八寶粥原料淀粉特性及其凍傷改善的研究

李言郡,賁東旭,周小悅,陶文初,郭秀峰,王　華,舒志成

(娃哈哈集團公司研發中心，浙江杭州 310018)

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八寶粥原料淀粉特性及其凍傷改善的研究

李言郡,賁東旭,周小悅,陶文初,郭秀峰,王華,舒志成*

(娃哈哈集團公司研發中心，浙江杭州 310018)

為明確八寶粥凍傷機理,并改善凍傷對八寶粥品質的影響,本文檢測了八寶粥原料的淀粉含量,并掃描各原料的RVA圖譜;對八寶粥成品和原料粉在不同添加劑濃度條件下進行凍融實驗,結果表明直鏈淀粉的加速老化是八寶粥凍傷的主要原因。直鏈淀粉主要來源是黑米、大麥仁。分別添加5%海藻糖、0.04% 焦磷酸鈉、0.05% 蔗糖酯都可改善凍融穩定性。

八寶粥,淀粉,老化,凍融穩定性

八寶粥凍傷主要發生在東北及西北的高寒地區,在較長的低溫儲運環境下,八寶粥呈現出令人不悅的乳白色結塊,并伴有粥水分離現象,且口感變得粗糙,影響產品的品質。淀粉經高溫處理后,淀粉分子吸水膨脹,分子被有序破壞,溶出部分直鏈淀粉分子,形成糊化液[1],穩定的糊化液最終形成了八寶粥的湯汁體系;經過低溫處理后,淀粉分子間氫鍵會再度締合,分子重新有序排列而產生硬化現象,發生老化或回生現象[2]。老化會造成淀粉脫水、外觀變化以及質構變化,比如出現不透明的顆粒、凝膠化、爽滑度下降,產品的感官品質下降。

淀粉的凍融穩定性是淀粉特性的常規測試方法。可以用析水率來表示凍融穩定性的好壞。析水率越大則表示凍融穩定性越差,反之則越好[3]。

針對八寶粥的凍傷現象,并沒有相關研究的文獻報道。本文檢測了糯米、赤豆、黑米、大麥仁、紅蕓豆、山藥和蓮子等的淀粉及直連淀粉含量,采用快速粘度分析儀(RVA)檢測各原料老化特性,通過凍融穩定性研究分析,建立八寶粥凍傷過程動態模型;通過調整部分八寶粥原料和添加劑如糖類、乳化劑、磷酸鹽,改善淀粉老化和凍融穩定性。

1　材料和方法

1.1材料與儀器

紅蕓豆、紅豆、黑米、山藥、蓮子、糯米、白砂糖,娃哈哈集團公司;海藻糖上海頂弘實業有限公司;焦磷酸鈉三聚磷酸鈉,云南貝克吉利尼天創磷酸鹽有限公司;雙乙酰酒石酸單(雙)甘油酯(DATEM)杜邦公司;蔗糖酯浙江綠洲生物技術有限公司。

RVA快速粘度儀澳大利亞Newport公司;CYDETE1093旋風式樣品磨福斯分析儀器公司;CM520飛鷹咖啡磨臺中有偉有限公司;CL-40M高壓滅菌鍋日本ALP公司;低溫冷凍庫煙臺冰輪公司;5410R多功能臺式高速冷凍離心機艾本德公司。

1.2實驗方法

1.2.1八寶粥制備定量稱取紅蕓豆、紅豆、黑米等原料,經淘洗后加入360 mL容量的三片罐中,加水 320 mL,封蓋,放入高壓滅菌鍋中,加熱至121 ℃,保持40 min,冷卻至室溫,得到實驗用八寶粥。

