两种糖对食品胶—马铃薯淀粉物理特性的影响

冷 云 赵 阳 陈海华 赵 霞 王雨生,2

LENG Yun1 ZHAO Yang1 CHEN Hai-hua1 ZHAO Xia1 WANG Yu-sheng1,2

（1.青岛农业大学食品科学与工程学院，山东 青岛 266109；2.青岛农业大学学报编辑部，山东 青岛 266109）

(1.College of Food Science and Engineering,Qingdao Agricultural University,Qingdao,Shandong 266109,China;2.Editorial Departmentof Journal of Qingdao Agricultural University,Qingdao,Shandong 266109,China)

糖是食品加工中常用的辅料，用以改善食品的口感及品质。吕振磊等[1]指出，蔗糖可以提高马铃薯淀粉糊的凝胶性、凝沉性质及热稳定性。曹清明等[2]通过研究蔗糖对蕨根淀粉糊化性质的影响发现，蔗糖能使蕨根淀粉的糊化温度值上升。Hirashima等[3]报道，蔗糖的添加量低于20%，可提高玉米淀粉分子的溶胀能力；若添加量超过20%，能降低玉米淀粉分子的溶胀能力。

食品胶是一类亲水的、天然的高分子化合物[4]。在淀粉类产品加工中，由于原淀粉存在易析水、稳定性和溶解性差等问题，往往通过添加食品胶来改善淀粉本身的不良性状[5,6]。目前，国内外对淀粉的性质已有大量的研究，但对食品胶与淀粉的相互作用研究较少。Shi等[7]通过研究不同食品胶对玉米原淀粉糊化特性的影响，发现添加卡拉胶、黄原胶、海藻酸钠均能降低玉米原淀粉的峰值黏度。Achayuthakan等[8]的研究发现，黄原胶能提高糯玉米淀粉的热稳定性。Pongsawatmanit等[9]研究发现，添加黄原胶能提高木薯淀粉的冻融稳定性。Sasaki等[10]指出，魔芋胶或黄原胶能使大米淀粉形成较脆弱的凝胶。Parada等[11]报道，添加瓜尔豆胶能改善淀粉（玉米、马铃薯、大米、小麦淀粉）类挤压制品的糊化特性及凝胶特性。

迄今为止，关于糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物的影响，国内外未见报道。因此，本试验探究了添加蔗糖或葡萄糖对食品胶—马铃薯淀粉混合物的糊化特性、凝胶特性、膨润特性及冻融稳定性的影响，以期为糖类化合物及食品胶在淀粉食品生产中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

亚麻多糖(FG)：水分含量9.86%(m/m)，新疆利世得生物科技有限公司；

黄原胶(XG)：水分含量14.53%(m/m)，山东中轩生化有限公司；

魔芋胶(KG)：水分含量10.79%(m/m)，海南多环进出口有限公司；

海藻酸钠(AG)：水分含量16.67%(m/m)，海南多环进出口有限公司；

卡拉胶(CA)：水分含量9.47%(m/m)，海南梦园食品有限公司；

马铃薯淀粉(PS)：水分含量16.56%(m/m)，天津顶峰淀粉开发有限公司；

蔗糖：水分含量0.13%(m/m)，天津市北方天医化学试剂厂；

葡萄糖：水分含量8.69%(m/m)，天津市北方天医化学试剂厂；

其余试剂：均为分析纯。

1.2 仪器

物性测定仪：TA-XT.Plus型，英国Stable Micro Systems公司；

快速黏度分析仪：RVA Starchmaster型，澳大利亚Newport公司；

电子天平：BS224S型，北京赛多利斯仪器系统有限公司；

PH计：DELTA320型，梅特勒—托利多仪器（上海）有限公司；

离心机：LXJ-IIB型，上海安亭科学仪器厂；

恒温磁力搅拌器：85-2型，北京华人行创科技有限公司；

电热鼓风干燥箱：DHG-9070A型，上海精宏实验设备有限公司；

数显恒温水浴锅：HH-2型，上海双捷实验设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品水分含量 参照GB 5009.3——2010《食品国家标准 食品中水分的测定》的直接干燥法测定。

