檸檬酸和NaCl對變性淀粉糊化性質的影響

程 東 ，洪 雁 *，顧正彪 ，龐艷生 ，王 嫣

（1.食品科學與技術國家重點實驗室，江南大學，江蘇 無錫214122；2.江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122；3.江南大學 食品安全與營養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無錫 214122；4.蘇州高峰淀粉科技有限公司，江蘇 蘇州223700）

檸檬酸和NaCl對變性淀粉糊化性質的影響

程 東1，2，3，洪 雁*1，2，3，顧正彪1，2，3，龐艷生4，王 嫣4

（1.食品科學與技術國家重點實驗室，江南大學，江蘇 無錫214122；2.江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122；3.江南大學 食品安全與營養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無錫 214122；4.蘇州高峰淀粉科技有限公司，江蘇 蘇州223700）

采用快速粘度分析儀（RVA）測定了蠟質玉米淀粉、交聯(lián)淀粉、羥丙基淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的糊化性質，研究了不同淀粉質量分數及同一質量分數下氯化鈉和檸檬酸對淀粉糊化性質的影響。結果表明，淀粉乳質量分數和氯化鈉對交聯(lián)淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的峰值黏度、終值黏度和回生值影響較大，而檸檬酸對蠟質玉米淀粉和羥丙基淀粉的峰值黏度、終值黏度和崩解值影響較大。隨著淀粉乳質量分數的增大，淀粉的峰值黏度、終值黏度、崩解值和回生值均增大，成糊溫度降低。隨著氯化鈉質量分數的增大，淀粉的峰值黏度、終值黏度、崩解值和回生值增大，成糊溫度先增大后減小，并在氯化鈉質量分數為10%時達到最大值。隨著檸檬酸質量分數的增大，淀粉的終值黏度和回生值減小，崩解值增大，成糊溫度不變。

蠟質玉米淀粉；氯化鈉；檸檬酸；糊化性質

淀粉作為工業(yè)中重要的原輔料已經被廣泛應用在食品、紡織、醫(yī)藥、造紙、冶金、石油和化工等領域。淀粉在食品等工業(yè)中的應用絕大多數是以淀粉糊的形式存在，糊化特性是淀粉的基本性質之一，也是反映淀粉品質的重要指標。因此，研究淀粉的糊化性質對其在工業(yè)中的應用具有重要的意義[1]。研究表明，食品膠[2-4]、鹽[5-7]、酸[8]、糖[9]等非淀粉物質對淀粉的糊化特性具有顯著的影響。

目前國內外主要對原淀粉和變性淀粉的糊化特性及不同介質對原淀粉糊化性質的影響研究較多，對不同質量分數淀粉的糊化性質及不同介質對變性淀粉糊化性質的影響研究報道很少。作者采用RVA對蠟質玉米淀粉、交聯(lián)淀粉、羥丙基淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的糊化性質進行了測定，研究了淀粉濃度、氯化鈉和檸檬酸對淀粉糊化性質的影響，以期為淀粉在工業(yè)中應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蠟質玉米淀粉：北京嘉吉亞太食品系統(tǒng)有限公司提供；羥丙基淀粉（摩爾取代度0.141）、交聯(lián)淀粉（沉降積30.2 mL）、交聯(lián)羥丙基淀粉 （摩爾取代度0.144，沉降積29.8 mL）：自制；快速黏度分析儀（RVA，803200型）：德國BRABENDER 公司產品。

1.2 實驗方法

按照美國谷物化學協(xié)會AACC規(guī)定方法Standard 2進行測定。稱取淀粉和蒸餾水配制成一定質量分數的淀粉乳，測定程序如下：在50℃下保溫1 min，然后以6℃/min的速度升溫至95℃，保溫5 min，再以6℃/min的速度降溫至50℃，保溫2 min。前10 s內攪拌速率為960 r/min，而后以160 r/min攪拌速率進行黏度測試。

