八宝粥原料淀粉特性及其冻伤改善的研究

李言郡,贲东旭,周小悦,陶文初,郭秀峰,王　华,舒志成

(娃哈哈集团公司研发中心，浙江杭州 310018)



八宝粥原料淀粉特性及其冻伤改善的研究

李言郡,贲东旭,周小悦,陶文初,郭秀峰,王华,舒志成*

(娃哈哈集团公司研发中心，浙江杭州 310018)

为明确八宝粥冻伤机理,并改善冻伤对八宝粥品质的影响,本文检测了八宝粥原料的淀粉含量,并扫描各原料的RVA图谱;对八宝粥成品和原料粉在不同添加剂浓度条件下进行冻融实验,结果表明直链淀粉的加速老化是八宝粥冻伤的主要原因。直链淀粉主要来源是黑米、大麦仁。分别添加5%海藻糖、0.04% 焦磷酸钠、0.05% 蔗糖酯都可改善冻融稳定性。

八宝粥,淀粉,老化,冻融稳定性

八宝粥冻伤主要发生在东北及西北的高寒地区,在较长的低温储运环境下,八宝粥呈现出令人不悦的乳白色结块,并伴有粥水分离现象,且口感变得粗糙,影响产品的品质。淀粉经高温处理后,淀粉分子吸水膨胀,分子被有序破坏,溶出部分直链淀粉分子,形成糊化液[1],稳定的糊化液最终形成了八宝粥的汤汁体系;经过低温处理后,淀粉分子间氢键会再度缔合,分子重新有序排列而产生硬化现象,发生老化或回生现象[2]。老化会造成淀粉脱水、外观变化以及质构变化,比如出现不透明的颗粒、凝胶化、爽滑度下降,产品的感官品质下降。

淀粉的冻融稳定性是淀粉特性的常规测试方法。可以用析水率来表示冻融稳定性的好坏。析水率越大则表示冻融稳定性越差,反之则越好[3]。

针对八宝粥的冻伤现象,并没有相关研究的文献报道。本文检测了糯米、赤豆、黑米、大麦仁、红芸豆、山药和莲子等的淀粉及直连淀粉含量,采用快速粘度分析仪(RVA)检测各原料老化特性,通过冻融稳定性研究分析,建立八宝粥冻伤过程动态模型;通过调整部分八宝粥原料和添加剂如糖类、乳化剂、磷酸盐,改善淀粉老化和冻融稳定性。

1　材料和方法

1.1材料与仪器

红芸豆、红豆、黑米、山药、莲子、糯米、白砂糖,娃哈哈集团公司;海藻糖上海顶弘实业有限公司;焦磷酸钠三聚磷酸钠,云南贝克吉利尼天创磷酸盐有限公司;双乙酰酒石酸单(双)甘油酯(DATEM)杜邦公司;蔗糖酯浙江绿洲生物技术有限公司。

RVA快速粘度仪澳大利亚Newport公司;CYDETE1093旋风式样品磨福斯分析仪器公司;CM520飞鹰咖啡磨台中有伟有限公司;CL-40M高压灭菌锅日本ALP公司;低温冷冻库烟台冰轮公司;5410R多功能台式高速冷冻离心机艾本德公司。

1.2实验方法

1.2.1八宝粥制备定量称取红芸豆、红豆、黑米等原料,经淘洗后加入360 mL容量的三片罐中,加水 320 mL,封盖,放入高压灭菌锅中,加热至121 ℃,保持40 min,冷却至室温,得到实验用八宝粥。

1.2.2原料粉的制备先将八宝粥原料用咖啡磨打成粗粒,再用旋风式样品磨打成粉,过80目筛,制成八宝粥原料粉。

1.2.3成分检测总淀粉、直链淀粉、蛋白质含量分别参照国标相关标准GB/T 5009.9、GB/T 15683、GB 5009.5测定。

1.2.4RVA粘度测定取3.5 g样品,加入到装有25.0 mL蒸馏水的铝罐中,用旋转桨充分搅拌后,置于RVA内,最初10 s以960 r/min 搅拌,形成均匀悬浊液后,保持160 r/min 转速至实验结束。RVA初始温度为50 ℃保持1 min,然后以12 ℃/min提高到95 ℃,在95 ℃保持2.5 min,再以12 ℃/min 降至50 ℃并保持2 min。整个测定过程历时13 min,温度和转速由随机软件控制。

1.2.5冻融稳定性测定准确称取1 g样品(绝干),置于烧杯中,加水配成质量分数1%(以干基计算)的乳液,在灭菌锅中加热至121 ℃,保持15 min,冷却,当温度降到60 ℃时,取约10 mL倒入预先已称重的10 mL离心管内,称重。在-20～-15 ℃冷冻库中放置24 h后,取出自然解冻,在25 ℃条件下,在离心机中(3000 r/min)离心15 min,除去上清液,称重,计算析水率。析水率越小,样品的冻融稳定性越好。

