羥丙基—酶解木薯淀粉性質及其在速凍湯圓中的應用研究

摘要

以木薯淀粉為原料合成了羥丙基-酶解木薯淀粉，通過對制備的羥丙基-酶解木薯淀粉的透明度、凍融穩定性測定，得到羥丙基-酶解淀粉與羥丙基醚化淀粉相比透明度有了一定的提高，并且隨著水解DE值的升高，淀粉產品的透明度不斷提高，與原淀粉相比，凍融穩定性得到明顯的增強。通過乳化性和乳化穩定性的測定，得到羥丙基-酶解木薯淀粉的乳化穩定性較高。通過添加羥丙基-酶解淀粉在湯圓中進行應用試驗，得到該復合改性淀粉可作為湯圓面粉的改良劑提高速凍湯圓的感官質量，尤其是在改善湯圓的形態、外觀、口感和湯特性4個方面效果明顯。

關鍵詞 羥丙基-酶解;透明度;凍融穩定性;乳化性;湯圓

中圖分類號 S609.9;TS235.1 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2015）03-196-04

Studies on Properties of Hydroxypropylemzyme Tapioca Starch and Application in Quickfrozen Dumpling

ZOU Jian

（Henan University of Animal Husbandry and Economy， Zhengzhou， Henan 450045）

Abstract The hydroxypropylenzyme tapioca starch was prepared by propylene oxide and αamylsae. The transparency， freezethaw stability were investigated. Transparency of hydroxypropylenzyme starch was improved comparing with hydroxypropyl starch. Transparency was higher with the increase of DE value， freezethaw stability improved obviously. The emulsification and emulsion stability of hydroxypropylenzyme tapioca starch were studied. By adding the hydroxypropylenzyme tapioca starch in quickfrozen dumpling， the dietary quality was improved， especially the characteristics of shape， appearance， texture and soup.

Key words Hydroxypropylenzyme; Transparency; Freezethaw stability; Emulsification; Quickfrozen dumpling

作者簡介

鄒建（1981-），男，河南周口人，講師，碩士，從事食品添加劑的合成及應用研究。

收稿日期 20141205

羥丙基-酶解木薯淀粉是木薯淀粉經過羥丙基醚化生成羥丙基淀粉，再以α淀粉酶水解成不同程度的復合改性淀粉^[1]。該復合改性淀粉具有醚化淀粉和酶解淀粉二者的優點，如糊的透明度、凍融穩定性及乳化性均較高的特性^[2]。筆者通過對制備的羥丙基-酶解木薯淀粉的透明度、凍融穩定性進行測定研究該復合改性淀粉在速凍產品中的應用特性。通過乳化性和乳化穩定性的測定，找出該復合改性淀粉作為乳化劑在蒸煮食品中的應用效果。此外，筆者以實驗室生產的湯圓為研究對象，研究該復合改性淀粉對湯圓品質改善的效果，為商業應用羥丙基-酶解木薯淀粉提供參考依據，拓展該復合改性淀粉在實際中的應用范圍。

1 ?材料與方法

1.1 材料

1.1.1

原料及主要試劑。木薯淀粉，市售;環氧丙烷（CP）、氫氧化鈉（AR）、無水硫酸鈉（AR）、耐高溫α淀粉酶，湖北康寶泰精細化工有限公司;糯米粉、黑芝麻、白糖、豬油等，均從市場上購買食用產品。

1.1.2

主要儀器設備。PHS25B型數字酸度計，上海大普儀器有限公司;JJ1型定時電動攪拌器、78HW1恒溫磁力攪拌器， ? ? ? 金壇市華峰儀器有限公司;

721型分光光度計， ? ? ? ? ? ?上海菁華科技儀器有限公司;

HLSYB速凍機， ? ? ? ? ? ? ? 鄭州亨利制冷設備有限公司;

TDL802B低速臺式離心機， ? 上海安亭科學儀器廠;

NDJ79旋轉粘度儀， ? ? 上海滬粵明科學儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1

淀粉水分含量測定。淀粉水分含量按GB12087-89方法測定。

1.2.2

羥丙基-酶解木薯淀粉的制備。

稱取一定量木薯淀粉（含水量12.07%）均勻分散于硫酸鈉溶液中，攪拌下緩慢加入一定量氫氧化鈉，再快速加入環氧丙烷，密閉容器，置于恒溫攪拌器上進行反應，反應若干小時后，用稀鹽酸（3%）調節體系的pH至6.7左右，終止反應，離心機離心脫水，水洗3次，常溫干燥，即得到羥丙基木薯淀粉^[3]。