1.3 數據處理

所有數據為3次平行實驗的平均值，采用OriginPro 8.5作圖軟件對數據進行作圖。

2 結果與討論

2.1 淀粉濃度對糊化性質的影響

不同淀粉濃度的RVA糊化曲線和特征參數值見圖1（a）～（d）和表1。隨著淀粉乳質量分數的增大，4種淀粉的糊化黏度曲線發(fā)生明顯變化。淀粉乳質量分數從3%增加到5%，交聯(lián)淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的峰值黏度、終值黏度和回生值均增大，崩解值沒有變化。淀粉乳質量分數達到5%以后，交聯(lián)淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的峰值黏度、終值黏度、回生值和崩解值會迅速增大。隨著淀粉乳質量分數從3%提高到7%，蠟質玉米淀粉和羥丙基淀粉的峰值粘度、終值黏度、回生值和崩解值始終平穩(wěn)增加。因為隨著淀粉乳質量分數的增大，淀粉分子之間的交聯(lián)機會增加，因而回生程度逐漸增大[10]。4種淀粉的糊化溫度均逐漸降低，這是由于水促進了水分子和淀粉羥基形成氫鍵，這種氫鍵取代了淀粉鏈之間的氫鍵，促進結晶區(qū)淀粉鏈的解離，從而降低淀粉的糊化溫度[11]。另外，水溶液是結合水和自由水的混合物，當淀粉乳濃度低時，溶液中結合水的量就多，破壞結合水中氫鍵所需的能量就高，因此成糊溫度提高。與蠟質玉米淀粉相比，交聯(lián)淀粉的成糊溫度沒有變化，而羥丙基淀粉的成糊溫度明顯降低，交聯(lián)羥丙基淀粉的成糊溫度也降低，這是由于原淀粉經過羥丙基化后，親水性加強，減弱淀粉顆粒結構的內部氫鍵強度，使淀粉易于膨脹和糊化，糊化溫度降低，再經過交聯(lián)作用使淀粉鏈之間形成共價鍵，破壞這種化學鍵需要更高的熱量，因而糊化溫度增大[12]。與蠟質玉米淀粉相比，羥丙基淀粉的峰值黏度、終值黏度、崩解值和回生值均增大，成糊溫度則明顯降低；交聯(lián)淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的回生值增大，并且在低淀粉乳質量分數時，交聯(lián)淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的峰值黏度、終值黏度和崩解值減小，而高淀粉乳質量分數下峰值黏度、終值黏度和崩解值增大；交聯(lián)羥丙基淀粉的成糊溫度始終介于原淀粉和羥丙基淀粉之間。由于羥丙基的引入促進了淀粉分子的滲透和吸水作用，提高了顆粒非結晶區(qū)增塑比例，阻礙了淀粉分子間氫鍵的形成，降低了淀粉分子間的結合力[13]。

圖1 淀粉質量分數對糊化的影響Fig.1 Pasting curves of 3%，4%，5%，6%，7%concentrations starches

表1 不同淀粉乳糊化特征參數Table 1 Pasting properties of the different starches concentrations

續(xù)表1

2.2 氯化鈉對淀粉糊化性質的影響

圖2（a）～（d）和表2分別為不同淀粉在不同質量分數氯化鈉溶液中的糊化曲線和特征值。由圖表可以看出，氯化鈉濃度對淀粉的糊化性質有明顯影響。4種淀粉的峰值黏度和終值黏度隨著氯化鈉質量分數的增大會明顯提高，因為隨著氯化鈉質量分數的提高，淀粉與鹽的交互作用增強。研究表明：鹽與淀粉的交互作用減弱了淀粉糊和鈉離子的流動性，從而導致淀粉黏度增大[14-15]。氯化鈉質量分數從0%增加到20%，蠟質玉米淀粉、羥丙基淀粉、交聯(lián)淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的峰值黏度增幅分別為61.90%、29.55%、140.81%和80.66%，終值黏度增幅分別為62.05%、39.31%、123.60%和95.39%。由此可以說明氯化鈉能明顯提高淀粉的黏稠度，并且對交聯(lián)改性的淀粉影響較大；不同氯化鈉質量分數對淀粉的崩解值影響不同，低質量分數鹽溶液降低淀粉崩解值，較高質量分數鹽溶液會增大淀粉的崩解值。蠟質玉米淀粉在氯化鈉質量分數2%時，崩解值下降6.09%，氯化鈉質量分數達到5%時，崩解值恢復到起始值，隨著氯化鈉質量分數的進一步增大，崩解值隨之增大。羥丙基淀粉在氯化鈉質量分數2%時，崩解值下降10.49%，氯化鈉質量分數增至5%時，崩解值略微減小，隨后不斷增大。氯化鈉質量分數從0%到15%時，交聯(lián)淀粉的崩解值始終為0，當氯化鈉質量分數達到20%時，崩解值開始增大。隨著氯化鈉質量分數從0%到20%，交聯(lián)羥丙基淀粉的崩解值不斷下降至0，然后保持不變。說明氯化鈉對交聯(lián)改性淀粉的崩解值影響較小；4種淀粉的成糊溫度隨著氯化鈉濃度的增大均先增加后減小，這與Chungcharoen[16]和Oosten[17]研究結果一致。并且在氯化鈉質量分數10%時成糊溫度達到最大值，Wootton[18]研究表明：當氯化鈉質量分數達到9%時，淀粉糊化溫度達到最大值。這是由于淀粉乳液中添加氯化鈉后，淀粉羥基中的氫原子被鈉離子取代，形成的復合物更容易分離，這會引起唐南電位的升高，導致氯離子更容易從淀粉顆粒中分離。然而鈉離子的取代有限，一旦糊化開始，氯離子就會通過斷裂淀粉間的氫鍵促進淀粉糊化[17]。

