淀粉和变性淀粉糊化特性.pdf

淀粉和变性淀粉糊化特性的研究 无 锡 轻 工 业 宇 院 周世 英潘 东 摘 要 用布拉班德淀粉粘度仪研究 了不 同原淀糟 和 变性 淀粉的糊化特性，以成糊温度(P T)、热糊牯度(H)。冷糊粘度(C)，和各种 牯度差，即破损值或 降低值(P H)西值(c P)稠度和总回值(c H)相对破损值(P H c H)等来表示这些 特性在不同淀粉之间存在明显的差异 淀粉中直链淀粉的古量对淀粉的糊化和 老佑倾向 影响很太，变性处理可以改变淀粉的糊化特性 例如喃 化或醚化能使玉米淀粉的成糊温度 降低，粘度稳定性变差，老化倾 向碱小，而交联剐使其粘度稳定性增强，能够抵抗热 酸和 剪切 力 的影响 弓 I 言 淀 粉是 一种重 要 的 工业原料，广 泛应用 于食 品 纺 织、造纸 医药及 其他工业 部 f 1 随着科学技术的发展，天然淀粉固有的性质已不 能满足工业生产 中许多新工艺、新 设备 新技术和新产品的要求，因此需要采用物理、化学或酶法处理来改变骧淀粉的物 理或 化 学性质，使其更 适合 于 一定应 用 的特殊 要 求，使用效 果更 好 淀 粉的应用，无论 食 品的增稠，纺织 品的 上 浆，纸 的施胶 和涂布，用于钻 井 中的泥 浆或各种粘合剂的配方中，以及在 淀粉的其他许多应用中，都是 酋先将淀粉在水 中加热 使之糊 化，应用 所得 的淀 粉 糊 因 此，糊的性 质很为 重要 不 同来源的淀 粉 其糊 化性质 可 能有 某些 不相 同之处 变性 处理 的 目的 电主 要是 改变淀粉 糊 的性质，例 如糊 化温度、热 糊粘度 及其 对热、酸 和剪 切等 的牯度稳 定性、老 化性(或 称凝 沉性)、冻融 稳定性、遗 明性等，这 些性 羼决 定 了淀粉 的最 终甩 途 研 究淀粉糊的性质的方法很多，例如科夫勒式偏光显馓镜(可 以i鲥定淀粉 的糊化 温 度；扫描 电子显微 镜 法【!可 以观察 糊化 过程 中淀粉 粒结 掏的变化 i 粘 度 测定 法捌妞 用布拉班德淀_粉牯度仪(B r a b e n d e ri s c o Amy l o，g r a p h)(：刚可 以 连 续 记 录淀粉在加热糊化和冷却 回生或老化(r e t r o g r a d a i o n)各阶 段 中牯度的变化 它不 仅 对糊化 过程，而 且也对 冷却后 淀粉糊 的性质 提供 信息 本 文 的目的就是 剩用l这 后一种 方法来研究淀粉和变性淀粉的糊化特性，哉出它们的某些规律，供淀l册 生产者和应用者 参 考 一21 维普资讯 http:/ 材料 与方法 一，材料 一 一 l、玉米淀糟(CS)：华北制药厂 淀粉分厂产品；2、马铃薯淀粉(PS)：内蒙 古商 品马铃薯淀；盼经过筛选，通过9 0 目筛 3甘薯淀粉(S PS)：安徽蚌埠果糖厂产品：4、玉米淀粉磷酸酯(CS P)：实验室 制品；5 玉米 磷酸 醋 化 二淀 粉 磷 酸 酯(CPDSP)：实 验 莹制品=、分 析 方 法 l l、近似化学组成分析：按照AA C C 方法(进行测定 2、直链淀粉含量I按照GB 7 6 4 8-8 7 方法 测定；3、淀粉糊牯度益线；用B 1-&b e n d e f 淀粉粘度仪按AACC 方法 c 进行澍定。