1.2.2原料粉的制備先將八寶粥原料用咖啡磨打成粗粒,再用旋風式樣品磨打成粉,過80目篩,制成八寶粥原料粉。

1.2.3成分檢測總淀粉、直鏈淀粉、蛋白質含量分別參照國標相關標準GB/T 5009.9、GB/T 15683、GB 5009.5測定。

1.2.4RVA粘度測定取3.5 g樣品,加入到裝有25.0 mL蒸餾水的鋁罐中,用旋轉槳充分攪拌后,置于RVA內,最初10 s以960 r/min 攪拌,形成均勻懸濁液后,保持160 r/min 轉速至實驗結束。RVA初始溫度為50 ℃保持1 min,然后以12 ℃/min提高到95 ℃,在95 ℃保持2.5 min,再以12 ℃/min 降至50 ℃并保持2 min。整個測定過程歷時13 min,溫度和轉速由隨機軟件控制。

1.2.5凍融穩定性測定準確稱取1 g樣品(絕干),置于燒杯中,加水配成質量分數1%(以干基計算)的乳液,在滅菌鍋中加熱至121 ℃,保持15 min,冷卻,當溫度降到60 ℃時,取約10 mL倒入預先已稱重的10 mL離心管內,稱重。在-20～-15 ℃冷凍庫中放置24 h后,取出自然解凍,在25 ℃條件下,在離心機中(3000 r/min)離心15 min,除去上清液,稱重,計算析水率。析水率越小,樣品的凍融穩定性越好。

析水率(%)=冷凍前原料糊質量-凍融并離心后沉淀質量/冷凍前原料糊質量×100

1.2.6八寶粥成品反復凍融實驗將同批次多罐八寶粥置于冷凍庫(-18 ℃)中,每隔14 d取出,常溫自然解凍48 h,取樣進行測定,其余送回冷庫中,繼續冷凍,做多次反復凍融實驗。

1.2.6.1篩上濕重及顆粒破碎程度將凍融后的八寶粥倒在20目篩網上,用純水清洗過濾至顆粒表面無粘滯物,瀝水10 min,手工剝離并統計各原料顆粒數,并記算各原料破損率。樣品顆粒出現斷裂或有深度裂痕視為破損。

破損率(%)=裝罐前投放顆粒數-凍融后完整顆粒數/裝罐前投放顆粒數×100

1.2.6.2干物質含量測定將一罐八寶粥(準確稱重)倒在20目篩網上,靜止過濾10 min,然后用300 mL的純水清洗過濾,經過10000 r/min 10 min,倒掉上清液,取出下層固形物,用濾紙吸干,然后放入烘箱90 ℃干燥16 h至恒重,測定其質量并計算干物質含量,檢測蛋白質、淀粉、直鏈淀粉含量。

1.2.7不同原料及不同添加劑對凍融后析水率的影響根據產品設計的成本及口感要求選擇9%蔗糖和5%海藻糖溶液進行凍融實驗;根據GB2760 添加劑限量要求及預實驗結果選擇0.02% DATEM和0.05%蔗糖酯溶液,0.04%焦磷酸鈉和0.04%三聚磷酸鈉溶液進行凍融實驗。

稱取八寶粥原料粉各6 g,分別加入預先配制的100 mL含9%蔗糖和5%海藻糖溶液中,調成6%的原料乳液,參照 1.2.5中方法進行凍融實驗并計算析水率。

稱取八寶粥原料粉各6 g,分別加入預先配制的100 mL含0.02% DATEM和0.05%蔗糖酯溶液中,調成6%的原料乳液,參照 1.2.5中方法進行凍融實驗并計算析水率。

稱取八寶粥原料粉各6 g,分別加入預先配制的100 mL含0.04%焦磷酸鈉和0.04%三聚磷酸鈉溶液中,調成6%的原料乳液,參照 1.2.5中方法進行凍融實驗并計算析水率。

1.2.8數據處理方法凍融試驗采用3次重復試驗方法，相關試驗數據為3次試驗數據的平均值。

2　結果與討論

2.1八寶粥原料中淀粉、直鏈淀粉含量

淀粉糊在短時間內結晶是因為直鏈淀粉凝膠發生結晶引起的[4]。直鏈淀粉呈直鏈結構,空間障礙小,易于取向,進而易于重新結晶;而支鏈淀粉呈樹枝狀結構,空間障礙大,不易于重結晶[5]。針對八寶粥原料中的淀粉含量及組成進行了系統地比較、分析,相關數據列于表1中。赤豆、黑米、紅蕓豆、大麥仁中的直鏈淀粉含量較高。

