不同原料淀粉的糊液特性研究

朱彩玲，曹 余，李艷民，雒彤艷，劉珍宇，謝曉馳

（甘肅豐收農(nóng)業(yè)科技有限公司，甘肅天水 741020）

0 引言

淀粉作為綠色、可再生的碳水化合物，來源廣泛且具有較高的營養(yǎng)價值，在自然界中廣泛存在于植物的根、莖、葉和果實中，淀粉分子中存在的活潑羥基可與許多化學(xué)試劑進(jìn)行氧化、酯化、醚化、接枝等化學(xué)反應(yīng)，生成淀粉衍生物。淀粉衍生物（變性淀粉） 已被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、紡織、造紙、日用化工等多個行業(yè)，俗稱“工業(yè)味精”，在食品加工生產(chǎn)中，常被用作食品增稠劑、穩(wěn)定劑、黏結(jié)劑、乳化劑等。在食品加工和淀粉的應(yīng)用生產(chǎn)中，對淀粉顆粒本身結(jié)構(gòu)特性，淀粉糊的抗凍性、透明性、抗老化性等都有不同程度的要求。因為不同種類的原料淀粉中淀粉顆粒的大小、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量和淀粉顆粒本身的結(jié)構(gòu)形態(tài)等的不同，使得不同原料淀粉的理化特性也有較大差異，這些不同原料淀粉性質(zhì)的差異會直接影響淀粉在食品加工生產(chǎn)中的應(yīng)用[1]。

不同種類的原料淀粉其理化特性存在較大差異，食品生產(chǎn)加工企業(yè)在應(yīng)用淀粉或淀粉衍生物（變性淀粉） 時缺乏相應(yīng)的數(shù)據(jù)，研究不同原料淀粉的凍融穩(wěn)定性（抗凍性）、糊液的透明度和凝沉性，有助于為不同種類的淀粉及變性淀粉研究和食品生產(chǎn)加工提供理論依據(jù)[2]。

對生產(chǎn)中常用的玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、小麥淀粉和豌豆淀粉的凍融穩(wěn)定性、透明度和凝沉性通過試驗進(jìn)行了分析和對比，為這6 種原料淀粉及變性淀粉的加工生產(chǎn)和在食品中的應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

玉米淀粉，寶雞陜豐淀粉有限公司提供；馬鈴薯淀粉，靜寧紅光淀粉有限責(zé)任公司提供；木薯淀粉，越南鹿牌；蠟質(zhì)玉米淀粉，山東保齡寶生物科技有限公司提供；豌豆淀粉，煙臺旭超源食品有限公司提供；小麥淀粉，河南華信淀粉有限公司提供；蒸餾水。

1.2 試驗儀器

電子天平、量筒、離心管、玻璃棒、燒杯、離心機(jī)、分光光度計、水浴鍋、透明塑料杯、冰箱。

1.3 試驗方法

1.3.1 凍融穩(wěn)定性的測定

精確稱取12.0 g 的淀粉樣品，放入500 mL 玻璃燒杯中，加入188 mL 蒸餾水配成6%的淀粉乳，攪拌均勻，在沸水中加熱糊化并保溫20 min，在淀粉糊化過程的前5 min 要連續(xù)攪拌，以防淀粉結(jié)塊，待淀粉完全糊化后，自然冷卻到室溫，再將糊液平均分成3 份，分別倒入已預(yù)先稱量的3 個離心管G0內(nèi)，并稱取其質(zhì)量G1。加蓋后放置于-18～-20 ℃冰箱內(nèi)進(jìn)行冷凍，冷凍18 h 后取出，放置于室溫下自然解凍6 h 后，分別取出1 管用離心機(jī)離心，要求離心機(jī)轉(zhuǎn)速5 000 r/min，時間10 min，棄去上清液，稱量底部沉淀物的質(zhì)量G2，然后計算析水率（析水率越低，說明淀粉糊的抗凍性即凍融穩(wěn)定性越好）。其余在解凍、冷凍至3 管做完。按下式計算析水率：

