兩種糖對食品膠—馬鈴薯淀粉物理特性的影響

冷 云 趙 陽 陳海華 趙 霞 王雨生,2

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

（1.青島農業大學食品科學與工程學院，山東 青島 266109；2.青島農業大學學報編輯部，山東 青島 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輔料，用以改善食品的口感及品質。呂振磊等[1]指出，蔗糖可以提高馬鈴薯淀粉糊的凝膠性、凝沉性質及熱穩定性。曹清明等[2]通過研究蔗糖對蕨根淀粉糊化性質的影響發現，蔗糖能使蕨根淀粉的糊化溫度值上升。Hirashima等[3]報道，蔗糖的添加量低于20%，可提高玉米淀粉分子的溶脹能力；若添加量超過20%，能降低玉米淀粉分子的溶脹能力。

食品膠是一類親水的、天然的高分子化合物[4]。在淀粉類產品加工中，由于原淀粉存在易析水、穩定性和溶解性差等問題，往往通過添加食品膠來改善淀粉本身的不良性狀[5,6]。目前，國內外對淀粉的性質已有大量的研究，但對食品膠與淀粉的相互作用研究較少。Shi等[7]通過研究不同食品膠對玉米原淀粉糊化特性的影響，發現添加卡拉膠、黃原膠、海藻酸鈉均能降低玉米原淀粉的峰值黏度。Achayuthakan等[8]的研究發現，黃原膠能提高糯玉米淀粉的熱穩定性。Pongsawatmanit等[9]研究發現，添加黃原膠能提高木薯淀粉的凍融穩定性。Sasaki等[10]指出，魔芋膠或黃原膠能使大米淀粉形成較脆弱的凝膠。Parada等[11]報道，添加瓜爾豆膠能改善淀粉（玉米、馬鈴薯、大米、小麥淀粉）類擠壓制品的糊化特性及凝膠特性。

迄今為止，關于糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物的影響，國內外未見報道。因此，本試驗探究了添加蔗糖或葡萄糖對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物的糊化特性、凝膠特性、膨潤特性及凍融穩定性的影響，以期為糖類化合物及食品膠在淀粉食品生產中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

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

黃原膠(XG)：水分含量14.53%(m/m)，山東中軒生化有限公司；

魔芋膠(KG)：水分含量10.79%(m/m)，海南多環進出口有限公司；

海藻酸鈉(AG)：水分含量16.67%(m/m)，海南多環進出口有限公司；

卡拉膠(CA)：水分含量9.47%(m/m)，海南夢園食品有限公司；

馬鈴薯淀粉(PS)：水分含量16.56%(m/m)，天津頂峰淀粉開發有限公司；

蔗糖：水分含量0.13%(m/m)，天津市北方天醫化學試劑廠；

葡萄糖：水分含量8.69%(m/m)，天津市北方天醫化學試劑廠；

其余試劑：均為分析純。

1.2 儀器

物性測定儀：TA-XT.Plus型，英國Stable Micro Systems公司；

快速黏度分析儀：RVA Starchmaster型，澳大利亞Newport公司；

電子天平：BS224S型，北京賽多利斯儀器系統有限公司；

PH計：DELTA320型，梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司；

離心機：LXJ-IIB型，上海安亭科學儀器廠；

恒溫磁力攪拌器：85-2型，北京華人行創科技有限公司；

電熱鼓風干燥箱：DHG-9070A型，上海精宏實驗設備有限公司；

數顯恒溫水浴鍋：HH-2型，上海雙捷實驗設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品水分含量 參照GB 5009.3——2010《食品國家標準 食品中水分的測定》的直接干燥法測定。

1.3.2 樣品的制備

(1)馬鈴薯淀粉懸濁液：稱取適量的馬鈴薯淀粉分散于蒸餾水中配制成7%（m/m，干基計）的懸濁液，待用。

(2)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物的配制：稱取適量的食品膠分散于蒸餾水中配成0.3%（m/m，干基計）的懸濁液，用磁力攪拌器充分攪拌30min，然后在85℃下加熱8min后冷卻至室溫，再將馬鈴薯淀粉加入到食品膠溶液中，充分混勻，待用。