1.3.2 样品的制备

(1)马铃薯淀粉悬浊液：称取适量的马铃薯淀粉分散于蒸馏水中配制成7%（m/m，干基计）的悬浊液，待用。

(2)食品胶—马铃薯淀粉混合物的配制：称取适量的食品胶分散于蒸馏水中配成0.3%（m/m，干基计）的悬浊液，用磁力搅拌器充分搅拌30min，然后在85℃下加热8min后冷却至室温，再将马铃薯淀粉加入到食品胶溶液中，充分混匀，待用。

(3)糖对食品胶—马铃薯淀粉混合物加工特性的影响：分别在马铃薯淀粉悬浊液及食品胶—马铃薯淀粉的悬浊液中，添加6%（m/m，干基计）的蔗糖或葡萄糖，充分混匀，待用。

1.3.3 淀粉糊化性质的测定 取1.3.2配制好的样品，用快速黏度分析仪进行测定，测定方法参照文献[1]，记录糊化过程中样品的糊化温度、峰值黏度、末值黏度、衰减值。结果取5次试验的平均值。

1.3.4 淀粉凝胶硬度的测定 取1.3.2中配制好的样品，在沸水浴中糊化10min，冷却至室温后，-4℃下放置24 h，此为凝胶样品。测定前，取出样品恢复至室温后，用质构仪的P/0.5探头测定凝胶样品的硬度。测定速度0.5mm/s，下压形变量90%，探头下压过程中的最大力记为凝胶硬度。结果取5次试验的平均值。

1.3.5 膨润性质的测定 移取40mL 1.3.2中配制好的样品于50mL具塞离心管中（所盛样品中溶质的质量为W），在55，75，95℃下加热30 min，然后迅速冷却至室温，以3 000 r/min离心20min。倒出离心管中的上清液，置于105℃的恒温干燥箱中蒸干后称重，得到质量A，计算其溶解度；将除去上层清液的下层沉淀物称重，得到质量P，计算其膨胀势；将除去上层清液的下层沉淀物在105℃下干燥至质量恒定后称重，得到质量D，计算其持水力。结果取5次试验的平均值。溶解度SOL、膨胀势 SP、持水力 WSI按式(1)～(3)计算：

1.3.6 淀粉冻融稳定性的测定 将1.3.2中配制好的样品糊化后冷却至室温，移取30mL于50mL具塞离心管中（所盛样品糊的质量为M），在-18℃下放置24 h，然后在37℃下放置12 h，随机取出一个样品，其余的样品-18℃放置，如此重复冻融循环5次。将取出的样品以4 500 r/min离心10min，将除去上清液的下层沉淀物称重，得到质量m，计算其析水率。结果取5次试验的平均值。析水率WS按式(4)计算：

1.3.7 统计分析方法 采用SPSS 17.0统计分析软件对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物糊化特性的影响

由图1可知，与不添加糖的对照样品相比，添加蔗糖或者葡萄糖后，PS及食品胶—PS混合物的糊化温度均显著升高。与添加糖类化合物的PS相比，添加蔗糖或葡萄糖的食品胶—PS混合物的糊化温度均显著升高。这可能是因为添加糖类化合物后，糖分子与淀粉分子竞争结合水，限制了淀粉分子的溶胀，使混合物的糊化温度升高[12-14]。这与Sudhakar等[15]的研究结果相似，蔗糖能提高瓜尔豆胶—玉米淀粉混合物的糊化温度和末值黏度。

表1 糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物糊化温度的影响Table1 Effectof Sugar on the Pasting Temperature of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