称 取 一定量样最加蒸馏水4 6 0 m1，配成 3或 6(干基)的淀糟乳，置粘度仪 测 量 杯 中，从2 5 或宣锰开始丹温，升温速率为 I 5 ml n，直 至 5 保温3 0 分 钟，然后 以1 5 ml n 的追率降温至5 0 C，像温3 0 分钟，即得B r a b e n d e r 粘度曲线：在 酸性条 件 下的枯度 曲 线 是用磷 酸盐 缓冲 溶液(p H=3 0)代 替蒸值 水，其他 步 骤 同 上 结果 与讨 论 一，淀粉的近撇化学组成 不闻 来 源淀粉 的化学组 成如表 l所 示 裹 1 不恳淀粉的化学组成()化学成分 I、水分 样品名称、l 玉米 淀 粉 1 3 4 3 甘薯 淀 粉 i 1 6 5 0 马铃著淀粉l 1 8 0 粗蛋 白质!粗脂肪 l 灰分 直链淀粉 0 1 5 l 0 0 8 3 1 3 0 1 6 I 1 0 9 2 0 2 0 1 1 1 0 4 2 2 0 0 工业 淀粉 的化 学组 成 随原料 品种及 工艺 条 件和水平 的不 同而 存在 差异 玉米 淀 粉含 有较多的蛋白质(0 4 6 嘶)和脂肪(0 1 5 叻)，J直链淀粉含量也较高(3 1 3 叻)薯类 淀将 的蛋 白质含量 则较低，甘薯 淀粉 仅0 1 呖 马铃 薯淀 粉0 1 5 嘶，直链 淀粉 含 量亦 较 低，约2 0 瞄，灰分含量 卿相 反玉米淀粉为0 0 8 马铃薯淀粉 0 4 2 嘶，臣为它含有 相 当多的以鳍台态而存在 的磷 ()，甘薯淀粉的灰分募高(1 0 9 )，这可能与加工 方 法有关 22 蚰 0 0 0 维普资讯 http:/ 二、不同种蒜黄糟的帖度 曲线 不同种类淀5 盼的布拉班德粘度曲线见图I，其成糊温度租各特征点的牯 度 如 表 2 所蒇 襄 2 图 1 不 同淀龄 的布拉班 德 粘度 曲线 不同造 盼的 布拉班 蕾成 期沮度和 _怙度“淀 粉I 成 糊 温度 名 称；(cc)布拉班德粘度单位(Ba)峰值 l。s s。I l-H f 芒 二 P 1C-H 注t(a)淀粉 糊浓度 玉 米、甘薯 淀 粉 南 6嘶，马铃著 淀 粉为 5嘶(b)马替 著 淀粉的峰 粘度 出现 在9 5 左右，与吏献 上报 导 不 同，这 可 能与 马替 著 淀 粉的加 工 务件 和 席料 品 种有 关。由表 2可 见 这三 种淀 粉的 糊化特 性 有 明显 的差 别，袁 现在 以下各 点 PT 马铃薯 甘薯 甘薯 玉米 H 马铃薯 甘薯 玉米 C 马铃 薯玉米 甘薯 玉 米 C P 马铃薯 甘薯 玉米 C H 马铃 薯 甘薯甘薯玉米 l、淀糟糊化的本质是水分子进入淀粉粒 中，使结晶相 和无定形相的淀粉分子之间 韵 氢键 断裂，破 坏 了淀 粉分 子之间 的缔台状 态，因此 期化 的难 易与 淀粉 分 子间结 合的 松 紧程度有关，一般颗粒大的或结构较疏松的淀粉比颗粒小的或结构较紧密者易于糊化；23 ，一 _l 一 叫 科 暮 _ 叫州；一 一 一 3 一 一 一 2 5 8 3 一 米 薯 艚 一 玉 甘 马 维普资讯 http:/ 直链淀粉含量低 的比直链淀粉含量高的易于糊化。马铃薯 窿糟的癣粒诳玉朱淀粉大得多，其直链淀粉含量亦较低，故成糊温度P T)较玉米为低，这与信 屯。曼傲镜法所得 结果一 致(!)马铃薯 淀糟 的糊化 温度范围为 5 O s 一 6 3()，玉米 淀粉为 6 2 6 7 7 2()2、马铃薯 淀粉在 较低 温度 下糊 化，很块 使 洁度 上升 达到较 高的峰粘 度，由于其 分子 间 结台力 很弱，在 高温 下(9 5C)继续 加 热搅拌 时，高度 彰胀 的颗粒固 剪切 作用而破 裂分 散，糊的结构被破坏，燕期牯度因而下降很多，破损值(P H)很大，表明其粘度 热稳 定性 很差 玉米 淀粉在 较 高温度下糊 化，固其分 子间结 合力较 强，直 链淀粉 和脂 质 形成 的复 台物 使黪胀受阻，故需要较长时间才能达 到较低 的蜂牯度，在高温下继续加热搅拌时，糊的结 