變性淀粉對玉米飲料穩(wěn)定性的影響

李少華 龍嬌妍 司俊娜 吳廣輝 高愿軍

（1.河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院烹飪食品系，河南 鄭州 450046；2.河南牧業(yè)經(jīng)濟學(xué)院，河南 鄭州 450000；3.漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南 漯河 462300；4.鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450002）

玉米營養(yǎng)豐富，成分比較完全，除了含有豐富的鈣、鎂、硒、鐵、胡蘿卜素、維生素等人體所必需的營養(yǎng)成分之外，還富含蛋白質(zhì)（8%～14%）、脂肪（3.5%～5.7%，其中亞油酸高達60%），而僅淀粉的含量就高達64%～78%［1］。玉米飲料中含有的這類大分子物質(zhì)（如淀粉和蛋白質(zhì)），是一種典型的熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，因此，在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中以及貨架存放期內(nèi)，極易發(fā)生膠凝結(jié)塊和沉淀分層，使玉米飲料混濁穩(wěn)定態(tài)喪失，進而導(dǎo)致飲料感官品質(zhì)的降低［2］。通過適當(dāng)改性處理而得的變性淀粉大多具有糊化溫度低，透明度高，黏度大且穩(wěn)定性好，凝沉性小、抗凍性能好、成膜性好以及耐酸、耐堿和機械性強等許多優(yōu)良特性［3］。目前羥丙基復(fù)合變性淀粉、乙?；冃缘矸邸⒘u丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉等在食品中應(yīng)用研究較多［4，5］，但在谷物飲料中使用的報道甚少。為了更好的將變性淀粉的應(yīng)用與谷物飲料加工相結(jié)合，本試驗擬選取上述3種變性淀粉作為穩(wěn)定劑添加到玉米飲料中以提高玉米飲料的穩(wěn)定性，從而為玉米飲料的生產(chǎn)和加工提供理論依據(jù)和工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米：購于東風(fēng)路世紀(jì)聯(lián)華農(nóng)產(chǎn)品超市，選擇顆粒飽滿，無霉變，無蟲蛀的玉米籽粒；

α－淀粉酶、葡萄糖淀粉酶：生化試劑，北京恒奧拓達生物制品有限公司；

羥丙基復(fù)合變性淀粉、乙?；冃缘矸?、羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉：分析純，漯河市恒瑞化工有限公司；

檸檬酸：分析純，天津市瑞金特化學(xué)品有限公司；

碳酸氫鈉：分析純，天津市恒興化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

打漿機：JYL－A070型，九陽股份有限公司；

膠體磨：50型，溫州市長宏輕工機械有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：8002型，北京光明醫(yī)療器械廠；

均質(zhì)機：ALM2－210型，法國ALM公司；

高溫殺菌鍋：YX280B型，上海三申醫(yī)療器械有限公司；

紫外可見分光光度計：TU－1810型，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；

離心機：800型，金壇市華鋒儀器有限公司；

旋轉(zhuǎn)式黏度計：NDJ－79型，上海安德儀器設(shè)備有限公司；

pH計：PHS－2C型，上海鴻蓋儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 玉米飲料生產(chǎn)加工工藝流程以及操作要點

玉米→預(yù)處理→浸泡→預(yù)煮糊化→打漿、磨漿→酶解→滅酶→調(diào)配→磨漿→均質(zhì)→灌裝、排氣、殺菌→冷卻、檢測

（1）原料預(yù)處理：玉米進行篩分，去除霉變、蟲蛀玉米籽粒；

（2）浸泡：將預(yù)處理后的原料在室溫下按照料水比1∶4（m∶m）浸泡8h；

（3）預(yù)煮糊化：取出浸泡后吸水膨脹的玉米籽粒，按照料水比1∶10（m∶m）煮沸20min；

（4）打漿、膠體磨：將預(yù)煮糊化后的玉米粒按照料液比1∶10（m∶m）打漿5min，所得漿液在膠體磨中細(xì)磨5min得玉米原漿；

（5）酶解：在所得玉米原漿中加入α－淀粉酶2.5‰，在60℃下酶解40min，即得玉米漿。用檸檬酸和碳酸氫鈉調(diào)節(jié)玉米漿pH至4.5，加入葡萄糖淀粉酶2.5‰酶解3h，煮沸滅酶，即得玉米液。

