食鹽及pH對(duì)馬鈴薯淀粉－親水膠體體系物性的影響

王慧云 趙 陽(yáng) 陳海華 王雨生，2 冷 云

（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(bào)編輯部2，青島 266109）

食鹽及pH對(duì)馬鈴薯淀粉－親水膠體體系物性的影響

王慧云1趙 陽(yáng)1陳海華1王雨生1，2冷 云1

（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(bào)編輯部2，青島 266109）

利用快速黏度分析儀、質(zhì)構(gòu)分析儀、離心法等測(cè)定了食鹽、酸、堿對(duì)不同種類的馬鈴薯原淀粉－親水膠體復(fù)合體系糊化黏度特性、凝膠特性、溶解度、膨脹勢(shì)及持水力等的影響。結(jié)果表明：親水膠體種類、食鹽、酸堿等均顯著影響馬鈴薯淀粉－親水膠體復(fù)合體系的糊化、凝膠及膨潤(rùn)性質(zhì)。以純馬鈴薯淀粉體系為對(duì)照，添加海藻酸鈉、卡拉膠、黃原膠的馬鈴薯淀粉的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，但凝膠性減弱；除亞麻多糖外，添加其他親水膠體均不同程度地導(dǎo)致馬鈴薯淀粉的膨脹勢(shì)、持水力降低。與不添加食鹽的對(duì)照樣品相比，添加食鹽后，復(fù)合體系的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，但凝膠硬度、膨脹勢(shì)和持水力均顯著降低。相同種類的親水膠體，在堿性條件下比在酸性條件的熱穩(wěn)定性高。

親水膠體 馬鈴薯淀粉 糊化性質(zhì) 凝膠性質(zhì) 膨潤(rùn)性質(zhì)

馬鈴薯淀粉（PS）是食品工業(yè)重要的原輔料。食品加工過(guò)程中加入的添加劑（如鹽、糖、檸檬酸、蘇打等）可能使馬鈴薯淀粉的性質(zhì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致食品的性質(zhì)發(fā)生改變［1－3］。因此，改善馬鈴薯淀粉的品質(zhì)可同時(shí)提高淀粉基食品的品質(zhì)。

親水膠體是親水性的高分子化合物，且能與馬鈴薯淀粉相互作用，增強(qiáng)馬鈴薯淀粉的功能性質(zhì)［4－5］。廖瑾等［6］的研究結(jié)果表明阿拉伯膠可顯著提高淀粉糊的熱穩(wěn)定性，并且體系具有較好的耐鹽、耐酸性。呂振磊等［7］研究結(jié)果表明，添加卡拉膠能增強(qiáng)馬鈴薯淀粉的熱穩(wěn)定性。Wang等［8］研究結(jié)果表明添加亞麻多糖能增加天然玉米淀粉糊的黏度。Montri等［9］研究報(bào)道，添加瓜兒膠或黃原膠均不同程度地降低了陽(yáng)離子木薯淀粉的膨脹度。此外，食品成分的加入會(huì)影響淀粉－親水膠體體系的性質(zhì)。趙陽(yáng)等［10］研究表明，在鹽、糖環(huán)境堿性條件下，亞麻多糖可增加木薯、紅薯淀粉的峰值黏度。研究表明，親水膠體及食品成分對(duì)淀粉性質(zhì)影響顯著。本試驗(yàn)探究了不同種類的親水膠體對(duì)馬鈴薯淀粉糊化、凝膠及膨潤(rùn)特性的影響以及食鹽和pH值對(duì)馬鈴薯淀粉及馬鈴薯淀粉－親水膠體復(fù)合體系的糊化、凝膠及膨潤(rùn)特性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