构破坏的程度较小，因此热牯度变化不大，表明其牯度热稳定性较好 3、淀粉糊在冷却时，粘度又逐渐增加，这是 由于直链淀粉分子又回头趋 向于平行排 剜，通过氢键结合，重新组成微晶束，发生凝沉或老化现象玉米淀粉的冷糊粘度高，c P 和c H都较 马铃薯高，表明其老化倾向大 这可能 由于玉米淀粉的直链淀粉含量较 高的原 故 甘薯 靛将 的期 化性 质基本 上居 于玉 米 淀粉 和马 铃薯 淀粉之 间 三、同不 变性淀粉 的牯度 曲 线 玉米麻淀粉经过醋亿后得 到玉米淀粉磷酸单酯(CS P)，后者再经过交联 得到玉米 磷 酸酯亿二淀耢磷酸酯(CPDS P)，其牯度曲线见 图2和 3 成糊温度和各特征点的 粘度 如表 3所 示 、一一 cs 一一一 8 0 绱 腰】2 (a)玉采淀粉磷酸酯(CS P j)的粘度曲线 麒 嚼2 (b)玉采淀粉磷 酸酯(CS P I)的粘度由线 维普资讯 http:/ 图 2 (c)玉 米淀粉磷 酸酯(CS P )的粘 庄 曲线 C【猫D 一一一一 图 3 (b)玉 米磷 酸酌化 二淀粉磷 酸 酯(CPDS P )的粘度 曲线 印 只 圉 3 (。)玉 米磷 酸 酯亿二 淀粉磷 酸 酯(CPDSP，)的粘 度曲线 5 -维普资讯 http:/ 衰 3 不 同变性 淀粉 的 布拉 班蕾 成期 盟瘟 和粘虞 淀糟 成糊 布拉班德粘度单位(Bu)温度 当称 b 峰值 s 瓣 黪 P H I C P C 州 ()I J C S 8 3 2 0 3 2 0 0 I 2 3 0 6 6 0 6 0 0 3 0 I 4 6 0 4 3 C S Pi 6 8 2 5 5 l l 6 O【1 4 0 2 4 5 2 6 8。1 l 5 I1 0 1 0 5 CSP 61 5 3 5 2 8 6 2 5 5 3 0 0 41 5。2 80 一235 45 C SP，5 6 8 40 3O 0 2 4 5 3 0 0 4l 3 5 85】一5 40 55 CpDS P 7 0 1 95 2 60 41 0 41 0 1 50 CPDS P：I 6 6 一 j 5 0 0 5 5 5 6 7 5 束测 一 一 1 2 0 CP D S P j I 6 5 6 5 5 1 6 2 5 1 6 4 5 B 1 0 8 3 0 1 0 1 1 5 5 1 6 5 (b)CS P ，CS P：，C S P，为 不 同酯化 度 样品。CpDSP CPDSP CPDSP，为 不 同 酯他 交联 度 样 品 由表 3可见 以下规 律 1、玉米淀粉经磷酸盐酯化后，其成糊温度降低很多，且酯化度 越 高，成 期 温度 降低 熟 多，蜂 粘度则 随酯化度的 增高 而 增加，这 是 由于磷 酸基 目的亲 水性 大于淀 粉分 子 中的羟 基，使淀粉颗粒易于吸水膨胀，故成糊温度降低，蜂 粘度 增 加很多，在高 温下继 续加热 搅 拌时，高度膨 胀 的淀 粉颗 粒破裂 程度 大，使枯度 大大 降低故 蜂粘度 与热 粘 度 之 差(H)随酯亿度 的增 高而越 来越 大，说 明其 粘度热 稳定 性遮来 越 差。淀粉搬在 玲却 对，虽 然牿度 也 逐渐 增加，但 是冷粘 度 与热牯度 之 差(c H)和 冷 稽度与峰牯度之差()_ 一 P)都 比原 淀粉低，说明其老化倾向减小 这是因为 日 I 入磷致 酯 键影 响 淀粉分 子 闻不 易形成 氢 键而结 台，酯化度 越高，老 化倾 向越小 2、酯化淀粉再经过交联-则成糊温度叉 增加因为淀粉颗粒表面生成 了变联键 强 度有所增加，颗粒的膨胀受榔制峰粘皮下降，随着交联度的增加，粘度下降越来越 小，交联度再增加 则峰粘度消失，继续加热时 牯度缓慢地继续增加，冷却时冷牯度 都 比酯化淀粉 高，但 与玉米原 淀 粉相 比，冷粘度 与 热 粘度之 差(C-H)却 小得 多说 明其 老化倾 向仍较小 因此要 使淀粉糊 的粘度热 稳定性好，老 化 倾向又较低，对 玉米 淀粉来 说，最 好 经过。