麥麩超微粉淀粉混合體系理化特性研究

李漸鵬,尚玉榮,劉潤書,徐同成,劉麗娜,劉振華,杜方嶺,陶海騰,*

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品研究所,山東濟(jì)南 250100;2.日照市莒縣金穗工貿(mào)有限公司,山東日照 276500)

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李漸鵬1,尚玉榮1,劉潤書2,徐同成1,劉麗娜1,劉振華1,杜方嶺1,陶海騰1,*

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品研究所,山東濟(jì)南 250100;2.日照市莒縣金穗工貿(mào)有限公司,山東日照 276500)

以小麥淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉4種淀粉為對象,研究不同添加量的麥麩超微粉,對其粘度、透光率、凍融穩(wěn)定性、凝沉穩(wěn)定性等加工特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:麥麩超微粉能與淀粉形成穩(wěn)定的復(fù)合體系,隨著麥麩超微粉添加量的增加,主糧淀粉糊的粘度值提高了1000～6000 mPa·s、凍融穩(wěn)定性提高了35%～45%、糊凝沉穩(wěn)定性提高了60%～65%,而透光率降低了70%左右。添加適量的麥麩超微粉,能在一定程度上改善淀粉的加工特性,可以開發(fā)出高品質(zhì)的高膳食纖維低蛋白飲食。

麥麩超微粉,淀粉,粘度,透光率,凍融穩(wěn)定性,凝沉穩(wěn)定性

麥麩是小麥粉加工過程中的主要副產(chǎn)品,年產(chǎn)量在2000萬t左右[1]。麥麩是膳食纖維的主要來源,含量高達(dá)46%[2],膳食纖維具有降低血糖功效,其降血糖作用主要與其物理性質(zhì)(如溶解性、粘性等)有關(guān)。膳食纖維尤其是優(yōu)質(zhì)膳食纖維食品則是糖尿病患者最佳選擇。對于糖尿病患者,每天飲食中添加20 g左右膳食纖維,可很好降低體內(nèi)血糖水平,使病情好轉(zhuǎn)[3-6]。超微粉碎技術(shù)是一種將各種固體物質(zhì)粉碎成直徑小于10 μm粉體的高科技含量的工業(yè)技術(shù)[7],用超微粉碎設(shè)備將麥麩加工成超微粉,處理后的麥麩具有良好的分散性、固定性和溶解性的特點(diǎn),易于消化和吸收[8-10]。麥麩超微粉適量添加可以在一定程度上改善面團(tuán)的加工特性[11-12],主要應(yīng)用在饅頭、面包、面條等面制品的加工[13-15],而在淀粉食品加工中的應(yīng)用卻很少。

糖尿病腎病是糖尿病最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一,約有40%患者死于糖尿病腎病,低蛋白飲食是治療糖尿病腎病的關(guān)鍵,減少蛋白質(zhì)的攝入量將對尿白蛋白清除率和腎小球?yàn)V過率的下降產(chǎn)生有利的影響,還可輕度減緩腎臟衰竭過程[16]?，F(xiàn)有的低蛋白飲食是主要以淀粉為原料加工制成的,以提供基本能量為主,營養(yǎng)成分單一,缺乏功能活性。本研究通過向小麥淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉4種常用食品淀粉中添加不同比例的麥麩超微粉,研究其對淀粉的粘度、透光率、凍融穩(wěn)定性、凝沉穩(wěn)定性等加工特性的影響,為麥麩在低蛋白飲食的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

小麥淀粉鄄城縣明珠淀粉廠;玉米淀粉濱州金匯玉米開發(fā)有限公司;馬鈴薯淀粉西吉縣萬里淀粉有限公司;木薯淀粉崇左市群力淀粉有限責(zé)任公司;麥麩超微粉實(shí)驗(yàn)室自制,麥麩超微粉平均粒徑為10 μm。

NDJ-5S數(shù)字式粘度計(jì)上海尼潤智能科技有限公司;HZF-A500電子天平福州安志科技儀器有限公司;DSY-2-8電熱恒溫水浴鍋北京國華醫(yī)療器械廠;CR22DШ高速冷凍離心機(jī)日立公司;UV-1750紫外/可見分光光度計(jì)萊伯泰科有限公司;MS104S萬分之一分析天平瑞士METTLER。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1淀粉糊粘度的測定參照李志西等[17]的方法并進(jìn)一步改進(jìn):分別稱取0、15、30、45 g麥麩超微粉與18 g淀粉混勻后,再分別加入蒸餾水定容至300 mL,得麥麩超微粉濃度分別為0%、5%、10%、15%的6%的淀粉濁液,攪拌均勻后,置于沸水浴中充分糊化20 min,成透明膠糊狀,冷卻至室溫,用NDJ-5S型數(shù)字式粘度計(jì)測定該溫度下的淀粉糊(小麥、玉米、馬鈴薯、木薯)粘度,并于25、50、75 h時(shí),分別測定淀粉糊的粘度。