亞麻多糖 （FG，水分9.86%）：新疆利世得生物科技有限公司；黃原膠 （XG，水分14.53%）：山東中軒生化有限公司；魔芋膠 （KG，水分10.79%）、海藻酸鈉（AG，水分16.67%）：海南多環(huán)進(jìn)出口有限公司；卡拉膠 （CA，水分9.47%）：海南夢(mèng)園食品有限公司；馬鈴薯淀粉 （PS，水分16.56%）：天津頂峰淀粉開(kāi)發(fā)有限公司；其余試劑均為分析純。

1.2 儀器

物性測(cè)定儀：TA－XT.Plus型，英國(guó)Stable Micro Systems公司；快速黏度分析儀：RVA Starchmaster，澳大利亞New－port公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品含水量

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

1.3.2 樣品的制備

參照參考文獻(xiàn)［10］的方法制備樣品。

1.3.2.1 PS懸濁液的制備

稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的PS（以體系質(zhì)量計(jì)）分散于適量蒸餾水中充分混勻，待用。

1.3.2.2 PS－親水膠體復(fù)合體系的制備

稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%（以淀粉干基計(jì)）的親水膠體分散于蒸餾水中，用磁力攪拌器攪拌30 min后于85℃水浴加熱8 min，冷卻至室溫，加入適量PS，充分混勻，待用。

1.3.2.3 添加NaCl的PS－親水膠體復(fù)合體系的制備

稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%（以體系質(zhì)量計(jì)）的NaCl，分別加入PS－親水膠體復(fù)合體系中，充分混勻，待用。

1.3.2.4 不同pH的PS－親水膠體復(fù)合體系的制備

分別用0.1 mol／L檸檬酸或碳酸鈉溶液，配制pH 2或pH 10的溶液。以此溶液代替蒸餾水按照

1.3.2.2中方法分別制備PS－親水膠體復(fù)合體系。

1.3.3 PS－親水膠體復(fù)合體系物化特性的測(cè)定

參照參考文獻(xiàn)［11］，測(cè)定復(fù)合體系的物化特性。

1.3.3.1 PS－親水膠體復(fù)合體系糊化特性的測(cè)定

取1.3.2配制好的樣品，采用快速黏度分析儀進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定方法參照參考文獻(xiàn)［7］，記錄糊化過(guò)程中的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度、衰減值。試驗(yàn)進(jìn)行5次重復(fù)，結(jié)果取平均值。

1.3.3.2 PS－親水膠體復(fù)合體系凝膠硬度的測(cè)定

取1.3.2配制好的樣品，于沸水浴糊化10 min后于4℃保存24 h得凝膠樣品，取出恢復(fù)至室溫后采用物性測(cè)定儀P／0.5探頭測(cè)定凝膠樣品硬度。

測(cè)定條件：測(cè)定速度0.5 mm／s，下壓形變量90%。探頭下壓過(guò)程中的最大力記為凝膠硬度。試驗(yàn)進(jìn)行5次重復(fù)，結(jié)果取平均值。

1.3.3.3 PS－親水膠體復(fù)合體系膨潤(rùn)性質(zhì)的測(cè)定

取40 mL 1.3.2配制好的樣品（樣品中溶質(zhì)的質(zhì)量為W），分別于55、75、95℃下加熱30 min后迅速冷卻至室溫，然后3 000 r／min離心20 min。取上清液，置于105℃的烘箱中干燥稱重，記為A，計(jì)算其溶解度；取沉淀物稱重，記為P，計(jì)算其膨脹勢(shì)；將下層沉淀物在105℃下干燥稱重，記為D，計(jì)算其持水力。試驗(yàn)進(jìn)行5次重復(fù)，結(jié)果取平均值。溶解度SOL、膨脹勢(shì)SP、持水力WSI按式（1）～式（3）計(jì)算：

1.3.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同親水膠體對(duì)PS糊化、凝膠及膨潤(rùn)性質(zhì)的影響