由图1可知，与不添加糖的对照样品相比，添加蔗糖或者葡萄糖后，除AG—PS、KG—PS混合物的峰值黏度基本无变化外，其它3种食品胶—PS混合物的峰值黏度显著升高。与添加糖的PS相比，除FG—PS、KG—PS混合物的峰值黏度基本无变化外，添加糖的其它3种食品胶—PS混合物的峰值黏度显著降低。对于相同的食品胶—PS混合物，添加蔗糖的混合物与添加葡萄糖的混合物的峰值黏度无明显差别。

图1 糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物峰值黏度的影响Figure 1 Effectof Sugar on the Peak Viscosity of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

由图2可知，与不添加糖的对照样品相比，添加蔗糖后，除CA—PS混合物的末值黏度显著降低外，其它4种食品胶—PS混合物的末值黏度显著升高；添加葡萄糖后，食品胶—PS混合物的末值黏度均显著升高。与添加糖的PS相比，添加蔗糖后，除CA—PS混合物的末值黏度显著降低外，其它4种食品胶—PS混合物的末值黏度基本无变化；添加葡萄糖后，除XG—PS的末值黏度显著升高外，其它4种食品胶—PS混合物的末值黏度基本无变化。

由图3可知，与不添加糖的对照样品相比，添加蔗糖后，CA—PS混合物的衰减值显著降低，其余4种食品胶—PS混合物的衰减值基本不变；添加葡萄糖后，除AG—PS、CA—PS混合物的衰减值基本不变外，其余3种食品胶—PS混合物的衰减值均显著升高。与添加糖的PS相比，添加蔗糖的食品胶—PS混合物衰减值均显著降低；添加葡萄糖，除FG—PS、KG—PS混合物的衰减值基本无变化外，其余3种的食品胶—PS混合物衰减值均显著降低。

图2 糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物末值黏度的影响Figure 2 Effectof Sugar on the Final Viscosity of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

图3 糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物衰减值的影响Figure 3 Effectof Sugar on the Breakdown of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

上述结果表明，添加糖会影响食品胶—PS的糊化特性。食品胶—PS的糊化温度随糖的添加均显著升高；添加糖类后，FG—PS、CA—PS、XG—PS的峰值黏度、末值黏度均显著高于不添加糖的对照；添加蔗糖基本不影响食品胶—PS的衰减值，但添加葡萄糖则导致食品胶—PS的衰减值显著升高，说明添加葡萄糖会降低食品胶—PS的热稳定性。

2.2 糖类化合物对食品胶-马铃薯淀粉混合物凝胶特性的影响

由图4可知，与不添加糖的对照样品相比，添加蔗糖后，FG—PS、AG—PS的凝胶硬度显著增加，XG—PS的凝胶硬度显著降低，其余2种食品胶—PS的凝胶硬度基本不变；而添加葡萄糖后，FG—PS的凝胶硬度增加，CA—PS、KG—PS的凝胶硬度基本不变，AG—PS、XG—PS混合物的凝胶硬度显著降低。与添加糖的PS相比，添加糖的食品胶—PS的凝胶硬度显著降低。对于相同的食品胶—PS，添加葡萄糖的混合物的凝胶硬度显著低于添加蔗糖的，这可能是因为葡萄糖的亲水性好于蔗糖，使蔗糖与淀粉的结合力增强所致[16,17]。王振兴[18]的研究与本试验的研究结果相似，添加蔗糖后的瓜尔豆胶—变性淀粉—大豆分离蛋白混合物的硬度降低。

上述结果表明，添加糖的FG—PS的凝胶硬度显著高于不加糖的对照样品，XG—PS的凝胶硬度则显著低于不加糖的对照样品，CA—PS和KG—PS的凝胶硬度则基本不受糖的影响；此外，添加葡萄糖的混合物的凝胶硬度显著低于添加蔗糖的混合物。

图4 糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物凝胶硬度的影响Figure 4 Effectof Sugar on the Hardness of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