式中：G0——離心管的質(zhì)量，g；

G1——離心管和淀粉糊的總質(zhì)量，g；

G2——離心后底部沉淀物和離心管的質(zhì)量，g。

1.3.2 凍融穩(wěn)定性觀察試驗

精確稱取30.0 g 的淀粉樣品，放入500 mL 玻璃燒杯中，加入470 mL 蒸餾水配成6%的淀粉乳，攪拌均勻，在沸水中加熱糊化并保溫20 min，在淀粉糊化過程的前5 min 要連續(xù)攪拌，以防淀粉結(jié)塊，待淀粉完全糊化后，自然冷卻到室溫，在200 mL 透明塑料杯中分別倒入150 g 的淀粉糊，加蓋后置于-18～-20 ℃冰箱內(nèi)進(jìn)行冷凍，24 h 后取出，在室溫下自然解凍10 h，循環(huán)3 次，觀察并記錄淀粉糊的狀態(tài)。

1.3.3 淀粉糊透明度的測定

精確稱取1.00 g 的淀粉樣品，放入200 mL 玻璃燒杯中，加蒸餾水至100 g，攪拌均勻，配成1%的淀粉乳，在沸水浴中加熱糊化并保溫20 min，在淀粉糊化過程的前5 min 要連續(xù)攪拌，以防淀粉結(jié)塊，待淀粉完全糊化后，自然冷卻到室溫，備用。于波長650 nm 處，用蒸餾水做空白，用分光光度計測定其透光率，每個樣品測定3 次，最后取平均值即為該樣品的透明度。

1.3.4 淀粉糊凝沉性的測定

制備1%淀粉糊50 mL，取2 支10 mL 塑料離心管，向每支離心管中分別移取10 mL 糊液，在25 ℃下靜置24 h 后，再以轉(zhuǎn)速4 000 r/min 離心5 min，記錄離心管中上清液的體積V（mL）。

沉降積（mL） =10 - V.

式中：V——上清液的體積，mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 6 種原料淀粉凍融穩(wěn)定性（析水率）

6 種原料淀粉的凍融穩(wěn)定性見表1。

表1 6 種原料淀粉的凍融穩(wěn)定性

淀粉的凍融穩(wěn)定性是指淀粉糊液在經(jīng)過低溫冷凍和自然融化解凍交替變化時淀粉糊液的穩(wěn)定性。通常用析水率來表示凍融穩(wěn)定性的好壞，析水率越小，說明淀粉糊的凍融穩(wěn)定性越好，反之越差[3]。抗凍性是冷凍食品的重要指標(biāo)之一，在冷凍食品的貯存、運輸和銷售過程中，冷凍食品變質(zhì)的主要原因是反復(fù)冷凍和解凍，使抗凍性變差，尤其是用淀粉凝膠為基質(zhì)的冷凍食品[4-6]。由表1 可以看出，在經(jīng)過第1 次循環(huán)凍融后，木薯淀粉的析水率最低，為63.41%，而馬鈴薯淀粉的析水率最高，已達(dá)到77.32%。在第2 次、3 次循環(huán)中，蠟質(zhì)玉米淀粉的析水率都是最低的，說明蠟質(zhì)玉米淀粉隨著冷凍時間的延長，凍融穩(wěn)定性逐漸變好。在3 次循環(huán)凍融中，小麥淀粉的析水率逐漸升高，說明小麥淀粉隨著冷凍時間的延長，凍融穩(wěn)定性逐漸變差。而蠟質(zhì)玉米淀粉的析水率則是逐漸下降，豌豆淀粉的析水率則維持不變。凍融穩(wěn)定性的好壞不僅體現(xiàn)在析水率的大小上，而且表現(xiàn)在相鄰2 次循環(huán)凍融析水率的差值上，差值越小說明樣品的凍融穩(wěn)定性越好，反之越差。由表1 得出，小麥淀粉在3 次循環(huán)中析水率差值最大，說明小麥淀粉的凍融穩(wěn)定性最差。

2.2 6 種原料淀粉凍融穩(wěn)定性觀察試驗

6 種原料淀粉抗凍性觀察試驗見表2。

從表2 可以看出，在第1 循環(huán)和第2 循環(huán)中木薯淀粉和蠟質(zhì)玉米淀粉的糊液結(jié)構(gòu)不緊實，糊液不易成型，彈性較差，糊液結(jié)構(gòu)比較細(xì)膩，而馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉和小麥淀粉的糊液結(jié)構(gòu)比較緊實，呈海綿狀，且彈性較好。在第3 個循環(huán)中，木薯淀粉和蠟質(zhì)玉米淀粉的糊液狀態(tài)明顯優(yōu)于第1，2 循環(huán)，彈性變好，說明隨著冷凍時間的延長，木薯淀粉和蠟質(zhì)玉米淀粉的凍融穩(wěn)定性變好，抗凍性增加；而馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉和小麥淀粉的糊液狀態(tài)則基本沒有變化，在3 個循環(huán)中，豌豆淀粉一直都有明顯水分析出，且3 次析水量相當(dāng)，這主要是因為豌豆淀粉中直鏈淀粉含量較高，直鏈淀粉的抗凍性較差。

