配料對淀粉峰值黏度和糊化溫度的影響

曾茂茂，袁 昆，何志勇，秦 昉，陳 潔

（江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫214122）

配料對淀粉峰值黏度和糊化溫度的影響

曾茂茂，袁 昆，何志勇，秦 昉，陳 潔*

（江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫214122）

采用RVA快速黏度儀研究了食鹽、蔗糖和植脂末等配料對普通和高支鏈玉米淀粉的峰值粘度和糊化溫度的影響。結(jié)果表明，對于NaCl和蔗糖來說，隨著其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，普通和高支鏈淀粉的峰值黏度和糊化溫度均增大；而對于植脂末，普通淀粉在其質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于6%時(shí)，其峰值黏度升高，糊化溫度基本不變，大于6%時(shí)，峰值黏度和糊化溫度均降低。高支鏈玉米淀粉在植脂末質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于4%時(shí)峰值黏度和糊化溫度均略微降低，而大于4%時(shí)均升高。研究結(jié)果有助于闡明玉米淀粉糊化的規(guī)律，以及為其它谷物淀粉糊化工藝提供借鑒。

添加劑，淀粉，糊化特性，峰值粘度，糊化溫度

玉米是三大糧食品種之一，也是淀粉工業(yè)的主要原料。淀粉是由葡萄糖單體聚合而成的一種多羥基高分子化合物，是人體熱量的主要來源。糊化是淀粉與水共熱后，在一定條件下形成均勻糊狀溶液的特性。事實(shí)上，淀粉的糊化是淀粉分子微晶膠束中的氫鍵斷裂，水分子進(jìn)入淀粉微晶束結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致微晶束溶融的過程[1]。淀粉的糊化在其應(yīng)用中具有重要作用，如淀粉糊化后糖化酶才能更好地對其作用，將其轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖，被人體吸收消化[2]，另外，淀粉在作為食品增稠劑等加工配料時(shí)都需要在水中加熱使之糊化后使用[3]。在實(shí)際的食品工業(yè)中，不同制品的加工常常使用不同的配料，而不同配料對淀粉糊化都有不同程度的影響，從而導(dǎo)致產(chǎn)品糊化特性有較大差異[4]。因此，研究不同加工配料對玉米淀粉糊化特性的影響具有重要意義。文獻(xiàn)有較多玉米淀粉糊化相關(guān)的報(bào)道，如不同品種玉米淀粉糊化特性的比較[5]，以及直鏈淀粉含量對玉米淀粉糊化性質(zhì)的影響[6]等，也有食鹽對不同品種玉米雜交種淀粉糊化性質(zhì)的影響[7]，肉制品成分對玉米淀粉糊化粘度的研究[8]以及碳酸鈉對玉米淀粉糊化性質(zhì)的影響[9]等。然而，尚未見到對普通及高支鏈玉米淀粉加工過程中常用的不同配料對其糊化特性的系統(tǒng)研究?；诖?，本文系統(tǒng)研究了玉米制品加工中常用的食鹽、蔗糖和植脂末對普通和高支鏈玉米淀粉峰值黏度和糊化溫度的影響，以期為玉米制品的加工工藝提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

普通玉米淀粉 塞翁福食品有限公司；高支鏈玉米淀粉 杭州普羅星淀粉有限公司；食鹽 江蘇鹽業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司；蔗糖 福臨門公司；植脂末 大山合有限公司。

N13713型RVA快速粘度儀 Newport Scientific公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 含配料淀粉乳的制備 取25mL不同濃度的食鹽水溶液（0%、1%、2%、3%、4%）、蔗糖水溶液（0%、2%、4%、6%、8%）和植脂末（0%、2%、4%、6%、8%淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)+蒸餾水），分別加入2.5mL直鏈和支鏈玉米淀粉配成對應(yīng)的淀粉乳。

1.2.2 RVA測定 將配制的含不同添加劑的淀粉乳用玻璃棒攪拌均勻后，使用RVA快速粘度儀的standard1程序測定淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的糊化曲線，具體為50℃，960r/min；10s，160r/min，1.00min，50℃；4min，42s，95℃；11min，50℃；13min結(jié)束，由此研究食鹽、蔗糖和植脂末濃度或質(zhì)量分?jǐn)?shù)對不同淀粉糊化特性的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 食鹽對普通玉米淀粉峰值黏度和糊化溫度的影響

圖1 NaCl對玉米淀粉糊化峰值黏度和糊化溫度的影響Fig.1 Effect of NaCl on peak viscosity and gelatinization temperature of corn starch

從圖1中可以看出隨著NaCl溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，玉米淀粉峰值黏度和糊化溫度升高，但峰值黏度增大的趨勢相對于NaCl濃度的升高較小。這可能是由于淀粉中含有少量磷酸基與陽離子或高價(jià)陽離子結(jié)合，形成磷酸基絡(luò)合物或生成不溶于水的磷酸基復(fù)合物，從而抑制了淀粉的溶脹[10]。另外，由于食鹽在水中可完全解離為離子，影響了體系中的水分和淀粉之間的相互作用，阻礙淀粉的糊化過程，因此峰值黏度和糊化溫度均升高[7]。