(3)糖對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物加工特性的影響：分別在馬鈴薯淀粉懸濁液及食品膠—馬鈴薯淀粉的懸濁液中，添加6%（m/m，干基計）的蔗糖或葡萄糖，充分混勻，待用。

1.3.3 淀粉糊化性質的測定 取1.3.2配制好的樣品，用快速黏度分析儀進行測定，測定方法參照文獻[1]，記錄糊化過程中樣品的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度、衰減值。結果取5次試驗的平均值。

1.3.4 淀粉凝膠硬度的測定 取1.3.2中配制好的樣品，在沸水浴中糊化10min，冷卻至室溫后，-4℃下放置24 h，此為凝膠樣品。測定前，取出樣品恢復至室溫后，用質構儀的P/0.5探頭測定凝膠樣品的硬度。測定速度0.5mm/s，下壓形變量90%，探頭下壓過程中的最大力記為凝膠硬度。結果取5次試驗的平均值。

1.3.5 膨潤性質的測定 移取40mL 1.3.2中配制好的樣品于50mL具塞離心管中（所盛樣品中溶質的質量為W），在55，75，95℃下加熱30 min，然后迅速冷卻至室溫，以3 000 r/min離心20min。倒出離心管中的上清液，置于105℃的恒溫干燥箱中蒸干后稱重，得到質量A，計算其溶解度；將除去上層清液的下層沉淀物稱重，得到質量P，計算其膨脹勢；將除去上層清液的下層沉淀物在105℃下干燥至質量恒定后稱重，得到質量D，計算其持水力。結果取5次試驗的平均值。溶解度SOL、膨脹勢 SP、持水力 WSI按式(1)～(3)計算：

1.3.6 淀粉凍融穩定性的測定 將1.3.2中配制好的樣品糊化后冷卻至室溫，移取30mL于50mL具塞離心管中（所盛樣品糊的質量為M），在-18℃下放置24 h，然后在37℃下放置12 h，隨機取出一個樣品，其余的樣品-18℃放置，如此重復凍融循環5次。將取出的樣品以4 500 r/min離心10min，將除去上清液的下層沉淀物稱重，得到質量m，計算其析水率。結果取5次試驗的平均值。析水率WS按式(4)計算：

1.3.7 統計分析方法 采用SPSS 17.0統計分析軟件對數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物糊化特性的影響

由圖1可知，與不添加糖的對照樣品相比，添加蔗糖或者葡萄糖后，PS及食品膠—PS混合物的糊化溫度均顯著升高。與添加糖類化合物的PS相比，添加蔗糖或葡萄糖的食品膠—PS混合物的糊化溫度均顯著升高。這可能是因為添加糖類化合物后，糖分子與淀粉分子競爭結合水，限制了淀粉分子的溶脹，使混合物的糊化溫度升高[12-14]。這與Sudhakar等[15]的研究結果相似，蔗糖能提高瓜爾豆膠—玉米淀粉混合物的糊化溫度和末值黏度。

表1 糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物糊化溫度的影響Table1 Effectof Sugar on the Pasting Temperature of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

由圖1可知，與不添加糖的對照樣品相比，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無變化外，其它3種食品膠—PS混合物的峰值黏度顯著升高。與添加糖的PS相比，除FG—PS、KG—PS混合物的峰值黏度基本無變化外，添加糖的其它3種食品膠—PS混合物的峰值黏度顯著降低。對于相同的食品膠—PS混合物，添加蔗糖的混合物與添加葡萄糖的混合物的峰值黏度無明顯差別。

圖1 糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物峰值黏度的影響Figure 1 Effectof Sugar on the Peak Viscosity of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