析水率(%)=冷冻前原料糊质量-冻融并离心后沉淀质量/冷冻前原料糊质量×100

1.2.6八宝粥成品反复冻融实验将同批次多罐八宝粥置于冷冻库(-18 ℃)中,每隔14 d取出,常温自然解冻48 h,取样进行测定,其余送回冷库中,继续冷冻,做多次反复冻融实验。

1.2.6.1筛上湿重及颗粒破碎程度将冻融后的八宝粥倒在20目筛网上,用纯水清洗过滤至颗粒表面无粘滞物,沥水10 min,手工剥离并统计各原料颗粒数,并记算各原料破损率。样品颗粒出现断裂或有深度裂痕视为破损。

破损率(%)=装罐前投放颗粒数-冻融后完整颗粒数/装罐前投放颗粒数×100

1.2.6.2干物质含量测定将一罐八宝粥(准确称重)倒在20目筛网上,静止过滤10 min,然后用300 mL的纯水清洗过滤,经过10000 r/min 10 min,倒掉上清液,取出下层固形物,用滤纸吸干,然后放入烘箱90 ℃干燥16 h至恒重,测定其质量并计算干物质含量,检测蛋白质、淀粉、直链淀粉含量。

1.2.7不同原料及不同添加剂对冻融后析水率的影响根据产品设计的成本及口感要求选择9%蔗糖和5%海藻糖溶液进行冻融实验;根据GB2760 添加剂限量要求及预实验结果选择0.02% DATEM和0.05%蔗糖酯溶液,0.04%焦磷酸钠和0.04%三聚磷酸钠溶液进行冻融实验。

称取八宝粥原料粉各6 g,分别加入预先配制的100 mL含9%蔗糖和5%海藻糖溶液中,调成6%的原料乳液,参照 1.2.5中方法进行冻融实验并计算析水率。

称取八宝粥原料粉各6 g,分别加入预先配制的100 mL含0.02% DATEM和0.05%蔗糖酯溶液中,调成6%的原料乳液,参照 1.2.5中方法进行冻融实验并计算析水率。

称取八宝粥原料粉各6 g,分别加入预先配制的100 mL含0.04%焦磷酸钠和0.04%三聚磷酸钠溶液中,调成6%的原料乳液,参照 1.2.5中方法进行冻融实验并计算析水率。

1.2.8数据处理方法冻融试验采用3次重复试验方法，相关试验数据为3次试验数据的平均值。

2　结果与讨论

2.1八宝粥原料中淀粉、直链淀粉含量

淀粉糊在短时间内结晶是因为直链淀粉凝胶发生结晶引起的[4]。直链淀粉呈直链结构,空间障碍小,易于取向,进而易于重新结晶;而支链淀粉呈树枝状结构,空间障碍大,不易于重结晶[5]。针对八宝粥原料中的淀粉含量及组成进行了系统地比较、分析,相关数据列于表1中。赤豆、黑米、红芸豆、大麦仁中的直链淀粉含量较高。

表1　八宝粥原料与八宝粥中淀粉、直链淀粉含量Table 1　Contents of the starch and amylase in each materials of eight treasures congee

2.2八宝粥原料粘度分析

RVA谱中具有几个特征值,峰值粘度、保持粘度、衰减值、最终粘度、回生值、峰值时间和糊化温度。其中,回生值可用于评估各淀粉原料的老化特征[6]。从表2中可以看出,大麦仁和黑米的回生值较高,是影响八宝粥体系冻融稳定性的主要因素。赤豆和红芸豆原料粉的RVA图谱(见图1)呈平滑上升趋势,可以认为赤豆和红芸豆淀粉无显著的老化过程。

表2　八宝粥原料RVA特征值Table 2　RVA eigenvalues of the materials in eight treasures congee

注:“/”反映连续上升曲线,不存在相关特征值。

表3　冻融次数对八宝粥中颗粒状内容物破裂的影响Table 3　The effect of the cycle time of freeze-thaw on rupture of granular contents in eight treasures congee

图1　八宝粥原料RVA图谱Fig.1　RVA profile of each materials in eight treasures congee

2.3冻融次数对八宝粥中颗粒状内容物破裂的影响

由表3可以看出,循环冻融条件下,筛上物湿重逐级减少,颗粒状内容物的组织结构受到一定的破坏,以至出现表皮破裂,部分内容物扩散到汤汁体系中。从颗粒破损率动态变化上分析,受冻融条件影响较大的为黑米、大麦、赤豆。红芸豆和莲子在前期未出现破损,三次冻融后,表皮出现破损,内部组织出现崩解,形成微小组织碎块进入汤汁体系中，使汤汁浓度升高。淀粉的老化与淀粉糊含水量有密切的联系。水分含量较高时,浓度降低,淀粉分子交联缠绕和聚合机会较少,可以延缓淀粉的老化。汤汁浓度升高,交联机会增加,老化加速[7]。