取一定量的羥丙基木薯淀粉配制成35%濃度的淀粉溶液，將pH調節到6.0～6.5，放入恒溫水浴中使淀粉糊化，徹底糊化后，加入一定量的耐高溫的液化酶，保持一定的反應溫度反應一段時間，反應過程中不斷用攪拌器攪拌，反應結束后用HCl溶液將反應溶液pH調節至6.5。反應溶液靜置一定時間后，用不同濃度的乙醇溶液洗滌沉淀產品，直至將產品中的水全部洗出為止，在干燥箱中過夜干燥^[4]。

1.2.3

糊透明度。

稱取一定量的樣品配成的質量分數為1%的淀粉乳，取50 ml放入100 ml的燒杯中，置于沸水浴中加熱，攪拌15 min并保持原有體積，然后冷卻至25 ℃，用分光光度計進行測定，以蒸餾水作參比（設蒸餾水的透光率為100%），用1 cm比色皿在650 nm波長下測定糊的透光率。然后將糊在25～30 ℃下靜置24 h，再測定其透光率^[5]。

1.2.4

糊凍融穩定性的測定。準確稱取樣品3.00 g，加蒸餾水50 ml，配成6%（W/V）的淀粉乳，在沸水浴中加熱糊化，再冷卻至室溫。取10 ml倒入塑料離心管中，加蓋置于-18～-20 ℃冰箱內冷卻，24 h后取出，室溫下自然解凍，然后在3 000 r/min條件下離心20 min，棄去上清液（若無水析出則反復凍融，直至有水析出），稱取沉淀物質量，計算析水率（析水率低，凍融穩定性好）。

析水率=（糊重-沉淀物重）/ 糊重×100%^[6]

1.2.5

羥丙基淀粉取代度的測定。羥丙基淀粉取代度的測定是依據Johnson D P的分光光度法^[7]。

1.2.6

羥丙基-酶解淀粉葡萄糖當量濃度（DE值）的測定^[8]。計算公式如下：

還原糖（%）=FmV₁V×100×100

式中，V₁為滴定時消耗樣液量（ml）;V為樣液總量（ml）;m為樣品質量（g）;F為還原糖因數，即10 ml斐林試劑（甲、乙液各5 ml）相當的還原糖量（mg）。

1.2.7

淀粉產品乳化性和乳化穩定性的測定。準確稱取0.5 g樣品（干基計），分散于25 ml的水中，在沸水浴中加熱糊化并保溫10 min，冷卻，于淀粉糊中加入25 ml的大豆色拉油，在均質儀上以10 000 r/min的速度均質2次，每次約30 s，將乳化液轉移至10 ml的離心管中，以3 500 r/min離心約15 min，記錄乳化層高度和液體總高度^[9]。按下式計算乳化能力（Emulsion Apacity， EA）：

EA（%）=離心管中乳化層高度/離心管中液體總高度×100%

上述樣品在室溫下放置24 h，再以3 500 r/min離心約15 min，記錄乳化層高度和液體總高度。按下式計算乳化穩定性（Emulsion Stability， ES）：

ES（%）=離心管中仍保持乳化層的高度/離心管中液體總高度×100%

1.2.8

速凍湯圓的生產工藝流程。原輔料配方及處理→制餡心→制糯米團→包餡→速凍→冷藏。

工藝條件：面皮采用冷水調粉，攪拌均勻，按米粉總質量的80%～85%加水繼續攪拌，使粉團達到一定的柔軟度，靜置10～20 ?min。試驗制備規格為10 g/個的湯圓，皮與餡為3∶1的質量比例。將制好的湯圓放入鋪有塑料薄膜的盤中進行速凍。在-30～-35 ℃的溫度下速凍30～45 ?min，使湯圓中心溫度達到-18 ℃時為止^[10]。

1.2.9

速凍湯圓感官評分標準。將加入不同羥丙基-酶解木薯淀粉的粉料，按工藝流程及參數制成湯圓，對其烹煮前后的外觀、形態、口感、湯特性等用定量描述的方法進行感官鑒定^[11]。具體評分細則見表1。