由圖2可知，與不添加糖的對照樣品相比，添加蔗糖后，除CA—PS混合物的末值黏度顯著降低外，其它4種食品膠—PS混合物的末值黏度顯著升高；添加葡萄糖后，食品膠—PS混合物的末值黏度均顯著升高。與添加糖的PS相比，添加蔗糖后，除CA—PS混合物的末值黏度顯著降低外，其它4種食品膠—PS混合物的末值黏度基本無變化；添加葡萄糖后，除XG—PS的末值黏度顯著升高外，其它4種食品膠—PS混合物的末值黏度基本無變化。

由圖3可知，與不添加糖的對照樣品相比，添加蔗糖后，CA—PS混合物的衰減值顯著降低，其余4種食品膠—PS混合物的衰減值基本不變；添加葡萄糖后，除AG—PS、CA—PS混合物的衰減值基本不變外，其余3種食品膠—PS混合物的衰減值均顯著升高。與添加糖的PS相比，添加蔗糖的食品膠—PS混合物衰減值均顯著降低；添加葡萄糖，除FG—PS、KG—PS混合物的衰減值基本無變化外，其余3種的食品膠—PS混合物衰減值均顯著降低。

圖2 糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物末值黏度的影響Figure 2 Effectof Sugar on the Final Viscosity of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

圖3 糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物衰減值的影響Figure 3 Effectof Sugar on the Breakdown of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

上述結果表明，添加糖會影響食品膠—PS的糊化特性。食品膠—PS的糊化溫度隨糖的添加均顯著升高；添加糖類后，FG—PS、CA—PS、XG—PS的峰值黏度、末值黏度均顯著高于不添加糖的對照；添加蔗糖基本不影響食品膠—PS的衰減值，但添加葡萄糖則導致食品膠—PS的衰減值顯著升高，說明添加葡萄糖會降低食品膠—PS的熱穩定性。

2.2 糖類化合物對食品膠-馬鈴薯淀粉混合物凝膠特性的影響

由圖4可知，與不添加糖的對照樣品相比，添加蔗糖后，FG—PS、AG—PS的凝膠硬度顯著增加，XG—PS的凝膠硬度顯著降低，其余2種食品膠—PS的凝膠硬度基本不變；而添加葡萄糖后，FG—PS的凝膠硬度增加，CA—PS、KG—PS的凝膠硬度基本不變，AG—PS、XG—PS混合物的凝膠硬度顯著降低。與添加糖的PS相比，添加糖的食品膠—PS的凝膠硬度顯著降低。對于相同的食品膠—PS，添加葡萄糖的混合物的凝膠硬度顯著低于添加蔗糖的，這可能是因為葡萄糖的親水性好于蔗糖，使蔗糖與淀粉的結合力增強所致[16,17]。王振興[18]的研究與本試驗的研究結果相似，添加蔗糖后的瓜爾豆膠—變性淀粉—大豆分離蛋白混合物的硬度降低。

上述結果表明，添加糖的FG—PS的凝膠硬度顯著高于不加糖的對照樣品，XG—PS的凝膠硬度則顯著低于不加糖的對照樣品，CA—PS和KG—PS的凝膠硬度則基本不受糖的影響；此外，添加葡萄糖的混合物的凝膠硬度顯著低于添加蔗糖的混合物。

圖4 糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物凝膠硬度的影響Figure 4 Effectof Sugar on the Hardness of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

2.3 糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物膨潤特性的影響

由表2可知，與不添加糖的對照樣品相比，添加糖后，食品膠—PS混合物的溶解度均顯著升高。這可能是因為糖本身的親水作用增強了混合物的溶解度[15,16]。與添加糖的PS相比，添加糖的食品膠—PS混合物的溶解度基本不變。隨著溫度升高，添加糖的混合物的溶解度呈降低的趨勢。

由表3可知，與不添加糖的對照樣品相比，添加糖后，食品膠—PS的膨脹勢均顯著降低。這可能是因為糖的強親水性，限制了馬鈴薯淀粉的膨脹，使混合物的膨脹勢降低[13,14]。與添加糖的PS相比，添加糖的食品膠—PS混合物的膨脹勢基本無變化。隨著溫度升高，添加糖的食品膠—PS混合物的膨脹勢呈升高的趨勢。

