交聯程度對木薯淀粉特性的影響

安 飛，劉亞偉*，劉 潔

（河南工業大學糧油食品學院，小麥和玉米深加工國家工程實驗室，河南 鄭州 450001）

交聯程度對木薯淀粉特性的影響

安 飛，劉亞偉*，劉 潔

（河南工業大學糧油食品學院，小麥和玉米深加工國家工程實驗室，河南 鄭州 450001）

為探討交聯作用對木薯淀粉凝膠的影響，利用快速黏度分析儀和動態流變儀研究不同交聯度木薯淀粉的糊化特性和流變特性。黏度特性測試結果表明，隨著交聯度的增加，交聯木薯淀粉的回生值和最終黏度先增加后減小，崩解值減小。由靜態流變測試結果可知，不同交聯木薯淀粉屈服應力T0大于0，流動指數n均小于1，表明該實驗條件下木薯淀粉糊均為屈服-假塑性流體。淀粉糊（質量分數為6%）動態流變測試結果表明，在0.1～10.0 Hz頻率范圍內，交聯木薯淀粉的儲能模量（G’）和損耗模量（G”）均高于原木薯淀粉G’和G”；在4 ℃條件下老化2 h，適當的交聯可以使木薯淀粉G’升高，損耗角正切值（tanδ＝G”/G’）降低。淀粉糊（質量分數為15%）動態流變測試結果表明，在整個升溫和降溫過程中，交聯木薯淀粉的G’和G”大于原木薯淀粉，降溫過程中，淀粉凝膠的G’隨交聯度增加迅速增加，表現出更優越的凝膠特性。

交聯木薯淀粉；糊化特性；流變特性；凝膠

淀粉類凝膠食品，是通過淀粉糊化后形成凝膠的一類食品的通稱，具有一定的黏彈性和強度，這些特性對淀粉類食品有很大影響。淀粉凝膠的形成主要是直鏈淀粉分子的纏繞和有序化，即淀粉糊化后，滲析出的直鏈淀粉在冷卻過程中以雙螺旋形式互相纏繞形成凝膠網絡，并在部分區域有序化形成微晶[1]。原木薯淀粉糊液耐酸、耐高溫、耐剪切性方面存在不足，形成的凝膠軟、穩定性差，原木薯淀粉的這些特性造成其在食品工業中的應用受到限制，因此對木薯淀粉的改性研究具有重要意義[2]。

鄭安雄[3]分析了不同改性方法對淀粉凝膠強度的影響，發現改性淀粉的凝膠強度均大于原淀粉。交聯反應主要強化了淀粉顆粒中的氫鍵，適當的交聯作用可以使木薯淀粉分子間結構更加緊密，提高淀粉糊的黏度、回生值及熱糊的穩定性[2-5]，因此交聯變性木薯淀粉在現代化食品工業中應用更加廣泛。

實驗采用快速黏度分析儀（rapid viscosity analyzer，RVA） 和流變儀研究以木薯淀粉為原料，三偏磷酸鈉（sodium trimetaphosphate，STMP）為交聯劑的交聯木薯淀粉糊化特性和流變特性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

木薯淀粉（食品級） 市售；交聯木薯淀粉 河南工業大學糧油食品學院自制；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

T-500型電子天平 美國雙杰兄弟有限公司；DHR-1型流變儀 美國TA公司；RVA 瑞典波通瑞華科學儀器；HH-2型數顯恒溫水浴鍋 金壇市華峰儀器有限公司；centrifuge 5081R型離心機 德國艾本德有限公司。

1.3 方法

1.3.1 交聯木薯淀粉的制備

根據Koo等[6]的方法略作改進，稱取一定量的木薯淀粉和去離子水，配制成質量分數為40%的木薯淀粉懸浮液（以木薯淀粉干質量計），置于恒溫水浴鍋中不斷攪拌，待淀粉懸浮液溫度達到規定溫度時，用0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液調節pH值至堿性，加入STMP，反應結束后用0.5 mol/L的鹽酸溶液將樣品中和至pH 6.7，取出冷卻后倒入布氏漏斗抽濾，樣品用蒸餾水多次清洗，置于流化床進行氣流干燥，即得到交聯木薯淀粉。

