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      瓜爾豆膠產品中心 / Product Center

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      多糖膠對木薯淀粉糊凍融穩定性影響

      發布日期:2015-05-04 14:05:56
      木薯淀粉
        多糖膠是一類十分重要食品添加劑,具有增稠、 懸浮、乳化、穩定澄清、充當膳食纖維等多種重要功 能,可廣泛應用于冷凍食品、飲料、乳制品、調味品等 食品m。木薯淀粉較其它淀粉具有價格低廉、尖峰粘 度高、糊槳清澈透明等優點常被作為增稠劑、膠凝劑 應用于食品工業。在食品體系中,淀粉與親水性膠體 共用,可提高產品穩定性、控制流變性、改善產品組織 結構等,目前國外在親水性膠體對淀粉糊凍融穩定性 等影響方面展開大量研究[2~5);而我國對不同種類 多糖膠對木薯淀粉糊凍融穩定性影響及凍融循環后 凝膠吸水率與凝膠結構研究鮮有報道。本實驗系統研 究海藻酸鈉、阿拉伯膠、瓜爾膠及魔芋膠四種多糖膠 對木薯淀粉糊Brabendei?粘度曲線、吸水率影響,并探 討海藻酸鈉和瓜爾膠有利于木薯淀粉糊凍融穩定性 原因及其吸水率與微觀結構之間關系,以期為多糖膠與淀粉復配物在食品工業中應用提供理論指導。
        
        1實驗材料與方法 1.1實驗材料與儀器木薯淀粉:泰華木薯淀粉廠;阿拉伯膠:廣東西 隴化工廠;海藻酸鈉:天津市科密歐化學試劑研發中 心;瓜爾膠:河南興隆化工公司;魔芋膠:河南隆騰 化工有限公司。
        
        Viskograph - E型Brabender連續粘度計;德國布 拉本德公司;TDL-5A型離心機;上海菲恰爾分析儀 器有限公司;BS210型電子天平;北京賽多利斯儀器 系統有限公司:Scientz-18N型冷凍干燥機;寧波新 芝生物科技有限公司;Quanta 200型環境掃描電鏡: 荷蘭FEI公司。
        
        L2實驗方法 L2.1淀粉糊粘度測定配制濃度為6%溶液,總濃度不變,以淀粉與多糖 膠混合物比例為6.0/0,5.7/0.3,5.4/0.6 (g/g,以干基 計)配制淀粉一膠溶液,以此為條件配制總量為460 g 淀粉一膠溶液,在磁力攪拌器上混勻,待其充分混勻 后,將樣品倒入Brabender粘度計測量杯中。測定條件: 測量盒為700 cmg,轉子轉速75 r/min,從30°C開始升 溫,升溫速率1.5°C /min,溫度升至95°C后保溫30 min; 再以1.5°C /min速率冷卻至50°C,保溫30 min,即得 樣品Brabender粘度曲線。
        
        1.2.2析水率測定待Brabender粘度計測量完畢后,將測最杯中樣 品倒出,冷卻后,分別裝入50 ml具塞塑料管中,使其 在-20°C?-18°C下冷卻22小時,然后在30°C水浴 融化2小時,隨機取出其中三個樣品測其析水率,其 余放入冰箱,繼續凍融循環,如此重復凍融循環五次。 析水率測定條件:在4 500 r/min條件下離心10 min, 棄去上清液,稱取沉淀物質量;重復試驗3次。吸水 率計算公式~:析水率(%)=(淀粉糊質量一沉淀物質量)/淀 粉糊質量X 100%1.2.3掃描電子顯微鏡分析將凍融循環5次離心后樣品進行冷凍干燥,并 將冷凍干燥樣品切成薄片,使用掃描電子顯微鏡以 X 500觀察其凝膠基質剖面顯微結構。
        
        2實驗結果與分析2.1不同濃度多糖膠對木薯淀粉糊粘度影響在升溫過程中,淀粉顆粒逐漸吸水膨脹,當達到 糊化溫度時,淀粉大最吸收水分而溶脹成淀粉糊,使 體系粘度快速增大,然后通過繼續保溫、降溫、保溫, 淀粉糊粘度會發生一系列變化。在整個加熱升溫、保 溫、降溫過程中粘度與時間曲線就是Brabender粘度 曲線。整條曲線有5個關鍵點:①起始糊化溫度(PT), 即淀粉粘度開始糊化時溫度;②峰值粘度(PK),即 淀粉糊最髙粘度值;③崩解值(BD),即峰值粘度 于95X:保溫30 min后粘度差值:④回生值(SB),即時間/min-圖1不同多糖膠淀粉糊Brabender粘度曲線50°C時粘度值與95°C保溫30 min后粘度差值,表示 淀粉糊凝沉性強弱;⑤終值粘度(F),即糊液5(TC保 溫3〇111丨11后粘度值[7)。
        