1.2.10

制備的不同樣品的特征說明。

制備的1號樣品為木薯原淀粉，2、3、4號為不同DS的羥丙基醚化淀粉（2、3、4號樣品的DS分別為0.008、0.014和0.019），5、6號為2、3號水解到同一個DE值的羥丙基-酶解淀粉，7、8、9號樣品是4號樣品水解到不同DE值的羥丙基-酶解淀粉（7、8、9號樣品的DE值分別為2、4、8），具體見表2。

2 結果與分析

2.1 糊的透明度

由圖1可知，羥丙基醚化木薯淀粉的透光率隨取代度的增加而增大，羥丙基-酶解淀粉的透光率隨水解度的增加而增大。這說明羥丙基-醚化和羥丙基-酶解均可以提高淀粉的透光率，而淀粉經過復合改性后透光率升高顯著。這是因為淀粉糊的透光率直接與淀粉在糊液中的存在狀態有關^[12]。淀粉分子中引入的羥丙基基團，阻礙了淀粉分子鏈間氫鍵的形成，降低了淀粉分子間的結合力，增加了淀粉顆粒的親水性和膨脹率，使淀粉分子高度水合和分散，因此使透光率提高。

表1 速凍湯圓感官評分標準

工序項目評分內容評分

值∥分

速凍后色澤亮白、奶白8～10

（30分）（10分）奶白、白斑3～7

雜色、灰色、土黃0～2

形態

（20分）完整、均勻一致、球形或扁球形、無裂紋、不塌陷18以上

完整、不太均勻、少量裂紋、較塌陷11～17

個體不完整且形態不均一、大量裂紋、塌陷嚴重0～10

烹煮后

（70分）外觀

（20分）白色、奶白色，表面光滑細膩、水平放置不平鋪、無空洞18以上

奶黃、表面較粗糙、平鋪、微小孔洞11～17

暗黃、表面粗糙、平鋪嚴重、空洞較大0～10

氣味較大糯香，無異味8～10

（10分）糯香不足3～7

無明顯糯香味0～2

口感

（20分）軟硬適中并且沒有硬心，不粘牙，細膩，沒有后味18～20

稍硬或稍軟，稍粘牙，不很細膩11～17

過硬或過軟，粘牙，不細膩，吞咽后有后味0～10

湯特性清晰，無沉淀16～20

（20分）較清晰，沉淀少6～15

渾濁，沉淀少0～5

表2 ? 1～9號樣品特征說明

樣品編號DSDE

100

20.0080

30.0140

40.0190

50.0081

60.0141

70.0192

80.0194

90.0198

圖1 ?不同改性淀粉透光率

安徽農業科學 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2015年

經過α淀粉酶水解的產品的透明度較羥丙基醚化淀粉又有了提高，并且隨著水解DE值的提高，淀粉產品的透明度也不斷上升。淀粉溶液透光率降低，是由于單位體積內分子數目增多，光散射增強所致。由圖1可以發現，經α淀粉酶水解后，其透光率增加更大。分析原因為經過水解后，直鏈淀粉鏈長度變短，淀粉支鏈化程度提高，使得淀粉更容易溶于水中，與水締合，淀粉分子量降低，粘度降低，溶解性增強，凝沉性減弱，透光率增強，從而使得淀粉產品的透明度提高。

2.2 糊液的凍融穩定性

從表3中可以看出，原木薯淀粉經過2次凍融循環，析水率達到10.6%，6次凍融循環后析水率達到41.2%，說明原木薯淀粉的凍融穩定性較差，而經過羥丙基-酶解雙重改性后，凍融穩定性得到明顯的提高。分析原因為：淀粉中的直鏈淀粉分子由α1，4糖苷鍵連接，支鏈淀粉分子則由α1，4糖苷鍵和少部分的α1，6糖苷鍵連接。α淀粉酶作用與淀粉分子的形式就是水解α1，4糖苷鍵，但不水解相鄰的α1，4糖苷鍵也不水解α1，6糖苷鍵。因此經過α淀粉酶的作用后，直鏈淀粉分子鏈長縮短，在水中易于擴散，不易聚集，也不易定向排列，此外疏水性的長鏈烯基基團的存在也會對直鏈淀粉重新聚集造成一定的空間位阻，在二者的共同作用下使得淀粉產品不容易回生^[13]。因此水解后的羥丙基-酶解淀粉凍融穩定性更好。