1.3.2 結合磷含量的測定

參考GB/T 22427.11—2008《淀粉及其衍生物磷總含量測定》的方法消化、測定原木薯淀粉和不同反應條件的交聯木薯淀粉樣品中的無機磷含量，并用交聯木薯淀粉中結合磷的含量間接反映淀粉的交聯程度。根據檢測結果，可將4 種木薯淀粉劃分為：原木薯淀粉（結合磷含量：0.010 5%）、低度交聯木薯淀粉（結合磷含量：0.011 2%）、中度交聯木薯淀粉（結合磷含量：0.012 3%）、高度交聯木薯淀粉（結合磷含量：0.013 9%）。

1.3.3 溶脹力的測定

稱取不同交聯度的木薯淀粉和去離子水，配制質量分數為2%的木薯淀粉懸浮液（以干質量計）于50 mL離心管中，90 ℃水浴30 min，周期性的在渦旋振蕩器上振蕩，冷卻至室溫，以3 000 r/min離心20 min，將上清液倒入鋁盒中，在105 ℃烘干至恒質量，準確稱沉淀物和干燥后上清液的質量[7]。根據式（1）、（2）計算溶脹力。

式中：SI為溶解度指數/%；ms為上清液干質量/g；mi為樣品質量/g；Sp為溶脹力；mr為離心后淀粉糊質量/g。

1.3.4 糊化特性的測定

稱取不同交聯度的木薯淀粉和去離子水混合于RVA專用鋁盒內，配制成質量分數為5%的淀粉懸浮液（以干質量計）。程序設置如下：10 s內轉速由960 r/min降至160 r/min，50 ℃保持30 s，經過2.5 min升溫至95 ℃，并保溫15 min，經過3 min降溫至50 ℃，保持9 min。

黏度曲線中可得到7個特征值，分別為峰值黏度、糊化溫度、谷底黏度、崩解值、最終黏度、回生值、峰值時間。其中最終黏度指物料逐漸冷卻，淀粉分子重新聚合和排列，黏度的最終值；崩解值表示黏度的熱穩定性，降落值越小，熱穩定性越好；回生值反映淀粉糊的老化或回生程度，也可表示冷卻時形成凝膠性的強弱，差值大則凝膠性強，易于老化[8]。

1.3.5 流變特性的測定

1.3.5.1 靜態流變的測定

將1.3.4節制得的木薯淀粉糊液在室溫條件下放置20 min，在25 ℃條件下，取適當樣品于流變儀帕爾貼平板上，測量距離為1 000 μm，在1 050 μm處刮去多余樣品，涂一層硅油，防止水分蒸發。用流變儀測量，使用40 mm平板，測量剪切速率從0.1～100.0 s-1遞增，研究表觀黏度和應力的變化。采用Herschel-Bulkley模型對數據進行回歸擬合，如式（3）所示。

式中：T為剪切應力/Pa；T0為屈服應力/Pa；K為稠度系數/（Pa?s）；γ為剪切速率/s-1；n為流體指數。

1.3.5.2 頻率掃描測試

稱取不同交聯度的木薯淀粉和去離子水，配制質量分數為6%的淀粉懸浮液（以干質量計），沸水浴15 min，在4 ℃條件下放置24 h。

頻率掃描測試參數設置：溫度25 ℃，掃描應變1%（在線性黏彈范圍內），掃描頻率0.1～10.0 Hz，記錄樣品在測量過程中儲能模量（G’）、損耗模量（G”）和損耗角正切值（tanδ＝G”/G’）隨頻率的變化規律。

1.3.5.3 時間掃描測試

稱取不同交聯度的木薯淀粉和去離子水，配制質量分數為6%的淀粉懸浮液（以干質量計），沸水浴15 min，室溫條件下靜置10 min。

時間掃描測試：溫度4 ℃，頻率0.5 Hz，掃描應變1%（在線性黏彈范圍內），測2 h內樣品G’和tanδ的變化。

1.3.5.4 溫度掃描測試

稱取不同交聯度的木薯淀粉和去離子水，分別配制質量分數為6%、15%的淀粉懸浮液（以干質量計）于50 mL離心管中，渦旋混勻后置于流變儀帕爾貼板上。

溫度掃描測試：采用25 mm平板，從20 ℃升溫到95 ℃，保持15 min（升溫速率5 ℃/min），再從95 ℃降至20 ℃，保持15 min（降溫速率5 ℃/min）；頻率：0.1 Hz；應變：0.5%（在線性黏彈范圍內），研究不同交聯度樣品G’隨溫度的變化規律。