由表4可知，與不添加糖的對照樣品相比，55℃時，添加糖后，混合物的持水力基本不變；75℃或95℃時，添加糖后，混合物的持水力顯著降低。與添加糖的PS相比，混合物的持水力基本無顯著變化。隨著溫度升高，添加糖的食品膠—PS混合物的持水力呈升高趨勢。相同的食品膠—PS樣品相比，添加蔗糖的混合物的持水力顯著低于添加葡萄糖的混合物。這可能是因為葡萄糖結合水的能力優于蔗糖，從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較低[16,19]。

上述結果表明，添加糖后，食品膠—PS的溶解度顯著升高，膨脹勢顯著降低，持水力則基本不變。糖的種類對食品膠—PS的溶解度和膨脹勢無顯著影響，但顯著影響混合物的持水力。

2.4 糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物凍融穩定性的影響

表2 糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物溶解度的影響Table2 Effectof Sugar on the Solubilization of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

表3 糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物膨脹勢的影響Table3 Effectof Sugar on the Swelling Power of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

由圖5可知，凍融循環次數的增加，添加或不添加糖的食品膠—PS的析水率均呈增加的趨勢。與不添加糖的對照樣品相比，添加糖后，均顯著降低了食品膠—PS的析水率；對于

FG—PS、KG—PS，蔗糖與葡萄糖的效果相似，對于XG—PS和CA—PS，添加葡萄糖的效果顯著好于添加蔗糖的；對于AG—PS，添加蔗糖的效果顯著好于添加葡萄糖的。與不添加糖的PS相比，添加糖的食品膠—PS的析水率均顯著降低，這說明5種食品膠均能提高加糖環境下馬鈴薯淀粉的凍融穩定性。這可能是因為陰離子型的食品膠與帶負電荷的馬鈴薯淀粉靜電斥力使凍融的淀粉顆粒增大，且食品膠的親水基團能與糖分子羥基形成較穩定的氫鍵，抑制馬鈴薯淀粉凝膠的凝沉，從而改善了食品膠—馬鈴薯淀粉混合物的凍融穩定性[19-21]。

表4 糖類化合物對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物持水力的影響Table4 Effectof Sugar on theWater Holding Capability of Food Hydrocolloids—Potato Starch Complex

圖5 糖對食品膠—馬鈴薯淀粉混合物析水率的影響Figure 5 Effectof Sugar on theWater Separation of Food Hydrocolloids—Potato Starch Complex

3 結論

(1)食品膠—PS的糊化溫度隨糖的添加均顯著升高；添加糖類后，FG—PS、CA—PS、XG—PS的峰值黏度、末值黏度均顯著高于不添加糖的對照；添加蔗糖基本不影響食品膠—PS的衰減值，但添加葡萄糖則導致食品膠—PS的衰減值顯著升高，說明添加葡萄糖會降低食品膠—PS的熱穩定性。

(2)添加糖的FG—PS的凝膠硬度顯著高于不加糖的對照樣品，XG—PS的凝膠硬度則顯著低于不加糖的對照樣品，CA—PS和KG—PS的凝膠硬度則基本不受糖的影響；此外，添加葡萄糖的混合物的凝膠硬度顯著低于添加蔗糖的混合物。

(3)添加糖后，食品膠—PS的溶解度顯著升高，膨脹勢顯著降低，持水力則基本不變。糖的種類對食品膠—PS的溶解度和膨脹勢無顯著影響，但顯著影響混合物的持水力。

(4)與不添加糖的對照樣品相比，添加糖后，均顯著提高了食品膠—PS的凍融穩定性；與不添加糖的PS相比，添加糖的食品膠—PS的凍融穩定性均顯著升高，這說明5種食品膠均能提高加糖環境下馬鈴薯淀粉的凍融穩定性。

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