不同裹粉的制備及特性分析

劉 潔，韓可陽，王海洋，劉亞偉

河南工業(yè)大學 糧油食品學院，小麥和玉米深加工國家工程實驗室，河南 鄭州 450001

裹糊食品具有香氣誘人、口感酥脆、色澤金黃等特點，主要用肉類、果蔬制品、菌類、奶酪、海產(chǎn)品等進行制作[1-4]。裹糊層從內(nèi)到外分為裹粉層、裹漿層和面包糠層。其中裹粉層具有防止基質(zhì)物料中水分散失、提高產(chǎn)品附加值、防止油炸用油氧化、降低產(chǎn)品吸油率等作用，從而確保最終產(chǎn)品肉嫩多汁、外脆里嫩[5]。

研究表明淀粉和改性淀粉可作為裹粉，在熱處理過程中發(fā)生糊化，在食品基質(zhì)外層形成致密性的保護膜，從而改善油炸食品的質(zhì)構，降低含油量[6-11]。蛋白質(zhì)作為裹粉時能夠改善油炸食品的組織形態(tài)、增強食品的凝膠性能、提高黏度，從而使產(chǎn)品的持水能力增強，在油炸過程中減少食品油脂的攝入[12-14]。淀粉和蛋白質(zhì)是兩類重要的天然高分子聚合物，對其進一步改性加工可以得到許多性質(zhì)優(yōu)良的淀粉-蛋白質(zhì)復合物，在食品中有廣泛的應用[15-16]。但是目前將淀粉和蛋白質(zhì)的復合物作為裹粉的研究卻鮮有報道。

天然淀粉具有資源豐富、安全無毒、穩(wěn)定性良好等優(yōu)點，但是本身的性質(zhì)決定其在很多方面有局限性，如抗剪切性能低、乳化能力差、易老化等，因此需要對其進行改性來提高利用價值，降低應用的局限性[17-18]。在一定條件下利用辛烯基琥珀酸酐(octenyl succinic anhydride，OSA)改性淀粉，得到辛烯基琥珀酸淀粉酯(octenylsuccinated starch，OSS)，可以使淀粉具有兩親的性質(zhì)，在食品中當作增稠劑和乳化劑使用[19]。玉米醇溶蛋白(zein)在不同濃度醇溶液中的溶解度不同，利用這一特性可以包埋一些具有特殊氣味的物質(zhì)或者一些易揮發(fā)、易氧化的營養(yǎng)物質(zhì)[20]，從而避免了不良風味對食品的影響，保證食品原有的營養(yǎng)特性。zein分子結(jié)構中親水基團和疏水基團的分區(qū)明顯[21-22]，具有良好的成膜性、耐油性和疏水性，噴涂到食品表面可以起到防潮、防油、減少水分散失、避免食品氧化以及延長食品的保質(zhì)期等作用。

作者將面粉、木薯淀粉、羥丙基甲基纖維素(hydroxypropyl methyl cellulose，HPMC)、不同質(zhì)量比的辛烯基琥珀酸淀粉酯-玉米醇溶蛋白復合物(octenylsuccinated starch and zein complex，OSS-zein)分別作為油炸雞塊的裹粉，分析不同裹粉的糊化性質(zhì)、凍融穩(wěn)定性和流變學特性，以此研究不同原料在裹粉中的應用性能。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

木薯淀粉：河南省恒瑞淀粉科技股份有限公司；辛烯基琥珀酸酐：國藥集團化學試劑有限公司；鹽酸、氫氧化鈉(分析純)：洛陽昊華化學試劑有限公司；玉米蛋白濕餅：河南飛天農(nóng)業(yè)開發(fā)股份有限公司；香雪高筋粉：中糧(鄭州)糧食工業(yè)有限公司； HPMC：純度≥99%，鄭州堅久實業(yè)有限公司；無水乙醇(分析純)：天津市天力化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

快速黏度儀：瑞典Perten公司；HAAKE MARS-60流變儀：Thermo Scientific公司；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州普天儀器制造公司；MS 3渦旋振蕩器：艾卡(廣州)儀器設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 OSS-zein復合物的制備

