不同裹粉的制备及特性分析

刘 洁，韩可阳，王海洋，刘亚伟

河南工业大学 粮油食品学院，小麦和玉米深加工国家工程实验室，河南 郑州 450001

裹糊食品具有香气诱人、口感酥脆、色泽金黄等特点，主要用肉类、果蔬制品、菌类、奶酪、海产品等进行制作[1-4]。裹糊层从内到外分为裹粉层、裹浆层和面包糠层。其中裹粉层具有防止基质物料中水分散失、提高产品附加值、防止油炸用油氧化、降低产品吸油率等作用，从而确保最终产品肉嫩多汁、外脆里嫩[5]。

研究表明淀粉和改性淀粉可作为裹粉，在热处理过程中发生糊化，在食品基质外层形成致密性的保护膜，从而改善油炸食品的质构，降低含油量[6-11]。蛋白质作为裹粉时能够改善油炸食品的组织形态、增强食品的凝胶性能、提高黏度，从而使产品的持水能力增强，在油炸过程中减少食品油脂的摄入[12-14]。淀粉和蛋白质是两类重要的天然高分子聚合物，对其进一步改性加工可以得到许多性质优良的淀粉-蛋白质复合物，在食品中有广泛的应用[15-16]。但是目前将淀粉和蛋白质的复合物作为裹粉的研究却鲜有报道。

天然淀粉具有资源丰富、安全无毒、稳定性良好等优点，但是本身的性质决定其在很多方面有局限性，如抗剪切性能低、乳化能力差、易老化等，因此需要对其进行改性来提高利用价值，降低应用的局限性[17-18]。在一定条件下利用辛烯基琥珀酸酐(octenyl succinic anhydride，OSA)改性淀粉，得到辛烯基琥珀酸淀粉酯(octenylsuccinated starch，OSS)，可以使淀粉具有两亲的性质，在食品中当作增稠剂和乳化剂使用[19]。玉米醇溶蛋白(zein)在不同浓度醇溶液中的溶解度不同，利用这一特性可以包埋一些具有特殊气味的物质或者一些易挥发、易氧化的营养物质[20]，从而避免了不良风味对食品的影响，保证食品原有的营养特性。zein分子结构中亲水基团和疏水基团的分区明显[21-22]，具有良好的成膜性、耐油性和疏水性，喷涂到食品表面可以起到防潮、防油、减少水分散失、避免食品氧化以及延长食品的保质期等作用。

作者将面粉、木薯淀粉、羟丙基甲基纤维素(hydroxypropyl methyl cellulose，HPMC)、不同质量比的辛烯基琥珀酸淀粉酯-玉米醇溶蛋白复合物(octenylsuccinated starch and zein complex，OSS-zein)分别作为油炸鸡块的裹粉，分析不同裹粉的糊化性质、冻融稳定性和流变学特性，以此研究不同原料在裹粉中的应用性能。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

木薯淀粉：河南省恒瑞淀粉科技股份有限公司；辛烯基琥珀酸酐：国药集团化学试剂有限公司；盐酸、氢氧化钠(分析纯)：洛阳昊华化学试剂有限公司；玉米蛋白湿饼：河南飞天农业开发股份有限公司；香雪高筋粉：中粮(郑州)粮食工业有限公司； HPMC：纯度≥99%，郑州坚久实业有限公司；无水乙醇(分析纯)：天津市天力化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

快速黏度仪：瑞典Perten公司；HAAKE MARS-60流变仪：Thermo Scientific公司；HH-2数显恒温水浴锅：常州普天仪器制造公司；MS 3涡旋振荡器：艾卡(广州)仪器设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 OSS-zein复合物的制备

