板栗淀粉與板栗變性淀粉性質(zhì)的比較

梁建蘭 劉秀鳳 李志博 馬宏峰 蔡金星 常學(xué)東

(河北科技師范學(xué)院1,昌黎 066600)

(河北省板栗工程技術(shù)研究中心2,昌黎 066600)

(新疆兵團綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室3,石河子 832003)

(河北省遷西縣科技局4,遷西 064300)

板栗淀粉與板栗變性淀粉性質(zhì)的比較

梁建蘭1,2劉秀鳳1,2李志博3馬宏峰4蔡金星1,2常學(xué)東1,2

(河北科技師范學(xué)院1,昌黎 066600)

(河北省板栗工程技術(shù)研究中心2,昌黎 066600)

(新疆兵團綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室3,石河子 832003)

(河北省遷西縣科技局4,遷西 064300)

比較了板栗淀粉,板栗氧化淀粉,板栗羥丙基淀粉,板栗磷酸酯淀粉的主要物理性質(zhì)并測定了板栗淀粉及其 3種變性淀粉的凍融穩(wěn)定性、透光率、溶解性和膨脹度、糊化特性等性質(zhì)。結(jié)果表明:板栗淀粉經(jīng)過變性后,3種變性淀粉的凍融穩(wěn)定性和透光率上升,溶解度變大;氧化淀粉和羥丙基淀粉的膨脹度小于板栗淀粉,磷酸酯淀粉的膨脹度大于板栗淀粉;板栗淀粉糊的糊化溫度,峰值黏度、95℃的黏度與 50℃的黏度以及在二者溫度保溫 1 h的黏度值均低于板栗淀粉;板栗變性淀粉糊的熱黏度穩(wěn)定性和冷黏度穩(wěn)定性與板栗淀粉相比變化較大;板栗變性淀粉的凝膠性和凝沉性均低于板栗淀粉,抗老化能力強于板栗淀粉。

板栗淀粉 變性淀粉 性質(zhì) 比較

板栗 (Castanea m ollissin a B lum e)屬殼斗科 (Fag ceae)栗屬喬木經(jīng)濟植物,主要是分布于北半球溫帶及亞熱帶。我國大部分地區(qū)均有分布,尤其以華北和長江流域栽培集中,產(chǎn)量最大[1]。近幾年,我國板栗產(chǎn)量達(dá)到世界年產(chǎn)量的 60%以上,居世界首位。板栗果實富含蛋白質(zhì)、淀粉,營養(yǎng)豐富,具有甜、香、糯的獨特風(fēng)味。板栗淀粉與其它淀粉相比,有著特別的理化性質(zhì),如淀粉糊的黏度介于木薯和玉米,而冷穩(wěn)定性、凝沉性則不如木薯和玉米的淀粉糊[2]。由于板栗淀粉在某些方面存在不足,因此對淀粉進行改性研究,使其有更強的應(yīng)用價值,對揭示不同性質(zhì)的板栗淀粉之間的差異具有重要的意義。

淀粉是板栗的主要貯藏物質(zhì),而對于板栗淀粉的研究起步較晚,20世紀(jì)末,對板栗淀粉的顆粒和一些理化性質(zhì)做了大量研究,探討了板栗淀粉的一些理化性質(zhì)和濕熱處理對板栗淀粉結(jié)構(gòu)、溶解度和膨脹度的影響[3-7]。我國近些年在板栗淀粉方面也做了一定的工作[8-10],研究了板栗淀粉的顆粒性質(zhì)、流變性質(zhì)、淀粉糊黏度性質(zhì)及支、直淀粉含量,并與馬鈴薯淀粉、玉米淀粉進行了比較。梁麗松等[11]對 3個品種群的 33個主栽品種的板栗淀粉糊化特性與直鏈淀粉含量的關(guān)系進行了研究。綦青華等[12]研究了 pH、溫度、蔗糖和氯化鈉對板栗淀粉回生的影響。關(guān)于板栗淀粉及其變性淀粉的性質(zhì)比較,還鮮有報道。研究以北方品種群中的燕山魁栗為材料,對板栗淀粉、板栗羥丙基淀粉、板栗高錳酸鉀氧化淀粉、板栗磷酸酯淀粉的理化性質(zhì)、糊化特性進行研究,初步探討了它們的性質(zhì)變化及差異,為板栗淀粉與其變性淀粉在食品及其它工業(yè)中的應(yīng)用提供了理論研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