表3 ?不同程度的改性淀粉凍融穩定性

%

樣品凍融次數

23456

110.621.729.034.641.2

51.95.47.918.131.3

61.44.67.617.027.6

70.63.76.314.620.7

8001.14.812.3

900000

2.3 ?酯化-酶解木薯淀粉乳化能力及乳化穩定性測定

由圖2分析可知，隨著取代度的增加淀粉的乳化能力和乳化穩定性比原淀粉有很大提高。酯化淀粉糊化后分散在水中，當淀粉糊中加入油相后，經過均質機的劇烈剪切作用，

有效地使其分散在油水兩相中。淀粉分子中的長鏈辛烯基基團會使淀粉產品在油/水界面上形成界面膜，并能有效降低油水界面的張力，油水混合物混合的更加充分^[14]，因此淀粉產品的乳化能力和乳化穩定性比原淀粉有很大的提高。

圖2 不同淀粉產品的乳化能力和乳化穩定性

5、6號樣品是2、3號樣品的水解產品，從圖2中可以看出，雖然淀粉產品的乳化能力有所降低，但是其乳化穩定性相應有了很大的提高。7、8、9 3種樣品是4號樣品的同一取代度的產品水解到不同的程度，隨著水解程度的提高，淀粉產品的乳化能力有所降低但是乳化穩定性卻相應提高^[15]。這是因為將淀粉產品經過淀粉酶水解后，淀粉直鏈長度降低，支鏈化程度提高，在水包油的體系中分散更加容易，且經過長時間的靜置也不易發生重排和聚集，因此其抗老化性能提高，由于α淀粉酶只水解α1，4糖苷鍵而不影響酯鍵，在其乳化性沒有損失的情況下其穩定性相應有很大的提高。

2.4 羥丙基-酶解木薯淀粉對速凍湯圓感官品質的影響

用添加不同比例的9號羥丙基-酶解木薯淀粉樣品制備速凍湯圓，對其進行感官評分。

從表4中可以看出，用羥丙基-酶解淀粉作為添加劑制

表4 ? ?不同羥丙基-酶解淀粉添加量對速凍湯圓感官品質的影響

添加種類添加量

%項目評分細則

色澤∥分形態∥分外觀∥分氣味∥分口感∥分湯特性∥分總分

分

空白065877538

羥丙基-酶解木薯淀粉1616167171678

2616177171780

3718177181784

4718197181786

5718197181887

市售湯圓品質改良劑5717187171783

作的湯圓，感官質量得到很大的提高，尤其是使用5%的羥丙基-酶解淀粉作為改良劑制備的湯圓，其感官評分可以達到87分。

這是由于糯米粉本身吸水性、保水性較差，在加工過程中加水量的小幅度變化就可能影響到湯圓的開裂程度，進而影響湯圓的感官品質。制作湯圓時加入羥丙基-酶解淀粉，能起到一定的乳化穩定效果，減少游離水，保證湯圓在凍結過程冰晶細小，使內部結構細膩、無孔洞，形狀保持完好^[16]。

同時，通過表4也可看出，羥丙基-酶解淀粉在改善湯圓的形態、外觀、口感和湯特性4個方面效果明顯，這也進一步印證了該復合改性淀粉透明度、凍融穩定性及乳化性高的特點。將羥丙基-酶解淀粉與市售的湯圓品質改良劑相比較，其效果比市售的改良劑還要明顯，說明羥丙基-酶解淀粉是比較理想的湯圓品質改良劑，可以在商業上進行廣泛的開發應用。

3 結論

羥丙基-酶解淀粉與羥丙基醚化淀粉相比透明度有了進一步提高，并且隨著水解DE值的升高，淀粉產品的透明度不斷提高。羥丙基-酶解淀粉與原淀粉相比，凍融穩定性得到明顯的提高。通過乳化性和乳化穩定性的測定，得到羥丙基-酶解木薯淀粉的乳化穩定性較高。羥丙基-酶解淀粉可以作為湯圓面粉的改良劑提高速凍湯圓的感官質量，尤其是在改善湯圓的形態、外觀、口感和湯特性4個方面效果明顯。

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