2.3 糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物膨润特性的影响

由表2可知，与不添加糖的对照样品相比，添加糖后，食品胶—PS混合物的溶解度均显著升高。这可能是因为糖本身的亲水作用增强了混合物的溶解度[15,16]。与添加糖的PS相比，添加糖的食品胶—PS混合物的溶解度基本不变。随着温度升高，添加糖的混合物的溶解度呈降低的趋势。

由表3可知，与不添加糖的对照样品相比，添加糖后，食品胶—PS的膨胀势均显著降低。这可能是因为糖的强亲水性，限制了马铃薯淀粉的膨胀，使混合物的膨胀势降低[13,14]。与添加糖的PS相比，添加糖的食品胶—PS混合物的膨胀势基本无变化。随着温度升高，添加糖的食品胶—PS混合物的膨胀势呈升高的趋势。

由表4可知，与不添加糖的对照样品相比，55℃时，添加糖后，混合物的持水力基本不变；75℃或95℃时，添加糖后，混合物的持水力显著降低。与添加糖的PS相比，混合物的持水力基本无显著变化。随着温度升高，添加糖的食品胶—PS混合物的持水力呈升高趋势。相同的食品胶—PS样品相比，添加蔗糖的混合物的持水力显著低于添加葡萄糖的混合物。这可能是因为葡萄糖结合水的能力优于蔗糖，从而使得添加蔗糖的混合物的持水力比添加葡萄糖的混合物较低[16,19]。

上述结果表明，添加糖后，食品胶—PS的溶解度显著升高，膨胀势显著降低，持水力则基本不变。糖的种类对食品胶—PS的溶解度和膨胀势无显著影响，但显著影响混合物的持水力。

2.4 糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物冻融稳定性的影响

表2 糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物溶解度的影响Table2 Effectof Sugar on the Solubilization of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

表3 糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物膨胀势的影响Table3 Effectof Sugar on the Swelling Power of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

由图5可知，冻融循环次数的增加，添加或不添加糖的食品胶—PS的析水率均呈增加的趋势。与不添加糖的对照样品相比，添加糖后，均显著降低了食品胶—PS的析水率；对于

FG—PS、KG—PS，蔗糖与葡萄糖的效果相似，对于XG—PS和CA—PS，添加葡萄糖的效果显著好于添加蔗糖的；对于AG—PS，添加蔗糖的效果显著好于添加葡萄糖的。与不添加糖的PS相比，添加糖的食品胶—PS的析水率均显著降低，这说明5种食品胶均能提高加糖环境下马铃薯淀粉的冻融稳定性。这可能是因为阴离子型的食品胶与带负电荷的马铃薯淀粉静电斥力使冻融的淀粉颗粒增大，且食品胶的亲水基团能与糖分子羟基形成较稳定的氢键，抑制马铃薯淀粉凝胶的凝沉，从而改善了食品胶—马铃薯淀粉混合物的冻融稳定性[19-21]。

表4 糖类化合物对食品胶—马铃薯淀粉混合物持水力的影响Table4 Effectof Sugar on theWater Holding Capability of Food Hydrocolloids—Potato Starch Complex

图5 糖对食品胶—马铃薯淀粉混合物析水率的影响Figure 5 Effectof Sugar on theWater Separation of Food Hydrocolloids—Potato Starch Complex

3 结论

(1)食品胶—PS的糊化温度随糖的添加均显著升高；添加糖类后，FG—PS、CA—PS、XG—PS的峰值黏度、末值黏度均显著高于不添加糖的对照；添加蔗糖基本不影响食品胶—PS的衰减值，但添加葡萄糖则导致食品胶—PS的衰减值显著升高，说明添加葡萄糖会降低食品胶—PS的热稳定性。

(2)添加糖的FG—PS的凝胶硬度显著高于不加糖的对照样品，XG—PS的凝胶硬度则显著低于不加糖的对照样品，CA—PS和KG—PS的凝胶硬度则基本不受糖的影响；此外，添加葡萄糖的混合物的凝胶硬度显著低于添加蔗糖的混合物。

