馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的流變與凝膠特性研究

張正茂，王志華，顏永斌，覃彩芹（.湖北工程學(xué)院特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北孝感43000；.湖北工程學(xué)院生物質(zhì)資源化學(xué)與環(huán)境生物技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北孝感43000）

馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的流變與凝膠特性研究

張正茂1，王志華1，顏永斌2，覃彩芹2
（1.湖北工程學(xué)院特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北孝感432000；2.湖北工程學(xué)院生物質(zhì)資源化學(xué)與環(huán)境生物技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北孝感432000）

以馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉按照一定的比例進(jìn)行復(fù)配，采用動(dòng)態(tài)流變儀和質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定復(fù)配體系的糊化、流變特性及凝膠強(qiáng)度。結(jié)果表明：復(fù)配體系的糊化溫度隨著馬鈴薯淀粉比例的增大而有所下降，由70.1℃降低到64.6℃；在淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的體系中，馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶5和1∶11時(shí)復(fù)配體系的彈性模量G′較大（分別為810.1 Pa 和814.7 Pa），而在比例為1∶3或1∶5時(shí)復(fù)配體系的粘性模量G″較大（分別為41.0 Pa和41.6 Pa）；馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶5和1∶11時(shí)復(fù)配體系的Tanδ較小，此配比的兩個(gè)復(fù)配體系具有較好的凝膠形成能力，且凝膠強(qiáng)度較大（98.5～100.1 g）。

淀粉，復(fù)配體系，流變特性，凝膠特性

豌豆（Pisum sativum）是世界各國(guó)廣泛種植的食用豆科植物之一，其總產(chǎn)量超過(guò)2036.8萬(wàn)噸，其中我國(guó)豌豆總產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的11.3%左右［1］。在亞洲，豌豆主要用于人類食用，加工制備豌豆蛋白質(zhì)、豌豆淀粉等用量相對(duì)較少［2］。相比谷物淀粉和薯類淀粉，豌豆淀粉中直鏈淀粉含量較高，光滑豌豆淀粉大約在33.1%～49.6%，而皺皮豌豆淀粉為60.5%～88.0%，因此豌豆淀粉易老化形成硬凝膠［2-3］。豌豆淀粉由于來(lái)源廣、出粉率高、價(jià)格低廉，可用于替代綠豆淀粉制備粉絲、粉皮等產(chǎn)品［4］。由于采用直鏈淀粉含量高的淀粉作為原料制備的粉皮硬度大、持水能力差，而采用直鏈淀粉含量低的淀粉制備的粉皮則吸水能力強(qiáng)、易糊湯［5］，因此如果將兩者進(jìn)行復(fù)配可以得到較好的粉皮類產(chǎn)品。目前在改善淀粉特性的研究中，除了物理化學(xué)改性以外，復(fù)配法也是研究的內(nèi)容之一。已有將淀粉與殼聚糖、黃原膠、結(jié)冷膠等進(jìn)行復(fù)配的研究報(bào)道［6-10］；也有將不同來(lái)源淀粉進(jìn)行復(fù)配，以改善淀粉的特性方面的研究報(bào)道［11-13］，但在馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的復(fù)配方面的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本文研究不同配比的馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的糊化特性、流變特性及凝膠特性，以期為豌豆淀粉與馬鈴薯淀粉復(fù)配制作粉皮等凝膠制品提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豌豆淀粉 食用級(jí)，無(wú)錫圣倫特國(guó)際貿(mào)易有限公司；馬鈴薯淀粉 食品級(jí)，上海禾煜貿(mào)易有限公司。

DHR-2流變儀 美國(guó)TA公司；TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)SMSTA公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 復(fù)合淀粉乳的配制 在復(fù)合淀粉乳配制中，保持乳液中淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)恒定為6%。其中，馬鈴薯淀粉（PaS）和豌豆淀粉（PeS）的配比為1∶23、1∶11、1∶5、1∶3、1∶2、1∶1、2∶1。具體配制如下：分別稱取馬鈴薯淀粉0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.2和1.6 g（均為絕干重），再對(duì)應(yīng)添加豌豆淀粉2.3、2.2、2.0、1.8、1.6、1.2和0.8 g（均為絕干重），加25℃蒸餾水使總質(zhì)量為40 g，現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.2.2 糊化與流變特性的測(cè)定 采用流變儀對(duì)樣品的糊化過(guò)程曲線進(jìn)行測(cè)定。取1.2.1配制好的淀粉乳液攪拌均勻后倒入測(cè)量容器中（倒入的液體不應(yīng)過(guò)量，倒入的過(guò)程中也要注意攪拌防止沉淀）。測(cè)試程序參考AACC的方法［14］并做適當(dāng)?shù)男薷模撼绦蚬卜譃槲宥危谝欢危簻囟?0℃，轉(zhuǎn)速450 rad/s，時(shí)間60 s；第二段：以12℃/min的升溫速度，從50℃升高到95℃，轉(zhuǎn)速160 rad/s；第三段：95℃保溫150 s，轉(zhuǎn)速160 rad/s；第四段：以12℃/min的降溫速度，從95℃降到50℃，轉(zhuǎn)速160 rad/s；第五段：50℃保溫84 s，轉(zhuǎn)速160 rad/s。