        表1木薯淀粉糊粘度特征值比例PT/CPK/BuBD/BuSB/BuF/Bu原淀粉6.0/064.0806563295510海藻酸鈉5.7/0.362.211028592164395.4/0.659.813861091287568阿拉伯膠5.7/0.364.46434222684555.4/0.664.8562357239409瓜爾膠5.7/0.359.011418113986805.4/0.656.114891053485858魔芋膠5.7/0.363.67555412083915.4/0.662.4746537183369由圖1可看到,木冓淀粉糊粘度因多糖膠種類不 同,淀粉糊Brabender曲線發生明顯變化,且這種變化 隨多糖膠比例不同而更加顯著。由表1可知,瓜爾膠 存在使木薯淀粉糊起始糊化溫度降低,而峰值粘度、 崩解值和回生值及終值粘度均有顯著提髙。海藻酸 鈉是一種離子膠,其對木薯淀粉糊峰值粘度和崩解值 有明顯提髙,并在一定程度上降低糊的起始糊化溫度; 但對終值粘度,在比例為5.7/0.3時,糊的終值粘度比 原淀粉還低,隨海藻酸鈉含量增加,為5.7/0.6時,糊的 終值粘度有明顯提高。
        
        淀粉顆粒不溶于水,起始淀粉乳粘度很低,當溫 度升到起始糊化溫度時,淀粉顆粒開始吸水膨脹,粘 度開始升髙。隨溫度繼續升高,一小部分淀粉顆粒 開始破裂,直鏈淀粉溢出到分散相,直到粘度達到峰 值粘度,峰值粘度被認為是淀粉顆粒膨脹與破碎平衡 點?。加入瓜爾膠和海藻酸鈉后,糊的峰值粘度都有 明顯提高,加入瓜爾膠,峰值粘度分別達1 141 Bu和 1489 Bu:加入海藻酸鈉,峰值粘度分別達1 102 Bu 和1 386 Bu,說明這兩種多糖膠可保護淀粉顆粒,使其 不易破碎。若繼續升溫,因顆粒不斷破碎導致粘度降 低,當處于保溫階段時,體系需承受機械剪切壓力,導 致淀粉顆粒進一步破碎及直鏈淀粉和支鏈淀粉溢出,使淀粉糊在保溫階段產生剪切變稀行為,原淀粉崩解 值為563 Bu,加入瓜爾膠后,崩解值分別達811 Bu和 1053 Bu;加入海藻酸鈉后,崩解值分別達859 Bu和 1091 Bu,說明加入瓜爾膠與海藻酸鈉后剪切變稀行 為更明顯,并隨這兩種多糖膠含量增加剪切行為變強。 樣品冷卻至50°C后,由于直鏈淀粉重排和支鏈淀粉短 鏈凝沉作用,粘度達到終值粘度t9)。
        
        魔芋膠和阿拉伯膠存在,在一定程度上使木薯 淀粉糊峰值粘度、崩解值、回生值及終值粘度降低, 且隨膠含量增加,這種趨勢逐漸加大。阿拉伯膠存 在使糊的起始糊化溫度增大;而魔芋膠存在使糊的 起始糊化溫度降低,不同濃度魔芋膠對木薯淀粉糊 粘度影響不大。表1數據同時也表明,魔芋膠和阿 拉伯膠加入使淀粉顆粒更易破碎,保溫過程中剪切 變稀行為減弱。
        
        2.2析水率分析表2不同含量多糖膠對淀粉糊析水率影響/%原淀粉55.755.7瓜爾膠53.931.5海藻酸鈉46.044.8阿拉伯膠60.963.9魔芋膠57.761.1凍融穩定性是食品一個非常重要性質,在冷鏈貯 藏中,熱波動和水相變化是引起冷凍食品變質主要原 因,特別是淀粉凝膠基質食品w。當淀粉凝膠被冷凍 時,固形物含量高的區域更易于使淀粉鏈之間相互連 接形成厚絲狀,而水分子凝結成冰晶形成獨立相。在 融化過程中,冰晶變成水,可輕易從大分子網絡中析 出(析水率);由于水分子連續析出而使剩下淀粉凝 膠呈海綿狀11(>]。由表2可見,木薯淀粉凝膠經凍融 循環五次后,水分損失率達到55.7%。不同多糖膠加 入對淀粉糊析水率影響各不相同,瓜爾膠和海藻酸鈉 加入,明顯降低淀粉凝膠析水率,說明這兩種多糖膠 可提高淀粉糊凍融穩定性;且隨含量增加,凝膠析水 率逐漸降低,在比例為5.4/0.6時,析水率分別降低至 31.5%和44.8%。而阿拉伯膠和魔芋膠加入呈現相反 結果,淀粉糊析水率都有不同程度增加,隨其各自含 量增加,這種升高趨勢逐漸加大,在比例為5.4/0.6時, 吸水率分別達63.9%和61.1%。
        