由表1可以看出，添加親水膠體顯著影響PS的糊化特性和凝膠特性。與對(duì)照（不添加親水膠體的PS特性）相比，添加親水膠體的復(fù)合體系的糊化溫度均顯著升高，其中，PS－XG復(fù)合體系的糊化溫度最高，其次是PS－FG、PS－CA復(fù)合體系。這一方面可能是由于親水膠體水溶性較高，與PS競(jìng)相爭(zhēng)奪體系中的水分，使得PS與水結(jié)合的幾率降低，難以糊化，因此糊化溫度升高［9］；另一方面可能是由于這些親水膠體都屬于陰離子多糖，與馬鈴薯淀粉分子的磷酸基產(chǎn)生靜電斥力，從而影響了馬鈴薯淀粉的膨脹、崩解，因而糊化溫度升高［3，12］。與對(duì)照相比，PSFG、PS－KG復(fù)合體系的峰值黏度顯著升高，衰減值無(wú)顯著變化，說(shuō)明添加FG、KG對(duì)PS的熱穩(wěn)定性無(wú)顯著影響；PS－AG、PS－CA、PS－XG復(fù)合體系的峰值黏度顯著降低，衰減值顯著降低，說(shuō)明添加AG、CA、XG能增強(qiáng)PS的熱穩(wěn)定性。與對(duì)照相比，添加親水膠體對(duì)PS的末值黏度無(wú)顯著影響。本研究結(jié)果與Cai等［13］的研究結(jié)果不完全相同，他們的研究結(jié)果表明在馬鈴薯淀粉中添加黃原膠后，復(fù)合體系的峰值黏度、衰減值均顯著下降，末值黏度基本不變，但糊化溫度顯著增加。

表1 親水膠體種類對(duì)PS糊化特性和凝膠特性的影響

由表1可知，與對(duì)照相比，添加親水膠體使PS凝膠體系的硬度均顯著降低。幾種親水膠體相比，PS－FG復(fù)合凝膠體系的硬度最低，PS－AG復(fù)合凝膠體系的硬度最強(qiáng)。這與Tomoko等［14］的研究結(jié)果相似，其研究表明在大米淀粉中添加相同添加量的魔芋膠或黃原膠，混合凝膠體系的硬度相近，且均顯著低于對(duì)照。

表2 親水膠體種類對(duì)PS膨潤(rùn)特性的影響

由表2可以看出，親水膠體顯著影響PS的膨潤(rùn)特性。與對(duì)照相比，在同一溫度下，添加親水膠體對(duì)PS的溶解度均無(wú)顯著影響；添加FG對(duì)PS的膨脹勢(shì)、持水力無(wú)顯著影響，但添加其他親水膠體均不同程度地導(dǎo)致PS膨脹勢(shì)、持水力降低。這可能是由于親水膠體覆蓋在PS顆粒表面，阻礙PS顆粒吸水膨脹；另一方面可能是由于親水膠體與水結(jié)合使得與PS相互作用的水分不足［9，15］。由表2還可以看出，隨著溫度的升高，對(duì)照及PS－親水膠體復(fù)合體系的溶解度、膨脹勢(shì)及持水力均顯著升高。這是由于當(dāng)溫度升高時(shí)，破壞了復(fù)合體系中分子之間的氫鍵，促進(jìn)了馬鈴薯淀粉的吸水膨脹，因而體系的溶解度、膨脹勢(shì)及持水力升高［8］。王穎等［15］的研究結(jié)果表明，木薯淀粉和木薯淀粉－AG復(fù)合體系的膨脹勢(shì)均隨溫度的升高而升高，與本研究結(jié)果一致。

