凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)超聲改性玉米淀粉凝膠特性和結(jié)構(gòu)的影響

韓 蕊，許秀穎，侯景瑤，齊佳偉，吳天昊，許志凌云，吳玉柱，劉景圣

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，小麥和玉米深加工國(guó)家工程研究中心，吉林 長(zhǎng)春 130118）

速凍谷物制品因其烹飪方便受到消費(fèi)者的青睞。淀粉是谷物制品的重要組分，直接決定其品質(zhì)的優(yōu)劣。玉米淀粉作為世界第一大糧食作物——玉米的重要組分，因存在加工性能差、貯藏時(shí)易發(fā)生老化等現(xiàn)象，使其制品失水變硬、彈性降低，嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能和質(zhì)量[1]。在冷凍-解凍的過程中，天然淀粉凝膠內(nèi)部形成冰晶，受到物理壓力，發(fā)生相分離，使水分溢出。凍融穩(wěn)定性是表征速凍制品物理變化的重要指標(biāo)，而評(píng)估凍融穩(wěn)定性的指標(biāo)為析水率[2]。為降低凍融循環(huán)對(duì)產(chǎn)品的傷害，可通過添加外源物質(zhì)提高凍融穩(wěn)定性。Zhang Yifu等[3]的研究發(fā)現(xiàn)以天然大米淀粉作對(duì)照，加入了大米蛋白的大米淀粉凝膠中水流動(dòng)性顯著減弱，橫向弛豫時(shí)間（T2）明顯減少，持水力提高。Chen Long等[4]通過研究普魯蘭多糖的加入，使大米淀粉凝膠的硬度降低，T2值減小，限制了水的流動(dòng)，改善了淀粉凝膠結(jié)構(gòu)。此外，還可通過對(duì)淀粉進(jìn)行改性，提高其凍融穩(wěn)定性。張穎[5]在不同壓力下，對(duì)白果淀粉進(jìn)行超高壓處理，發(fā)現(xiàn)壓力為200 MPa時(shí)淀粉凝膠不易失水，凍融穩(wěn)定性最好。周偉[6]研究了微波輔助制備羥丙基玉米淀粉，發(fā)現(xiàn)隨著取代度的增加，凝膠保水能力增強(qiáng)，凍融穩(wěn)定性提高。

超聲處理作為綠色、高效的物理方法，被廣泛應(yīng)用于淀粉、蛋白質(zhì)等食品重要組分改性研究中。超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)使淀粉顆粒在介質(zhì)中受到氣泡的作用，分子降解形成自由基[7]；其產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)使淀粉分子受到剪切、分散等作用力，導(dǎo)致淀粉分子共價(jià)鍵的斷裂[8]。Chan等[9]研究發(fā)現(xiàn)，超聲處理馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、綠豆淀粉及西米淀粉，會(huì)使淀粉鏈發(fā)生斷裂，直鏈淀粉含量升高。Okonkwo等[10]研究發(fā)現(xiàn)，超聲處理大米淀粉凍融循環(huán)后，隨著超聲處理次數(shù)增加，析水率逐漸降低。而對(duì)超聲改性玉米淀粉凍融循環(huán)過程中其凝膠特性和結(jié)構(gòu)變化的研究卻鮮見報(bào)道。

本研究采用流變儀、物性分析儀、低場(chǎng)強(qiáng)核磁共振儀、傅里葉變換紅外光譜儀及X射線衍射儀等技術(shù)，以天然玉米淀粉作對(duì)照，研究?jī)鋈谘h(huán)1～5 次超聲改性玉米淀粉凝膠特性和結(jié)構(gòu)的變化，這可為速凍谷物食品加工和食用品質(zhì)提升提供一定理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米淀粉（分析純，≥98%） 上海瑞永生物科技有限公司；溴化鉀、二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）、碘、碘化鉀 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；直支鏈淀粉試劑盒（K-TSTA） 愛爾蘭Megazyme公司；化學(xué)試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