（6）變性淀粉預(yù)處理：用冷水溶解變性淀粉使之形成懸浮液，95℃恒溫水浴鍋中保溫15min，至溶液為透明狀。

（7）調(diào)配：將經(jīng)預(yù)處理的變性淀粉和玉米液按一定比例調(diào)配。

（8）均質(zhì)：采用兩次均質(zhì)，溫度60℃，一次均質(zhì)壓力為15MPa，二次均質(zhì)壓力為25MPa；

（9）灌裝殺菌：在均質(zhì)后采取高溫短時滅菌，然后灌裝，灌裝時漿液中心溫度為85℃以上；將灌裝后的飲料沸水浴加熱排氣，密封后放入高壓滅菌鍋進行二次滅菌，殺菌公式為：15—20—15min/121℃。

（10）冷卻檢驗：對冷卻后的飲料進行抽樣檢驗，觀察和檢測產(chǎn)品的感官及理化指標(biāo)。

1.3.2 不同變性淀粉對玉米飲料穩(wěn)定性影響單因素試驗

（1）羥丙基復(fù)合變性淀粉對玉米飲料穩(wěn)定性的影響：根據(jù)1.3.1（5）所得玉米漿液，按照1.3.1（6）的方法，分別添加2.6%，2.8%，3.0%，3.2%，3.4%的羥丙基復(fù)合變性淀粉，觀測其對玉米飲料吸光穩(wěn)定性及離心沉淀率的影響。

（2）乙?；冃缘矸蹖τ衩罪嬃戏€(wěn)定性的影響：根據(jù)1.3.1（5）所得玉米漿液，按照1.3.1（6）的方法，分別添加2.6%，2.8%，3.0%，3.2%，3.4%的乙?；冃缘矸?，觀測其對玉米飲料吸光穩(wěn)定性及離心沉淀率的影響。

（3）羥丙基辛烯基琥珀酸酯化變性淀粉對玉米飲料穩(wěn)定性的影響：根據(jù)1.3.1（5）所得玉米漿液，按照1.3.1（6）的方法，分別添加1.2%、1.4%、1.6%、1.8%、2.0%的羥丙基辛烯基琥珀酸酯化變性淀粉，觀測其對玉米飲料吸光穩(wěn)定性及離心沉淀率的影響。

1.3.3 3種變性淀粉最適添加條件優(yōu)化試驗 通過預(yù)試驗確定選取羥丙基復(fù)合變性淀粉、乙酰化變性淀粉以及羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉作為考察因素，以吸光穩(wěn)定性和離心沉淀率為考察指標(biāo)，應(yīng)用L9（34）正交試驗設(shè)計，確定3種變性淀粉的最適添加量。

1.4 檢測指標(biāo)及方法

1.4.1 吸光穩(wěn)定性 稱取一定量樣品，按照1∶20（m∶m）比例加水稀釋，將稀釋液混勻后，以4 000r/min離心15 min，在樣品最大吸收波長下測定其離心前后的吸光值A(chǔ)0和A，待測樣品的吸光穩(wěn)定性用A/A0來表示［6］。

1.4.2 離心沉淀率 分別稱量離心管重、樣品和離心管總重，以4 000r/min離心15min，棄去上清液，準(zhǔn)確稱量離心管和剩余沉淀的總量，并按式（1）計算沉淀率［7］。

2 結(jié)果與分析

2.1 羥丙基復(fù)合變性淀粉對玉米飲料穩(wěn)定性的影響

羥丙基復(fù)合變性淀粉對玉米飲料吸光穩(wěn)定性及離心沉淀率的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 羥丙基復(fù)合變性淀粉對玉米飲料穩(wěn)定性的影響Figure 1 Effects of Hydroxypropyl compound modified starch on the stability of the beverage of maize