2 結果與分析

2.1 不同交聯度木薯淀粉的溶脹特性

不同交聯度的木薯淀粉溶脹能力見表1。與原木薯淀粉相比較，交聯作用對木薯淀粉溶脹力有較大影響，隨著交聯度的增加，木薯淀粉的溶脹力下降。這是由于木薯淀粉經交聯作用后，引入的交聯化學鍵增強了淀粉顆粒強度，抑制了淀粉顆粒在熱水中的溶脹度。

表1 不同交聯度木薯淀粉的溶脹力Table 1 Swelling power of tapioca starch gel with different crosslinking degrees

2.2 不同交聯度木薯淀粉的糊化特性

圖1 不同交聯度木薯淀粉的黏度曲線Fig. 1 Viscosity curves of tapioca starch with different cross-linking degrees

從圖1可以看出，不同交聯度木薯淀粉的最終黏度從大到小順序依次為：中度交聯木薯淀粉＞低度交聯木薯淀粉＞原木薯淀粉＞高度交聯木薯淀粉。原木薯淀粉在高溫、高剪切作用下，黏度容易遭到破壞，經交聯作用后，溶脹的木薯淀粉顆粒依然保持完整性，糊的黏度、穩定性得到提高。由表2可知，隨著交聯度的增加，木薯淀粉的回生值呈現先增加后減小的趨勢，崩解值減小。隨著交聯度的增加，木薯淀粉耐高溫、抗高剪切能力增強，因此交聯木薯淀粉糊在持續高溫、高剪切的環境下仍然保持較高的穩定性[9]，故崩解值降低。糊化過程中，適度交聯作用可以抑制木薯淀粉顆粒的崩解[10]，溶脹后的淀粉顆粒由于吸收更多的水分體積變大，在木薯淀粉糊體系中所占比例增加，導致交聯木薯淀粉的最終黏度和回生值顯著提高[2]（P＜0.05），也說明適度交聯的木薯淀粉分子在冷卻過程中重新聚合的能力增強。高度交聯的木薯淀粉在加熱過程中沒有較高的峰值黏度、回生值和最終黏度，但是在加熱過程中黏度不斷增加，這是由于交聯鍵抑制木薯淀粉顆粒的膨脹[11]，造成了部分木薯淀粉糊化不完全，因此最終黏度降低，形成凝膠的能力也變弱。

表2 不同交聯度木薯淀粉的糊化特性參數Table 2 Pasting properties of tapioca starch with different crosslinking degrees

2.3 靜態流變學特性

圖2不同交聯度木薯淀粉凝膠剪切應力隨剪切速率變化曲線Fig. 2 Shear stress vs. shear rate curves of tapioca starch gel with different cross-linking degrees

圖2 表示不同交聯度木薯淀粉糊的剪切應力與剪切速率的關系，所有木薯淀粉糊剪切應力隨剪切速率的增加而增加，具有假塑性流體的特征。在一定范圍內，隨著交聯度的增加，木薯淀粉流動過程中所需的剪切應力呈增大趨勢，但是過度交聯木薯淀粉的剪切應力較原木薯淀粉減小。