酯化(或醚化)和交联两次变性处理 交联滤粉不仅热粘度稳定】生 好而且能够抵抗 酸的影响，适 宜 于 在酸性条 件下，例如 酸性 食品 中应 用在 p H 30 的缓冲渡中c s 和c P Ds P 的牯度 曲线见 图4，其成糊 温 度和粘度 如表 4所示 2B、维普资讯 http:/ l 一 一 埘l-，1 _：。二 二=竺 i 蔼 4 玉苯淀粉(C S)和玉米磷酸醅也二淀粉磷(CP DS P：)的l音 占 度曲线(p H3。0)裹 4 CS和cPD S P的 布拉班 穗成温帽 度和 拈度 淀粉 名 称 成糊温度 r 布拉班德粘度单位(B u)()1峰值l9 5 9 5 保持3 0 分钟 I CS 7 9 1 4 0 1 2 5 2 3 j 。-CDP S P l g 6 一 I 1 9 0；2 8 2 !_ 堡 !l P 兰j 5 0；未 测 l I 1 7 I 一 9 0 2 7 4 7 5 1 未 测 !_ 一 1 9 3 (a)淀 粉糊 浓度；6和，缓 冲 鹿pH为3 0 由衷 4可见：玉米原 淀粉不耐酸，牯度破填值(P H 比在中：生条 件下大(见表 3)，但 经过交联 后 能保 持其 粘度稳定 性。、结 论，一、布拉 班德淀粉 粘度 曲线是淀 粉糊化的 特征 曲 线，可 以用来 区别 淀粉约种 类薯 类 淀粉具有较低 的成 糊温度，峰牯度 高，热 糊粘彦 低，牯 窿热 稳定 陛差但 老化 预 向较 小，玉 米 淀粉成 糊 温度较 高，峰精度低，粘度 热 稳定性 好，但 老化 倾 向大。_二、通过变性处理可以改变淀糟糊的性质，如 玉米淀粉 经过酯 化可 使其成锕温壹降 低 老化倾向减小，醇化淀粉再经谜交联，刚可使其对酸、热和剪切 难用的抵抗 力增加 一三、选择 合 适 的变 性方 法和条件 可 以得 到适 合于不 同应 渭要求 的变性 淀粉。用 布拉 班德淀 粉 粘度仪 法测定 淀粉的 糊仡特性是较 为方便 和理 想的检 方 法 参 考 文 献 l、W a r s o n，S AMe t h o d s i C a r b h y d r a t e Ch e m o l 4，1 4 0 f 1 9 6 4)、Mi l l e r B s e t al：c ea l Ch em 5 0，2 7 1(1 9 7 3)3，w i I l i a m c se t al Th A myl o g r a ph Ha=d b。k AAC (1 9：0)4、AACC；AP P r O V e d Me t h o d s Of t h e AAcC(I 9 3 3)中 华人 民共 和 国国 家标 准GB 7 1 3 4 5-3 7 水 稻，玉米，谷 子 抒枉直 链 淀粉 剐 定 法 6、W h i S t l e r R、L e t aI：St a r c h Ch e m a n d Te e h n o l o g y 9 3 4)7 w：u r z b u r g，O B：Mo d i fle d S t a r c h e s P r o p e r t i e s a n d Us e s C R C P r e s s(1 9 8 6)一 2 7 维普资讯 http:/