(3)添加糖后，食品胶—PS的溶解度显著升高，膨胀势显著降低，持水力则基本不变。糖的种类对食品胶—PS的溶解度和膨胀势无显著影响，但显著影响混合物的持水力。

(4)与不添加糖的对照样品相比，添加糖后，均显著提高了食品胶—PS的冻融稳定性；与不添加糖的PS相比，添加糖的食品胶—PS的冻融稳定性均显著升高，这说明5种食品胶均能提高加糖环境下马铃薯淀粉的冻融稳定性。

1 吕振磊，李国强，陈海华.马铃薯淀粉糊化及凝胶特性研究[J].食品与机械，2010，26(3):22～27.

2 曹清明，钟海雁，李忠海，等.蕨根淀粉糊化温度测定及影响因素研究[J].食品与机械，2007，23(3):16～19.

3 Hirashima M，Takahashi R，Nishinari K.Changes in the viscoelasticity ofmaize starch pastes by adding sucrose at different stages[J].Food Hydrocolloids，2005，19(2):777～784.

4 吕振磊，王坤，陈海华.亲水胶体对面粉糊化特性和面条品质的影响[J].食品与机械，2011，26(4):26～31.

5 陈海华，亚麻籽胶的功能性质、结构及应用[D].无锡:江南大学，2005.

6 Chen H H，Xu SY，Wang Z.Gelation properties of flaxseed gum[J].Journal of Food Engineering，2006，77(2):295～303.

7 Shi X H，BeMiller N J.Effect of food hydrocolloids on viscosities of starch suspensionsduring pasting[J].Carbohydrate Polymers，2002，50(1):7～18.

8 Achayuthakan P，Suphantharika M.Pasting and rheological properties of waxy corn starch as affected by guar gum and xanthan gum[J].Carbohydrate Polymers，2008，71(1):9～17.

9 Pongsawatmanit R，Srijunthongsiri S.Infcuence of xanthan gum on rheological properties and freeze-thaw stability of tapioca starch[J].Journal of Food Engineering，2008，88(1):137～143.

10 Sasaki T，Kohyama K.Effect of non-starch polysaccharides on the in vitro digestibility and rheological properties of rice starch gel[J].Food Chemistry，2011，127(2):541～546.

11 Parada J，Aguilera M J，Brennan C.Effect of guar gum content on some physical and nutritional properties of extruded products[J].Journal of Food Engineering，2011，103(2):324～332.

12 Gulartea A M，Rosell M C.Physicochemical properties and enzymatic hydrolysis of different starches in the presence of hydrocolloids[J].Carbohydrate Polymers，2011，85(2):237～244.

13 Hester E E，Briant A M，Personius C J.The effect of sucrose on the properties of some starches and flours[J].Cereal Chemistry，1956，33(1):91～101.

14 张根生，孙静，岳晓霞，等.马铃薯淀粉的物化性质研究[J].食品与机械，2010，26(5):22～25.

15 Sudhakar V，Rekha S，Pushpa R.Effect of sucrose on starch-hydrocolloid interactions[J].Food Chemistry，1995，52(2):281～284.

16 孙昌波.加工条件对蕨根淀粉理化及应用特性的影响研究[D].长沙:中南林业科技大学，2010.

17 杜先锋，许时婴，王璋.NaCl和糖对葛根淀粉糊化特性的影响[J].食品科学，2002，23(7):34～36.

18 王振兴.淀粉—蛋白—胶复合物的制备和性质研究[D].南昌:南昌大学，2008.

19 Spies R D，Hoseney R C.Effect of sugars on starch gelatinization[J].Cereal Chemistry，1982，59(2):128～131.

20 Ferrero C，Noemi E Z.Effect of freezing rate and frozen storage on starch-sucrose-hydrocolloid systems[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，2000(80):2 149～2 158.

21 Lee M H，Baek M H，Cha D S，et al.Freeze-thaw stabilization of sweet potato starch gel by polysaccharide gums[J].Food Hydrocolloids，2002，16(2):345～352.