錳酸鉀、磷酸氫二鈉、環(huán)氧丙烷、鹽酸、氫氧化鈉、硫酸均為分析純。

1.2 儀器

SHZ-22型恒溫水浴器:江蘇太倉醫(yī)療器械廠;722型可見分光光度計:上海精密科學(xué)儀器有限公司分析儀器總廠;TDL-5-A型離心機:上海安亭科學(xué)儀器廠;電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:上海精宏實驗設(shè)備有限公司;Brabenden微型黏度糊化儀:德國Brabenden公司;DS-1型高速組織搗碎機:上海標(biāo)本模型廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 板栗淀粉制備

將淀粉剝殼、去澀皮,將得到的板栗肉置于組織搗碎機破碎,過 200目篩,然后離心分離,除去上層液體,下層沉淀加入蒸餾水清洗后,于 4℃下靜置沉降 6～8 h,除去上層液,沉降物在 45℃下干燥后備用。

1.3.2 3種變性淀粉的制備[13]

板栗羥丙基淀粉 (MS=0.203)、板栗氧化淀粉(DS=0.021)、板栗磷酸酯淀粉 (DS=0.021)的制備參照秦榕年[13]的方法自制,取代度的測定參照張燕萍[14]的方法。

1.3.3 凍融穩(wěn)定性的測定[15]

稱取一定量的板栗淀粉,配成 6%的淀粉乳,沸水浴中 20 min,冷卻至室溫,倒入塑料離心管中,置于 -20～-15℃的冰箱中冷凍 24 h后取出,自然解凍,在 3 000 r/min條件下離心 20 min,棄去上清液,稱取沉淀物的重量,計算析水率。

析水率 =(糊質(zhì)量 -沉淀物)/糊質(zhì)量 ×100%

1.3.4 透明度的測定[15]

將樣品加水配成 1%的淀粉乳,取 50 mL于 100 mL燒杯中,置沸水中加熱,攪拌 15 min,冷卻至室溫,用蒸餾水調(diào)整糊體積至原有體積,用可見分光光度計進行測定,以蒸餾水做參比,用 1 cm的比色皿在620 nm波長下測定糊的透光率,每隔 12 h測定一次 ,直至 72 h。

1.3.5 溶解度和膨脹度的測定[16]

將淀粉配成 50 mL、2%的淀粉乳,在 85℃下攪拌加熱 30 min,以 3 000 r/min離心 20 min,糊下沉部分為膨脹淀粉,將上清液分離干燥,即得到水溶淀粉的量,計算出溶解度,由膨脹淀粉質(zhì)量計算出膨脹度。

溶解度 =水溶淀粉質(zhì)量 /淀粉樣品質(zhì)量 (干)×100%

膨脹度 =膨脹淀粉質(zhì)量/[淀粉樣品質(zhì)量 (100-溶解度)]×100%

1.3.6 淀粉糊黏度性質(zhì)的測定[17]

稱取一定量的樣品配成 6%淀粉乳 450 mL,倒入黏度測量杯中,從 25℃開始升溫,升溫速度為 1.5℃/min,至 95℃后保溫 1 h,然后以同樣速度降溫至50℃,保溫 1 h,得 Brabenden黏度曲線。曲線上的黏度單位為 Bu。每條淀粉 Brabenden黏度曲線上有六個關(guān)鍵點。