用Herschel-Bulkley方程對不同交聯度木薯淀粉凝膠的靜態流變學數據進行擬合，由表3可知，4種樣品的相關系數均大于0.99，說明樣品曲線與Herschel-Bulkley模型具有很好的相關性。4 種樣品T0大于0，n均小于1，表明該實驗條件下不同交聯度的木薯淀粉均為屈服-假塑性流體[12]。T0代表流體開始流動所需的最小應力，4 種樣品T0從大到小的順序依次為：中度交聯木薯淀粉＞低度交聯木薯淀粉＞原木薯淀粉＞高度交聯木薯淀粉，表明對木薯淀粉進行適當的交聯，會使木薯淀粉糊開始流動變得困難。K值大小代表樣品黏稠度，4 種木薯淀粉K值隨交聯度增加呈現先增大后減小的趨勢。K值與膨脹的淀粉顆粒在淀粉糊體系中的體積分數有關[13-14]，適當的交聯作用使木薯淀粉顆粒膨脹為較大的顆粒，在淀粉糊體系中占據了很大空間，分子排列緊密，內部形成更多的交聯結構，使木薯淀粉凝膠更加穩定。隨著交聯度的繼續增加，交聯作用抑制木薯淀粉顆粒的膨脹，體系中木薯淀粉顆粒體積分數減小，因而有更多的自由空間，淀粉顆粒間作用減弱[2]，導致K值減小，流動指數n增加。由此可知，適當的交聯可以提高木薯淀粉凝膠的黏稠性，使其流動性降低。但是過度交聯會使木薯淀粉T0減小、K減小、n增加，木薯淀粉凝膠的流動性增加。

表3 不同交聯度木薯淀粉凝膠Herschel-Bulkley方程擬合參數Table 3 Herschel-Bulkley parameters for tapioca starch gel with different cross-linking degrees

圖3 不同交聯度木薯淀粉凝膠表觀黏度隨剪切速率變化曲線Fig. 3 Apparent viscosity vs. shear rate curves of tapioca starch gel with different cross-linking degrees

食品工業化生產過程中，不同的加工工藝對食品物料有著不同程度的剪切作用，例如，滴流（重力作用下）的剪切速率為0.1～10.0 s-1，食品物料在管道內流動時的剪切速率范圍為1～10 s-1，加工過程中的擠壓對食品的剪切速率范圍為1～100 s-1[15]，因此研究不同剪切速率對淀粉凝膠黏度的影響具有重要意義。由圖3可知，在0.1～100.0 s-1剪切速率范圍內，4 種木薯淀粉凝膠均存在剪切稀化的現象，即表觀黏度隨著剪切速率的增加而降低。低度交聯和中度交聯木薯淀粉表觀黏度均大于原木薯淀粉，高度交聯木薯淀粉表觀黏度最小。在γ＜10 s-1的低剪切速率條件下，中度交聯木薯淀粉體系的表觀黏度隨剪切速率的增加下降最劇烈，后趨于平緩。適度交聯木薯淀粉經充分糊化后，分子鏈間相互纏繞，空間結構更加緊密，表現出較大的表觀黏度，當受到剪切作用時，凝膠網絡結構遭到破壞，削弱了分子間的相互作用，表現為表觀黏度急劇下降。剪切速率繼續增加，體系間分子來不及取向或者已經充分取向，表觀黏度最終會穩定為一個常數[16]。

2.4 動態流變學特性

儲能模量G’和損耗模量G”是兩個重要參數，對評價食品原材料、最終產品質量以及預測加工性能等方面起著非常重要的作用，為設備選擇、生產工藝及質量檢測等提供依據[17]。若G’＞G”，則樣品表現出凝膠特征，為黏彈性固體；若G’＜G”，則樣品表現出流體的性質，為黏彈性液體。

2.4.1 頻率掃描

在頻率掃描實驗中，角頻率是變化的，振幅（線性黏彈區范圍內）保持恒定。圖4為不同交聯度木薯淀粉凝膠的G’和G”隨角頻率的變化曲線。在0.628～62.800 rad/s的角頻率范圍內，4 種木薯淀粉凝膠的G’均高于G”，表現出黏彈性固體的性質[18]。中度交聯木薯淀粉凝膠G’在一定范圍內稍高于高度交聯木薯淀粉，但都高于低度交聯木薯淀粉凝膠G’。原木薯淀粉糊化過程中，淀粉顆粒完全崩解，淀粉糊的可變形性增加，硬度降低，因此3種不同交聯度的木薯淀粉凝膠G’高于原木薯淀粉，這與Khondkar等[19]研究結果一致。交聯作用可以提高木薯淀粉的G’，在一定范圍內隨著交聯度的增加而增加，表現出較高的彈性，這是由于中度交聯的木薯淀粉顆粒吸水膨脹成足夠大的顆粒，可以使分子緊密結合，形成更加穩定的三維網絡狀結構，同時也增大了木薯淀粉顆粒間的黏著力[2]。

