冷凍對糯米淀粉回生的影響

張坤生，寧仲娟，連喜軍，趙小雙

(天津商業(yè)大學(xué)，天津市食品生物技術(shù)重點實驗室，生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津300134)

糯米淀粉常用于加工湯圓、年糕等食品，這些食品多采用冷凍或冷藏貯藏，貯藏過程糯米淀粉會產(chǎn)生回生現(xiàn)象，影響食品品質(zhì)。已有文獻對糯米淀粉結(jié)構(gòu)、糊化特性、結(jié)晶特性、凍融穩(wěn)定性等做了研究［1－5］，尚未對糯米淀粉冷凍貯藏回生特性做較為詳細的研究，為了能更好的確定糯米食品貯藏條件，本實驗研究了不同冷凍溫度對不同濃度糯米淀粉回生的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

糯米粉 市售，水分含量16.62%(w∶w)，直鏈淀粉0.52%;高溫ɑ－淀粉酶、胰蛋白酶 天津市諾奧科技發(fā)展有限公司提供;濃鹽酸、氫氧化鈉 均為分析純。

YXQG02手提式電熱壓力蒸汽消毒器 山東安德醫(yī)療科技有限公司;電熱恒溫水浴鍋、DH－101－3BS型電熱恒溫鼓風干燥箱 天津市中環(huán)實驗電爐有限公司;BCD－229KB海爾冰箱 青島海爾股份有限公司;LXJ－Ⅱ離心沉淀機 上海醫(yī)用分析儀器廠;FA1104N電子天平、YD202N電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 糯米淀粉提取 稱取1.0kg糯米粉，攪拌加入3.0倍體積量濃度為0.20%的NaOH溶液，攪拌2h后常溫靜置過夜，倒掉上層堿液，再加入2～3倍量NaOH溶液，多次處理去除糯米中的蛋白質(zhì)。而后加入3倍量的水攪拌、靜置和傾析，反復(fù)多次洗出絕大部分的堿，再用少量6.0%HCl溶液調(diào)乳pH到6.0，粉漿離心機脫水干燥得到純凈的糯米淀粉樣品。

1.2.2 糯米支鏈淀粉制備 將1.2.1制備所得糯米淀粉按1∶10加水后95℃糊化30min后，加入3倍體積正丁醇，離心除去沉淀，上清液中加入4倍體積的乙醇，沉淀得到糯米支鏈淀粉。

1.2.3 糯米淀粉回生工藝 市售糯米淀粉稱重→溶解→糊化→高壓處理→自然冷卻→老化→離心→取沉淀→干燥→測定回生率

1.2.4 淀粉回生率測定方法 參考文獻［5］。回生后淀粉經(jīng)淀粉酶、蛋白酶水解后離心、水洗干燥得到回生淀粉質(zhì)量為M(1)，原糯米淀粉或糯米支鏈淀粉質(zhì)量為M(0)，計算淀粉回生率。

回生率(%)=(M(1)/M(0))×100

1.2.5 冷凍對糯米淀粉及其支鏈淀粉回生的作用將糯米和糯米淀粉分別配制質(zhì)量濃度為1%、5%、10%、15%和25%的淀粉乳，分別在－1、10、18℃下冷藏，每天測定一次回生率，連續(xù)測定7d，每個樣品重復(fù)3次，取平均值。

1.2.6 糯米淀粉電鏡測定 用雙面膠帶將淀粉粘附于載物臺上，用SCD 500離子濺射噴鍍儀對其進行噴金，然后用高分辨率掃描電鏡(SEM;LEO 1450VP，UK)觀察淀粉粒形態(tài)與結(jié)構(gòu)，并照相，電鏡加速電壓為10kV。

2 結(jié)果與討論

2.1 冷凍貯藏對糯米淀粉回生的影響

圖1為不同冷凍貯藏溫度下糯米淀粉的回生趨勢。對比圖1中不同濃度糯米淀粉的回生規(guī)律可知，淀粉濃度越高，冷凍貯藏淀粉的回生率越高。淀粉濃度由1%增加到25%，冷凍1d糯米淀粉的最低回生率由4.5%增加到15.7%，最低回生率由冷凍1d的4.7%增加到冷凍7d的32.6%。當糯米淀粉濃度為1%和5%時，冷凍溫度為－1℃時貯藏7d，回生率最高，其次為冷凍溫度為－10℃的，冷凍溫度為－18℃的最低。淀粉回生結(jié)晶分成核和核增長，低濃度時糯米淀粉乳冷凍回生可能以成核為主，核的增長對回生率的貢獻小，成核通常是釋放熱量，－1℃條件的低溫有利于糯米淀粉成核，所以該溫度下回生率最高。當糯米淀粉濃度升高到25%時，此時淀粉回生核的增長可能對回生率貢獻大，淀粉濃度越大，參與晶核生長的淀粉越多，回生率越高。高濃度時冷凍溫度越低，回生率越大，由此分析糯米淀粉回生核增長過程也可能是一個釋放熱量的過程，而且釋放熱量比成核更多。較低的溫度能及時吸收釋放出來的熱量，從而加速核增長。圖1a、圖1b、圖1e中，冷凍過程糯米淀粉乳濃度為1%、5%和25%的回生率出現(xiàn)了下降，這在以往研究淀粉冷藏回生過程沒有出現(xiàn)過，這可能與糊化后的淀粉乳中的水在冷凍過程結(jié)冰前出現(xiàn)的過冷溫度有關(guān)，過冷溫度下淀粉分子的運動加速，導(dǎo)致已經(jīng)成核的部分淀粉又游離到水中。因此，為了減少冷凍回生對糯米淀粉食品品質(zhì)的影響，3d以內(nèi)的短期冷凍貯藏糯米食品，其淀粉乳濃度應(yīng)避開10%～15%的范圍。由圖1還可以看出，當糯米淀粉乳濃度為1%和5%時，冷凍貯藏6d后，淀粉回生率急劇增加;當糯米淀粉乳濃度為10%和15%時，冷凍貯藏5d后，淀粉回生率急劇增加;當糯米淀粉乳濃度為25%時，除－10℃外，另兩組冷凍溫度下淀粉回生率從第1d就開始急劇增加，到第6d增速放緩。以上分析可知，糯米淀粉冷凍回生過程淀粉的介穩(wěn)濃度很難界定，反映出淀粉回生過程的復(fù)雜性。糯米食品如湯圓、年糕等食品中的淀粉乳濃度均大于25%，所以這些食品不宜在冰箱－18℃下冷凍貯藏，在此條件下貯藏一星期糯米淀粉的回生率大于40%。

