板栗淀粉与板栗变性淀粉性质的比较

梁建兰 刘秀凤 李志博 马宏峰 蔡金星 常学东

(河北科技师范学院1,昌黎 066600)

(河北省板栗工程技术研究中心2,昌黎 066600)

(新疆兵团绿洲生态农业重点实验室3,石河子 832003)

(河北省迁西县科技局4,迁西 064300)

板栗淀粉与板栗变性淀粉性质的比较

梁建兰1,2刘秀凤1,2李志博3马宏峰4蔡金星1,2常学东1,2

(河北科技师范学院1,昌黎 066600)

(河北省板栗工程技术研究中心2,昌黎 066600)

(新疆兵团绿洲生态农业重点实验室3,石河子 832003)

(河北省迁西县科技局4,迁西 064300)

比较了板栗淀粉,板栗氧化淀粉,板栗羟丙基淀粉,板栗磷酸酯淀粉的主要物理性质并测定了板栗淀粉及其 3种变性淀粉的冻融稳定性、透光率、溶解性和膨胀度、糊化特性等性质。结果表明:板栗淀粉经过变性后,3种变性淀粉的冻融稳定性和透光率上升,溶解度变大;氧化淀粉和羟丙基淀粉的膨胀度小于板栗淀粉,磷酸酯淀粉的膨胀度大于板栗淀粉;板栗淀粉糊的糊化温度,峰值黏度、95℃的黏度与 50℃的黏度以及在二者温度保温 1 h的黏度值均低于板栗淀粉;板栗变性淀粉糊的热黏度稳定性和冷黏度稳定性与板栗淀粉相比变化较大;板栗变性淀粉的凝胶性和凝沉性均低于板栗淀粉,抗老化能力强于板栗淀粉。

板栗淀粉 变性淀粉 性质 比较

板栗 (Castanea m ollissin a B lum e)属壳斗科 (Fag ceae)栗属乔木经济植物,主要是分布于北半球温带及亚热带。我国大部分地区均有分布,尤其以华北和长江流域栽培集中,产量最大[1]。近几年,我国板栗产量达到世界年产量的 60%以上,居世界首位。板栗果实富含蛋白质、淀粉,营养丰富,具有甜、香、糯的独特风味。板栗淀粉与其它淀粉相比,有着特别的理化性质,如淀粉糊的黏度介于木薯和玉米,而冷稳定性、凝沉性则不如木薯和玉米的淀粉糊[2]。由于板栗淀粉在某些方面存在不足,因此对淀粉进行改性研究,使其有更强的应用价值,对揭示不同性质的板栗淀粉之间的差异具有重要的意义。

淀粉是板栗的主要贮藏物质,而对于板栗淀粉的研究起步较晚,20世纪末,对板栗淀粉的颗粒和一些理化性质做了大量研究,探讨了板栗淀粉的一些理化性质和湿热处理对板栗淀粉结构、溶解度和膨胀度的影响[3-7]。我国近些年在板栗淀粉方面也做了一定的工作[8-10],研究了板栗淀粉的颗粒性质、流变性质、淀粉糊黏度性质及支、直淀粉含量,并与马铃薯淀粉、玉米淀粉进行了比较。梁丽松等[11]对 3个品种群的 33个主栽品种的板栗淀粉糊化特性与直链淀粉含量的关系进行了研究。綦青华等[12]研究了 pH、温度、蔗糖和氯化钠对板栗淀粉回生的影响。关于板栗淀粉及其变性淀粉的性质比较,还鲜有报道。研究以北方品种群中的燕山魁栗为材料,对板栗淀粉、板栗羟丙基淀粉、板栗高锰酸钾氧化淀粉、板栗磷酸酯淀粉的理化性质、糊化特性进行研究,初步探讨了它们的性质变化及差异,为板栗淀粉与其变性淀粉在食品及其它工业中的应用提供了理论研究。

1 材料与方法

1.1 试验材料

锰酸钾、磷酸氢二钠、环氧丙烷、盐酸、氢氧化钠、硫酸均为分析纯。

1.2 仪器

SHZ-22型恒温水浴器:江苏太仓医疗器械厂;722型可见分光光度计:上海精密科学仪器有限公司分析仪器总厂;TDL-5-A型离心机:上海安亭科学仪器厂;电热恒温鼓风干燥箱:上海精宏实验设备有限公司;Brabenden微型黏度糊化仪:德国Brabenden公司;DS-1型高速组织捣碎机:上海标本模型厂。

1.3 试验方法

1.3.1 板栗淀粉制备

将淀粉剥壳、去涩皮,将得到的板栗肉置于组织捣碎机破碎,过 200目筛,然后离心分离,除去上层液体,下层沉淀加入蒸馏水清洗后,于 4℃下静置沉降 6～8 h,除去上层液,沉降物在 45℃下干燥后备用。

1.3.2 3种变性淀粉的制备[13]