1.2.2淀粉糊透光率的測定參照高嘉安等[18]的方法并進(jìn)一步改進(jìn):分別稱取0、5、10、15 g麥麩超微粉與1 g淀粉混勻后,再分別加入蒸餾定容至100 mL,得麥麩超微粉濃度分別為0%、5%、10%、15%的1%的淀粉乳。攪拌均勻后,置于沸水浴中充分糊化20 min,冷卻至室溫,用蒸餾水作空白對照,于0、24、48、72 h時(shí),在620 nm波長下測定淀粉糊的透光率。

1.2.3淀粉糊凍融穩(wěn)定性的測定參照高嘉安等[18]的方法并進(jìn)一步改進(jìn):分別稱取0、5、10、15 g麥麩超微粉與6 g淀粉混勻后,再分別加入蒸餾水定容至100 mL,得麥麩超微粉濃度分別為0%、5%、10%、15%的6%的淀粉乳。攪拌均勻后,置于沸水浴中充分糊化20 min,冷卻至室溫。取50 mL淀粉糊倒入塑料離心管中,加蓋置于-15 ℃的冰箱內(nèi),24 h后取出,在室溫下自然解凍,然后在5000 r/min條件下離心(離心之前配平)20 min,棄去上清液,并用濾紙輕輕按壓吸取沉淀物中的水分,稱取沉淀物的質(zhì)量,分別記錄凍融次數(shù)和析水率。

圖1　麥麩超微粉濃度對淀粉糊粘度的影響Fig.1　Effect of wheat bran ultrafine powder concentration on starch paste viscosity

1.2.4淀粉糊凝沉穩(wěn)定性的測定參照吳雪輝等[19]的方法并進(jìn)一步改進(jìn):分別稱取0、5、10、15 g麥麩超微粉與1 g淀粉混勻后,再分別加入蒸餾水定容至100 mL,得麥麩超微粉濃度分別為0%、5%、10%、15%的1%的淀粉乳。攪拌均勻后,置于沸水浴中充分糊化20 min,冷卻至室溫。將淀粉糊倒入100 mL的量筒中,室溫下自然靜置,分別在0、2、4、6、10、25、30、50 h時(shí)分別記錄上清液和下層沉淀物的體積。用上清液體積占淀粉糊總體積的百分比隨時(shí)間的變化情況來衡量糊的凝沉性質(zhì)。

1.2.5數(shù)據(jù)處理運(yùn)用origin7.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖。

2　結(jié)果與分析

2.1麥麩超微粉對淀粉糊粘度的影響

2.1.1不同濃度的麥麩超微粉對淀粉糊粘度的影響從圖1中可以看出,隨著麥麩超微粉濃度的增加,小麥淀粉糊的粘度一直呈上升的趨勢,玉米淀粉呈先升高后降低再升高的趨勢,而馬鈴薯淀粉糊和木薯淀粉糊的粘度則呈先降低后升高趨勢。麥麩超微粉濃度為15%時(shí)，主糧淀粉粗大的粘度值提高了1000～6000 mPa·s。由于麥麩超微粉與水具有較強(qiáng)的結(jié)合力,使其具有較高的溶解度、膨潤力和吸濕性,從而降低了糊體系的水分活度,糊體系的水分活度降低,導(dǎo)致了粘度的升高[20]。隨著麥麩超微粉濃度的增加,麥麩與其他淀粉也形成了穩(wěn)定復(fù)合體系,淀粉糊的粘度最終也呈升高趨勢。麥麩超微粉濃度為15%時(shí),與10%相比,小麥、玉米、馬鈴薯、木薯淀粉糊粘度差異顯著(p<0.05),具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.1.2時(shí)間對麥麩超微粉淀粉糊的粘度影響從圖2中可以看出,加入麥麩超微粉的主糧淀粉糊,隨著時(shí)間的延長,粘度值都有不同的波動,幅度大小并不一致,這是由所形成的復(fù)合體系的持續(xù)穩(wěn)定性不同所造成的。圖由2a和圖2b可以看出,加入不同濃度的麥麩超微粉后,小麥淀粉糊和玉米淀粉糊粘度都呈現(xiàn)了下降的趨勢,不加麥麩超微粉的淀粉粘度反而不斷升高。由圖2c和圖2d可以看出，與0 h相比，加入麥麩超微粉50 h時(shí)，馬鈴薯淀粉糊和木薯淀粉糊粘度值變化不大。當(dāng)50～75 h時(shí)，麥麩超微粉淀粉糊的粘度值都呈下降的趨勢，說明復(fù)合體系穩(wěn)定性只能維持一段時(shí)間，麥麩淀粉食品加工過程應(yīng)該控制在50 h內(nèi)。