在整個頻率范圍內，質量分數為6%的木薯淀粉凝膠G’隨頻率增加而增加（圖4），是典型的弱凝膠行為。弱凝膠的流變特性介于溶液與強凝膠之間，在小形變條件下，弱凝膠與強凝膠性質類似，但是隨著形變量增加，弱凝膠的三維網狀結構就會遭到破壞。在0.628～10.000 rad/s的低頻率范圍內，原木薯淀粉和交聯木薯淀粉凝膠的G’均隨著角頻率的增加呈現上升趨勢，表現出頻率依賴性。在10.0～62.8 rad/s的高頻區，原木薯淀粉凝膠G’隨頻率增加顯著增加，則表現出對頻率的強依賴性，交聯木薯淀粉凝膠G’隨頻率增加的幅度低于原木薯淀粉凝膠，頻率依賴性減弱，表明交聯可以提高木薯淀粉凝膠抗剪切的能力[20]。中度交聯木薯淀粉凝膠G’在高頻區的穩定性高于低度、高度交聯木薯淀粉，說明適當的交聯可以極大提高木薯淀粉凝膠的穩定性，增加凝膠的強度。

圖4 不同交聯度木薯淀粉凝膠G’（A）和G”（B）隨頻率的變化曲線Fig. 4 vs. frequency curves of tapioca starch gel with different cross-linking degrees

2.4.2 時間掃描

圖5不同交聯度木薯淀粉凝膠G’隨時間的變化曲線Fig. 5 G’ vs. time curves of tapioca starch gel with different crosslinking degrees

圖5 表示不同交聯度的木薯淀粉在加熱糊化后2 h內G’隨時間的變化曲線。在冷卻過程中直鏈淀粉分子間通過氫鍵進行相互纏繞形成凝膠，體系G’增加[21]，根據凝膠G’的變化速率，通常將老化實驗分為兩個階段：一是G’快速增長階段，一般認為是早期直鏈淀粉快速聚合引起的；二是G’變化平緩階段，通常認為是支鏈淀粉分子緩慢聚合造成的[22]。在測量的整個范圍內，交聯木薯淀粉凝膠的G’均大于原木薯淀粉，在一定范圍內隨交聯度的增加而增加，但是交聯過度后，木薯淀粉凝膠的G’則會降低，這與頻率掃描的測試結果一致。當達到最適交聯度時，交聯木薯淀粉凝膠的G’達到最大值，在冷卻過程中G’增加的速率也得到提高。由此可以看出，適當的交聯可以提高木薯淀粉的硬度和形成凝膠的能力。

圖6不同交聯度木薯淀粉凝膠tanδ隨時間的變化曲線Fig. 6 tanδ vs. time curves of tapioca starch gel with different cross-linking degrees

圖6 為冷卻過程中，tanδ隨時間的變化關系。tanδ為G”與G’的比值，tanδ值越大，說明體系的流動性強，黏性比例比較大；反之則說明體系彈性比例大[23]。中度交聯木薯淀粉凝膠的彈性最大，原木薯淀粉凝膠體系彈性最弱（圖6），表明適當的交聯可以提高木薯淀粉凝膠的彈性。4 個樣品中，中度交聯的木薯淀粉凝膠G′最大，

tanδ最小，產生較多的交聯聚合物[24]。

2.4.3 溫度掃描

圖7不同交聯度木薯淀粉凝膠G’隨溫度的變化曲線Fig. 7 G’ vs. temperature curves of tapioca starch gel with different cross-linking degrees

圖7 是不同交聯程度木薯淀粉凝膠的G’在加熱和冷卻過程中的變化趨勢。4 種木薯淀粉凝膠（質量分數15%）的G’的劇增發生67 ℃左右，75 ℃附近達到最大值，繼續加熱G’會降低，且溫度越高，下降越劇烈。高溫條件下保持時，G’會有小幅度下降，降溫至20 ℃時，不同交聯程度木薯淀粉凝膠的硬度會增加，G’也隨之上升。