JY92-2D超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；MesoMR23-040V-I低場(chǎng)強(qiáng)核磁共振儀上海紐邁電子科技有限公司；LAMBDA 850紫外分光光度計(jì) 珀金埃爾默儀器（上海）有限公司；MCR-302流變儀 奧地利Anton Paar公司；TA-XT Plus物性測(cè)定儀英國(guó)Stable Micro Systems公司；VERTEX 70傅里葉變換紅外光譜儀 德國(guó)Bruker公司；D/MAX2500 X射線衍射儀 日本理學(xué)株式會(huì)社；Alpha1-4 LD plus真空冷凍干燥機(jī) 德國(guó)Christ有限公司。

1.3 方法

1.3.1 超聲改性玉米淀粉的制備

在前期預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇用去離子水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的玉米淀粉乳，將淀粉乳通過磁力攪拌充分混合均勻，在超聲功率120 W、超聲時(shí)間20 min（探針作用4 s，間歇1 s）條件下，獲得超聲改性玉米淀粉，將超聲改性玉米淀粉（記為UCS）和普通玉米淀粉（記為CS）作為凍融循環(huán)樣品的對(duì)照。

1.3.2 不同凍融循環(huán)次數(shù)玉米淀粉凝膠的制備

按照Ye Jiangping等[11]的方法并稍作修改。將普通玉米淀粉和超聲改性玉米淀粉放入95 ℃恒溫水浴鍋中，糊化25 min，冷卻至室溫。將約20 mL淀粉糊轉(zhuǎn)移至50 mL圓柱形離心管中，置于-20 ℃冰箱中冷凍22 h，取出后放入30 ℃恒溫水浴鍋中解凍2 h，為一個(gè)凍融循環(huán)過程（記為FT）。同樣條件下，凍融循環(huán)5 次。凍融循環(huán)1～5 次的超聲改性玉米淀粉凝膠分別記為FT1-UCS、FT2-UCS、FT3-UCS、FT4-UCS及FT5-UCS。凍融循環(huán)1～5 次的普通玉米淀粉凝膠分別記為FT1-CS、FT2-CS、FT3-CS、FT4-CS及FT5-CS。

1.3.3 析水率的測(cè)定

根據(jù)寧吉英等[12]的方法并稍作修改。將1.3.2節(jié)的不同凍融循環(huán)次數(shù)玉米淀粉凝膠分別裝入帶有濾紙和孔洞的20 mL注射器中，再放置于50 mL離心管中，4000 r/min離心20 min，取出帶有凝膠的注射器，稱量水和離心管的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，按照下式計(jì)算析水率：式中：m1為注射器質(zhì)量；m2為離心管質(zhì)量；m3為注射器和離心管的總質(zhì)量；m4為離心管和水的質(zhì)量。

1.3.4 動(dòng)態(tài)流變學(xué)的測(cè)定

根據(jù)Yamazaki等[13]的方法進(jìn)行修改，使用流變儀測(cè)定凝膠的流變學(xué)性質(zhì)。將1.3.2節(jié)的不同凍融循環(huán)次數(shù)玉米淀粉凝膠分別直接放到流變儀實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)上。使用直徑為25 mm的平板流變儀，設(shè)置平板間的間隙1 mm，測(cè)量溫度25 ℃，掃描應(yīng)變1%，角頻率范圍為0.1～100 rad/s，探究樣品的儲(chǔ)能模量（G’）、損耗模量（G”）及損耗角正切值（tanδ）隨角頻率的變化。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

根據(jù)Zhang Chen等[14]的方法并稍作修改，使用物性測(cè)定儀測(cè)定凝膠的質(zhì)構(gòu)特性。按1.3.1節(jié)和1.3.2節(jié)方法將糊化后的淀粉糊混合均勻后倒入鋁盒，室溫冷卻。采用TPA模式，參數(shù)設(shè)置為：使用P/0.5探頭，測(cè)試速率5 mm/s，下壓10 mm，停留時(shí)間2 s，觸發(fā)力5 g。