圖2　時(shí)間對麥麩超微粉淀粉糊的粘度影響Fig.2　Effect of time on starch paste viscosity containing wheat bran ultrafine powder

2.2麥麩超微粉對淀粉糊透光率的影響

從表1中可以看出,隨著麥麩超微粉濃度的增加,淀粉糊的透光率下降極其顯著,下降了70%左右，說明麥麩超微粉的透光性還有待進(jìn)一步的提高。72 h內(nèi)麥麩超微粉淀粉糊體系的透光率變化幅度變小,說明麥麩超微粉與主糧淀粉形成的復(fù)合體系還是相對穩(wěn)定的。

表1　麥麩超微粉對淀粉糊透光率的影響(%)Table 1　Effects of wheat bran ultrafine powder on starch paste transparency(%)

2.3不同濃度的麥麩超微粉對淀粉糊凍融穩(wěn)定性的影響

從表2中可以看出,木薯淀粉糊的凍融析水率最低,說明其凍融穩(wěn)定性最好,馬鈴薯淀粉糊、小麥淀粉糊和玉米淀粉糊析水率較高,這是因?yàn)榈矸鄯肿釉谄淅鋮s、冷凍期間,分子之間的熱運(yùn)動變慢,使得分子之間容易形成氫鍵,把淀粉分子結(jié)合的水分排擠出來,且直鏈淀粉分子含量越多越容易形成氫鍵[21]。木薯淀粉和馬鈴薯淀粉含有直鏈淀粉分子較多[22-23],而支鏈淀粉分子相對較少,因此分子間形成氫鍵少,析出水分少,凍融穩(wěn)定性好。而小麥淀粉和玉米淀粉含有的支鏈淀粉分子多,而直鏈淀粉分子相對較少,因此分子間形成氫鍵多,析出水分多,凍融穩(wěn)定性差。

表2　主糧淀粉糊的凍融穩(wěn)定性Table 2　The freeze-thaw stability of different starch paste

圖3　麥麩超微粉濃度對淀粉糊凍融穩(wěn)定性的影響Fig.3　Effects of Wheat bran ultrafine powder concentration on starch freeze-thaw stability注：標(biāo)注不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

從表2和圖3中可以看出,隨著麥麩超微粉濃度的增加,所有淀粉糊的析水率降低了35%～45%，說明凍融穩(wěn)定性提高了35%～45%。超微粉碎處理改變了麥麩的理化性質(zhì),使其與水的結(jié)合力增強(qiáng),溶解度、膨潤力和吸附性都提高了[24]。因此加入麥麩超微粉后主糧淀粉的析水率呈顯著降低,且隨著麥麩超微粉濃度的增加,其凍融穩(wěn)定性也呈顯著性提高。

2.4不同濃度的麥麩超微粉對淀粉糊凝沉穩(wěn)定性的影響

圖4　麥麩超微粉濃度對淀粉糊凝沉穩(wěn)定性的影響Fig.4　Effects of Wheat bran ultrafine powder concentration on starch paste retrogradation stability

2.4.1不同濃度的麥麩超微粉對淀粉糊凝沉穩(wěn)定性的影響從圖4中可以看出,在第50 h,隨著麥麩超微粉濃度的增加,小麥、玉米、木薯淀粉糊的析出上清液逐漸減少,減少了60%～65%，說明凝沉穩(wěn)定性提高了60%～65%。而馬鈴薯淀粉糊在不添加麥麩超微粉時(shí)的凝沉穩(wěn)定性最好,基本無清液析出,而其他淀粉糊則表現(xiàn)出較差的凝沉穩(wěn)定性,可能是因?yàn)橹ф湹矸鄯肿硬焕谀?馬鈴薯淀粉的支鏈淀粉分子鏈比其他淀粉的分子鏈長[22],使得不同分子鏈之間不容易形成有序的排列而靠氫鍵締合,因此抗凝沉特性更好。另外馬鈴薯淀粉隨著添加的麥麩超微粉濃度的增加,淀粉糊的凝沉有降低現(xiàn)象發(fā)生,說明麥麩超微粉并不能提高馬鈴薯淀粉糊的凝沉穩(wěn)定性,反而減弱其凝沉穩(wěn)定性,此方面還有待進(jìn)一步提高。