最初G’的增加是由于在加熱過程中4 種木薯淀粉顆粒逐漸膨脹，充滿了平板間整個空隙，在這一階段伴隨著淀粉晶體結構的融化，析出的直鏈分子與膨脹的木薯淀粉顆粒相互纏繞形成特殊的三維網狀結構，使得G’進一步增加[25]。繼續加熱G’下降，這是多種反應共同作用的結果[26-27]：一方面是由于木薯淀粉顆粒內剩余的微晶結構在高溫條件下進一步融化，使膨脹的淀粉顆粒變得柔軟；直鏈淀粉分子和支鏈淀粉分子不相容，且直鏈淀粉分子比支鏈淀粉更容易移動，在高溫條件下很容易造成直鏈淀粉與支鏈淀粉分離，這也是造成高溫條件下G’下降的另一個重要原因；木薯淀粉分子間相互纏繞的雙螺旋結構，使淀粉分子在高溫條件下依然可以保持顆粒的完整性，但是進一步加熱，這種結構就會瓦解，因此淀粉分子間鏈的斷裂會使淀粉分子變得更加柔軟，這也會導致4 種木薯淀粉凝膠的G’在高溫條件下降低。冷卻過程中，較高溫度條件下木薯淀粉凝膠的G’大幅度增加，之后增加緩慢。木薯淀粉凝膠G’的增加是主要由于游離的直鏈淀粉分子定向遷移，分子間沿鏈排列的大量羥基通過鏈間氫鏈與鄰鏈上的羥基相結合，形成三維凝膠網狀結構，導致G’快速升高[28-29]。

加熱和降溫過程中，質量分數為15%的4 種凝膠樣品的G’從大到小依次為：高度交聯木薯淀粉＞中度交聯木薯淀粉＞低度交聯木薯淀粉＞原木薯淀粉（圖7A）。G’的變化可以反映出凝膠硬度和強度的變化，即G’越大，形成凝膠的硬度和強度越大。在淀粉質量分數相同的條件下，交聯鍵可以抑制木薯淀粉淀粉顆粒的膨脹程度，膨脹的交聯木薯淀粉顆粒的硬度高于原木薯淀粉，故原木薯淀粉凝膠G’低。交聯度越高，淀粉顆粒越不易膨脹，所以交聯度高的木薯淀粉凝膠硬度最大。原木薯淀粉分子形成的氫鍵比較弱，因此木薯淀粉形成的凝膠軟，穩定性差，交聯作用可以強化木薯淀粉顆粒分子間的氫鍵，有利于形成凝膠結構，同時提高木薯淀粉凝膠的穩定性和凝膠強度。

降溫過程中，交聯木薯淀粉G’的增加幅度均大于原木薯淀粉，G’的變化與淀粉的回生速率有關，交聯木薯淀粉在冷卻過程中的回生速率隨著交聯度的增加而增加。在高濃度條件下，淀粉分子排列更加緊密，在交聯作用的影響下木薯淀粉分子間的氫鍵進一步加強，冷卻過程中高交聯木薯淀粉分子在強氫鍵的作用下緊密結合，G’迅速增加，形成高強度的木薯淀粉凝膠，抗高溫、抗剪切的能力增強。

這與質量分數為6%的交聯木薯淀粉回生趨勢不同（圖7B）。交聯程度明顯影響薯類淀粉的溶脹特性，中度交聯木薯淀粉溶脹度高于高度交聯木薯淀粉。質量分數為6%時，高溶脹度的中度交聯木薯淀粉形成凝膠的能力大于高度交聯木薯淀粉；質量分數為15%時，低溶脹度的高度交聯木薯淀粉形成凝膠的能力強。這種現象稱為濃度依賴型“交叉現象”[30]，即在低質量分數條件下，高溶脹度的中低交聯淀粉黏度高于低溶脹淀粉，這是由于高溶脹的淀粉分子可以在稀的分散體系中緊密堆積形成團粒網絡；在高質量分數條件下，高溶脹淀粉黏度低于低溶脹淀粉，此條件下淀粉顆粒的固有形變為主導因素，低溶脹淀粉形變小，體系黏稠度增加。

木薯淀粉經交聯作用后，在冷卻形成凝膠的過程中，分子之間聚集，形成凝膠的趨勢增強，有利于木薯淀粉凝膠的形成，這種變化趨勢可以用動態流變儀圖譜進行表征。

3 結 論

利用RVA對交聯木薯淀粉糊進行分析，結果表明，適當的交聯可以顯著提高木薯淀粉最終黏度、回生值，降低崩解值，提高木薯淀粉糊的穩定性，在高溫、高剪切力作用下仍然保持較高黏度，但是交聯過度會使木薯淀粉糊黏度降低。