板栗羟丙基淀粉 (MS=0.203)、板栗氧化淀粉(DS=0.021)、板栗磷酸酯淀粉 (DS=0.021)的制备参照秦榕年[13]的方法自制,取代度的测定参照张燕萍[14]的方法。

1.3.3 冻融稳定性的测定[15]

称取一定量的板栗淀粉,配成 6%的淀粉乳,沸水浴中 20 min,冷却至室温,倒入塑料离心管中,置于 -20～-15℃的冰箱中冷冻 24 h后取出,自然解冻,在 3 000 r/min条件下离心 20 min,弃去上清液,称取沉淀物的重量,计算析水率。

析水率 =(糊质量 -沉淀物)/糊质量 ×100%

1.3.4 透明度的测定[15]

将样品加水配成 1%的淀粉乳,取 50 mL于 100 mL烧杯中,置沸水中加热,搅拌 15 min,冷却至室温,用蒸馏水调整糊体积至原有体积,用可见分光光度计进行测定,以蒸馏水做参比,用 1 cm的比色皿在620 nm波长下测定糊的透光率,每隔 12 h测定一次 ,直至 72 h。

1.3.5 溶解度和膨胀度的测定[16]

将淀粉配成 50 mL、2%的淀粉乳,在 85℃下搅拌加热 30 min,以 3 000 r/min离心 20 min,糊下沉部分为膨胀淀粉,将上清液分离干燥,即得到水溶淀粉的量,计算出溶解度,由膨胀淀粉质量计算出膨胀度。

溶解度 =水溶淀粉质量 /淀粉样品质量 (干)×100%

膨胀度 =膨胀淀粉质量/[淀粉样品质量 (100-溶解度)]×100%

1.3.6 淀粉糊黏度性质的测定[17]

称取一定量的样品配成 6%淀粉乳 450 mL,倒入黏度测量杯中,从 25℃开始升温,升温速度为 1.5℃/min,至 95℃后保温 1 h,然后以同样速度降温至50℃,保温 1 h,得 Brabenden黏度曲线。曲线上的黏度单位为 Bu。每条淀粉 Brabenden黏度曲线上有六个关键点。

A点:开始糊化温度。B点:峰值黏度,升温期间淀粉糊达到的最高黏度值。C点:升温到 95℃时的黏度值。D点:95℃保温 1 h后的黏度。E点:淀粉糊冷却到 50℃的黏度值。F点:50℃保温 1 h后的黏度。此外,|B-D|表示淀粉糊的热黏度稳定性,差值越小越稳定。(E-D)/D值表示冷却过程中淀粉形成凝胶性的强弱,此值越小,凝胶性越差。(EB)/B值表示淀粉糊的凝沉性强弱,值越小,表明凝沉性越低。|E-F|表示糊的冷黏度稳定性,差值愈小越稳定。

2 结果与分析

2.1 冻融稳定性

析水率的高低反映了淀粉冻融稳定性的好坏,析水率低则冻融稳定性好。由于凝沉作用,在温度逐渐降低的情况下,溶液中的淀粉分子运动减弱,分子键趋向于平行排列。直链淀粉分子相互间生成氢键,重新排列和缔合成结晶度较高的结构发生沉淀,或是相互形成局部密集状的不溶于水的非结晶状凝胶,破坏了溶液的胶体性质[14]。从表 1中可以看出,板栗淀粉经过变性后,吸水率下降,冻融稳定性增强,说明经过变性后,引入的基团与水分子能形成氢键,增加了淀粉分子的亲水性,淀粉极性增强,亲水性增大,基团空间位阻增大,使糊在水中的分散体系稳定。具有较强的冻融稳定性[15]。

表 1 4种淀粉的析水率

2.2 透光率

透光率的高低反映了透明度的高低[17]。从表2中可以看出,板栗淀粉经过变性后透光率都升高,其中羟丙基淀粉的透光率最高;另外透光率随时间延长而下降。淀粉糊的透光率与淀粉糊化后分子重新排列相互缔合的程度有重要的关系。板栗淀粉经过变性后,由于亲水性增强,故而透光率就升高。

表 2 4种淀粉的透光率/%

2.3 溶解度和膨胀度

溶解度和膨胀度反映了淀粉与水之间相互作用的大小。溶解度是指在一定的温度下,淀粉样品分子的溶解质量比例。膨胀度指每克干淀粉在一定的温度下吸水的质量数。二者对淀粉的加工特性影响较大[16]。

表 3 4种淀粉的溶解度和膨胀度

由表 3可知,板栗变性淀粉的溶解度均比板栗淀粉大,尤其以氧化淀粉最为突出。这是因为淀粉经变性处理后,引入的其它基团空间位阻较大,使一部分不溶性大分子降解成可溶性小分子,使溶解度升高。从表 3还可以看出,经过不同处理的板栗变性淀粉其膨胀度不同,其中磷酸酯淀粉的膨胀度大于板栗淀粉,而氧化淀粉和羟丙基淀粉的膨胀度又小于板栗淀粉。这说明通过不同的变性,淀粉的颗粒结构发生了改变,有的变性使颗粒结构更加紧密,膨胀度降低,如氧化淀粉和羟丙基淀粉;相反,有的变性使颗粒结构变得松散,膨胀度随之上升,如磷酸酯淀粉。