2.3 檸檬酸對淀粉糊化性質的影響

圖2 氯化鈉質量分數對糊化的影響Fig.2 Pasting curves of starches in different concentrations of NaCl

表2 淀粉在氯化鈉中的糊化特征參數Table 2 Pastingpropertiesofstarches in the presence of NaCl

不同檸檬酸質量分數下淀粉的糊化曲線和特征值見圖 3（a）～（d）和表 3。隨著檸檬酸質量分數從0.01%增至0.10%，4種淀粉的終值黏度和回生值不斷減小，由于檸檬酸的存在，淀粉分子帶同性電荷而相互排斥，從而促進了淀粉分子在水溶液中的分散，削弱了淀粉分子之間的作用，淀粉分子之間重新排列和聚集的機會減少[19]。蠟質玉米淀粉和羥丙基淀粉的終值黏度減小趨勢較明顯，交聯(lián)淀粉和羥丙基淀粉的終值黏度降低幅度較小。檸檬酸質量分數從0%增加到0.04%時，蠟質玉米淀粉崩解值迅速增大，隨著檸檬酸質量分數進一步增大，崩解值開始緩慢減小。羥丙基淀粉的崩解值隨著檸檬酸質量分數的增大先快速增大后緩慢增大。交聯(lián)淀粉崩解值在檸檬酸質量分數為0.07%時達到最大值，但崩解值始終很小。交聯(lián)羥丙基淀粉的崩解值隨著檸檬酸質量分數的增大逐漸增大。蠟質玉米淀粉、交聯(lián)淀粉和羥丙基淀粉的峰值黏度在低檸檬酸質量分數下均增大，并且隨著檸檬酸質量分數的增大而減小，而交聯(lián)羥丙基淀粉的峰值黏度卻隨著檸檬酸質量分數的增大而增大。4種淀粉的成糊溫度不受檸檬酸質量分數的影響，并且羥丙基淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的成糊溫度低于蠟質玉米淀粉和交聯(lián)淀粉。

圖3 檸檬酸質量分數對糊化性質的影響Fig.3 Pasting curves of starches in different concentrations of citric acid

表3 淀粉在檸檬酸中的糊化特征參數Table 3 Pastingpropertiesofstarches in the presence of citric acid

3 結語

淀粉乳質量分數對淀粉的糊化曲線和特征值有明顯的影響。隨著淀粉乳質量分數的增大，交聯(lián)淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的峰值黏度、終值黏度、崩解值和回生值增大較明顯，并且淀粉乳在3%～5%低質量分數范圍內，糊化特征值增幅較小。4種淀粉的成糊溫度均減小，交聯(lián)羥丙基淀粉的成糊溫度始終介于羥丙基淀粉與蠟質玉米淀粉之間；氯化鈉質量分數對交聯(lián)淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的峰值黏度、終值黏度和回生值及蠟質玉米淀粉和羥丙基淀粉的崩解值影響較大。4種淀粉的成糊溫度均先增大后減?。粰幟仕釢舛葘宦?lián)淀粉和交聯(lián)羥丙基淀粉的峰值黏度和終值黏度影響較小，對蠟質玉米淀粉和羥丙基淀粉的終值黏度和崩解值影響較大，隨著檸檬酸濃度的增大，4種淀粉的回生值均減小，成糊溫度沒有變化。

[1]LAWAL O，LAPASIN R，BELLICH B，et al.Rheology and functional properties of starches isolated from five improved rice varieties from West Africa[J].Food Chemistry，2011，25（7）：1785-1792.

[2]SHI X H，BEMILLER J N.Effects of food gums on viscosities of starch suspensions during pasting[J].Carbohydrate Polymers，2002，50（1）：7-8.

[3]WU Yinqin，TANG Minmin，HONG Yan，et al.Effect of amylose content on the pasting and rheological properties of cornstarch/guargum mixtures[J].Journal of Food Science and Biotechnology，2014，33（1）：48-55.（in Chinese）

[4]VITURAWONGY，ACHAYUTHAKANP，SUPHANTHARIKAM.Gelatinizationandrheologicalpropertiesofricestarch/xanthan mixtures：Effects of molecular weight of xanthan and different salts[J].Food Chemistry，2008，111（1）：106-114.

[5]SAMUTSRIA W，SUPHANTHARIKAA M.Effect of salts on pasting，thermal，and rheological properties of rice starch in the presence of non-ionic and ionic hydrocolloids[J].Carbohydrate Polymers，2012，87（2）：1559-1568.