1.3.6 直鏈淀粉含量的測(cè)定

利用直/支鏈淀粉試劑盒，按照說明書測(cè)定不同凍融循環(huán)次數(shù)玉米淀粉凝膠的直鏈淀粉含量。

1.3.7 碘結(jié)合力的測(cè)定

根據(jù)Miao Ming等[15]的方法并稍作修改，使用紫外分光光度計(jì)測(cè)定淀粉凝膠與碘結(jié)合能力。將不同凍融循環(huán)次數(shù)凝膠進(jìn)行真空冷凍干燥，得到凍干樣品。準(zhǔn)確稱量100 mg凍干樣品溶于10 mL的體積分?jǐn)?shù)90% DMSO溶液中，然后用去離子水稀釋至50 mL。取5 mL樣品，加入用0.2% I2和2% KI溶液配制成的碘溶液1 mL，定容至50 mL，渦旋充分混勻，室溫靜置15 min。在450～800 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行全波段掃描，在635 nm波長(zhǎng)處測(cè)定樣品的吸光度（A635nm），記為碘藍(lán)值，在520 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度（A520nm），計(jì)算A635nm/A520nm值，記為碘結(jié)合力值。

1.3.8 水分分布的測(cè)定

根據(jù)Yu Wenjie等[16]的方法并稍作修改，使用低場(chǎng)強(qiáng)核磁共振儀測(cè)定凝膠的水分分布。用移液槍將糊化淀粉糊注入核磁管中，放入-20 ℃冰箱冷凍22 h，30 ℃恒溫水浴2 h。將不同凍融循環(huán)次數(shù)的樣品利用多脈沖回波序列測(cè)量樣品的T2。設(shè)置參數(shù)：采樣點(diǎn)數(shù)為1000054，重復(fù)掃描4 次，回波數(shù)為10000，回波時(shí)間為0.5 ms，弛豫衰減時(shí)間為7500 ms。

1.3.9 短程有序結(jié)構(gòu)的測(cè)定

根據(jù)Ye Jiangping等[17]的方法并稍作修改，使用傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)定凝膠的短程有序結(jié)構(gòu)。將不同凍融循環(huán)處理后的玉米淀粉凝膠樣品凍干粉碎，稱量2 mg樣品，與0.2 g溴化鉀充分研磨壓片，溴化鉀薄片為對(duì)照，掃描范圍為4000～500 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描次數(shù)為64 次。采用OMNIC 8.0軟件對(duì)1200～800 cm-1譜圖進(jìn)行反卷積處理。

1.3.10 結(jié)晶結(jié)構(gòu)的測(cè)定

根據(jù)Zhang Chen等[18]的方法并稍作修改，使用X射線衍射儀測(cè)定凝膠的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。將不同凍融循環(huán)次數(shù)冷凍干燥后的樣品，在40 kV和40 mA條件下，利用CuKα射線進(jìn)行掃描，范圍為5°～40°，掃描速率為2°/min，掃描步幅為0.02°。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。使用Origin 2018軟件繪圖。使用SPSS 25軟件進(jìn)行方差分析和差異顯著性分析，P＜0.05，差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同凍融循環(huán)次數(shù)玉米淀粉凝膠的析水率分析

如圖1所示，未凍融時(shí)，UCS的析水率比CS顯著提高了5.17%（P＜0.05），原因在于超聲處理使玉米淀粉分子受到機(jī)械斷鍵作用，分子聚合度降低，提高了直鏈淀粉含量，造成析水率升高，與Okonkwo等[10]的研究結(jié)果一致。同一凍融循環(huán)次數(shù)下，超聲改性玉米淀粉凝膠的析水率均低于天然淀粉凝膠，而且FT4-UCS的析水率比FT4-CS顯著降低了5.19%（P＜0.05），差異最顯著。原因可能是在冷凍過程中形成冰晶，對(duì)凝膠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生物理破壞，羥基被暴露出來。而超聲的空穴效應(yīng)使淀粉分子鏈變短，產(chǎn)生自由基，氫鍵減少，淀粉分子間相互作用力減弱，直鏈淀粉間距離增大，并且反復(fù)凍融形成的海綿狀結(jié)構(gòu)也可以吸收更多的水，使留在凝膠內(nèi)部的水分增多，造成析水率降低。這與吳立夏等[19]和王冠青[20]的研究結(jié)果一致。因此，超聲可以改善玉米淀粉凝膠的凍融穩(wěn)定性，并在凍融循環(huán)第4次時(shí)效果最顯著。

圖1 凍融循環(huán)過程中超聲改性玉米淀粉凝膠的析水率變化Fig.1 Changes in water separation of ultrasonically modified corn starch gels during freeze-thaw cycles