OSS的制备：称取适量木薯淀粉，调制成质量分数为40%的乳液，快速搅拌使之成为均浆，用3%的NaOH溶液调节体系的pH值，再缓慢加入3%OSA(以淀粉干基计)，严格控制在2 h 滴加完成。反应9 h后，用3%的盐酸溶液将淀粉乳体系的pH值调节至6.5，分别用体积分数为75%的乙醇溶液、去离子水各自连续洗涤3次，洗去样品中残留的OSA，抽滤，滤饼于40 ℃烘干，过100目筛，即得到OSS。

zein的提取：以玉米蛋白湿饼为原料，自然晾干后，过筛得到玉米黄粉(corn gluten meal，CGM)，用0.1 mol/L NaOH溶液去除CGM中的脂肪，V(NaOH)∶V(CGM)=10∶1(以干基计)，静提30 min，然后4 000 r/min离心10 min，弃去上清液，然后用65%乙醇溶液在60 ℃条件下从沉淀的CGM中提取zein，V(乙醇)∶m(CGM)=11∶1(以干基计)，调节pH值为9，恒温水浴锅提取时间为2 h，然后4 000 r/min离心15 min，收集上清液。上清液在-20 ℃的冰箱中放置24 h，低温下沉淀，沉淀物在40 ℃烘干、粉碎、过100目筛，即可得到zein。

OSS-zein复合物的制备：用80%的乙醇溶液将OSS配制成料液比为1∶10(g/mL)的淀粉乳，再把淀粉乳转入40 ℃的恒温水浴锅中，缓慢加入100 g/L 80%乙醇溶液溶解的zein(OSS和zein质量比为10∶0、9.5∶0.5、9∶1、8.5∶0.5、8∶2)，调节体系的pH值为7，恒温混合30 min后，用旋转蒸发仪回收乙醇，40 ℃烘干，过100目筛，得到不同质量比的OSS-zein复合物。

1.3.2 裹粉糊化性质测定

采用快速黏度分析仪(rapid visco analyzer，RVA)对裹粉的糊化特性进行测定。分别称取不同的裹粉配制成5%乳液(以干基计)。设定程序如下：转速在10 s内由960 r/min降至160 r/min，50 ℃保持1 min，然后以12 ℃/min的升温速率经过3.75 min升温至95 ℃，在95 ℃保持2.5 min，再以12 ℃/min的降温速率经过3.75 min降温至50 ℃，在50 ℃保持1.4 min，绘制黏度曲线。

1.3.3 裹粉冻融稳定性测定

根据裹粉形成凝胶的析水率来判定冻融稳定性。称取8 g不同的裹粉制成6%的乳液于50 mL的离心管中，在沸水中加热糊化15 min(糊化过程中每隔1 min在涡旋振荡器上振荡5 s，防止样品形成不均匀的凝胶)，25 ℃冷却30 min，称糊液的质量W1。把样品放入-18 ℃的冰柜中冷冻24 h后，再取出放入25 ℃的水浴锅中解冻12 h，记为1次冻融循环。通过3次冻融循环后，样品4 000 r/min离心15 min，小心倾倒上层液体，称沉淀物的质量W2。

1.3.4 裹粉流变特性测定

静态流变：取1.3.2中制备的不同的乳液，冷却至25 ℃，取适量样品置于流变仪测试台上，程序设定：温度25 ℃，平板直径35 mm，测试间隙1 mm，研究裹粉的表观黏度和应力随剪切速率变化的规律。

频率扫描：取1.3.2中制备的不同的乳液，冷却至25 ℃，取适量样品置于流变仪测试台上，程序设定：夹具选择平板直径35 mm，温度25 ℃，在线性黏弹范围内设置扫描应变1%，扫描频率0.1～10 Hz，研究储能模量(G′)、损耗模量(G″)以及损耗角正切值(tanδ)随角频率变化的规律。

1.4 数据处理

采用SPSS19.0软件对数据进行处理，每组试验重复3次，数据以平均值(D±S) 表示，采用Duncan检验法进行显著性分析(P<0.05)，用Origin9.0软件绘图。

2 结果与分析

2.1 裹粉糊化性质分析

从表1可以看出，OSS-zein复合物峰值黏度、谷底黏度、最终黏度和回生值都高于面粉、木薯淀粉和HPMC。OSS-zein复合物的峰值黏度随着zein添加量的增加而减小。Sopade等[23]也报道了牛奶蛋白和小麦淀粉糊的黏度随着蛋白比例的增加而降低。Chedid等[24]认为淀粉和蛋白复合物的协同作用应取决于淀粉中的直链淀粉和支链淀粉的比例，直链淀粉与蛋白质的协同作用的倾向比较低，这可能是由于直链淀粉间的相互作用优于淀粉和蛋白的相互作用。随着zein含量的增加，OSS-zein复合物的回生值降低，表明zein的添加对油炸裹糊食品的老化有一定的改善作用，这与Joshi等[25]研究的淀粉和蛋白复合物的结论相同，可能是由于木薯淀粉中的直链淀粉含量少；当OSS与zein的质量比为9.5∶0.5时，复合物的崩解值最小，说明热稳定性最好。

