亞麻多糖對木薯淀粉和紅薯淀粉糊物理性質(zhì)的影響

趙 陽 王慧云 陳海華 趙 霞 王雨生,2

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院1，青島 266109)(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報編輯部2，青島 266109)

木薯淀粉資源豐富、價格低廉，是優(yōu)良的食品工業(yè)原輔料[1]。紅薯淀粉是生產(chǎn)粉絲、淀粉糖及生物發(fā)酵產(chǎn)品的重要原料[2]。然而天然木薯淀粉、紅薯淀粉存在易老化、易析水、不耐熱，易受食品成分、加工貯藏條件影響等缺點，限制了其應(yīng)用。因此，有必要采取一定措施改善其性質(zhì)。

亞麻多糖是由酸性亞麻多糖與中性亞麻多糖2種組分構(gòu)成的一種陰離子型親水膠體[3-4]，具有增稠、弱凝膠、乳化及乳化穩(wěn)定等性質(zhì)，且在酸、堿、加熱、冷凍等及與食品中其他成分共存的環(huán)境下穩(wěn)定性較好[5-6]。親水膠體與淀粉之間的相互作用能夠影響淀粉的性質(zhì)。呂振磊等[7]研究表明，卡拉膠能夠使馬鈴薯淀粉的凝膠結(jié)構(gòu)緊密。冷云等[8]的研究表明，陰離子多糖能夠提高馬鈴薯淀粉在高濃度糖環(huán)境中的膨脹力和凍融穩(wěn)定性。蔡旭冉等[9]的研究表明，黃原膠能夠增強馬鈴薯淀粉的耐鹽性。楊書珍等[10]研究表明，黃原膠能夠有效改善紅薯粉絲的質(zhì)量。Dipjyoti等[11]報道，親水膠體-淀粉復(fù)合體系是良好的食品增稠劑、膠凝劑。以上研究均表明，親水膠體能夠改善淀粉性質(zhì)，擴大了淀粉在食品中的應(yīng)用范圍。作為一種新型親水膠體，亞麻多糖對淀粉性質(zhì)的影響，具有潛在的研究價值。Muadklay等[12]的研究表明，亞麻多糖能夠提高木薯淀粉的凍融穩(wěn)定性。王宏霞等[13]的研究表明，亞麻多糖能夠抑制玉米淀粉的老化。而關(guān)于亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉糊化性質(zhì)和凝膠性質(zhì)的影響，國內(nèi)外系統(tǒng)的研究較少。

本試驗采用快速黏度分析法、質(zhì)構(gòu)分析法、離心法、凍融循環(huán)法等方法，研究了亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉物理性質(zhì)的影響，以及NaCl、蔗糖、葡萄糖、酸堿等對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合體系的物理性質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

亞麻多糖(FG, 水分含量9.86%)：新疆利世得生物科技有限公司；木薯淀粉(TS, 水分含量11.76%)、紅薯淀粉(SPS, 水分含量12.60%)：天津頂峰淀粉開發(fā)有限公司；其余試劑均為分析純。

1.2 儀器

RVA Starchmaster快速黏度分析儀：澳大利亞New-port公司；TA-XT. Plus型物性測定儀：英國Stable Micro Systems公司；BS224S型電子天平：常熟市雙杰測試儀器廠；85-2型磁力攪拌器：北京華人行創(chuàng)科技有限公司；101-1型恒溫干燥箱：上海精宏實驗設(shè)備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品水分含量

參照GB 5009.3—2010《食品國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》的直接干燥法測定。

1.3.2 樣品的制備

1.3.2.1 木薯淀粉、紅薯淀粉懸濁液

稱取適量的木薯淀粉或紅薯淀粉分散于蒸餾水中配制成7%(w/w，干基計)的懸濁液，待用。

1.3.2.2 亞麻多糖-木薯淀粉(FG-TS)/亞麻多糖-紅薯淀粉(FG-SPS)復(fù)合體系的配制

稱取適量的亞麻多糖分散于蒸餾水中配成0.3%(w/w，干基計)的懸濁液，用磁力攪拌器充分?jǐn)嚢?0 min，然后在85 ℃下加熱8 min后冷卻至室溫，再將7%(w/w，干基計)的木薯淀粉或紅薯淀粉加入到親水膠體溶液中，充分混勻，待用。