由圖1可知，隨著羥丙基復(fù)合變性淀粉添加量的增加，玉米飲料的吸光穩(wěn)定性先增大后減小，在羥丙基復(fù)合變性淀粉添加量為2.8%時吸光系數(shù)最大；離心沉淀率先減小后增大，羥丙基復(fù)合變性淀粉添加量為2.8%時離心沉淀率最小，且體系黏度適中。這可能是由于淀粉經(jīng)過變性之后引入了—CH2CH2CH2OH（羥丙基），羥丙基作為官能團，阻礙了淀粉分子間氫鍵縮合脫水作用，同時使變性淀粉在高溫、高剪切力和低pH條件下保持較高的黏度。羥丙基復(fù)合變性淀粉作用于玉米飲料時，能同玉米飲料中的一些組分（如淀粉分子）形成網(wǎng)絡(luò)連接。羥基在界面上聚集，同玉米飲料中的組分發(fā)生化學(xué)結(jié)合，使得組分間水合作用增強，穩(wěn)定了網(wǎng)絡(luò)中的蛋白質(zhì)分子，削弱了玉米飲料中原淀粉分子間的氫鍵作用，阻滯了水的自由移動，使得整個體系達到固水和懸浮穩(wěn)定效果［8］。因此，玉米飲料中添加2.8%的羥丙基復(fù)合變性淀粉時玉米飲料穩(wěn)定性最佳。

2.2 乙?；冃缘矸蹖τ衩罪嬃戏€(wěn)定性的影響

乙酰化變性淀粉對玉米飲料吸光穩(wěn)定性及離心沉淀率的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 乙酰化變性淀粉對玉米飲料穩(wěn)定性的影響Figure 2 Effects of Acetylated starch on the stability of the beverage of maize

由圖2可知，隨著乙酰化變性淀粉添加量的增加，玉米飲料的吸光穩(wěn)定性先增大后減小，在乙?；冃缘矸厶砑恿繛?.8%時達到最大；離心沉淀率先減小后增大，在乙?；冃缘矸厶砑恿繛?.8%時處于較低水平，且體系黏度適中，呈均勻混濁狀。這可能是因為乙?；冃缘矸劬哂休^好的吸水性和親水能力，在玉米飲料混合體系中不但可以同水分子結(jié)合，還可以與玉米飲料中的大分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）共同作用，將結(jié)合的水分以較小的粒徑均勻分散于整個混合體系中，隨著添加量的增加，體系逐漸穩(wěn)定，但是當(dāng)添加量達到2.8%時，體系達到一個介穩(wěn)狀態(tài)［9］，此時玉米飲料的穩(wěn)定性較好。因此，玉米飲料中添加2.8%的乙?；冃缘矸蹠r玉米飲料穩(wěn)定性最佳。

2.3 羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉對玉米飲料穩(wěn)定性的影響

羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉對玉米飲料吸光穩(wěn)定性及離心沉淀率的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可知，隨著羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉添加量的增加，玉米飲料的吸光穩(wěn)定性先增大后減小，在添加量為1.6%時達到峰值；而玉米飲料的離心沉淀率在添加量為1.4%時達最大值，在1.6%時達到最小值。這可能是由于羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉與其他傳統(tǒng)的食用變性淀粉不同，是一種表面活性劑，既含有親油基團又含有親水基團，可以通過羥丙基辛烯基琥珀酸變性淀粉的親油基團把玉米飲料體系中油相和水相連接起來，玉米飲料是一種水包油的乳濁液，將羥丙基辛烯基琥珀酸變性淀粉添加到玉米飲料中可以起到乳化穩(wěn)定的作用［6］，使玉米飲料體系形成均勻而穩(wěn)定的分散體或乳化體［10］。因此，玉米飲料中添加1.6%的羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉時玉米飲料穩(wěn)定性最佳。

