西米交聯(lián)淀粉的理化性質(zhì)*

張良，張本山

(華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州，510640)

西米交聯(lián)淀粉的理化性質(zhì)*

張良，張本山

(華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州，510640)

以三偏磷酸鈉為交聯(lián)劑，采用水分散法制備西米交聯(lián)淀粉，利用掃描電鏡、聚焦光束發(fā)射測量儀、Brabender快速黏度計(jì)和紫外分光光度計(jì)對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行測定和分析，并與西米原淀粉進(jìn)行比較。結(jié)果表明:西米交聯(lián)淀粉發(fā)生了中等程度的交聯(lián);西米交聯(lián)淀粉保持了西米原淀粉絕大多數(shù)顆粒完整、呈橢圓形、存在斷切面和斷切面處有凹坑的形貌特征，但其表面比較粗糙，有凹痕，且斷切面處凹坑更加明顯;西米交聯(lián)淀粉顆粒粒徑分布圖呈單峰，在水相中的平均粒徑為30.1μm，比西米原淀粉顆粒小;西米交聯(lián)淀粉比西米原淀粉難于糊化，其熱穩(wěn)定性和冷糊穩(wěn)定性均優(yōu)于西米原淀粉，有很高的最終黏度;西米交聯(lián)淀粉的透光率為5.1%，小于西米原淀粉，其透明度較差。

西米，交聯(lián)淀粉，理化性質(zhì)

西米的成分幾乎是純淀粉，含碳水化合物88%，蛋白質(zhì)0.5%，含有少量脂肪及B類維生素［1］。在國外，它已被廣泛應(yīng)用于食品加工工業(yè)中，東南亞地區(qū)用它制作粉絲、面包、布丁，歐美地區(qū)用它做醬汁增稠劑［2］。國內(nèi)學(xué)者高凌云等已經(jīng)對(duì)西米淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)［2］、物化性質(zhì)［3］和流變學(xué)性質(zhì)［4－5］進(jìn)行了研究，但對(duì)西米變性淀粉的性質(zhì)的研究卻未見報(bào)道。

交聯(lián)淀粉是一種重要的變性淀粉，是淀粉的醇羥基與具有二元或多元官能團(tuán)的化學(xué)試劑形成二醚鍵或二酯鍵，使兩個(gè)或兩個(gè)以上的淀粉分子之間“架橋”在一起，呈多維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可增強(qiáng)保持顆粒結(jié)構(gòu)的氫鍵，加強(qiáng)顆粒的緊密程度［6］，其特點(diǎn)是穩(wěn)定性好、抗老化和抗相分離性高，具有比原淀粉更優(yōu)良的性質(zhì)，在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等方面都有廣泛應(yīng)用。因此，隨著改性淀粉行業(yè)的發(fā)展及各行各業(yè)對(duì)新原料的需求，西米交聯(lián)淀粉無疑將受到人們的關(guān)注。本文以西米淀粉為原料，以三偏磷酸鈉為交聯(lián)劑，制備了中等程度的西米交聯(lián)淀粉，并對(duì)其顆粒結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 主要材料與儀器

西米淀粉(購于馬來西亞，水分含量為14.21%);馬鈴薯淀粉(購于長春黃龍食品工業(yè)有限公司，產(chǎn)品水分含量為15.42%);其他藥品均為分析純化學(xué)試劑，天津市富宇精細(xì)化工有限公司。

德國Bruker公司Vector 33傅里葉變換紅外譜儀;美國FEI，QUANTA．4OO掃描電子顯微鏡(SEM);美國Lasentec FBRM D600L聚焦光束發(fā)射測量儀;德國Viscograph-E型Brabender黏度計(jì);美國Brookfield DV-ⅠPrime型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì);TU-1810紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 交聯(lián)淀粉的制備

稱取200 g淀粉(干基)調(diào)成質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%淀粉乳，加入6 g NaCl，攪拌均勻后，加入3 g三偏磷酸鈉，用0.1 mol/L的NaOH調(diào)pH=10.5，在50℃下反應(yīng)2 h，停止反應(yīng)，用0.1 mol/L的HCl調(diào)pH值為6.0～6.8，過濾洗滌，真空抽濾，55℃下干燥6 h，粉碎，過篩(100目)，即得西米交聯(lián)淀粉。

1.2.2 交聯(lián)度的測定

本實(shí)驗(yàn)采用沉降積來表示交聯(lián)度的大小。具體方法為:稱取0.5g絕干樣品于100 mL燒杯中，用移液管加25 mL蒸餾水，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的溶液。將燒杯置于82～85℃的水浴中，稍加攪拌，保溫2 min，取出冷卻至室溫，用2只刻度離心管，分別倒入10 mL糊液，4 000r/min離心2 min，將上清液倒入另一只同樣體積的離心管中，讀出體積數(shù)(mL)，計(jì)算沉降積。對(duì)同一樣品進(jìn)行2次平行測定。