OSS的制備：稱取適量木薯淀粉，調(diào)制成質(zhì)量分數(shù)為40%的乳液，快速攪拌使之成為均漿，用3%的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系的pH值，再緩慢加入3%OSA(以淀粉干基計)，嚴格控制在2 h 滴加完成。反應9 h后，用3%的鹽酸溶液將淀粉乳體系的pH值調(diào)節(jié)至6.5，分別用體積分數(shù)為75%的乙醇溶液、去離子水各自連續(xù)洗滌3次，洗去樣品中殘留的OSA，抽濾，濾餅于40 ℃烘干，過100目篩，即得到OSS。

zein的提取：以玉米蛋白濕餅為原料，自然晾干后，過篩得到玉米黃粉(corn gluten meal，CGM)，用0.1 mol/L NaOH溶液去除CGM中的脂肪，V(NaOH)∶V(CGM)=10∶1(以干基計)，靜提30 min，然后4 000 r/min離心10 min，棄去上清液，然后用65%乙醇溶液在60 ℃條件下從沉淀的CGM中提取zein，V(乙醇)∶m(CGM)=11∶1(以干基計)，調(diào)節(jié)pH值為9，恒溫水浴鍋提取時間為2 h，然后4 000 r/min離心15 min，收集上清液。上清液在-20 ℃的冰箱中放置24 h，低溫下沉淀，沉淀物在40 ℃烘干、粉碎、過100目篩，即可得到zein。

OSS-zein復合物的制備：用80%的乙醇溶液將OSS配制成料液比為1∶10(g/mL)的淀粉乳，再把淀粉乳轉(zhuǎn)入40 ℃的恒溫水浴鍋中，緩慢加入100 g/L 80%乙醇溶液溶解的zein(OSS和zein質(zhì)量比為10∶0、9.5∶0.5、9∶1、8.5∶0.5、8∶2)，調(diào)節(jié)體系的pH值為7，恒溫混合30 min后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收乙醇，40 ℃烘干，過100目篩，得到不同質(zhì)量比的OSS-zein復合物。

1.3.2 裹粉糊化性質(zhì)測定

采用快速黏度分析儀(rapid visco analyzer，RVA)對裹粉的糊化特性進行測定。分別稱取不同的裹粉配制成5%乳液(以干基計)。設定程序如下：轉(zhuǎn)速在10 s內(nèi)由960 r/min降至160 r/min，50 ℃保持1 min，然后以12 ℃/min的升溫速率經(jīng)過3.75 min升溫至95 ℃，在95 ℃保持2.5 min，再以12 ℃/min的降溫速率經(jīng)過3.75 min降溫至50 ℃，在50 ℃保持1.4 min，繪制黏度曲線。

1.3.3 裹粉凍融穩(wěn)定性測定

根據(jù)裹粉形成凝膠的析水率來判定凍融穩(wěn)定性。稱取8 g不同的裹粉制成6%的乳液于50 mL的離心管中，在沸水中加熱糊化15 min(糊化過程中每隔1 min在渦旋振蕩器上振蕩5 s，防止樣品形成不均勻的凝膠)，25 ℃冷卻30 min，稱糊液的質(zhì)量W1。把樣品放入-18 ℃的冰柜中冷凍24 h后，再取出放入25 ℃的水浴鍋中解凍12 h，記為1次凍融循環(huán)。通過3次凍融循環(huán)后，樣品4 000 r/min離心15 min，小心傾倒上層液體，稱沉淀物的質(zhì)量W2。

1.3.4 裹粉流變特性測定

靜態(tài)流變：取1.3.2中制備的不同的乳液，冷卻至25 ℃，取適量樣品置于流變儀測試臺上，程序設定：溫度25 ℃，平板直徑35 mm，測試間隙1 mm，研究裹粉的表觀黏度和應力隨剪切速率變化的規(guī)律。

頻率掃描：取1.3.2中制備的不同的乳液，冷卻至25 ℃，取適量樣品置于流變儀測試臺上，程序設定：夾具選擇平板直徑35 mm，溫度25 ℃，在線性黏彈范圍內(nèi)設置掃描應變1%，掃描頻率0.1～10 Hz，研究儲能模量(G′)、損耗模量(G″)以及損耗角正切值(tanδ)隨角頻率變化的規(guī)律。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理，每組試驗重復3次，數(shù)據(jù)以平均值(D±S) 表示，采用Duncan檢驗法進行顯著性分析(P<0.05)，用Origin9.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 裹粉糊化性質(zhì)分析

從表1可以看出，OSS-zein復合物峰值黏度、谷底黏度、最終黏度和回生值都高于面粉、木薯淀粉和HPMC。OSS-zein復合物的峰值黏度隨著zein添加量的增加而減小。Sopade等[23]也報道了牛奶蛋白和小麥淀粉糊的黏度隨著蛋白比例的增加而降低。Chedid等[24]認為淀粉和蛋白復合物的協(xié)同作用應取決于淀粉中的直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例，直鏈淀粉與蛋白質(zhì)的協(xié)同作用的傾向比較低，這可能是由于直鏈淀粉間的相互作用優(yōu)于淀粉和蛋白的相互作用。隨著zein含量的增加，OSS-zein復合物的回生值降低，表明zein的添加對油炸裹糊食品的老化有一定的改善作用，這與Joshi等[25]研究的淀粉和蛋白復合物的結(jié)論相同，可能是由于木薯淀粉中的直鏈淀粉含量少；當OSS與zein的質(zhì)量比為9.5∶0.5時，復合物的崩解值最小，說明熱穩(wěn)定性最好。