靜態流變測試結果可知，不同交聯木薯淀粉均為屈服-假塑性流體（T0＞0，n＜1），存在剪切稀化的現象。在一定范圍內，隨著交聯度的增加，可以提高木薯淀粉的表觀黏度，使T0、K增加，n降低，表明交聯作用使木薯淀粉糊不易流動。但是過度交聯會使木薯淀粉T0減小，K減小，n增加，淀粉糊的流動性增強。

通過頻率掃描測試，質量分數6%的交聯木薯淀粉凝膠G’遠大于原木薯淀粉，隨著交聯度增加，G’呈增大趨勢；在高頻區，原木薯淀粉凝膠對頻率有較強的依賴性，適度交聯的木薯淀粉變化趨勢平緩，說明交聯作用可以提高淀粉凝膠的穩定性和凝膠強度。質量分數6%的淀粉凝膠通過時間掃描可知，適度交聯可以提高木薯淀粉凝膠的G’，降低tanδ，但是過度交聯作用則結果相反，表明交聯可以提高木薯淀粉凝膠的彈性和硬度。對質量分數為15%的淀粉糊進行溫度掃描可知，凝膠硬度和強度隨著交聯度的增加而增加，在降溫過程中，交聯木薯淀粉凝膠的G’增加速率大于原木薯淀粉，說明高濃度條件下高度交聯木薯淀粉形成凝膠能力大于原木薯淀粉，這種趨勢隨交聯度的增加而增加。

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Effect of Cross-Linking Degree on Characteristics of Tapioca Starch

AN Fei, LIU Yawei*, LIU Jie
( National Engineering Laboratory for Wheat and Corn Processing, College of Cereal and Oil Food, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

In order to investigate gel properties of cross-linked tapioca starch, the pasting and rheological properties of tapioca starch with different cross-linking degrees were determined using a rapid viscosity analyzer (RVA) and a dynamic rheometer. Viscosity measurement showed that fi nal viscosity and setback fi rst increased and then decreased with increasing cross-linking degree, while breakdown continuously decreased. The steady-state rheological properties showed that all tapioca starch pastes with different cross-linking degrees were pseudo-plastic non-Newtonian fl uids (T0＞ 0, n ＜ 1). The dynamic rheological properties demonstrated that the storage modulus (G’) and loss modulus (G”) of the cross-linked tapioca starch gel (6% m/m) were improved throughout the whole frequency range (0.1～10.0 Hz) compared to the raw starch gel. The G’ of the properly cross-linked tapioca starch gel was increased, while tanδ was decreased during 2 h aging at 4 ℃. Compared to the raw starch gel, the G’ and G” of the cross-linked tapioca starch gel (15% m/m) were improved during both heating and cooling. During cooling, the G’ was increased rapidly with increasing cross-linking degree suggesting improved gel properties.

cross-linked tapioca starch; pasting properties; rheological properties; gel

10.7506/spkx1002-6630-201715017

TS235.2

A

1002-6630（2017）15-0101-07

安飛, 劉亞偉, 劉潔. 交聯程度對木薯淀粉特性的影響[J]. 食品科學, 2017, 38(15): 101-107. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201715017. http://www.spkx.net.cn

AN Fei, LIU Yawei, LIU Jie. Effect of cross-linking degree on characteristics of tapioca starch[J]. Food Science, 2017, 38(15): 101-107. (in Chinese with English abstract)

10.7506/spkx1002-6630-201715017. http://www.spkx.net.cn

2016-06-28

國家公益性行業（糧食）科研專項（201313011-2）；河南省高等學校重點科研項目（15A550008）；河南工業大學小麥和玉米深加工國家工程實驗室開放課題（001244）

安飛（1991—），女，碩士研究生，研究方向為淀粉及淀粉轉化技術。E-mail：910923233@qq.com

*通信作者：劉亞偉（1960—），男，教授，碩士，研究方向為糧食深加工、淀粉及淀粉轉化技術。E-mail：gongda8407@163.com