沉降積=10－V(mL)，式中V為上清液的體積(mL)。

1.2.3 顆粒形貌觀察

用雙面膠將淀粉樣品固定在樣品臺(tái)上，經(jīng)過噴金處理，再將待測樣品置于掃描電子顯微鏡下觀察，拍攝具有代表性的淀粉顆粒的形貌特征。

1.2.4 粒度分析

將制得的交聯(lián)淀粉用蒸餾水配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%淀粉(干基)乳，攪拌器以300 r/min的轉(zhuǎn)速攪動(dòng)淀粉乳，用聚焦光束發(fā)射測量儀對(duì)淀粉顆粒粒度進(jìn)行分析［8］。

1.2.5 Brabender黏度分析

用德國Viscograph-E型Brabender黏度計(jì)測定黏度曲線。準(zhǔn)確稱取一定量的樣品，在600 mL燒杯中加入適量的蒸餾水使淀粉乳總重量為460 g，將攪勻后的淀粉乳樣品倒入黏度計(jì)的測量杯中，開動(dòng)儀器，以3℃/min的速率加熱到95℃，保溫30 min，再以3℃/min的速率冷卻到50℃，保溫30 min，自動(dòng)獲得粘度曲線［3］。

1.2.6 透明度測定

準(zhǔn)確稱量干燥恒重1.0 g的淀粉樣品加入到100 mL蒸餾水中，配置成為10 g/L的淀粉乳，沸水浴中加熱30 min并不斷攪拌，充分糊化樣品，然后在冷水浴中冷卻至30℃。以蒸餾水為空白(設(shè)為100%的透光率)，比色皿厚度為1 cm，在620 nm處測定樣品的透光率。同一樣品測定3次取平均值。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 沉降積

本實(shí)驗(yàn)采用沉降積來表示交聯(lián)度的大小，沉降積越小，說明交聯(lián)度越高。由1.2.2方法測得的西米交聯(lián)淀粉的沉降積為3.0 mL，表明其發(fā)生了中等程度的交聯(lián)。

2.2 顆粒形貌變化結(jié)果

由圖1和圖2可以看出，西米交聯(lián)淀粉保持了西米原淀粉絕大多數(shù)顆粒完整、呈橢圓形、存在斷切面和斷切面處有凹坑的形貌特征，但其表面比較粗糙，有凹痕，且斷切面處凹坑更加明顯，這說明中等程度的西米交聯(lián)淀粉的交聯(lián)作用大多發(fā)生在表面和斷切面處，并未破壞淀粉顆粒的整體結(jié)構(gòu)。交聯(lián)作用對(duì)西米淀粉表面和斷切面的影響還有待進(jìn)一步研究。

2.3 顆粒粒度變化結(jié)果

由圖3和圖4可看出，西米交聯(lián)淀粉與西米原淀粉的顆粒粒徑分布趨勢基本一致，由于顆粒大小相對(duì)均一，粒徑分布圖均呈單峰;由表1可以看出西米交聯(lián)淀粉顆粒在水相中的平均粒徑為30.1 μm，小于其原淀粉的平均粒徑31.6 μm，這可能是由于交聯(lián)鍵作用比氫鍵強(qiáng)，交聯(lián)作用使淀粉顆粒的緊密程度進(jìn)一步加強(qiáng)，使顆粒更加堅(jiān)韌［10］。西米交聯(lián)淀粉與西米原淀粉的顆粒平均粒徑見表1。

圖1 西米交聯(lián)淀粉(×1 000)

圖2 西米原淀粉(×1 000)

圖3 西米交聯(lián)淀粉的顆粒粒徑分布

圖4 西米原淀粉的顆粒粒徑分布

表1 平均粒徑

2.4 黏度的變化

由圖5可看出，和西米原淀粉相比，西米交聯(lián)淀粉黏度曲線變化顯著，峰值黏度峰不明顯，峰值黏度降低，之后，隨著加熱的進(jìn)行，其黏度一直升高，最終達(dá)到最高值，表明其發(fā)生了中等程度的交聯(lián)［11］，這與通過沉降積測得的交聯(lián)度結(jié)果相符。

由表2可看出，西米交聯(lián)淀粉的A值(72.4℃)高于西米原淀粉(70.2℃)，表明其比西米原淀粉難于糊化，這是因?yàn)榻宦?lián)化學(xué)鍵的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于氫鍵，增強(qiáng)了顆粒結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，抑制顆粒膨脹、破裂［10］。