采用流變儀對(duì)復(fù)配體系的流變特性進(jìn)行測(cè)定。復(fù)配體系的糊化過(guò)程采用1.2.2的前兩步，采用旋轉(zhuǎn)模式；然后采用振蕩模式進(jìn)行保溫、降溫和保溫過(guò)程，具體過(guò)程如下：95℃保溫5 min，再以5℃/min降溫速度從95℃降至20℃；最后在20℃下保溫70 min；振幅：2%；角速度：5 rad/s，得到彈性模量（G′）、損失模量（G″）和損失角Tanδ（G″/G′）。

1.2.3 凝膠特性的測(cè)定 將測(cè)定糊化曲線后的淀粉樣品放入鋁盒（內(nèi)徑40 mm，高35 mm）中，密封，25℃下放置2 h，采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定樣品的凝膠強(qiáng)度。質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定參數(shù)如下：采用P/0.5探頭，測(cè)前速度：測(cè)試速率：1.00 mm/s；停留間隔：5 s；壓縮距離：4 mm；觸發(fā)值：5 g。重復(fù)測(cè)定3次的平均值作為測(cè)定結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的糊化特性

馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的糊化（RVA）曲線如圖1所示。

圖1 馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的RVA曲線Fig.1 RVA curves of potato starch and pea starch blends

由圖1可知，馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的糊化曲線呈現(xiàn)典型的淀粉糊化特征。即：淀粉在升溫過(guò)程中，當(dāng)溫度達(dá)到淀粉的糊化溫度時(shí)，淀粉顆粒膨脹，體系的粘度急劇上升，此溫度稱為淀粉的糊化溫度；淀粉吸水迅速膨脹，粘度持續(xù)上升，當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)，淀粉的粘度達(dá)到最大（稱為峰值粘度，此時(shí)淀粉顆粒吸水膨脹到極限）；當(dāng)溫度進(jìn)一步上升或穩(wěn)定在高溫時(shí)，淀粉顆粒發(fā)生破碎，粘度下降至保持粘度（峰值粘度與保持粘度的差值稱為降落值）；當(dāng)溫度降低，淀粉分子發(fā)生重排，粘度增大，直到最終粘度（保持粘度與最終粘度的差值稱為回升值）。隨著馬鈴薯淀粉比例的增加，復(fù)配體系的粘度增大。將RVA曲線進(jìn)行進(jìn)一步的分析，其結(jié)果如表1所示。

由表1可知，當(dāng)復(fù)配體系中馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例小于等于1∶11時(shí)，復(fù)配體系及單純豌豆淀粉的糊化溫度基本相同，約為70℃；當(dāng)復(fù)配體系中馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例大于1∶5時(shí)，隨著馬鈴薯淀粉濃度的增大，復(fù)配體系的糊化溫度和峰值位置均有所下降。在復(fù)配體系中，僅含有馬鈴薯淀粉的體系，其糊化溫度最低為64.6℃。復(fù)配體系的峰值粘度、保持粘度、最終粘度、降落值和回升值均隨著馬鈴薯淀粉濃度的增大而增大。這與豌豆淀粉易老化形成凝膠而馬鈴薯淀粉不易老化形成凝膠的結(jié)果不一致。因?yàn)橄嗤瑵舛认拢R鈴薯淀粉的整體粘度較大，導(dǎo)致回升值的絕對(duì)值較大，結(jié)果與淀粉的老化情況不一致。因此，采用相對(duì)回升值（即回升值與峰值粘度比）來(lái)描述淀粉的老化特性時(shí)更有效。回升值與峰值粘度比隨著馬鈴薯淀粉濃度的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，即馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶5時(shí)復(fù)配體系的回升值與峰值粘度比最大，最易老化形成凝膠。