A點:開始糊化溫度。B點:峰值黏度,升溫期間淀粉糊達(dá)到的最高黏度值。C點:升溫到 95℃時的黏度值。D點:95℃保溫 1 h后的黏度。E點:淀粉糊冷卻到 50℃的黏度值。F點:50℃保溫 1 h后的黏度。此外,|B-D|表示淀粉糊的熱黏度穩(wěn)定性,差值越小越穩(wěn)定。(E-D)/D值表示冷卻過程中淀粉形成凝膠性的強弱,此值越小,凝膠性越差。(EB)/B值表示淀粉糊的凝沉性強弱,值越小,表明凝沉性越低。|E-F|表示糊的冷黏度穩(wěn)定性,差值愈小越穩(wěn)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 凍融穩(wěn)定性

析水率的高低反映了淀粉凍融穩(wěn)定性的好壞,析水率低則凍融穩(wěn)定性好。由于凝沉作用,在溫度逐漸降低的情況下,溶液中的淀粉分子運動減弱,分子鍵趨向于平行排列。直鏈淀粉分子相互間生成氫鍵,重新排列和締合成結(jié)晶度較高的結(jié)構(gòu)發(fā)生沉淀,或是相互形成局部密集狀的不溶于水的非結(jié)晶狀凝膠,破壞了溶液的膠體性質(zhì)[14]。從表 1中可以看出,板栗淀粉經(jīng)過變性后,吸水率下降,凍融穩(wěn)定性增強,說明經(jīng)過變性后,引入的基團與水分子能形成氫鍵,增加了淀粉分子的親水性,淀粉極性增強,親水性增大,基團空間位阻增大,使糊在水中的分散體系穩(wěn)定。具有較強的凍融穩(wěn)定性[15]。

表 1 4種淀粉的析水率

2.2 透光率

透光率的高低反映了透明度的高低[17]。從表2中可以看出,板栗淀粉經(jīng)過變性后透光率都升高,其中羥丙基淀粉的透光率最高;另外透光率隨時間延長而下降。淀粉糊的透光率與淀粉糊化后分子重新排列相互締合的程度有重要的關(guān)系。板栗淀粉經(jīng)過變性后,由于親水性增強,故而透光率就升高。

表 2 4種淀粉的透光率/%

2.3 溶解度和膨脹度

溶解度和膨脹度反映了淀粉與水之間相互作用的大小。溶解度是指在一定的溫度下,淀粉樣品分子的溶解質(zhì)量比例。膨脹度指每克干淀粉在一定的溫度下吸水的質(zhì)量數(shù)。二者對淀粉的加工特性影響較大[16]。

表 3 4種淀粉的溶解度和膨脹度

由表 3可知,板栗變性淀粉的溶解度均比板栗淀粉大,尤其以氧化淀粉最為突出。這是因為淀粉經(jīng)變性處理后,引入的其它基團空間位阻較大,使一部分不溶性大分子降解成可溶性小分子,使溶解度升高。從表 3還可以看出,經(jīng)過不同處理的板栗變性淀粉其膨脹度不同,其中磷酸酯淀粉的膨脹度大于板栗淀粉,而氧化淀粉和羥丙基淀粉的膨脹度又小于板栗淀粉。這說明通過不同的變性,淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,有的變性使顆粒結(jié)構(gòu)更加緊密,膨脹度降低,如氧化淀粉和羥丙基淀粉;相反,有的變性使顆粒結(jié)構(gòu)變得松散,膨脹度隨之上升,如磷酸酯淀粉。

2.4 糊黏度性質(zhì)