2.2 不同凍融循環(huán)次數(shù)玉米淀粉凝膠的動(dòng)態(tài)流變學(xué)分析

由圖2可知，超聲改性玉米淀粉凝膠和天然玉米淀粉凝膠的G’值均高于G”值，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，tanδ均小于1，表現(xiàn)為淀粉凝膠是典型的弱凝膠，類似固體的特征。CS的G’值大于UCS的G’值，表明其流變學(xué)行為更弱，與梁云浩等[21]研究結(jié)果一致。由于超聲的空化作用使淀粉結(jié)構(gòu)松散，有序性降低，降低凝膠的黏彈性，與Kaur等[22]的解釋一致。隨著凍融次數(shù)的增加，玉米淀粉凝膠的G’值和G”值整體呈逐漸增加趨勢(shì)，tanδ呈現(xiàn)相反趨勢(shì)。同一凍融循環(huán)次數(shù)下，超聲改性玉米淀粉凝膠的G’值和G”值低于天然玉米淀粉凝膠。由圖2C可知，F(xiàn)T4-UCS和FT5-UCS的tanδ值高于FT4-CS和FT5-CS的tanδ值，表明反復(fù)凍融處理使水與淀粉分子相互作用，冷凍-解凍過程中抑制直鏈淀粉和水分的滲出，使凝膠留住更多的水分，并且能保持穩(wěn)定的流變學(xué)行為，這與寧吉英等[12]和董貝貝[23]的研究結(jié)果一致，也與本實(shí)驗(yàn)析水率結(jié)果一致。

圖2 凍融循環(huán)過程中超聲改性玉米淀粉凝膠流變學(xué)變化Fig.2 Rheological changes in ultrasonically modified corn starch gels during freeze-thaw cycles

2.3 不同凍融循環(huán)次數(shù)玉米淀粉凝膠的質(zhì)構(gòu)特性分析

由表1可知，未凍融時(shí)，UCS的硬度、彈性和膠黏性均低于CS，原因可能是超聲的機(jī)械作用使相互纏繞的淀粉鏈結(jié)構(gòu)打開，降解分子鏈，雙螺旋結(jié)構(gòu)形成被抑制，導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度降低，與Mojarrad等[24]的解釋一致。凍融后淀粉凝膠的硬度、彈性及膠黏性均大于未凍融，原因可能是凍融使凝膠結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，呈現(xiàn)“類固體”，與汪蘭等[25]的研究結(jié)果一致。同一凍融循環(huán)次數(shù)下，超聲改性玉米淀粉凝膠的硬度、彈性、內(nèi)聚性及膠黏性均低于天然玉米淀粉凝膠，而FT4-UCS的硬度值比FT4-CS顯著降低了10.83%（P＜0.05），變化最顯著。原因可能是冷凍-解凍過程中，淀粉鏈之間或淀粉與水分子之間通過氫鍵相互結(jié)合[14,26]，直鏈淀粉含量與硬度密切相關(guān)，造成超聲改性玉米淀粉凝膠的硬度值低于天然玉米淀粉凝膠，與本研究流變學(xué)結(jié)果一致。

表1 凍融循環(huán)過程中超聲改性玉米淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)參數(shù)Table 1 Textural parameters of ultrasonically modified corn starch gels during freeze-thaw cycles

2.4 不同凍融循環(huán)次數(shù)玉米淀粉凝膠的碘結(jié)合力分析

碘藍(lán)值是一種表征淀粉與碘結(jié)合能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，反映了直鏈淀粉的相對(duì)濃度水平[20]。由表2可知，未凍融時(shí)，UCS中的碘藍(lán)值、碘結(jié)合力和直鏈淀粉含量都高于CS，其原因主要為超聲破壞了淀粉的結(jié)構(gòu)，引起淀粉的快速降解，直鏈淀粉含量升高，提升了淀粉分子與碘結(jié)合能力，與Chen Bingyan等[27]的研究結(jié)果一致。同一凍融循環(huán)次數(shù)下，淀粉凝膠的碘藍(lán)值、碘結(jié)合力值及直鏈淀粉含量均不低于未凍融，原因可能是玉米淀粉在糊化過程中雙螺旋結(jié)構(gòu)被打開，凍融處理導(dǎo)致直鏈淀粉分子溢出，發(fā)生了定向遷移并重新排列。冷凍-解凍的過程中，F(xiàn)T3-UCS和FT4-UCS的直鏈淀粉含量均比FT3-CS和FT4-CS降低了0.15%，原因可能是凝膠水分析出，短直鏈淀粉分子重新結(jié)合形成了雙螺旋結(jié)構(gòu)，使游離的淀粉分子減少與碘離子結(jié)合，造成了超聲改性玉米淀粉凝膠的碘藍(lán)值和直鏈淀粉含量低于天然玉米淀粉凝膠，并且碘結(jié)合能力也下降。