2.4冻融对八宝粥淀粉、直链淀粉、蛋白质的影响

从表4数据分析,汤汁中有一定的蛋白质存在,并不是单纯的淀粉胶体体系,八宝粥原料在正常加工条件下,没有表皮的糯米、黑米、山药块和部分的大麦仁、赤豆经高温高压作用下,有一定的组织成分溶出，汤汁中离心出的干物质有5.4 g/罐，含蛋白质0.427 g/罐。冻融处理后,有表皮的大麦、赤豆、莲子、红芸豆逐渐出现表面破损,内部组织溶出。蛋白质、淀粉及直链淀粉出现不同比例增加,各成分对汤汁干重增加比例的贡献,依次为直链淀粉、淀粉、蛋白质。含直链淀粉较高的原料对汤汁干重的增加贡献较大。

表4　冻融对八宝粥总淀粉、直链淀粉、蛋白质的影响Table 4　The effect of freeze-thaw on the contents of starch,amylose and protein in eight treasures congee

2.5糖类对八宝粥冻融稳定性的影响

糊化淀粉在有糖存在时,淀粉分子间的缔合受到阻碍,并且淀粉糊中的部分水会被糖夺取,使之成为稳定状态[8]。海藻糖作为一种抗恶劣环境的生物防护剂,在脱水冷冻条件下,表现出保水、延缓淀粉老化、延长食品保质期的效果[9]。从图2中可以看出,蔗糖和海藻糖对原料的析水率有改善作用,但赤豆和莲子的析水率增大，可能与高浓度糖液的渗透压有关。结合直链淀粉含量较少和糊化曲线特征值状况分析，赤豆和莲子对汤汁体系的冻融稳定性影响较小，故没有进行深入展开研究。

图2　蔗糖和海藻糖对冻融后析水率的影响Fig.2　The effect of saccharose and mycose on the water separation ratio after freezing and thawing process

2.6乳化剂对八宝粥冻融稳定性的影响

乳化剂对于抑制淀粉的老化也发挥着一定的作用。乳化剂可以随疏水基进入淀粉的α-螺旋结构,形成复合物,发挥防止淀粉老化的作用。从图3中可以看出,DATEM 和蔗糖酯均有影响,但对红芸豆、莲子影响较弱或起负作用。

图3　乳化剂对冻融后析水率的影响Fig.3　The effect of emulsifier on the water separation ratio after freezing and thawing process

2.7磷酸盐对八宝粥冻融稳定性的影响

3　结论

八宝粥的冻融实验得出,直链淀粉是加速老化的主要原因。主要表现于冻融过程中,八宝粥汤汁逐渐变白;汤汁干物质中直链淀粉增重率高于汤汁干物质增重率;直链淀粉含量高的原料析水率较高。原料成分检测和RVA检测结果表明,加速体系老化

图4　磷酸盐对冻融后析水率的影响Fig.4　The effect of phosphate on the water separation ratio after freezing and thawing process

的直链淀粉主要来源于黑米、大麦仁。

在八宝粥中分别添加5%海藻糖、0.04% 焦磷酸钠、0.05% 蔗糖酯都可有效降低部分八宝粥原料析水率,改善冻融稳定性。几种功能性成分有效复配具备提升粥体冻融稳定性的可能。

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Research of frostbite improvement and starch properties of eight treasures congee

LI Yan-jun,BEN Dong-xu,ZHOU Xiao-yue,TAO Wen-chu,GUO Xiu-feng,WANG Hua,SHU Zhi-cheng*

(Research and Development Center of Hangzhou Wahaha Group Co. Ltd,Hangzhou 310018,China)

In order to determine the mechanism of the frostbite of eight treasures congee and improve the effect of frostbite on the quality of eight treasures congee,in this study,the contents of starch in eight treasures congee materials were detected,and the RVA profiles of the materials were scanned. It was found that the retrogradation of amylase was the main cause of frostbite in eight treasures congee after undergoing freeze-thaw tests in the presence of different additives with different concentrations,and black rice and barley were the primary source of amylase. The freeze-thaw stability could be improved by adding 5% mycose,0.04% sodium pyrophosphate and 0.05% sucrose ester.

eight treasures congee;starch;retrogradation;freeze-thaw stability

2015-08-24

李言郡(1969-),男，硕士，高级工程师，从事食品饮料开发，E-mail：lyj@wahaha.com.cn。

舒志成(1964-)，男，本科，高级工程师，负责罐头食品研发，E-mail:shzhch@wahaha.com.cn。

国家科技部项目(2012BAD31B06)。

TS201.1

B

1002-0306(2016)03-0216-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.03.037