2.2 食鹽對高支玉米淀粉峰值黏度和糊化溫度的影響

圖2 NaCl對高支玉米淀粉糊化峰值黏度和糊化溫度的影響Fig.2 Effect of NaCl on peak viscosity and gelatinization temperature of high amylopectin corn starch

由圖2可以看出，隨著NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，高支淀粉峰值黏度增大，糊化溫度升高，且增幅相對于玉米淀粉較大。這可能是由于高支鏈玉米淀粉基本上不含直鏈淀粉，用來糊化的支鏈淀粉占淀粉總量的絕大部分，而使峰值黏度和糊化溫度較高，增大趨勢明顯，與前人的研究結(jié)果相吻合，即直鏈淀粉含量越高，峰值黏度越??；而直鏈淀粉含量越低，峰值黏度越大[11]，可能是因?yàn)楫?dāng)含有食鹽的淀粉乳受熱發(fā)生糊化作用時(shí)，食鹽的存在降低了水分活度，從而影響淀粉分子與水分子之間的相互作用而使峰值黏度和糊化溫度受到影響[12]。

2.3 蔗糖對普通玉米淀粉峰值黏度和糊化溫度的影響

圖3 蔗糖對玉米淀粉糊化峰值黏度和糊化溫度的影響Fig.3 Effect of sucrose on peak viscosity and gelatinization temperature of corn starch

從圖3可以看出，隨著蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，淀粉峰值黏度增大，到6%左右后增長變緩；同時(shí)伴隨著濃度增大，成糊溫度也升高，但溫度升高的趨勢較小?？赡苁翘欠肿又械牧u基與淀粉分子結(jié)合而影響了淀粉分子和水分子之間的作用，導(dǎo)致峰值黏度和糊化溫度上升，但在蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升到一定程度后蔗糖分子中的羥基于淀粉分子的結(jié)合趨向于飽和，因此上升趨勢變緩[12]。

2.4 蔗糖對高支玉米淀粉峰值黏度和糊化溫度的影響

圖4 蔗糖對高支玉米淀粉糊化峰值黏度和糊化溫度的影響Fig.4 Effect of sucrose on peak viscosity and gelatinization temperature of high amylopectin corn starch

由圖4可以看出，隨著蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，高支玉米淀粉峰值黏度和糊化溫度均增大，但峰值黏度增大趨勢明顯，而糊化溫度升高幅度較小。

引起上述變化的原因可能是蔗糖分子中有多個(gè)羥基，易溶于水，使淀粉乳中的淀粉顆粒吸水膨脹的機(jī)會(huì)減少，顆粒膨脹受到阻礙。另外，蔗糖可使水中各種成分的活動(dòng)性減弱，導(dǎo)致水和體系中其他成分的相互作用減小，致使粘度曲線發(fā)生改變，即隨著糖用量的增加，從成糊溫度來看，對淀粉顆粒膨脹和糊化的抑制作用增強(qiáng)[13]。與直鏈淀粉相比，支鏈淀粉在蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)上升趨勢也較快，而直鏈淀粉趨勢則放緩，可能是由于支鏈淀粉由于分支較多和蔗糖的結(jié)合位點(diǎn)較多，實(shí)驗(yàn)中的濃度還未使其達(dá)到飽和。

2.5 植脂末對普通玉米淀粉峰值黏度和糊化溫度的影響

圖5 植脂末對玉米淀粉峰值黏度和糊化溫度的影響Fig.5 Effect of non-dairy creamer on peak viscosity and gelatinization temperature of corn starch

由圖5可以看出，當(dāng)植脂末質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于6%時(shí)，玉米淀粉糊化溫度基本不變，峰值黏度增加；當(dāng)植脂末質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于6%時(shí)，玉米淀粉的糊化溫度和峰值黏度降低。這可能是因?yàn)樘砑又仓┵|(zhì)量分?jǐn)?shù)小于6%時(shí)，淀粉和植脂末內(nèi)釋放出來的油脂等形成復(fù)合物，在顆粒受熱吸水膨脹后使得粘度增大，而糊化溫度則由于植脂末中同時(shí)含有促使和抑制糊化溫度降低的因素而基本不變[14]，但隨著植脂末質(zhì)量分?jǐn)?shù)的進(jìn)一步上升，其中的一些電解質(zhì)破壞了分子間的氫鍵，從而導(dǎo)致黏度和糊化溫度的下降。

2.6 植脂末對高支玉米淀粉峰值黏度和糊化溫度的影響

圖6 植脂末對高支玉米淀粉峰值黏度和糊化溫度的影響Fig.6 Effect of non-dairy creamer on peak viscosity and gelatinization temperature of high amylopectin corn starch