1.3.2.3 NaCl、蔗糖、葡萄糖對FG-TS/FG-SPS復(fù)合體系糊化特性和凝膠特性的影響

分別在TS/SPS懸濁液及FG-TS/FG-SPS復(fù)合體系中，添加6%(w/w，干基計)的NaCl或糖類化合物，測定其糊化特性和凝膠特性。

1.3.2.4 pH對FG-TS/FG-SPS復(fù)合體系糊化特性和凝膠特性的影響

分別用0.1 mol/L檸檬酸或碳酸鈉溶液，調(diào)節(jié)TS/SPS懸濁液及FG-TS/FG-SPS復(fù)合體系的pH至2或10，測定其糊化特性和凝膠特性。

1.3.3 淀粉糊化性質(zhì)的測定

取1.3.2配制好的樣品，用快速黏度分析儀進行測定[7]，記錄糊化過程中樣品的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度、衰減值。結(jié)果取5次試驗的平均值。

1.3.4 淀粉凝膠硬度的測定

取1.3.2中配制好的樣品，在沸水浴中糊化10 min，冷卻至室溫后，-4 ℃下放置24 h，此為凝膠樣品。測定前，取出樣品恢復(fù)至室溫后，用質(zhì)構(gòu)儀的P/0.5探頭測定凝膠樣品的硬度。測定速度0.5 mm/s，下壓形變量90%，探頭下壓過程中的最大力記為凝膠硬度。結(jié)果取5次試驗的平均值。

1.3.5 淀粉凍融穩(wěn)定性的測定

參照參考文獻[12]測定，用析水率表示淀粉的凍融穩(wěn)定性，結(jié)果取5次試驗的平均值。析水率計算公式：

析水率/%=[(淀粉糊總質(zhì)量-離心所得沉淀質(zhì)量)/淀粉糊總質(zhì)量]×100

1.3.6 統(tǒng)計分析方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉糊化性質(zhì)和凝膠性質(zhì)的影響

2.1.1 亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉糊化性質(zhì)和凝膠硬度的影響

由圖1可知，亞麻多糖(FG)對木薯淀粉(TS)、紅薯淀粉(SPS)的糊化性質(zhì)有顯著影響。添加FG后，亞麻多糖-木薯淀粉(FG-TS)、亞麻多糖-紅薯淀粉(FG-SPS)復(fù)合體系的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度、衰減值均升高。由此說明，F(xiàn)G能增強TS、SPS復(fù)合體系的膨脹力，降低熱穩(wěn)定性。該結(jié)果與黃原膠改變木薯淀粉糊化性質(zhì)的結(jié)果一致，與海藻酸鈉改變木薯淀粉糊化性質(zhì)的結(jié)果不太一致，例如，朱玲等[14]研究表明，黃原膠能使TS的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度升高。王穎等[15]研究表明，海藻酸鈉能使TS的糊化溫度降低，峰值黏度升高。

注：字母不同表示2個處理間差異顯著P<0.05。對照組為未處理的原淀粉，下同。

圖1 亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉糊化性質(zhì)的影響

由圖2可知，添加FG后，F(xiàn)G-TS、FG-SPS復(fù)合凝膠的硬度均略有降低。由此說明，亞麻多糖能使TS、SPS的凝膠結(jié)構(gòu)疏松。這可能是因為FG在淀粉三維網(wǎng)狀組織中形成膜壁，阻止了淀粉羥基之間的締結(jié)[16]。王宏霞等[13]研究表明，F(xiàn)G能使玉米淀粉的凝膠硬度顯著降低，這與本試驗的研究結(jié)果一致。

圖2 亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉凝膠硬度的影響

2.1.2 亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉凝膠凍融穩(wěn)定性的影響

由圖3可以看出，隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加，TS、STS、FG-TS、FG-SPS凝膠的析水率均增加。添加FG后，TS、SPS的析水率升高。這說明FG降低了TS、SPS的凍融穩(wěn)定性。這可能是因為在低溫條件下，F(xiàn)G與水之間、TS或SPS與水之間的氫鍵更易斷裂，而使FG-TS、FG-SPS凝膠失水[17]。其他多糖也會降低淀粉的凍融穩(wěn)定性，如周子丹等[17]研究表明魔芋膠能降低TS的凍融穩(wěn)定性，這與本試驗的研究結(jié)果一致。

