亚麻多糖对木薯淀粉和红薯淀粉糊物理性质的影响

赵 阳 王慧云 陈海华 赵 霞 王雨生,2

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

木薯淀粉资源丰富、价格低廉，是优良的食品工业原辅料[1]。红薯淀粉是生产粉丝、淀粉糖及生物发酵产品的重要原料[2]。然而天然木薯淀粉、红薯淀粉存在易老化、易析水、不耐热，易受食品成分、加工贮藏条件影响等缺点，限制了其应用。因此，有必要采取一定措施改善其性质。

亚麻多糖是由酸性亚麻多糖与中性亚麻多糖2种组分构成的一种阴离子型亲水胶体[3-4]，具有增稠、弱凝胶、乳化及乳化稳定等性质，且在酸、碱、加热、冷冻等及与食品中其他成分共存的环境下稳定性较好[5-6]。亲水胶体与淀粉之间的相互作用能够影响淀粉的性质。吕振磊等[7]研究表明，卡拉胶能够使马铃薯淀粉的凝胶结构紧密。冷云等[8]的研究表明，阴离子多糖能够提高马铃薯淀粉在高浓度糖环境中的膨胀力和冻融稳定性。蔡旭冉等[9]的研究表明，黄原胶能够增强马铃薯淀粉的耐盐性。杨书珍等[10]研究表明，黄原胶能够有效改善红薯粉丝的质量。Dipjyoti等[11]报道，亲水胶体-淀粉复合体系是良好的食品增稠剂、胶凝剂。以上研究均表明，亲水胶体能够改善淀粉性质，扩大了淀粉在食品中的应用范围。作为一种新型亲水胶体，亚麻多糖对淀粉性质的影响，具有潜在的研究价值。Muadklay等[12]的研究表明，亚麻多糖能够提高木薯淀粉的冻融稳定性。王宏霞等[13]的研究表明，亚麻多糖能够抑制玉米淀粉的老化。而关于亚麻多糖对木薯淀粉、红薯淀粉糊化性质和凝胶性质的影响，国内外系统的研究较少。

本试验采用快速黏度分析法、质构分析法、离心法、冻融循环法等方法，研究了亚麻多糖对木薯淀粉、红薯淀粉物理性质的影响，以及NaCl、蔗糖、葡萄糖、酸碱等对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合体系的物理性质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

亚麻多糖(FG, 水分含量9.86%)：新疆利世得生物科技有限公司；木薯淀粉(TS, 水分含量11.76%)、红薯淀粉(SPS, 水分含量12.60%)：天津顶峰淀粉开发有限公司；其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器

RVA Starchmaster快速黏度分析仪：澳大利亚New-port公司；TA-XT. Plus型物性测定仪：英国Stable Micro Systems公司；BS224S型电子天平：常熟市双杰测试仪器厂；85-2型磁力搅拌器：北京华人行创科技有限公司；101-1型恒温干燥箱：上海精宏实验设备有限公司。

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

1.3.2.1 木薯淀粉、红薯淀粉悬浊液

称取适量的木薯淀粉或红薯淀粉分散于蒸馏水中配制成7%(w/w，干基计)的悬浊液，待用。

1.3.2.2 亚麻多糖-木薯淀粉(FG-TS)/亚麻多糖-红薯淀粉(FG-SPS)复合体系的配制

称取适量的亚麻多糖分散于蒸馏水中配成0.3%(w/w，干基计)的悬浊液，用磁力搅拌器充分搅拌30 min，然后在85 ℃下加热8 min后冷却至室温，再将7%(w/w，干基计)的木薯淀粉或红薯淀粉加入到亲水胶体溶液中，充分混匀，待用。

1.3.2.3 NaCl、蔗糖、葡萄糖对FG-TS/FG-SPS复合体系糊化特性和凝胶特性的影响

分别在TS/SPS悬浊液及FG-TS/FG-SPS复合体系中，添加6%(w/w，干基计)的NaCl或糖类化合物，测定其糊化特性和凝胶特性。

1.3.2.4 pH对FG-TS/FG-SPS复合体系糊化特性和凝胶特性的影响

分别用0.1 mol/L柠檬酸或碳酸钠溶液，调节TS/SPS悬浊液及FG-TS/FG-SPS复合体系的pH至2或10，测定其糊化特性和凝胶特性。

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[7]，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10 min，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0.5 mm/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 淀粉冻融稳定性的测定