表1　八寶粥原料與八寶粥中淀粉、直鏈淀粉含量Table 1　Contents of the starch and amylase in each materials of eight treasures congee

2.2八寶粥原料粘度分析

RVA譜中具有幾個特征值,峰值粘度、保持粘度、衰減值、最終粘度、回生值、峰值時間和糊化溫度。其中,回生值可用于評估各淀粉原料的老化特征[6]。從表2中可以看出,大麥仁和黑米的回生值較高,是影響八寶粥體系凍融穩定性的主要因素。赤豆和紅蕓豆原料粉的RVA圖譜(見圖1)呈平滑上升趨勢,可以認為赤豆和紅蕓豆淀粉無顯著的老化過程。

表2　八寶粥原料RVA特征值Table 2　RVA eigenvalues of the materials in eight treasures congee

注:“/”反映連續上升曲線,不存在相關特征值。

表3　凍融次數對八寶粥中顆粒狀內容物破裂的影響Table 3　The effect of the cycle time of freeze-thaw on rupture of granular contents in eight treasures congee

圖1　八寶粥原料RVA圖譜Fig.1　RVA profile of each materials in eight treasures congee

2.3凍融次數對八寶粥中顆粒狀內容物破裂的影響

由表3可以看出,循環凍融條件下,篩上物濕重逐級減少,顆粒狀內容物的組織結構受到一定的破壞,以至出現表皮破裂,部分內容物擴散到湯汁體系中。從顆粒破損率動態變化上分析,受凍融條件影響較大的為黑米、大麥、赤豆。紅蕓豆和蓮子在前期未出現破損,三次凍融后,表皮出現破損,內部組織出現崩解,形成微小組織碎塊進入湯汁體系中，使湯汁濃度升高。淀粉的老化與淀粉糊含水量有密切的聯系。水分含量較高時,濃度降低,淀粉分子交聯纏繞和聚合機會較少,可以延緩淀粉的老化。湯汁濃度升高,交聯機會增加,老化加速[7]。

2.4凍融對八寶粥淀粉、直鏈淀粉、蛋白質的影響

從表4數據分析,湯汁中有一定的蛋白質存在,并不是單純的淀粉膠體體系,八寶粥原料在正常加工條件下,沒有表皮的糯米、黑米、山藥塊和部分的大麥仁、赤豆經高溫高壓作用下,有一定的組織成分溶出，湯汁中離心出的干物質有5.4 g/罐，含蛋白質0.427 g/罐。凍融處理后,有表皮的大麥、赤豆、蓮子、紅蕓豆逐漸出現表面破損,內部組織溶出。蛋白質、淀粉及直鏈淀粉出現不同比例增加,各成分對湯汁干重增加比例的貢獻,依次為直鏈淀粉、淀粉、蛋白質。含直鏈淀粉較高的原料對湯汁干重的增加貢獻較大。

表4　凍融對八寶粥總淀粉、直鏈淀粉、蛋白質的影響Table 4　The effect of freeze-thaw on the contents of starch,amylose and protein in eight treasures congee

2.5糖類對八寶粥凍融穩定性的影響

糊化淀粉在有糖存在時,淀粉分子間的締合受到阻礙,并且淀粉糊中的部分水會被糖奪取,使之成為穩定狀態[8]。海藻糖作為一種抗惡劣環境的生物防護劑,在脫水冷凍條件下,表現出保水、延緩淀粉老化、延長食品保質期的效果[9]。從圖2中可以看出,蔗糖和海藻糖對原料的析水率有改善作用,但赤豆和蓮子的析水率增大，可能與高濃度糖液的滲透壓有關。結合直鏈淀粉含量較少和糊化曲線特征值狀況分析，赤豆和蓮子對湯汁體系的凍融穩定性影響較小，故沒有進行深入展開研究。

圖2　蔗糖和海藻糖對凍融后析水率的影響Fig.2　The effect of saccharose and mycose on the water separation ratio after freezing and thawing process

