erties.SEM shows that the surface edgesof themodified starch granules are blurred and Burr sense increases.IR anal2 ysis shows that infrared absorption apices appear in the absorption spectrum of the modified starch.The noodlesmade of flour added with the multi-modified starch exhibit a shorter best-cooking ti me and less cooking loss.

starch,multi-modification,rheology characteristic,SEM,IR,noodle

Q51

A

1003-0174(2011)02-0033-05

2010-04-02

鄒建,男,1981年出生,碩士,講師,糧食、油脂及植物蛋白工程