[6]OOSTEN D B J.Explanations for phenomena arising from starch-electrolytes interactions[J].Starch/St?rke，1983，35（5）：166-169.

[7]WANG Guanqing，LIU Guodong，HONG Yan，et al.Influence of sodium chloride on the freeze-thaw stability of corn starch gels[J].Journal of Food Science and Biotechnology，2015，34（7）：712-716.（in Chinese）

[8]JYOTHI A N，SASIKIRAN K，SAJEEV M S，et al.Moorthya.Gelatinisation Properties of Cassava Starch in the Presence of Salts，Acid and Oxidising Agents[J].Starch/St?rke，2005，57：547-555.

[9]DU Xanfeng，XU Shiying，WANG Zhang.The effect of NaCl and sugar on pasting properties of kudzu root starch[J].Food Science，2002，23（7）：34-36.（in Chinese）

[10]DING Wenping，TAN Yibing，DING Xiaolin.The effect of moisture content on the gelatinization and retrogradation of rice starch[J].Cereal&Feed Industry，2003（8）：44-48.（in Chinese）

[11]JANE J L.Mechanism of starch gelatinization in neutral salt solutions[J].Starch/St?rke，1993，45：161-166.

[12]孫慧敏.無蛋沙拉醬用糯米變性淀粉的制備及應用研究[D].無錫：江南大學，2008.

[13]周雪.羥丙基及辛烯基琥珀酸復合改性淀粉的制備及性質研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

[14]BIRCAN C，BARRINGER S A.Salt-Starch interactions as evidenced by viscosity and dielectric property measurements[J].Journal of Food Science，1988，63（6）：983-986.

[15]ALUMMOOTTIL N J，KORAPPATTI S，MOOTHANDASSERI S S，etal.Gelatinisation properties of cassava starch in the presence of salts，acids，and oxidising agents[J].Starch/St?rke，2005，57：547-555.

[16]CHUNGCHAROEN A，LUND D B.Influence of solutes and water on rice starch gelatinization[J].Cereal Chemistry，1987，64（4）：240-243.

[17]OOSTEN B J，BREDA.Interactions between starch and electrolytes[J].Starch/St?rke，1990，42：327-330.

[18]WOOTTON M，BAMUNUARACHCHI A.Application of differential scanning calorimetry to starch gelatinization.Ш.Effect of sucrose and sodium chloride[J].Starch/St?rke，1980，32：126-129.

[19]ZHAO Qiancheng，WU Suwen，LI Xnhua，et al.The effect of citric acid on the pasting properties of starch[J].Agricultural Science&Technology and Equipment，2007（6）：53-55.（in Chinese）

Effect of Citric Acid and NaCl on The Pasting Properties of Waxy Maize Starch Modification

CHENG Dong1，2，3，HONG Yan*1，2，3，GU Zhengbiao1，2，3，PANG Yansheng4，WANG Yan4
（1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；3.Synergetic Innovation Center of FoodSafety and Nutrition，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；4.Gao Feng Starch Technology Co.，Ltd.，Suzhou 223700，China）

The pasting viscosities of waxy maize starch （WMS），hydroxypropylated starch（HPS），crosslinked starch （CLS）and crosslinked hydroxypropylated starch （CL-HP） were determined with the rapid viscosity analyzer（RVA）.The effec to fdifferent concentrations ofstarches，NaCl and citric acid on pasting properties were studied.The results indicated that Starches concentrations and sodium chloride have greater impacted on peak viscosity，final viscosity and setback of CLS and CL-HP，while citric acid has greater impacted on the peak viscosity，the final viscosity and breakdown values of WMS and HPS.The peak viscosity，the final viscosity，break down and set back of all starchesincreased with starch concentrations increased from 3%to 7% ，at the same time，the pasting temperature decreased.The peak viscosity，breakdown and finalviscosity of starches decreased with NaCl concentration up to 25%，the pasting temperature increased at 10%NaCl concentration and then decreased with NaCl concentration up to 25%.With citric acid concentration from 0.01%to 0.1%，the final viscosity and setback of starches decreased，the breakdown increased，and the pasting temperature unchanged.

waxy maize starch，sodium chloride，citric acid，pasting properties

TS 231

A

1673—1689（2017）10—1047—07

2015-10-26

國家自然科學基金項目（31571794）；江蘇省六大人才高峰項目（NY-128）。

*通信作者：洪 雁（1974—），女，上海人，工學博士，教授，主要從事碳水化合物資源的開發(fā)與利用研究。

E-mail：hongyan@jiangnan.edu.cn

程東，洪雁，顧正彪，等.檸檬酸和NaCl對變性淀粉糊化性質的影響[J].食品與生物技術學報，2017，36（10）：1047-1053.