由圖6可以看出，當(dāng)植脂末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于4%時(shí)，高支淀粉峰值黏度和糊化溫度均略微下降，當(dāng)植脂末質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4%時(shí)，高支淀粉峰值黏度和糊化溫度則顯著升高。可能是由于在植脂末質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于4%時(shí)，植脂末中的電解質(zhì)等成分起主要作用，使得峰值黏度和糊化溫度下降，而當(dāng)植脂末質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4%時(shí)，植脂末中的糖類脂類等物質(zhì)則起主要作用，導(dǎo)致峰值黏度和糊化溫度的上升[15]。

3 結(jié)論

NaCl是強(qiáng)電解質(zhì)鹽類，在淀粉糊化過程中會(huì)抑制淀粉的溶脹，提高淀粉的峰值黏度和糊化溫度。蔗糖會(huì)使淀粉乳中的淀粉顆粒吸水膨脹的機(jī)會(huì)減少，顆粒膨脹受到阻礙，提高淀粉的峰值黏度和糊化溫度，對淀粉糊化過程有抑制作用。植脂末由于其成分較為復(fù)雜，同時(shí)含有抑制和促進(jìn)峰值黏度和糊化溫度上升或下降的因素，因此其對峰值黏度和糊化溫度的影響隨支鏈淀粉含量及植脂末質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異而有所不同。

[1]Waigh T A，Gidley M J，Komanshek B U，et al.The phase transformations in starch during gelatinization：a liquid crystalline approach[J].Carbohydrate Research，2000，328（2）：165-176.

[2]鐘浩，譚興和，熊興耀，等.糖化酶研究進(jìn)展及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].保鮮與加工，2008，8（3）：1-4.

[3]王盼盼.食品增稠劑-淀粉、變性淀粉及淀粉水解物[J].肉類研究，2010（4）：47-54.

[4]蔡旭冉，顧正彪，洪雁，等.瓜爾膠和黃原膠對馬鈴薯淀粉及其變性淀粉糊化和流變性質(zhì)的影響[J].食品科學(xué)，2011，32（17）：22-26.

[5]張凱，李新華，趙前程，等.不同品種玉米淀粉糊化特性比較[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，36（1）：107-109.

[6]曾潔，李新華，高海燕.直鏈淀粉含量對玉米淀粉糊化性質(zhì)的影響[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，37（5）：740-743.

[7]趙前程，李新華，王褕.食品對普通玉米雜交種淀粉糊化性質(zhì)的影響[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2007，26（3）：33-36.

[8]趙全.肉制品成分對玉米淀粉糊化粘度的影響[J].食品工業(yè)科技，2006，27（7）：52-54.

[9]吳美紅，鄭建仙.RVA分析碳酸鈉對玉米淀粉和馬鈴薯淀粉糊化性質(zhì)的影響[J].食品工業(yè)科技，2009，30（10）：161-164. [10]甘景鎬，甘純現(xiàn)，胡炳環(huán)．天然高分子化學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，1993：9.

[11]Copeland L，Blazek J，Salman H，et al.Form and functionality of starch[J].Food Hydrocolloids，2009，23（6）：1527-1534.

[12]杜先鋒，許時(shí)嬰，王璋.NaCl和糖對葛根淀粉糊化特性的影響[J].食品科學(xué)，2002，23（7）：34-36.

[13]林鴛緣，曾紹校，鄭寶東.不同介質(zhì)條件對蓮子淀粉糊黏度特性影響的研究[J].中國食品學(xué)報(bào)，2010，10（3）：92-97.

[14]Ravi R，SaiManohar R，Haridasrao P.Use of rapid visco analyser（RVA）for measuring the pasting characteristics of wheat flour as influenced by additives[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，l999，79（12）：l57l-l576.

[15]楊毅才.淀粉糊化的過程及影響因素[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2009，（2）：19-19.

Effects of additives on peak viscosity and gelatinization temperature of starch

ZENG Mao-mao,YUAN Kun,HE Zhi-yong,QIN Fang,CHEN Jie*
（State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

In this study，effects of NaCl，sucrose and non-dairy creamer on peak viscosity and gelatinization temperature of normal and high amylopectin corn starch were investigated by RVA（Rapid Viscosity Analyzer）. The results had demonstrated that the peak viscosity and gelatinization temperature of normal and high amylopectin corn starch both increased with the increasing of NaCl and sucrose mass fraction；for non-dairy creamer，the peak viscosity of corn starch increased and gelatinization temperature remained almost the same when non-dairy creamer mass fraction was below 6%，while both the peak viscosity and gelatinization temperature decreased when non-dairy creamer mass fraction was above 6%.As for high amylopectin，both peak viscosity and gelatinization temperature decreased slightly when non-dairy creamer mass fraction was below 4%，while increased when non-dairy creamer mass fraction was above 4%.The results might shed light on the mechanism of corn starch gelatinization，and provide reference for the technology of starch gelatinization.

additive；starch；gelatinization property；peak viscosity；gelatinization temperature

TS231

A

1002-0306（2014）04-0291-03

2013－07－19 *通訊聯(lián)系人

曾茂茂（1982-），男，博士，副教授，研究方向：食品加工與組分變化。

廣東省重大科技專項(xiàng)（2011A091000012）；“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計(jì)劃課題（2012BAD37B01）。