圖3 亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉糊凍融穩(wěn)定性的影響

2.2 NaCl對復(fù)合體系的糊化性質(zhì)、凝膠性質(zhì)的影響

由圖4可知，NaCl對FG-TS、FG-SPS復(fù)合體系糊化性質(zhì)影響較大。添加NaCl后，與原淀粉相比，F(xiàn)G-TS、FG-SPS復(fù)合體系的糊化溫度、峰值黏度、衰減值、末值黏度升高。由此說明，鹽存在時，F(xiàn)G能增強TS、SPS的膨脹力，降低熱穩(wěn)定性。這可能是因為FG是一種陰離子多糖，鹽離子影響其所帶電荷，進而影響了FG與TS、STS間的相互作用，導(dǎo)致其糊化性質(zhì)發(fā)生變化[9]。

圖4 NaCl對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合體系糊化性質(zhì)的影響

由圖5可知，添加NaCl后，F(xiàn)G-TS、FG-SPS復(fù)合凝膠的硬度均高于相應(yīng)的原淀粉凝膠的硬度。這說明在添加鹽的環(huán)境下，F(xiàn)G使TS、SPS凝膠的結(jié)構(gòu)更加緊密。這可能是因為鹽離子與FG所帶負(fù)電荷之間的相互作用，使FG-TS、FG-SPS的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)緊密[9]。

圖5 NaCl對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合體系凝膠硬度的影響

由圖6可以看出，添加NaCl后，與原淀粉相比，F(xiàn)G-TS、FG-SPS復(fù)合凝膠析水率降低。這說明有鹽存在的條件下，F(xiàn)G能提高TS、SPS復(fù)合凝膠的凍融穩(wěn)定性。這可能是因為FG使冰晶中的自由水量減少，從而減少了TS、SPS凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在凍融過程中的破壞[9]。由圖6還可以看出，鹽存在時，F(xiàn)G-TS復(fù)合凝膠的析水率降低程度大于FG-SPS復(fù)合凝膠，這說明在鹽存在的條件下，F(xiàn)G對TS影響更大。

圖6 NaCl對亞麻多糖-木薯淀粉糊、亞麻多糖-紅薯淀粉糊凍融穩(wěn)定性的影響

2.3 糖對復(fù)合體系糊化、凝膠性質(zhì)的影響

2.3.1 糖對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合體系糊化性質(zhì)的和凝膠硬度的影響

由圖7可知，蔗糖、葡萄糖影響復(fù)合體系的糊化性質(zhì)。添加糖后，與原淀粉相比，F(xiàn)G-TS、FG-SPS復(fù)合體系的糊化溫度、峰值黏度、衰減值、FG-SPS復(fù)合體系的末值黏度升高。由此說明，有糖存在的條件下，F(xiàn)G能增強TS、SPS的膨脹力，降低熱穩(wěn)定性。這可能是由于糖的強親水性影響了FG分子、淀粉顆粒的吸水溶脹所導(dǎo)致[8]。由圖7還可以看出，蔗糖對FG-TS復(fù)合體系的峰值黏度、末值黏度、衰減值的影響更大；葡萄糖對FG-SPS復(fù)合體系的峰值黏度、衰減值的影響程度較大。

圖7 糖對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合體系糊化特性的影響

由圖8可知，添加蔗糖后，與原淀粉凝膠相比，F(xiàn)G-TS、FG-SPS復(fù)合體系的凝膠硬度均明顯降低。添加葡萄糖后，與原淀粉凝膠相比，F(xiàn)G-TS復(fù)合體系的凝膠硬度降低，F(xiàn)G-SPS復(fù)合凝膠體系硬度升高。這說明添加蔗糖或葡萄糖，F(xiàn)G破壞了TS凝膠結(jié)構(gòu)的致密性；添加葡萄糖后，F(xiàn)G使SPS凝膠結(jié)構(gòu)更加緊密。