2.4 糊黏度性质

通过 4种淀粉的 Brabender黏度曲线,可找出各条曲线的关键点,将结果列于表 4。由表 4可知,经过不同的变性处理后;①糊化温度,大大降低,其中氧化淀粉冷水都能糊化 (﹤ 25℃),说明淀粉在氧化反应过程中,氢键被破坏,结晶程度降低,淀粉颗粒易发生水合使糊化变易。②变性后,糊的峰值黏度大幅度下降,糊的流动性大为改善。③板栗淀粉通过变性后,其在 95℃和冷却到 50℃以及各温度保温 1 h的黏度值都降低了,其中以氧化淀粉下降得最多。④板栗变性淀粉糊的热黏度稳定性和冷黏度稳定性发生较大变化,其中氧化淀粉和磷酸酯淀粉的热黏度稳定性显著减弱,而羟丙基淀粉的却显著增强。冷黏度稳定性的情况恰好相反,氧化淀粉和磷酸酯淀粉的冷黏度稳定性明显增强,而羟丙基淀粉的冷黏度稳定性却明显减弱。⑤板栗变性淀粉的凝胶性和凝沉性都比板栗淀粉大大降低。说明淀粉的分子中引入了其他基团后,阻碍了直链淀粉分子间氢键生成,不易发生重排和缔合现象。凝胶性反应了淀粉的回生情况[18],凝胶性强,回升程度高;凝胶性弱,回生程度低,回生程度低说明抗老化力强。凝沉性反应了淀粉的抗凝沉作用,凝沉性小,抗凝沉性就提高,随之抗老化力增强,说明板栗淀粉分子经变性后,抗老化能力大大加强。

表 4 4种淀粉的糊黏度性质 (单位:BU)

3 结论

首次分析比较了板栗淀粉与 3种板栗变性淀粉的理化及糊化性质的差异,研究表明:①板栗淀粉经过变性后,三种变性淀粉的冻融稳定性和透光率上升。②板栗变性淀粉的溶解度都比板栗淀粉大,氧化淀粉和羟丙基淀粉的膨胀度小于板栗淀粉,磷酸酯淀粉的膨胀度大于板栗淀粉。③板栗淀粉糊的糊化温度,峰值黏度、95℃的黏度与 50℃的黏度以及在二者温度保温 1 h的黏度值均低于板栗淀粉。④板栗变性淀粉糊的热黏度稳定性和冷黏度稳定性与板栗淀粉相比变化较大。⑤板栗变性淀粉的凝胶性和凝沉性均低于板栗淀粉。板栗淀粉经过变性后,对改善淀粉糊的性质具有重要作用,能够很好的弥补板栗淀粉的某些不足,使应用范围更广。

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Property Comparison of Chestnut Starch and Modified Chestnut Starch

Liang Jianlan1,2Liu Xiufeng1,2Li Zhibo3Ma Hongfeng4Cai Jinxing1,2Chang Xuedong1,2
(HebeiNormalUniversity of Science&Technology1,Changli 066600)
(Hebei Chestnut Engineering Research Center2,Changli 066600)
(KeyLaboratory ofOasis EcologicalAgriculture of XinjiangBingtuan3,Shihezi 832003)
(Qianxi County Technology4,Qianxi 064300)

The properties of chestnut starch,oxidized chestnut starch,and hydroxypropylated chestnut starch were compared and the physical properties such as freeze-melt stability,light transmissivity,solubility,expansibility,and gelatinization were studied.Results:The freeze-melt stability and light trans missivity of chestnut starch rise and solubility is enhanced after the modification.The expansibilities of oxidized chestnut starch and hydroxypropyl chest2 nut starch are lower than chestnut starch,while those of carboxymethyl chestnut starch are higher.The pasting tem2 perature,peak viscosity,95℃viscosity,50℃viscosity and their final viscosity of the modified chestnut starch are lower than chestnut starch.Differences are found in thermal-viscosity and cool paste viscosity bet ween modified chestnut starch paste and chestnut starch paste.The gelatin and sink stability of the modified starch are lower than chestnut starch and the anti-aging ability of the modified starch is strengthened.

chestnut starch,modified starch,property,comparison

TS235.4

A

1003-0174(2011)01-0065-04

国家农业科技成果转化资金 (2008GB2A200014),河北省科技厅科学研究(09231001D-1)

2010-01-06

梁建兰,女,1977年出生,讲师,农产品加工

常学东,男,1967年出生,教授,食品科学与工程