2.2 冷凍貯藏對糯米支鏈淀粉回生的影響規(guī)律

表1為冷凍貯藏對糯米支鏈淀粉回生的影響規(guī)律。

由表1和圖1可知，糯米支鏈淀粉冷凍貯藏回生規(guī)律與糯米淀粉基本一致，但糯米支鏈淀粉的最大回生率低一些。說明糯米淀粉中少量直鏈淀粉有促進支鏈回生的作用，這與文獻報道一致［6］。

表1 冷凍溫度對糯米支鏈淀粉回生的影響Table 1 Influence of freezing on retrogradation of glutinous rice amylopectin

2.3 糯米淀粉及其回生淀粉電鏡圖片

圖1 冷凍對糯米淀粉回生率的影響Fig.1 Influence of freezing on retrogradation rate of glutinous rice starch

圖2為糯米淀粉、糯米支鏈淀粉和糯米支鏈回生淀粉的電鏡圖片。由圖2可知，糯米淀粉呈現(xiàn)不規(guī)則塊狀，由6個以上面組成，面直徑為1～2μm的顆粒較多，糯米回生淀粉呈粘著層狀結(jié)構(gòu)。糯米支鏈淀粉呈現(xiàn)淀粉凍狀，沒有規(guī)則外形，而糯米支鏈回生淀粉有明顯層狀結(jié)構(gòu)，層間距小于1μm。

圖2 糯米淀粉及其回生淀粉的掃描電子顯微鏡照片F(xiàn)ig.2 The SEM image of glutinous rice starch granules and retrograded samples

3 結(jié)論

糯米淀粉濃度由1%增加到25%，冷凍1d糯米淀粉的最低回生率由4.5%增加到15.7%，冷凍7d最低回生率由4.7%增加到32.6%。當糯米淀粉濃度為1%和5%時，冷凍溫度為－1℃時貯藏7d回生率最高，其次為冷凍溫度為－10℃的，冷凍溫度為－18℃的最低。糯米淀粉乳濃度為1%，5%和25%時冷凍過程的過冷溫度會降低淀粉回生率，3d以內(nèi)的短期冷凍貯藏糯米食品應(yīng)避開10%～15%的淀粉乳濃度。糯米食品不宜在冰箱－18℃下冷凍貯藏，在此條件下貯藏一星期糯米淀粉的回生率大于40%。糯米淀粉中少量直鏈淀粉會促進支鏈淀粉的回生。電鏡圖片顯示，糯米淀粉呈現(xiàn)不規(guī)則塊狀，由6個以上面組成，面直徑為1～2μm的顆粒較多，糯米回生淀粉呈粘著層狀結(jié)構(gòu)。糯米支鏈淀粉呈現(xiàn)淀粉凍狀，沒有規(guī)則外形，而糯米支鏈回生淀粉有明顯層狀結(jié)構(gòu)，層間距小于1μm。

［1］Ahromrit A，Ledward D A，Niranjan K.Kinetics of high pressure facilitated starch gelatinization in Thai glutinous rice［J］.Journal of Food Engineering，2007，79:834－841.

［2］Laovachirasuwan P，Peerapattana J，Srijesdaruk V，et al.The physicochemical properties of a spray dried glutinous rice starch biopolymer［J］.Colloids and Surfaces B:Biointerfaces，2010，78:30－35.

［3］嚴娟，楊哪，焦愛權(quán)，等.凍融對糯米淀粉性質(zhì)的影響［J］.食品工業(yè)科技，2012，33(24):109－112.

［4］王穎，楊秋歌，晁桂梅，等.糜子淀粉與糯米淀粉理化性質(zhì)的比較［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2012，40(12):157－163.

［5］曹力心.馬鈴薯抗性淀粉的制備工藝及活性研究［D］.天津:天津科技大學(xué)，2006.

［6］Bulkin B J，Kwak Y，Dea I C M.Raman spectroscopic study of starch regrogradation［J］.Carbohydrate Research，1987，160:95－112.