圖8 糖對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合體系凝膠硬度的影響

2.3.2 糖對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合凝膠凍融穩(wěn)定性的影響

由圖9可知，蔗糖與葡萄糖對復(fù)合凝膠析水率影響不同。添加蔗糖或葡萄糖后，與原淀粉相比，F(xiàn)G-TS復(fù)合凝膠的析水率降低，F(xiàn)G-SPS復(fù)合凝膠的析水率升高。這說明在糖存在的條件下，F(xiàn)G提高TS凝膠的凍融穩(wěn)定性，降低SPS凝膠的凍融穩(wěn)定性。

圖9 糖對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合凝膠凍融穩(wěn)定性的影響

2.4 pH對亞麻多糖-薯類淀粉復(fù)合體系的糊化、凝膠性質(zhì)的影響

2.4.1 pH對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合體系糊化性質(zhì)和凝膠硬度的影響

由圖10可以看出，pH顯著影響亞麻多糖-薯類淀粉復(fù)合體系的糊化性質(zhì)。在pH 2及pH 10時，與原淀粉相比，F(xiàn)G-TS、FG-SPS復(fù)合體系的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度、衰減值均升高。這說明在低pH或高pH條件下，F(xiàn)G能提高TS、SPS的膨脹力，降低熱穩(wěn)定性。

圖10 pH對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合體系的糊化性質(zhì)的影響

由圖11可知，pH 2時，TS、FG-TS復(fù)合體系無法形成凝膠；與SPS凝膠相比，F(xiàn)G-SPS復(fù)合體系凝膠硬度無顯著變化。pH 10時，與原淀粉相比，F(xiàn)G-TS、FG-SPS復(fù)合凝膠體系的硬度降低。這說明在酸性條件下，F(xiàn)G對TS、SPS凝膠體系無顯著影響，在堿性條件下，F(xiàn)G導(dǎo)致凝膠體系的結(jié)構(gòu)疏松。這可能是因為FG、TS、SPS在堿性條件下發(fā)生降解所致[18]。

注：pH 2時TS凝膠強度為0，表明不能形成凝膠。圖11 pH對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合體系凝膠硬度的影響

2.4.2 pH對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合凝膠凍融穩(wěn)定性的影響

由圖12可知，pH影響復(fù)合凝膠析水率。pH 2時，與原淀粉相比，F(xiàn)G-TS、FG-SPS復(fù)合體系析水率無明顯變化。pH 10時，與原淀粉相比，F(xiàn)G-TS復(fù)合體系析水率明顯降低，F(xiàn)G-SPS復(fù)合體系析水率無明顯變化。這說明FG對TS、SPS在低pH條件下的凍融穩(wěn)定性無顯著影響，增強TS在強堿條件下的凍融穩(wěn)定性。這可能是因為FG、TS在堿性條件下發(fā)生適當(dāng)?shù)慕到?，使TS顆粒膨脹程度加大，持水力增加[18]。

圖12 pH對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復(fù)合體系凍融穩(wěn)定性的影響

3 結(jié)論

3.1 在自然條件下，F(xiàn)G能增強TS、SPS的膨脹力，降低熱穩(wěn)定性，使TS、SPS凝膠更加緊密、凍融穩(wěn)定性降低。

3.2 在鹽存在的條件下，F(xiàn)G能增強TS、SPS的膨脹力、降低熱穩(wěn)定性，使TS、SPS凝膠的結(jié)構(gòu)更加緊密，凍融穩(wěn)定性增強。

3.3 在糖存在的條件下，F(xiàn)G能增強TS、SPS膨脹能力、降低熱穩(wěn)定性，使TS凝膠的結(jié)構(gòu)疏松、凍融穩(wěn)定性增強，SPS的凍融穩(wěn)定性降低。

3.4 在低pH或高pH條件下，F(xiàn)G能提高TS、SPS的膨脹力、降低熱穩(wěn)定性，酸性條件下，F(xiàn)G對TS、SPS凝膠體系無顯著影響，SPS凍融穩(wěn)定性降低。在堿性條件下，F(xiàn)G導(dǎo)致TS、SPS凝膠體系的結(jié)構(gòu)疏松，TS凍融穩(wěn)定性提高。

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