表1 不同裹粉的RVA黏度特征值Table 1 Viscosity eigenvalues of different batters Pa·s

2.2 裹粉的冻融稳定性分析

从图1可知，面粉和木薯淀粉凝胶的析水率(42.24%、47.96%)都大于OSS-zein复合物凝胶的析水率(30.80%～37.55%)，表明OSS-zein复合物凝胶的冻融稳定性优于面粉和木薯淀粉的冻融稳定性。质量比为9.5∶0.5～8∶2的OSS-zein复合物凝胶的析水率(35.55%～37.55%)大于OSS淀粉凝胶的析水率(30.80%)(P<0.05)，说明zein的添加使OSS凝胶的冻融稳定性降低，这可能是因为OSS-zein复合物凝胶中zein疏水基团的存在，削弱了淀粉分子对水的吸附作用，使其析水率升高[26]。OSS-zein复合物的黏度远高于面粉、木薯淀粉的黏度(P<0.05)(表1)，说明高黏度的OSS-zein复合物凝胶可以提高裹粉的持水性，从而减小析水率。

注：不同字母表示差异显著(P<0.05)；图中比值为OSS与zein的质量比。图1 不同裹粉的析水率Fig.1 Water syneresis rates of different batters

图2 不同裹粉的静态流变学特性Fig.2 Static rheological properties of different batters

2.3 裹粉的流变特性分析

2.3.1 静态流变

由图2可知，HPMC的剪切应力的变化与剪切速率的变化呈正相关，而且表观黏度最低,不随剪切速率的增加而发生明显变化(1.15～1.21 Pa·s),表现为牛顿流体的性质，这是因为HPMC为冷水可溶的热可逆凝胶。面粉、木薯淀粉和不同质量比的OSS-zein复合物的表观黏度随着剪切速率的增加而下降，这是流体黏度剪切稀化的现象，属于典型的非牛顿流体性质。在流动开始时，剪切速率较低，呈现较高的黏度，随着剪切速率的不断提高，复合物凝胶网络结构破裂，较大聚集体不断崩解，小聚体不断生成，削弱了分子间的相互作用，黏度逐渐下降[27]。剪切速率从低到高的变化中，OSS-zein复合物受到剪切影响而变化的幅度越小，表明OSS-zein复合物在受到剪切时的稳定性得到了提高。

2.3.2 频率扫描

由图3可知，在0.1～10 Hz频率范围内，5种OSS-zein复合物凝胶G′和G″都高于面粉、木薯淀粉、HPMC的G′和G″；而且所有裹粉的G′都高于G″，表现为一种典型的弱凝胶动态流变学行为。说明OSS-zein复合物凝胶结构优于面粉、淀粉、HPMC的凝胶结构。质量比8.5∶1.5的OSS-zein复合物凝胶有最高的G′，而且质量比为9.5∶0.5～8∶2的OSS-zein复合物凝胶G′都高于10∶0的OSS-zein复合物凝胶G′；然而质量比为10∶0的OSS-zein复合物凝胶有最大的G″，这些现象表明zein的添加可以增加OSS的弹性，降低其黏性。OSS在加热糊化后，淀粉颗粒完全破裂，OSS的可变性增加，使其有较小的G′；但是添加zein后，zein在一定程度上会限制OSS颗粒的崩解程度，从而复合物表现出较大的G′和较小的G″。

图3 不同裹粉的频率扫描曲线Fig.3 Frequency scanning curves of different batters

3 结论

OSS-zein复合物糊化的峰值黏度、谷底黏度、最终黏度和回生值都高于面粉、木薯淀粉和HPMC。高黏度的OSS-zein复合物具有较好的冻融稳定性。zein的增加能提高复合物的抗剪切性以及复合物的凝胶弹性。