表1 不同裹粉的RVA黏度特征值Table 1 Viscosity eigenvalues of different batters Pa·s

2.2 裹粉的凍融穩(wěn)定性分析

從圖1可知，面粉和木薯淀粉凝膠的析水率(42.24%、47.96%)都大于OSS-zein復合物凝膠的析水率(30.80%～37.55%)，表明OSS-zein復合物凝膠的凍融穩(wěn)定性優(yōu)于面粉和木薯淀粉的凍融穩(wěn)定性。質(zhì)量比為9.5∶0.5～8∶2的OSS-zein復合物凝膠的析水率(35.55%～37.55%)大于OSS淀粉凝膠的析水率(30.80%)(P<0.05)，說明zein的添加使OSS凝膠的凍融穩(wěn)定性降低，這可能是因為OSS-zein復合物凝膠中zein疏水基團的存在，削弱了淀粉分子對水的吸附作用，使其析水率升高[26]。OSS-zein復合物的黏度遠高于面粉、木薯淀粉的黏度(P<0.05)(表1)，說明高黏度的OSS-zein復合物凝膠可以提高裹粉的持水性，從而減小析水率。

注：不同字母表示差異顯著(P<0.05)；圖中比值為OSS與zein的質(zhì)量比。圖1 不同裹粉的析水率Fig.1 Water syneresis rates of different batters

圖2 不同裹粉的靜態(tài)流變學特性Fig.2 Static rheological properties of different batters

2.3 裹粉的流變特性分析

2.3.1 靜態(tài)流變

由圖2可知，HPMC的剪切應力的變化與剪切速率的變化呈正相關，而且表觀黏度最低,不隨剪切速率的增加而發(fā)生明顯變化(1.15～1.21 Pa·s),表現(xiàn)為牛頓流體的性質(zhì)，這是因為HPMC為冷水可溶的熱可逆凝膠。面粉、木薯淀粉和不同質(zhì)量比的OSS-zein復合物的表觀黏度隨著剪切速率的增加而下降，這是流體黏度剪切稀化的現(xiàn)象，屬于典型的非牛頓流體性質(zhì)。在流動開始時，剪切速率較低，呈現(xiàn)較高的黏度，隨著剪切速率的不斷提高，復合物凝膠網(wǎng)絡結(jié)構破裂，較大聚集體不斷崩解，小聚體不斷生成，削弱了分子間的相互作用，黏度逐漸下降[27]。剪切速率從低到高的變化中，OSS-zein復合物受到剪切影響而變化的幅度越小，表明OSS-zein復合物在受到剪切時的穩(wěn)定性得到了提高。

2.3.2 頻率掃描

由圖3可知，在0.1～10 Hz頻率范圍內(nèi)，5種OSS-zein復合物凝膠G′和G″都高于面粉、木薯淀粉、HPMC的G′和G″；而且所有裹粉的G′都高于G″，表現(xiàn)為一種典型的弱凝膠動態(tài)流變學行為。說明OSS-zein復合物凝膠結(jié)構優(yōu)于面粉、淀粉、HPMC的凝膠結(jié)構。質(zhì)量比8.5∶1.5的OSS-zein復合物凝膠有最高的G′，而且質(zhì)量比為9.5∶0.5～8∶2的OSS-zein復合物凝膠G′都高于10∶0的OSS-zein復合物凝膠G′；然而質(zhì)量比為10∶0的OSS-zein復合物凝膠有最大的G″，這些現(xiàn)象表明zein的添加可以增加OSS的彈性，降低其黏性。OSS在加熱糊化后，淀粉顆粒完全破裂，OSS的可變性增加，使其有較小的G′；但是添加zein后，zein在一定程度上會限制OSS顆粒的崩解程度，從而復合物表現(xiàn)出較大的G′和較小的G″。

圖3 不同裹粉的頻率掃描曲線Fig.3 Frequency scanning curves of different batters

3 結(jié)論

OSS-zein復合物糊化的峰值黏度、谷底黏度、最終黏度和回生值都高于面粉、木薯淀粉和HPMC。高黏度的OSS-zein復合物具有較好的凍融穩(wěn)定性。zein的增加能提高復合物的抗剪切性以及復合物的凝膠彈性。