        由圖2可看到,加入多糖膠的淀粉凝膠隨凍融循 環次數增加,其析水率呈現不同趨勢。阿拉伯膠和魔 芋膠呈現趨勢不變,只是隨含量增加,凝膠析水率逐步 提高。在比例為5.7/0.3時,海藻酸鈉淀粉凝膠析水率 明顯低于瓜爾膠凝膠;但比例為5.4/0.6時,瓜爾膠淀 粉凝膠析水率驟然降低,顯著低于海藻酸鈉凝膠;海 藻酸鈉淀粉凝膠析水率雖略有降低,但整體上變化不 大。海藻酸鈉屬陰離子多糖膠,其對木薯淀粉糊析 水率降低作用,可能是陰離子對鄰近水分子有固定作 用,從而限制水分子流動,使其轉移形成冰晶困難加 大。而瓜爾膠能降低析水率主要依靠是分子間相互 作用。
        
        23掃描電鏡分析根據析水率結果,選取有利于木薯淀粉糊凍融穩 定性提高兩種多糖膠瓜爾膠和海藻酸鈉,觀察其顯微 結構,從微觀結構上分析原因。
        
        由于不斷析水作用,淀粉凝膠經凍融循環后,聚 合物間相互連接形成厚的纖維網狀結構。掃描電鏡 圖表明凝膠網絡結構隨多糖膠種類與含量不同而異。 原淀粉凝膠凍融循環后形成冰晶,即在掃描電鏡圖上 表現為空腔t5)。由圖3可知,原淀粉空腔比其它加多 糖膠的凝膠要相對較小,形成網絡結構空腔壁較厚; 隨多糖膠含量增加,空腔增大。這是由于含量較多的 瓜爾膠和海藻酸鈉吸收較多水分,當冷凍干燥時,更 多水分占據空間由于蒸發變成更大空腔。在比例為 5.4/0.6時,加入瓜爾膠的凝膠形成空腔要明顯小于加 入海藻酸鈉的凝膠形成空腔,對應的是其析水率顯著 降低;而海藻酸鈉凝膠在兩個比例下形成空腔變化不 大,對應析水率變化也不大,掃描電鏡結果與析水率 數據相吻合。海藻酸鈉和瓜爾膠具有降低淀粉凝膠析 水率作用,不僅與冰晶形成有關,且與凍融循環過程 中膠體自身持水能力也有關m]。
        
        瓜爾膠5.7/0.3瓜爾膠5.4/0.6海藤酸納5.7/0.3海藻酸鈉5.4/0.6圖3不同含量多糖膠凍融循環5次后 掃描電鏡圖片3結論(1)瓜爾膠使木薯淀粉糊起始糊化溫度降低,而 峰值粘度、崩解值和回生值及終值粘度均有顯著提 高。海藻酸鈉對木薯淀粉糊峰值粘度和崩解值有明顯 提高,并在一定程度上降低糊的起始糊化溫度:魔芋 膠和阿拉伯膠使木薯淀粉糊峰值粘度、崩解值、回生 值及終值粘度降低。
        
        (2)瓜爾膠和海藻酸鈉加入明顯降低淀粉凝膠 析水率,使淀粉凝膠凍融穩定性提髙:瓜爾膠隨其 含量增加,其淀粉凝膠析水率明顯降低,海藻酸鈉隨 其含量增加,凝膠析水率略有降低;但整體上變化 不大,這兩種多糖膠會使淀粉凝膠形成較大冰晶結 構。而加入阿拉伯膠和魔芋膠淀粉凝膠呈現相反結 果,淀粉凝膠析水率都有不同程度增加,并隨其含量 增加,其淀粉凝膠析水率逐漸增大,這兩種多糖膠不 利于淀粉凝膠凍融穩定性提高。
       
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