2.2 食鹽對(duì)PS－親水膠體復(fù)合體系糊化、凝膠及膨潤(rùn)性質(zhì)的影響

結(jié)合表1和表3可以看出，食鹽對(duì)PS和PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化特性和凝膠特性的影響顯著。與不添加食鹽的PS－親水膠體復(fù)合體系（即對(duì)照樣品）相比，添加食鹽后，PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化溫度、末值黏度顯著升高；除PS－XG復(fù)合體系的峰值黏度和衰減值顯著升高，其他幾種PS－親水膠體復(fù)合體系的峰值黏度和衰減值均顯著降低。由表3可知，添加食鹽的PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化溫度和末值黏度顯著高于添加食鹽的PS體系；與添加食鹽的PS體系相比，添加食鹽的PS－FG、PS－XG、PS－KA復(fù)合體系的峰值黏度和衰減值均顯著升高，而添加食鹽的PS－AG、PS－CA復(fù)合體系的峰值黏度和衰減值均顯著降低；這可能是由于NaCl在水中電離后，影響了親水膠體和馬鈴薯淀粉分子本身所帶的電荷，進(jìn)而影響了親水膠體和馬鈴薯淀粉分子間的靜電斥力，導(dǎo)致復(fù)合體系的糊化特性發(fā)生不同的變化［16－17］。上述結(jié)果與 Hyun等［18］的研究結(jié)果一致，添加NaCl能顯著提高豌豆淀粉－XG的峰值黏度。

表3 NaCl對(duì)PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化特性和凝膠硬度的影響

結(jié)合表1和表3可知，與不添加食鹽的對(duì)照樣品相比，添加食鹽后，除了卡拉膠－PS復(fù)合凝膠體系外，其他幾種PS－親水膠體復(fù)合凝膠體系的硬度均顯著降低。由表3可知，與添加食鹽的PS相比，添加食鹽的PS－親水膠體復(fù)合凝膠體系的硬度均顯著降低。本研究結(jié)果與王振興［19］的研究結(jié)果基本一致，他們的研究表明當(dāng)NaCl濃度超過(guò)0.1 mol／L，瓜爾豆膠－變性淀粉－大豆分離蛋白復(fù)合凝膠體系的硬度呈降低的趨勢(shì)。

結(jié)合表2和表4可以看出，食鹽對(duì)PS和PS－親水膠體復(fù)合體系的膨潤(rùn)特性影響顯著。與不添加食鹽的對(duì)照樣品相比，添加食鹽后，PS－親水膠體的溶解度均顯著升高，膨脹勢(shì)、持水力均顯著降低。這可能是因?yàn)镹aCl在水中解離出的Na＋，改變了復(fù)合體系分子與水分子的作用，從而使復(fù)合體系的膨脹勢(shì)和持水力下降［12］。由表4可知，與添加食鹽的PS相比，55℃時(shí)，添加食鹽的PS－AG、PS－KG復(fù)合體系溶解度顯著升高，PS－FG、PS－CA、PS－XG、PS－KG復(fù)合體系膨脹勢(shì)顯著升高，所有PS－親水膠體復(fù)合體系的持水力均顯著升高；75℃時(shí)，添加食鹽的PS－親水膠體復(fù)合體系的溶解度、膨脹勢(shì)均顯著降低，持水力均顯著升高；95℃時(shí)，除PS－XG外，添加食鹽的其他幾種PS－親水膠體復(fù)合體系的溶解度、膨脹勢(shì)均顯著降低；除PS－KG外，其余幾種PS－親水膠體復(fù)合體系的持水力均顯著升高。這說(shuō)明添加親水膠體能顯著改變鹽環(huán)境中馬鈴薯淀粉的膨潤(rùn)特性。