通過 4種淀粉的 Brabender黏度曲線,可找出各條曲線的關(guān)鍵點,將結(jié)果列于表 4。由表 4可知,經(jīng)過不同的變性處理后;①糊化溫度,大大降低,其中氧化淀粉冷水都能糊化 (﹤ 25℃),說明淀粉在氧化反應(yīng)過程中,氫鍵被破壞,結(jié)晶程度降低,淀粉顆粒易發(fā)生水合使糊化變易。②變性后,糊的峰值黏度大幅度下降,糊的流動性大為改善。③板栗淀粉通過變性后,其在 95℃和冷卻到 50℃以及各溫度保溫 1 h的黏度值都降低了,其中以氧化淀粉下降得最多。④板栗變性淀粉糊的熱黏度穩(wěn)定性和冷黏度穩(wěn)定性發(fā)生較大變化,其中氧化淀粉和磷酸酯淀粉的熱黏度穩(wěn)定性顯著減弱,而羥丙基淀粉的卻顯著增強。冷黏度穩(wěn)定性的情況恰好相反,氧化淀粉和磷酸酯淀粉的冷黏度穩(wěn)定性明顯增強,而羥丙基淀粉的冷黏度穩(wěn)定性卻明顯減弱。⑤板栗變性淀粉的凝膠性和凝沉性都比板栗淀粉大大降低。說明淀粉的分子中引入了其他基團后,阻礙了直鏈淀粉分子間氫鍵生成,不易發(fā)生重排和締合現(xiàn)象。凝膠性反應(yīng)了淀粉的回生情況[18],凝膠性強,回升程度高;凝膠性弱,回生程度低,回生程度低說明抗老化力強。凝沉性反應(yīng)了淀粉的抗凝沉作用,凝沉性小,抗凝沉性就提高,隨之抗老化力增強,說明板栗淀粉分子經(jīng)變性后,抗老化能力大大加強。

表 4 4種淀粉的糊黏度性質(zhì) (單位:BU)

3 結(jié)論

首次分析比較了板栗淀粉與 3種板栗變性淀粉的理化及糊化性質(zhì)的差異,研究表明:①板栗淀粉經(jīng)過變性后,三種變性淀粉的凍融穩(wěn)定性和透光率上升。②板栗變性淀粉的溶解度都比板栗淀粉大,氧化淀粉和羥丙基淀粉的膨脹度小于板栗淀粉,磷酸酯淀粉的膨脹度大于板栗淀粉。③板栗淀粉糊的糊化溫度,峰值黏度、95℃的黏度與 50℃的黏度以及在二者溫度保溫 1 h的黏度值均低于板栗淀粉。④板栗變性淀粉糊的熱黏度穩(wěn)定性和冷黏度穩(wěn)定性與板栗淀粉相比變化較大。⑤板栗變性淀粉的凝膠性和凝沉性均低于板栗淀粉。板栗淀粉經(jīng)過變性后,對改善淀粉糊的性質(zhì)具有重要作用,能夠很好的彌補板栗淀粉的某些不足,使應(yīng)用范圍更廣。

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Property Comparison of Chestnut Starch and Modified Chestnut Starch

Liang Jianlan1,2Liu Xiufeng1,2Li Zhibo3Ma Hongfeng4Cai Jinxing1,2Chang Xuedong1,2
(HebeiNormalUniversity of Science&Technology1,Changli 066600)
(Hebei Chestnut Engineering Research Center2,Changli 066600)
(KeyLaboratory ofOasis EcologicalAgriculture of XinjiangBingtuan3,Shihezi 832003)
(Qianxi County Technology4,Qianxi 064300)

The properties of chestnut starch,oxidized chestnut starch,and hydroxypropylated chestnut starch were compared and the physical properties such as freeze-melt stability,light transmissivity,solubility,expansibility,and gelatinization were studied.Results:The freeze-melt stability and light trans missivity of chestnut starch rise and solubility is enhanced after the modification.The expansibilities of oxidized chestnut starch and hydroxypropyl chest2 nut starch are lower than chestnut starch,while those of carboxymethyl chestnut starch are higher.The pasting tem2 perature,peak viscosity,95℃viscosity,50℃viscosity and their final viscosity of the modified chestnut starch are lower than chestnut starch.Differences are found in thermal-viscosity and cool paste viscosity bet ween modified chestnut starch paste and chestnut starch paste.The gelatin and sink stability of the modified starch are lower than chestnut starch and the anti-aging ability of the modified starch is strengthened.

chestnut starch,modified starch,property,comparison

TS235.4

A

1003-0174(2011)01-0065-04

國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金 (2008GB2A200014),河北省科技廳科學(xué)研究(09231001D-1)

2010-01-06

梁建蘭,女,1977年出生,講師,農(nóng)產(chǎn)品加工

常學(xué)東,男,1967年出生,教授,食品科學(xué)與工程