参照参考文献[12]测定，用析水率表示淀粉的冻融稳定性，结果取5次试验的平均值。析水率计算公式：

析水率/%=[(淀粉糊总质量-离心所得沉淀质量)/淀粉糊总质量]×100

1.3.6 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亚麻多糖对木薯淀粉、红薯淀粉糊化性质和凝胶性质的影响

2.1.1 亚麻多糖对木薯淀粉、红薯淀粉糊化性质和凝胶硬度的影响

由图1可知，亚麻多糖(FG)对木薯淀粉(TS)、红薯淀粉(SPS)的糊化性质有显著影响。添加FG后，亚麻多糖-木薯淀粉(FG-TS)、亚麻多糖-红薯淀粉(FG-SPS)复合体系的糊化温度、峰值黏度、末值黏度、衰减值均升高。由此说明，FG能增强TS、SPS复合体系的膨胀力，降低热稳定性。该结果与黄原胶改变木薯淀粉糊化性质的结果一致，与海藻酸钠改变木薯淀粉糊化性质的结果不太一致，例如，朱玲等[14]研究表明，黄原胶能使TS的糊化温度、峰值黏度、末值黏度升高。王颖等[15]研究表明，海藻酸钠能使TS的糊化温度降低，峰值黏度升高。

注：字母不同表示2个处理间差异显著P<0.05。对照组为未处理的原淀粉，下同。

图1 亚麻多糖对木薯淀粉、红薯淀粉糊化性质的影响

由图2可知，添加FG后，FG-TS、FG-SPS复合凝胶的硬度均略有降低。由此说明，亚麻多糖能使TS、SPS的凝胶结构疏松。这可能是因为FG在淀粉三维网状组织中形成膜壁，阻止了淀粉羟基之间的缔结[16]。王宏霞等[13]研究表明，FG能使玉米淀粉的凝胶硬度显著降低，这与本试验的研究结果一致。

图2 亚麻多糖对木薯淀粉、红薯淀粉凝胶硬度的影响

2.1.2 亚麻多糖对木薯淀粉、红薯淀粉凝胶冻融稳定性的影响

由图3可以看出，随冻融循环次数的增加，TS、STS、FG-TS、FG-SPS凝胶的析水率均增加。添加FG后，TS、SPS的析水率升高。这说明FG降低了TS、SPS的冻融稳定性。这可能是因为在低温条件下，FG与水之间、TS或SPS与水之间的氢键更易断裂，而使FG-TS、FG-SPS凝胶失水[17]。其他多糖也会降低淀粉的冻融稳定性，如周子丹等[17]研究表明魔芋胶能降低TS的冻融稳定性，这与本试验的研究结果一致。

图3 亚麻多糖对木薯淀粉、红薯淀粉糊冻融稳定性的影响

2.2 NaCl对复合体系的糊化性质、凝胶性质的影响

由图4可知，NaCl对FG-TS、FG-SPS复合体系糊化性质影响较大。添加NaCl后，与原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS复合体系的糊化温度、峰值黏度、衰减值、末值黏度升高。由此说明，盐存在时，FG能增强TS、SPS的膨胀力，降低热稳定性。这可能是因为FG是一种阴离子多糖，盐离子影响其所带电荷，进而影响了FG与TS、STS间的相互作用，导致其糊化性质发生变化[9]。

图4 NaCl对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合体系糊化性质的影响

由图5可知，添加NaCl后，FG-TS、FG-SPS复合凝胶的硬度均高于相应的原淀粉凝胶的硬度。这说明在添加盐的环境下，FG使TS、SPS凝胶的结构更加紧密。这可能是因为盐离子与FG所带负电荷之间的相互作用，使FG-TS、FG-SPS的凝胶网络结构紧密[9]。

图5 NaCl对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合体系凝胶硬度的影响

由图6可以看出，添加NaCl后，与原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS复合凝胶析水率降低。这说明有盐存在的条件下，FG能提高TS、SPS复合凝胶的冻融稳定性。这可能是因为FG使冰晶中的自由水量减少，从而减少了TS、SPS凝胶网状结构在冻融过程中的破坏[9]。由图6还可以看出，盐存在时，FG-TS复合凝胶的析水率降低程度大于FG-SPS复合凝胶，这说明在盐存在的条件下，FG对TS影响更大。