表4 食鹽對(duì)PS－親水膠體復(fù)合體系的膨潤(rùn)特性的影響

2.3 pH對(duì)PS－親水膠體復(fù)合體系糊化、凝膠及膨潤(rùn)性質(zhì)的影響

結(jié)合表1和表5可以看出，pH影響PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化特性和凝膠特性。與pH 7的對(duì)照樣品相比，在強(qiáng)酸（pH 2）條件下，復(fù)合體系的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度顯著降低，衰減值顯著升高，即穩(wěn)定性降低；而強(qiáng)堿（pH 10）條件下，復(fù)合體系的糊化溫度、末值黏度、衰減值基本不變，即穩(wěn)定性基本不變，除PS－CA外，其余幾種PS－親水膠體的峰值黏度均顯著降低。由表5可知，在強(qiáng)酸（pH 2）條件下，除PS－CA外，其余幾種PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度、衰減值均顯著高于PS，表明在酸性條件下PS－CA的熱穩(wěn)定性比PS高，其余幾種PS－親水膠體的熱穩(wěn)定性比PS差。在強(qiáng)堿（pH 10）條件下，PS－親水膠體的糊化溫度均顯著高于PS；PS－FG、PS－KG的峰值黏度、末值黏度、衰減值均顯著高于PS，表明在堿性條件下PS－FG、PS－KG熱穩(wěn)定性比 PS差；PS－AG、PS－CA、PS－XG的衰減值均顯著低于PS，表明PSAG、PS－CA、PS－XG在堿性條件下的熱穩(wěn)定性比PS高。結(jié)果表明酸堿對(duì)PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化特性的影響不同；相同種類的PS－親水膠體復(fù)合體系，在堿性條件下比在酸性條件的熱穩(wěn)定性高。

表5 pH對(duì)PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化特性和凝膠特性影響

表6 pH對(duì)PS－親水膠體復(fù)合體系的膨潤(rùn)特性的影響

結(jié)合表1和表5可知，PS－親水膠體復(fù)合凝膠體系的硬度受酸堿的影響很大。與pH 7的對(duì)照樣品相比，酸、堿條件均導(dǎo)致PS－FG、PS－XG、PS－KG復(fù)合凝膠體系的硬度顯著降低；在酸性條件下，PSAG、PS－CA復(fù)合凝膠體系的硬度基本保持不變或略有升高，而在堿性條件下，其硬度顯著降低。由表5還可以看出，在強(qiáng)酸（pH 2）條件下，PS－AG、PSCA、PS－XG復(fù)合凝膠體系的硬度顯著高于PS，而PS－FG、PS－XG復(fù)合凝膠特性的硬度略低于PS；在強(qiáng)堿（pH 10）條件下，PS－親水膠體復(fù)合凝膠體系的硬度均顯著高于PS?？赡苁且?yàn)樗峄驂A一方面影響了親水膠體分子、馬鈴薯淀粉分子的帶電情況，使其分子內(nèi)和分子間的靜電斥力顯著改變；另一方面可能酸或堿導(dǎo)致親水膠體分子、馬鈴薯淀粉分子發(fā)生水解，因而在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下，復(fù)合凝膠體系的硬度顯著降低［17］。本研究結(jié)果與王振興［19］的研究結(jié)果一致。

結(jié)合表2和表6可以看出，pH對(duì)PS和PS－親水膠體復(fù)合體系的膨潤(rùn)特性影響顯著。在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿條件下，PS－親水膠體復(fù)合體系的溶解度、膨脹勢(shì)和持水力均隨溫度的升高而升高。與pH 7的對(duì)照樣品相比，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿均導(dǎo)致PS－親水膠體的溶解度顯著升高、持水力顯著下降，但PS－親水膠體復(fù)合體系的膨脹勢(shì)在強(qiáng)酸條件下顯著升高，而在強(qiáng)堿條件下則顯著下降。這可能是因?yàn)樗釅A導(dǎo)致親水膠體分子與馬鈴薯淀粉分子不同程度的降解，增強(qiáng)了復(fù)合體系的溶解度，降低了復(fù)合體系的膨脹勢(shì)及持水力［20］。PS－親水膠體復(fù)合體系在強(qiáng)堿條件下溶解度、膨脹勢(shì)和持水力均顯著低于其在強(qiáng)酸條件下的溶解度、膨脹勢(shì)和持水力，這說(shuō)明強(qiáng)堿條件下復(fù)合體系的膨潤(rùn)性質(zhì)比強(qiáng)酸條件下復(fù)合體系的膨潤(rùn)性質(zhì)更為穩(wěn)定。