圖5　麥麩超微粉對淀粉糊凝沉穩(wěn)定性的影響Fig.5　Effects of time on starch paste retrogradation stability containing wheat bran ultrafine powder

2.4.2時(shí)間對麥麩超微粉淀粉糊凝沉穩(wěn)定性的影響從圖5a、圖5b和圖5d中可以看出,未添加麥麩超微粉時(shí),隨著時(shí)間延長小麥淀粉糊、玉米淀粉糊、木薯淀粉糊清液體積變化差異顯著(p<0.05);加入麥麩超微粉后,第50 h與30 h相比,小麥淀粉糊、玉米淀粉糊、木薯淀粉糊清液體積變化差異不顯著(p>0.05),并且濃度越高,清液體積變化差異越不顯著,說明高濃度的麥麩超微粉能明顯緩解小麥淀粉糊、玉米淀粉糊、木薯淀粉糊凝沉現(xiàn)象發(fā)生。從圖5c中可以看出,麥麩超微粉濃度為0%時(shí),隨著時(shí)間延長馬鈴薯淀粉糊清液體積變化差異不顯著(p>0.05),加入麥麩超微粉后,馬鈴薯淀粉糊清液體積反而升高,說明麥麩超微粉對馬鈴薯淀粉糊凝沉穩(wěn)定性沒有效果。

3　結(jié)論

通過在不同淀粉(小麥、玉米、馬鈴薯和木薯)中添加麥麩超微粉,測量其粘度、透光率、凍融穩(wěn)定性、凝沉穩(wěn)定性等加工特性,發(fā)現(xiàn)麥麩超微粉與淀粉可以形成穩(wěn)定的復(fù)合體系,麥麩超微粉能與淀粉形成穩(wěn)定的復(fù)合體系。隨著麥麩超微粉添加量的增加,主糧淀粉糊的粘度值提高了1000～6000 mPa·s、凍融穩(wěn)定性提高了35%～45%、糊凝沉穩(wěn)定性提高了60%～65%,而透光率降低了70%左右。因此,添加適量的麥麩超微粉,能在一定程度上改善淀粉的加工特性,可以開發(fā)出高品質(zhì)的高膳食纖維低蛋白飲食。

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Researches of physicochemical properties of wheat bran ultrafine-starch complex system

LI Jian-peng1,SHANG Yu-rong1,LIU Run-shu2,XU Tong-cheng1,LIU Li-na1,LIU Zhen-hua1,DU Fang-ling1,TAO Hai-teng1,*

(1.Institute of Agro-Food Science and Technology,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Ji’nan 250100,China;2.Jinsui Industry and Trade Co.,ltd.,Rizhao 276500,China)

Regarded 4 kinds of starch(wheat starch,corn starch,potato starch,tapioca starch)as the object,after adding wheat bran ultrafine powder,changes on processing characteristics(such as viscosity,transparency,freeze-thaw stability,retrogradation stability)were studied. The results showed that wheat bran ultrafine powder and starch could form compound system with a high stability. With increasing the amount of wheat bran ultrafine powder,the viscosity was increased by 1000～6000 mPa·s,the freeze-thaw stability was increased by 35%～45% and the paste retrogradation stability was increased by 60%～65%,while the transmittance was decreased by 70%. The processing characteristics of the staple starch could be improved in a certain extent by adding the right amount of wheat bran ultrafine powder,which could be applied in low protein foods with a high dietary fiber content.

wheat bran ultrafine powder;starch;viscosity;transparency;freeze-thaw stability;retrogradation stability

2015-05-19

李漸鵬(1988-)，男，碩士，研究方向：糧油加工，E-mail:869746940@qq.com。

陶海騰(1979-)，男，博士，助理研究員，研究方向：糧油加工，E-mail:taohaiteng@163.com。

山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年科研基金項(xiàng)目(2015YQN48)；山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目(2014CXZ03)；海外泰山學(xué)者計(jì)劃(tshw20110532)。

TS235

A

1002-0306(2016)03-0092-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.03.010