西米交聯(lián)淀粉的降落值(14.0)小于西米原淀粉(356.0)，表明西米交聯(lián)淀粉能顯著降低原淀粉的降落值，明顯提高原淀粉的熱穩(wěn)定性。另外，在95℃保溫過程中，西米交聯(lián)淀粉糊黏度幾乎維持恒定不變，這表明西米交聯(lián)淀粉有很好的熱穩(wěn)定性。

在50℃保溫過程中，西米交聯(lián)淀粉糊粘度幾乎維持恒定不變，而西米原淀粉卻呈下降趨勢，表明其冷糊穩(wěn)定性高于原淀粉。

由于中等程度的西米交聯(lián)淀粉有很好的熱穩(wěn)定性、冷糊穩(wěn)定性和高的最終粘度，適合作為食品穩(wěn)定劑和增稠劑。

圖5 西米原淀粉和交聯(lián)淀粉糊的Brabender黏度圖

表2 西米原淀粉和交聯(lián)淀粉糊的Brabender黏度

2.5 透明度分析

圖6 西米原淀粉和西米交聯(lián)淀粉的透光率

淀粉糊透明度與淀粉糊的流變性、抱水性、抗稀釋性和凝沉性等都有關(guān)，是一個(gè)重要的感官指標(biāo)，也是影響食品加工重要因素之一，直接關(guān)系到淀粉類產(chǎn)品的外觀和用途。常利用透光率表示淀粉糊透明度高低，透光率愈大，淀粉糊的透明度愈大。由圖6可看出，西米交聯(lián)淀粉的透光率為5.1%，而西米原淀粉透光率為29.1%，說明其透明度明顯低于原淀粉，這是因?yàn)榈矸劢?jīng)交聯(lián)改性后，淀粉分子被交聯(lián)化學(xué)鍵交聯(lián)在一起，分子比重增加，親水性減弱，容易凝沉，增加了光的散射和反射，減少了光的透射，從而降低了其透明度［12］。

3 結(jié)論

(1)本實(shí)驗(yàn)所制得的西米交聯(lián)淀粉的沉降積為3.0 mL，表明其發(fā)生了中等程度的交聯(lián)。

(2)通過掃描電鏡觀察出西米交聯(lián)淀粉保持了西米原淀粉絕大多數(shù)顆粒完整、呈橢圓、存在斷切面和斷切面處有凹坑的形貌特征，但其表面比較粗糙，有凹痕，且斷切面處凹坑更加明顯。

(3)用聚焦光束發(fā)射測量儀測得西米交聯(lián)淀粉顆粒粒徑分布趨勢與原淀粉基本一致，呈單峰，其在水相中的平均粒徑為30.1μm，比西米原淀粉小。

(4)Brabender黏度分析表明西米交聯(lián)淀粉發(fā)生了中高程度的交聯(lián)，比西米原淀粉難于糊化，熱糊穩(wěn)定性、冷糊穩(wěn)定性和抗老化性均優(yōu)于原淀粉。

(5)西米交聯(lián)淀粉的透光率為5.1%，小于西米原淀粉，其透明度較差。

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Physico-chemical Characteristics of the Crosslinking Sago Starch

Zhang Liang，Zhang Ben-shan
(College of Light Industry and Food Sciences，South China Univercity of Technology，Guangzhou 510640，China)

The crosslinking sago starch was prepared via the water dispersion process with sodium trimetaphosphate as crosslinking agent．The properties of crosslinking sago starch were evaluated by SEM，F(xiàn)BRM，RVA and ultraviolet spectrophotometer．Comparisons were carried out with sago starch．The result showed that moderate degree crosslinking reaction took place in crosslinking sago starch．The SEM results showed crosslinking sago starch kept some properties of sago starch-whole structure，ellipsoid granule，dissected sides and pit on the dissected side was more obvious．The FBRM results showed crosslinking sago starch granule size distribution was the single-peak，the mean radius was 30．1 μm in the water，smaller than sago starch．The RVA results showed that it was harder for the crosslinking sago starch in gelatinizing than sago starch，both crosslinking sago starch paste＇s stable ability in high and low temperature were all better than sago starch，also it＇s ultimate viscosity was very high．The light transmittance of crosslinking sago starch was 5．1%，smaller than sago starch，which transparency was not very good．

sago，crosslinking starch，physico-chemical characteristics

碩士研究生(張本山教授為通訊作者)。

*國家科技支撐計(jì)劃(2006BAD27B04);廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)(2008A08040300，2008A08040301)

2010－12－28，改回日期:2011－03－01