3 結(jié)論

3.1 親水膠體的種類影響PS的糊化、凝膠及膨潤(rùn)性質(zhì)。與PS相比，PS－AG、PS－CA、PS－XG復(fù)合體系的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)；添加親水膠體使復(fù)合凝膠體系的凝膠性減弱；同一溫度下，除FG外，添加其他親水膠體均不同程度地導(dǎo)致PS的膨脹勢(shì)、持水力降低，但對(duì)溶解度無(wú)顯著影響；隨著溫度的升高，對(duì)照及PS－親水膠體復(fù)合體系的溶解度、膨脹勢(shì)及持水力均顯著升高。

3.2 食鹽對(duì)PS和PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化、凝膠和膨潤(rùn)特性影響顯著。與不添加食鹽的對(duì)照樣品相比，添加食鹽后，復(fù)合體系的糊化溫度、末值黏度、溶解度顯著升高；除PS－XG外，其它幾種PS－親水膠體復(fù)合體系的峰值黏度、衰減值、凝膠硬度、膨脹勢(shì)和持水力均顯著降低。

3.3 pH影響PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化、凝膠和膨潤(rùn)特性。與pH 7的對(duì)照樣品相比，在強(qiáng)酸條件下，PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度顯著降低，衰減值、溶解度、膨脹勢(shì)和持水力顯著升高；而強(qiáng)堿條件下，PS－親水膠體復(fù)合體系的糊化溫度、末值黏度、衰減值基本不變；酸、堿條件均導(dǎo)致PS－FG、PS－XG、PS－KG復(fù)合凝膠體系的硬度顯著降低。PS－親水膠體復(fù)合體系在強(qiáng)堿條件下溶解度、膨脹勢(shì)和持水力均顯著低于其在強(qiáng)酸條件下的溶解度、膨脹勢(shì)和持水力。

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Physical Properties of Potato Starch－Hydrocolloid System at Different Level of NaCl and pH

Wang Huiyun1Zhao Yang1Chen Haihua1Wang Yusheng1，2Leng Yun1

（College of Food Science and Engineering，Qingdao Agricultural University1，Qingdao 266109）（Editorial Department of Journal of Qingdao Agricultural University2，Qingdao 266109）

Effect of different hydrocolloids，salt，acid／alkali on the pasting，gelling and swelling properties of potato starch－h(huán)ydrocolloid complex system have been investigated by rapid viscosity analyser，texture analyzer and centrifugation in the paper.The results showed that the type of hydrocolloids，salt，acid／alkali had significant influence on the pasting，gelling and swelling properties of hydrocolloids－potato starch complex systems.Compared with pure potato starch control，addition of carrageenan，xanthan gum，alginate had improved the thermostability of potato starch，whereas the gel strength was decreased.Except for flaxseed polysaccharide，the potato starch＇s swelling power and water holding capacity were decreased in line with addition of other hydrocolloids.Compared with the no－salt sample，the thermostability of the hydrocolloid－potato starch complex system was increased in line with salt addition，while the gel strength，swelling power and water holding capacity decreased significantly.The thermostability of the complex system under alkali condition was better than that on the acid condition with the same kind of hydrocolloids.

hydrocolloid，potato starch，pasting properties，gelling properties，swelling properties

TS231

A

1003－0174（2015）09－0039－06

山東省高等學(xué)校優(yōu)秀中青年骨干教師國(guó)際合作培養(yǎng)項(xiàng)目（SD－20130875），國(guó)家級(jí)特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目（TS10943），2012年度國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201210435010），2011年度青島農(nóng)業(yè)大學(xué)第五屆大學(xué)生創(chuàng)新教育立項(xiàng)（青農(nóng)大201202）

2014－03－14

王慧云，女，1989年出生，碩士，食品化學(xué)

陳海華，女，1973年出生，教授，食品化學(xué)