2.6乳化劑對八寶粥凍融穩定性的影響

乳化劑對于抑制淀粉的老化也發揮著一定的作用。乳化劑可以隨疏水基進入淀粉的α-螺旋結構,形成復合物,發揮防止淀粉老化的作用。從圖3中可以看出,DATEM 和蔗糖酯均有影響,但對紅蕓豆、蓮子影響較弱或起負作用。

圖3　乳化劑對凍融后析水率的影響Fig.3　The effect of emulsifier on the water separation ratio after freezing and thawing process

2.7磷酸鹽對八寶粥凍融穩定性的影響

3　結論

八寶粥的凍融實驗得出,直鏈淀粉是加速老化的主要原因。主要表現于凍融過程中,八寶粥湯汁逐漸變白;湯汁干物質中直鏈淀粉增重率高于湯汁干物質增重率;直鏈淀粉含量高的原料析水率較高。原料成分檢測和RVA檢測結果表明,加速體系老化

圖4　磷酸鹽對凍融后析水率的影響Fig.4　The effect of phosphate on the water separation ratio after freezing and thawing process

的直鏈淀粉主要來源于黑米、大麥仁。

在八寶粥中分別添加5%海藻糖、0.04% 焦磷酸鈉、0.05% 蔗糖酯都可有效降低部分八寶粥原料析水率,改善凍融穩定性。幾種功能性成分有效復配具備提升粥體凍融穩定性的可能。

[1]葉為標. 淀粉糊化及其檢測方法[J]. 糧食與油脂,2009(1):7-10.

[2]趙思明,熊善柏. 淀粉老化動力學研究述評[J]. 農業機械學報,2000,31(6):114-117.

[3]汪蘭,程薇,喬宇,等. 凍融循環處理對淀粉凝膠結構和性質的影響[J]. 食品科技,2010(2):177-182.

[4]Sievert D,Wuesch P. Amylose chain association based on differential scanning calorimetry[J]. Journal of Food Science,1993,58(6):1332-1335.

[5]Mariotti M,Sinelli N,Catenacci F,et al. Retrogradation behaviour of milled and brown rice pastes during ageing[J]. Journal of cereal science,2009,49(2):171-177.

[6]曹立松,劉亞偉,劉潔,等. 淀粉老化測定技術研究進展[J]. 糧食與飼料工業,2014(3):30-34.

[7]周國燕,胡琦瑋,李紅衛,等. 水分含量對淀粉糊化和老化特性影響的差示掃描量熱法研究[J]. 食品科學,2009,30(19):89-92.

[8]闞建全. 食品化學(第二版)[M]. 北京:中國農業出版社,2008.

[9]張曉宇. 小分子糖對木薯淀粉性質的影響研究[D]. 無錫:江南大學,2012.

[10]曾紹校. 蓮子淀粉品質特性的研究與應用[D]. 福州:福建農林大學,2007.

Research of frostbite improvement and starch properties of eight treasures congee

LI Yan-jun,BEN Dong-xu,ZHOU Xiao-yue,TAO Wen-chu,GUO Xiu-feng,WANG Hua,SHU Zhi-cheng*

(Research and Development Center of Hangzhou Wahaha Group Co. Ltd,Hangzhou 310018,China)

In order to determine the mechanism of the frostbite of eight treasures congee and improve the effect of frostbite on the quality of eight treasures congee,in this study,the contents of starch in eight treasures congee materials were detected,and the RVA profiles of the materials were scanned. It was found that the retrogradation of amylase was the main cause of frostbite in eight treasures congee after undergoing freeze-thaw tests in the presence of different additives with different concentrations,and black rice and barley were the primary source of amylase. The freeze-thaw stability could be improved by adding 5% mycose,0.04% sodium pyrophosphate and 0.05% sucrose ester.

eight treasures congee;starch;retrogradation;freeze-thaw stability

2015-08-24

李言郡(1969-),男，碩士，高級工程師，從事食品飲料開發，E-mail：lyj@wahaha.com.cn。

舒志成(1964-)，男，本科，高級工程師，負責罐頭食品研發，E-mail:shzhch@wahaha.com.cn。

國家科技部項目(2012BAD31B06)。

TS201.1

B

1002-0306(2016)03-0216-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.03.037