圖3 羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉對玉米飲料穩(wěn)定性的影響Figure 3 Effects of Hydroxypropyl octenyl succinic acid esterified starch on the stability of the beverage of maize

2.4 正交試驗結(jié)果與分析

由于變性淀粉復(fù)配后可能產(chǎn)生協(xié)同增加或減小作用，所以如果3種變性淀粉復(fù)配后產(chǎn)生協(xié)同增效作用，那么添加量在單因素添加量的1/3時即可達到相同的效果。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取羥丙基復(fù)合變性淀粉，乙?；冃缘矸酆土u丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉為試驗因素（表1），進行正交試驗，結(jié)果見表2。

表1 L9（34）正交試驗因素水平Table 1 L9（34）The factors and levels of orthogonal experiment %

由表2可知，以吸光穩(wěn)定性為指標(biāo)，各因素影響大小順序為：A＞C＞B＞D，可見羥丙基復(fù)合變性淀粉對吸光穩(wěn)定性的影響較大。較優(yōu)方案為A2B2C3D，即：羥丙基復(fù)合變性淀粉0.8%、乙?；冃缘矸?.8%、羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉0.6%。

以離心沉淀率為指標(biāo)，各因素影響大小順序為：A＞C＞B＞D，可見羥丙基復(fù)合變性淀粉對吸光穩(wěn)定性的影響較大。較優(yōu)方案為A2B2C1D，即：羥丙基復(fù)合變性淀粉0.8%、乙?；冃缘矸?.8%、羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉0.4%。

將兩個指標(biāo)的最佳因素水平組合分別做驗證實驗，并與空白組（不添加任何變性淀粉）進行對照，所得結(jié)果見表3。

表2 正交試驗結(jié)果分析Table 2 The results and analysis of orthogonal experiment

由表3可知，最優(yōu)組合為A2B2C3D，此時玉米飲料穩(wěn)定性最好，與空白組試驗數(shù)據(jù)進行對照得出：添加羥丙基復(fù)合變性淀粉0.8%、乙?；冃缘矸?.8%、羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉0.6%，能較好地保持玉米飲料的穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

通過本試驗可知，添加羥丙基復(fù)合變性淀粉0.8%、乙?；冃缘矸?.8%、羥丙基辛烯基琥珀酸酯化淀粉0.6%對提高玉米飲料的穩(wěn)定性有顯著效果。在本試驗中并未對3種變性淀粉的作用機理做更深入研究，故今后深入研究不同變性淀粉對玉米飲料混合體系的影響，會對變性淀粉在谷物飲料中的應(yīng)用提供更深一層次的理論依據(jù)。

表3 驗證實驗結(jié)果分析Table 3 The results and analysis of orthogonal experiment verification test

1 高愿軍.普通玉米飲料加工酶解工藝的研究［J］.食品科技，2012，37（1）：105～109.

2 岳春.玉米飲料穩(wěn)定性的探討［J］.食品科學(xué)，2007，28（4）：368～370.

3 劉東亞.變性淀粉在我國應(yīng)用、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析［J］.糧食與油脂，2005（10）：7～10.

4 樊振江.復(fù)合穩(wěn)定劑對豇豆飲料穩(wěn)定性的影響［J］.食品與機械，2014，30（1）：232～234

5 周雪.羥丙基及辛烯基琥珀酸復(fù)合改性淀粉的制備及性質(zhì)研究［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2012.

6 吳紅霞.甜玉米飲品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.無錫：江南大學(xué)，2007.

7 涂強.甘薯發(fā)酵飲料的研制［D］.武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

8 王遂.復(fù)合羧甲基—磷酸單酯變性淀粉的制備及特性研究［J］.食品科學(xué)，2005，26（8）：33～36.

9 林敏剛.變性淀粉對速凍水餃品質(zhì)的影響［J］.糧食與飼料工業(yè)，2010（5）：18～21.

10 張陳云.變性淀粉在食品工業(yè)中的作用及影響其生產(chǎn)發(fā)展的因素［J］.陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（1）：112～114.