表1 馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的RVA參數(shù)Table1 RVA parameter of potato starch and pea starch blends

2.2 馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的G′

在動(dòng)態(tài)流變特性的測(cè)量過(guò)程中，彈性模量（G′）又稱為儲(chǔ)能模量，是體系發(fā)生彈性形變而儲(chǔ)存的能量，它反映了淀粉糊變形后恢復(fù)原形狀的能力。彈性模量越大，物質(zhì)受力時(shí)變形程度小，淀粉糊變形后恢復(fù)原形狀的能力越強(qiáng)，淀粉凝膠則表現(xiàn)為彈性越強(qiáng)［15-16］。馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系在加熱糊化后經(jīng)過(guò)高溫保溫、降溫再低溫保溫過(guò)程的G′變化如圖2所示。

圖2 馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的G′Fig.2 G′of potato starch and pea starch blends

由圖2可知，高溫保溫、降溫和低溫保溫過(guò)程中復(fù)配體系的G′呈現(xiàn)持續(xù)增大的趨勢(shì)。隨著馬鈴薯淀粉濃度的增大，復(fù)配體系G′先增大后又減小，即馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶5時(shí)復(fù)配體系的G′最大，為814.7 Pa，與比例為1∶11時(shí)的復(fù)配體系的G′（810.1 Pa）差異不明顯；馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例小于1∶11或大于1∶3，復(fù)配體系的G′均有所減少；與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%馬鈴薯淀粉乳相比，添加豌豆淀粉可使馬鈴薯淀粉的彈性增強(qiáng)。由此可見(jiàn)，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的復(fù)配淀粉乳體系中，馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶11或1∶5時(shí)可以得到較好的彈性凝膠體。

2.3 馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的G″

粘性模量（G″）又稱損失模量，表示的是體系受到力的作用發(fā)生形變時(shí)，由于粘性形變（不可逆）而損耗的能量。它反映了淀粉糊抵抗流動(dòng)的能力，粘性模量越大，體系抵抗流動(dòng)能量越強(qiáng)，體系越不易流動(dòng)［15-16］。馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系在加熱糊化后經(jīng)過(guò)高溫保溫、降溫再低溫保溫過(guò)程的G″變化如圖3所示。

圖3 馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的G″Fig.3 G″of potato starch and pea starch blends

由圖3可知，隨著馬鈴薯淀粉濃度的增大，復(fù)配體系的G″先增大后又減小，即馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶3時(shí)復(fù)配體系的G″最大，為41.6 Pa，在高溫下，馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶3時(shí)的復(fù)配體系的G″明顯大于馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶5時(shí)復(fù)配體系的G″，但20℃下保溫一定時(shí)間后，兩體系的G″差異不明顯，1∶5復(fù)配體系的G″為41.0 Pa。從圖3中還可以看出，當(dāng)馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例小于1∶2時(shí)，隨著時(shí)間的變化復(fù)配體系的G″在高溫保溫過(guò)程中減小，降溫和低溫保溫過(guò)程中呈現(xiàn)持續(xù)增大的趨勢(shì)。而當(dāng)馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例大于1∶2時(shí)，隨著時(shí)間的變化，高溫保溫過(guò)程中G″減小，降溫過(guò)程中增大，在低溫保溫中又有所減小，最后趨于穩(wěn)定；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的馬鈴薯淀粉在低溫保溫過(guò)程其G″也有所減小，但變化不明顯，原因有待進(jìn)一步的研究。

由此可見(jiàn)，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的復(fù)配體系中，馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶3或1∶5時(shí)得到的凝膠具有較好的粘性。

2.4 馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的Tanδ

Tanδ為G″與G′比值，Tanδ越大，表明體系的粘性比例越大；反之則表示彈性比例越大，表示凝膠體系向趨于固體的行為發(fā)展，形成較好的彈性凝膠［17-18］。因此Tanδ在一定程度上可以反映復(fù)配體系的凝膠形成能力，馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系在加熱糊化后經(jīng)過(guò)高溫保溫、降溫再低溫保溫過(guò)程的Tanδ變化如圖4所示。

圖4 馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的TanδFig.4 Tanδ of potato starch and pea starch blends