表2 凍融循環(huán)過程中超聲改性玉米淀粉凝膠碘藍(lán)值、碘結(jié)合力及直鏈淀粉含量參數(shù)Table 2 Iodine blue value,iodine binding capacity and amylose content of ultrasonically modified corn starch gels during freeze-thaw cycles

2.5 不同凍融循環(huán)次數(shù)玉米淀粉凝膠的水分分布分析

T2的特征峰代表不同的水分子，其峰面積代表水分子含量。強(qiáng)結(jié)合水的T2范圍為0.1～10 ms，弱結(jié)合水的T2范圍為10～100 ms，自由水的T2大于100 ms[3]。由圖3A可知，相比于天然玉米淀粉凝膠，超聲改性玉米淀粉凝膠的T2曲線整體左移，自由水含量下降。原因可能是強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水的流動(dòng)性降低，凍融使分子間交聯(lián)結(jié)合緊密，水分遷移被抑制，與高焌茹[28]的解釋一致。由圖3B可知，凍融循環(huán)過程中，淀粉凝膠的結(jié)合水比例呈整體降低趨勢(shì)，自由水比例呈整體升高趨勢(shì)，表明凍融處理使淀粉分子排列成有序結(jié)構(gòu)，減少結(jié)合水位點(diǎn)，與Gong Yvyuan等[29]的解釋一致。同一凍融循環(huán)次數(shù)下，超聲改性玉米淀粉凝膠的自由水比例低于天然玉米淀粉凝膠，且FT4-UCS的自由水比例比FT4-CS顯著降低了2.57%（P＜0.05）。原因可能是超聲產(chǎn)生的短直鏈淀粉更易重排，與水分子結(jié)合后，降低水分子的流動(dòng)性，造成析水率降低，這與梁云浩等[21]的解釋一致。

圖3 凍融循環(huán)過程中超聲改性玉米淀粉凝膠水分分布變化Fig.3 Changes in moisture distribution of ultrasonically modified corn starch gels during freeze-thaw cycles

2.6 不同凍融循環(huán)次數(shù)玉米淀粉凝膠的短程有序結(jié)構(gòu)分析

由圖4A可知，在4000～500 cm-1范圍內(nèi)，所有樣品的紅外圖譜吸收峰位置及形狀大致相同，無新的吸收峰出現(xiàn)或特征峰消失，沒有產(chǎn)生新的基團(tuán)。在3500～3200 cm-1范圍內(nèi)觀察到一個(gè)寬的—OH伸縮振動(dòng)吸收峰，可與氫鍵相連[20]。由圖4B可知，在1200～800 cm-1范圍內(nèi)，1054 cm-1和1022 cm-1處反卷積比值（R1054/1022）代表短程有序性，而1022 cm-1和991 cm-1處反卷積比值（R1022/991）代表雙螺旋結(jié)構(gòu)組織狀態(tài)[30]。由表3可知，UCS的R1054/1022和R1022/991低于CS，表明超聲處理使淀粉結(jié)晶區(qū)的有序性降低，雙螺旋結(jié)構(gòu)變?nèi)酢鋈谘h(huán)后淀粉凝膠的R1054/1022高于CS和UCS，R1022/991低于CS和UCS，說明凍融使淀粉的短程結(jié)構(gòu)有序性增強(qiáng)。同一凍融循環(huán)次數(shù)下，超聲改性玉米淀粉凝膠的R1054/1022低于天然玉米淀粉凝膠，原因可能是超聲處理使淀粉分子之間的交聯(lián)程度降低，抑制有序結(jié)構(gòu)的形成；超聲改性玉米淀粉凝膠的R1022/991高于天然玉米淀粉凝膠（除FT3-UCS外），表明淀粉分子之間或者淀粉分子與水分子之間形成的氫鍵減少，凍融促使淀粉鏈重新排列，雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成被抑制[31]。此外，F(xiàn)T4-UCS的R1054/1022比FT4-CS顯著減小0.056（P＜0.05），F(xiàn)T4-UCS的R1022/991比FT4-CS顯著增大0.191（P＜0.05）；相比于其他凍融次數(shù)，第4次凍融時(shí)數(shù)值變化最顯著。