2.3 6 種原料淀粉的透明性

6 種原料淀粉的透明度見圖1。

表2 6 種原料淀粉抗凍性觀察試驗

圖1 6 種原料淀粉的透明度

淀粉透明度的高低常用淀粉糊的透光率來表示。在食品加工生產(chǎn)中淀粉糊的透明度對加工食品的品質(zhì)起到重要的作用，尤其是對果凍、飲料、水晶皮、粉絲等對透明度要求較高的食品。從圖1 可以看出，馬鈴薯淀粉糊液的透明度最高，木薯淀粉和蠟質(zhì)玉米淀粉的透明度較高，且明顯優(yōu)于小麥淀粉、玉米淀粉和豌豆淀粉，小麥淀粉糊液透明度最差。這主要是因為馬鈴薯淀粉的顆粒直徑最大，淀粉糊化后使得水分子更容易進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部，透明度提高。

2.4 6 種原料淀粉的凝沉性

淀粉的凝沉性和老化特性有著密不可分的關(guān)系，直接反映了淀粉的老化程度，也是淀粉糊的重要特性之一。由于食品在銷售和使用過程中都存在一個保質(zhì)期。因此，要求其中的淀粉組分在食品保質(zhì)期內(nèi)不易發(fā)生老化，而淀粉老化則是由凝沉性來衡量的[7]。

淀粉的應(yīng)用廣泛，一般是加熱淀粉乳，破壞淀粉本身的顆粒結(jié)構(gòu)，使淀粉糊化成淀粉糊，糊化的直鏈淀粉分子和支鏈淀粉分子的分支趨向平行狀態(tài)，在溫度降低條件下，分子運動緩慢，直鏈淀粉分子容易和氫鍵結(jié)合形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，淀粉糊變成半固體形態(tài)，沒有流動性。由于所得淀粉糊分子中氫鍵很多，直鏈淀粉分子間締合很牢固，水溶性降低，在溫度降低時，直鏈淀粉分子來不及重新排列成束裝結(jié)構(gòu)，便形成沉淀即為凝沉現(xiàn)象。這種沉淀再加熱加壓也很難熱溶解。淀粉的凝沉性直接影響淀粉糊和淀粉凝膠的穩(wěn)定性，不利于淀粉的生產(chǎn)和應(yīng)用。不同種類淀粉含直鏈淀粉量和支鏈淀粉量不同，分子大小也不同，都對其凝沉性有直接的影響。淀粉凝沉性最直觀的表現(xiàn)是淀粉沉降積，沉降積的大小體現(xiàn)了淀粉凝沉性的強(qiáng)弱。

6 種原料淀粉的凝沉性比較見圖2。

圖2 6 種原料淀粉的凝沉性比較

由圖2 可以看出，豌豆淀粉的沉降積最大，其次是玉米淀粉和小麥淀粉，說明豌豆淀粉的凝沉性最強(qiáng)，其次是玉米淀粉和小麥淀粉；蠟質(zhì)玉米淀粉的沉降積最小，說明蠟質(zhì)玉米淀粉最不易凝沉，這是由于蠟質(zhì)玉米淀粉全部由支鏈淀粉組成，沒有直鏈淀粉，支淀粉分子具有支叉結(jié)構(gòu)，凝沉性很差，其糊不能形成凝膠。而豌豆淀粉中直鏈淀粉的含量最高，凝沉性最強(qiáng)，抗老化性最弱。淀粉凝沉不利于若干應(yīng)用的性質(zhì)，工業(yè)上已能用改性方法在淀粉分子上引入官能團(tuán)以降低或消除凝沉。

3 結(jié)論

通過對玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、小麥淀粉和豌豆淀粉的凍融穩(wěn)定性、透明度和凝沉性的比較和分析，得出以下結(jié)論：

（1） 馬鈴薯淀粉和蠟質(zhì)玉米淀粉的凍融穩(wěn)定性最好，小麥淀粉的凍融穩(wěn)定性最差。

（2） 馬鈴薯淀粉的透明度最好，其次是木薯淀粉和蠟質(zhì)玉米淀粉，小麥淀粉的透明度最差。

（3） 豌豆淀粉的凝沉性最強(qiáng)，蠟質(zhì)玉米淀粉的凝沉性最差。