由圖4可知，在馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例大于1∶3時(shí)，體系的Tanδ在高溫保溫、降溫和低溫保溫過(guò)程中呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)；而當(dāng)馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例小于1∶3時(shí)，體系的Tanδ在高溫保溫過(guò)程中下降、降溫過(guò)程中有所上升，低溫保溫過(guò)程中又有所下降。在高溫保溫和降溫過(guò)程中，隨著馬鈴薯淀粉濃度的增加，體系的Tanδ呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)；但在20℃保溫的后期，復(fù)配體系的Tanδ以馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶11時(shí)最小，為0.047；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的馬鈴薯淀粉復(fù)配體系的Tanδ最大，為0.247。由此可見(jiàn)，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的復(fù)配體系中，馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶11或1∶5時(shí)具有較好的凝膠形成能力。

2.5 馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的凝膠強(qiáng)度

參照ISO/GMIA明膠國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法測(cè)試，P/0.5凝膠測(cè)定探頭下壓4 mm所受的力為樣品凝膠強(qiáng)度，馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的凝膠強(qiáng)度如圖5所示。

圖5 馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉復(fù)配體系的凝膠強(qiáng)度Fig.5 Gel strength of potato starch and pea starch blends

由圖5可知，馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶5時(shí)復(fù)配體系的凝膠強(qiáng)度最大（100.1 g），其次為馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶11的復(fù)配體系（98.5 g），馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶23和1∶3的復(fù)配體系（分別為93.3 g和75.2 g），四者的凝膠強(qiáng)度均大于6%的豌豆淀粉體系的凝膠強(qiáng)度（65.7 g）；6%的馬鈴薯淀粉的體系的凝膠強(qiáng)度最小（26.5 g）。由此說(shuō)明，馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶5和1∶11時(shí)的復(fù)配體系形成的凝膠強(qiáng)度較大，與Tanδ結(jié)果是一致的。

3 結(jié)論

采用動(dòng)態(tài)流變儀和質(zhì)構(gòu)儀研究馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的復(fù)配體系的糊化、流變特性及質(zhì)構(gòu)特性。復(fù)配體系的糊化溫度隨著馬鈴薯淀粉的濃度增大而有所下降，而體系的峰值粘度、保持粘度、最終粘度和降落值均隨著馬鈴薯淀粉濃度的增大而增大；在描述淀粉的老化特性時(shí)，相對(duì)回升值（回升值與峰值粘度的比）較回升值更有效；在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的復(fù)配體系中，馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶11或1∶5時(shí)可以得到較好彈性的凝膠體，在馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶3或1∶5時(shí)可以得到的凝膠體具有較好的粘性；少量添加馬鈴薯淀粉能有效增強(qiáng)豌豆淀粉的凝膠強(qiáng)度，當(dāng)馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的比例為1∶5和1∶11時(shí)復(fù)配體系形成的凝膠強(qiáng)度較大。

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Rheological and gel properties of potato starch and pea starch blends

ZHANG Zheng-mao1，WANG Zhi-hua1，YAN Yong-bin2，QIN Cai-qin2
（1.Hubei Key Laboratory of Quality Control of Characteristic Fruits and Vegetables，College of Life Science and Technology，Hubei Engineering University，Xiaogan 432000，China；2.Hubei Key Laboratory of Biomass-Resource Chemistry and Environmental Biotechnology，Hubei Engineering University，Xiaogan 432000，China）

Potato starch was mixed with pea starch at different proportion.The pasting properties，rheological properties and gel strength of the blends were investigated by dynamic rheometer and texture analyzer.The results indicated that the pasting temperature of blends decreased with increasing of potato starch ratio，which decreased from 70.1℃to 64.6℃.When total starch concentration was 6%，the storage modulus G′of blends were the largest（810.1 and 814.7 Pa）with 1∶5 and 1∶11 ratio of potato starch and pea starch.However，the loss modulus G″of blends were the maximum（41.0 and 41.6 Pa）at 1∶3 or 1∶5 ratio.As the ratio of potato starch and pea starch was 1∶11 and 1∶5，the blends had smaller Tanδ，better gel forming ability and larger gel strength（98.5～100.1 g）than those of other ratios.

starch；blends；rheological properties；gel properties

TS231

A

1002-0306（2016）06-0170-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.06.026

2015-08-14

張正茂（1979-），男，博士，講師，主要從事淀粉改性及糧食加工方面研究，E-mail：maomaoz@126.com。

湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（B2015030）；湖北工程學(xué)院科學(xué)研究項(xiàng)目（201502）。