圖4 凍融循環(huán)過程中超聲改性玉米淀粉凝膠短程有序結(jié)構(gòu)變化Fig.4 Short-range ordered structure changes of ultrasonic modified corn starch gel during freeze-thaw cycles

表3 凍融循環(huán)過程中超聲改性玉米淀粉凝膠短程有序結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 3 Short-range ordered structural parameters of ultrasonically modified corn starch gels during freeze-thaw cycles

2.7 不同凍融循環(huán)次數(shù)玉米淀粉凝膠的結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析

如圖5所示，出現(xiàn)衍射峰的位置大致相同，超聲和凍融循環(huán)處理沒有改變玉米淀粉的晶型。未凍融時(shí)，CS和UCS的相對(duì)結(jié)晶度分別為10.33%和10.21%，原因可能為超聲的機(jī)械和空化作用造成其結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)被破壞，晶體間距發(fā)生變化，導(dǎo)致相對(duì)結(jié)晶度改變[8]。凍融循環(huán)后超聲改性玉米淀粉凝膠的相對(duì)結(jié)晶度均高于未凍融，原因可能是冷凍過程中，凝膠內(nèi)部淀粉形成富集區(qū)，雙螺旋結(jié)構(gòu)更加緊密，造成相對(duì)結(jié)晶度增加。同一凍融循環(huán)次數(shù)下，超聲改性玉米淀粉凝膠的相對(duì)結(jié)晶度均低于天然玉米淀粉凝膠。第4次凍融時(shí)，F(xiàn)T4-UCS的相對(duì)結(jié)晶度為15.38%，超聲處理后的玉米淀粉凝膠中相對(duì)結(jié)晶度最大，與本研究紅外光譜的結(jié)果一致。原因可能是超聲使淀粉無定形區(qū)結(jié)構(gòu)增加，抑制了超聲改性淀粉凝膠在反復(fù)冷凍-解凍過程中的水分析出，增大了水與淀粉之間的結(jié)合，降低了水分的遷移，阻礙了淀粉分子間交聯(lián)，抑制其重結(jié)晶，這與周大年[32]的研究結(jié)果一致。

圖5 凍融循環(huán)過程中超聲改性玉米淀粉凝膠結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化Fig.5 Changes in the crystalline structure of ultrasonically modified corn starch gels during freeze-thaw cycles

3 結(jié)論

探討了凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)超聲改性玉米淀粉凝膠特性和結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，不同凍融循環(huán)次數(shù)下，以天然玉米淀粉凝膠作對(duì)照，超聲改性玉米淀粉凝膠的析水率下降，G’和G”降低，凝膠強(qiáng)度變?nèi)酰捕冉档停磺褾T4-UCS的析水率比FT4-CS析水率顯著降低了5.19%（P＜0.05），硬度顯著降低了10.83%（P＜0.05）。此外，與天然玉米淀粉凝膠相比，凍融循環(huán)后超聲改性玉米淀粉凝膠中直鏈淀粉含量下降，淀粉與碘結(jié)合能力減弱，T2曲線整體左移，且反卷積紅外光譜中R1054/1022降低，R1022/991升高（除FT3-UCS外），短程有序結(jié)構(gòu)減弱，相對(duì)結(jié)晶度下降。表明超聲改性降低了淀粉分子間的交聯(lián)，抑制了水分遷移。綜上，超聲處理通過改變玉米淀粉凝膠的分子結(jié)構(gòu)，明顯改善其凍融穩(wěn)定性，為速凍谷物食品的實(shí)際生產(chǎn)提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論參考。