图6 NaCl对亚麻多糖-木薯淀粉糊、亚麻多糖-红薯淀粉糊冻融稳定性的影响

2.3 糖对复合体系糊化、凝胶性质的影响

2.3.1 糖对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合体系糊化性质的和凝胶硬度的影响

由图7可知，蔗糖、葡萄糖影响复合体系的糊化性质。添加糖后，与原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS复合体系的糊化温度、峰值黏度、衰减值、FG-SPS复合体系的末值黏度升高。由此说明，有糖存在的条件下，FG能增强TS、SPS的膨胀力，降低热稳定性。这可能是由于糖的强亲水性影响了FG分子、淀粉颗粒的吸水溶胀所导致[8]。由图7还可以看出，蔗糖对FG-TS复合体系的峰值黏度、末值黏度、衰减值的影响更大；葡萄糖对FG-SPS复合体系的峰值黏度、衰减值的影响程度较大。

图7 糖对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合体系糊化特性的影响

由图8可知，添加蔗糖后，与原淀粉凝胶相比，FG-TS、FG-SPS复合体系的凝胶硬度均明显降低。添加葡萄糖后，与原淀粉凝胶相比，FG-TS复合体系的凝胶硬度降低，FG-SPS复合凝胶体系硬度升高。这说明添加蔗糖或葡萄糖，FG破坏了TS凝胶结构的致密性；添加葡萄糖后，FG使SPS凝胶结构更加紧密。

图8 糖对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合体系凝胶硬度的影响

2.3.2 糖对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合凝胶冻融稳定性的影响

由图9可知，蔗糖与葡萄糖对复合凝胶析水率影响不同。添加蔗糖或葡萄糖后，与原淀粉相比，FG-TS复合凝胶的析水率降低，FG-SPS复合凝胶的析水率升高。这说明在糖存在的条件下，FG提高TS凝胶的冻融稳定性，降低SPS凝胶的冻融稳定性。

图9 糖对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合凝胶冻融稳定性的影响

2.4 pH对亚麻多糖-薯类淀粉复合体系的糊化、凝胶性质的影响

2.4.1 pH对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合体系糊化性质和凝胶硬度的影响

由图10可以看出，pH显著影响亚麻多糖-薯类淀粉复合体系的糊化性质。在pH 2及pH 10时，与原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS复合体系的糊化温度、峰值黏度、末值黏度、衰减值均升高。这说明在低pH或高pH条件下，FG能提高TS、SPS的膨胀力，降低热稳定性。

图10 pH对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合体系的糊化性质的影响

由图11可知，pH 2时，TS、FG-TS复合体系无法形成凝胶；与SPS凝胶相比，FG-SPS复合体系凝胶硬度无显著变化。pH 10时，与原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS复合凝胶体系的硬度降低。这说明在酸性条件下，FG对TS、SPS凝胶体系无显著影响，在碱性条件下，FG导致凝胶体系的结构疏松。这可能是因为FG、TS、SPS在碱性条件下发生降解所致[18]。

注：pH 2时TS凝胶强度为0，表明不能形成凝胶。图11 pH对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合体系凝胶硬度的影响

2.4.2 pH对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合凝胶冻融稳定性的影响

由图12可知，pH影响复合凝胶析水率。pH 2时，与原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS复合体系析水率无明显变化。pH 10时，与原淀粉相比，FG-TS复合体系析水率明显降低，FG-SPS复合体系析水率无明显变化。这说明FG对TS、SPS在低pH条件下的冻融稳定性无显著影响，增强TS在强碱条件下的冻融稳定性。这可能是因为FG、TS在碱性条件下发生适当的降解，使TS颗粒膨胀程度加大，持水力增加[18]。

图12 pH对亚麻多糖-木薯淀粉、亚麻多糖-红薯淀粉复合体系冻融稳定性的影响

3 结论

3.1 在自然条件下，FG能增强TS、SPS的膨胀力，降低热稳定性，使TS、SPS凝胶更加紧密、冻融稳定性降低。

3.2 在盐存在的条件下，FG能增强TS、SPS的膨胀力、降低热稳定性，使TS、SPS凝胶的结构更加紧密，冻融稳定性增强。

3.3 在糖存在的条件下，FG能增强TS、SPS膨胀能力、降低热稳定性，使TS凝胶的结构疏松、冻融稳定性增强，SPS的冻融稳定性降低。

3.4 在低pH或高pH条件下，FG能提高TS、SPS的膨胀力、降低热稳定性，酸性条件下，FG对TS、SPS凝胶体系无显著影响，SPS冻融稳定性降低。在碱性条件下，FG导致TS、SPS凝胶体系的结构疏松，TS冻融稳定性提高。

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