生姜淀粉基本的性质.pdf

131基础研究食品科学2011,Vol.32,No.13生姜淀粉的基本性质李 媛，乔旭光*(山东农业大学食品科学与工程学院，山东 泰安 271018)摘 要：研究生姜淀粉糊的相关性质。结果表明：生姜淀粉中直链淀粉含量为 27.47%，糊化温度为 84.98；随着淀粉乳质量分数、淀粉乳 pH 值的增加，淀粉糊黏度增大；随着剪切速率的增加，存在剪切稀化的现象；淀粉糊溶解度、膨胀度均较小，且都随着温度的增加而增加；透明度为 8.20%；具有触变性；凝沉体积为 73%；冻融稳定性不强，蔗糖添加量较大时能增强生姜淀粉糊的冻融稳定性。关键词：生姜；淀粉；性质Properties of Ginger StarchLI Yuan，QIAO Xu-guang*(College of Food Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Tai an 271018,China)Abstract：The present study was conducted to investigate properties of ginger starch.The results showed that the amylasecontent of ginger starch was 27.47%and the pasting temperature 84.98.Ginger starch paste revealed an increase in itsviscosity as its concentration and pH increased.Thinning behavior and thixotropy were observed with increasing shear rate.Both solubility and swelling power of ginger starch paste exhibited a low value,which increased with increasing temperature.The transparency and sedimentation volume of ginger starch paste were 8.20%and 73%,respectively.Poor freeze-thawstability was found for ginger starch paste and the addition of large amounts of sucrose could enhance its freeze-thaw stability.Key words：ginger；starch；properties中图分类号：S632.5 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2011)13-0131-05收稿日期：2010-10-15作者简介：李媛(1986)，女，硕士研究生，研究方向为功能性食品。E-mail：*通信作者：乔旭光(1965)，男，教授，博士，研究方向为果蔬加工。E-mail：生姜(Zingier officinal Rose)，具有抗氧化、降低胆固醇、抗炎、抗微生物、抗肿瘤、抗运动病、降血糖等作用1。民间也有“冬吃萝卜夏吃姜，不劳医生开药方”的说法。正是由于生姜的这些药理功能，目前市场上已出现姜汁、姜芽、姜片、姜酒、姜脯、姜粉、姜糖等多种产品。姜中含有少量的挥发油、脂肪、辛辣素、蛋白质、维生素、淀粉和矿物元素等，其中淀粉含量占姜干质量的 40%60%2。但很多厂家在生产生姜饮料时直接将生姜淀粉作为沉淀滤掉，从而造成资源的浪费。迄今为止，关于生姜淀粉性质的研究还鲜见报道。本实验对生姜淀粉的相关性质进行初步研究，以期为生姜淀粉的综合利用提供参考。1材料与方法材料与方法1.1材料与试剂莱芜生姜 市售；生姜淀粉 自制。氯化钠 天津北方天医化学试剂厂；氢氧化钠、石油醚、无水乙醇、蔗糖、硼砂 天津市凯通化学试剂有限公司；盐酸 莱阳市康德化工有限公司；无水乙醚 天津市恒兴化学试剂制造有限公司；冰乙酸 天津市盛奥化学试剂有限公司；碘化钾 北京化工厂；碘 上海化学试剂采购供应站；柠檬酸 上海试剂一厂；柠檬酸钠 徐州试剂厂。1.2仪器与设备DV-+流量黏度计 美国 Brookfield 公司；TA-XT2i 物理特性测定仪 美国 Stable Mzicro Systems 公司；HH-4 恒温水浴锅 常州国华电器有限公司；JT502N电子精密天平 上海奥豪斯国际贸易有限公司；UV-2000 紫外分光光度计 尤尼柯(上海)仪器有限公司；88-1 型定时恒温磁力搅拌器 上海司乐仪器厂；202-2 型电热干燥箱 上海精密科学仪器厂。1.3方法1.3.1生姜淀粉中直链淀粉、支链淀粉含量的测定3-6称取淀粉 0.1000g 于 100mL 小烧杯中，加入 1mL 无 2011,Vol.32,No.13食品科学基础研究132水乙醇充分润湿样品，加入 9mL 1mol/LNaOH 糊化，室温糊化 10min，然后于 85水浴 15min，冷却后转移至100mL 容量瓶，定容，剧烈摇匀。50mL 比色管中注入25mL水，然后移取2.5mL样品溶液(空白为2.5mL 0.09mol/LNaOH)，移取 0.5mL 乙酸溶液，混匀后，加入 1mL 碘试剂，定容至 50mL 静置显色 20min，620nm 波长处测吸光度，根据标准曲线计算直链淀粉含量。标准曲线为：y=0.2302+1.1025x(r=0.9989)。1.3.2生姜淀粉溶解度与膨胀度的测定7淀粉颗粒在热水中膨胀。并有一部分溶解于水中，在不同温度(70、75、80、85、90、95)条件下将 50mL质量分数 2%淀粉乳加热搅拌 30min，以 3000r/min 离心20min，将上层清液置于水浴上蒸干，入 80烘箱烘干，称质量得被溶解淀粉量(m1)，计算出其溶解度(S)；由离心管中膨胀淀粉质量(m2)，计算其膨胀度(B)。m1S/%100 (1)mB (2)m(1 S)式中：m 为淀粉质量/g，以干基计。1.3.3RVA 分析生姜淀粉黏度变化曲线8-9称取生姜淀粉各 2g，加水 25mL，用 RVA 分析在温度和时间变化过程中生姜淀粉的黏度变化。RVA 分析淀粉黏度变化测定程序为：50保温 1min，在 3.75min内温度从50匀速上升至95，保温2.5min，在3.75min内从 95匀速降至 50，保温 1.5min。黏度计绘出一条黏度随温度和时间变化的曲线。1.3.4生姜淀粉糊黏度性质研究研究淀粉糊质量分数、旋转黏度计转速、pH 值对淀粉糊黏度的影响。在不同条件下制备淀粉糊，加热至糊化，糊化完全后降到室温，用旋转黏度计测定淀粉糊的黏度。1.3.5生姜淀粉糊透明度的测定10-12称取淀粉样品，配成质量分数 1%的淀粉乳。取50mL 于 100mL 烧杯中，置沸水浴中加热，搅拌 15min并保持淀粉糊的体积(加热过程中不断加水)，冷却至室温，用分光光度计测定淀粉糊的透光率，以蒸馏水为参照，用 1cm 的比色杯，波长为 650nm。透光率越大，淀粉糊的透明度越高。A=lgT (3)式中：A 为吸光度；T 为透光率。1.3.6生姜淀粉糊的触变性13将质量分数6%的淀粉糊，在恒温条件下，用DNJ-1型转子黏度计，从转速2r/min 开始，逐渐增加到60r/min，再逐渐减至 2r/min，依次测定糊的黏度，绘出黏度随转子速度的变化曲线，上行线与下行线之间存在滞后圈表示淀粉糊具有触变性，滞后圈大小则表示触变性的强弱。1.3.7生姜淀粉糊的凝沉性质和沉降体积测定7,13配制质量分数 1.0%淀粉糊，糊化后冷至室温，取100mL 于 100mL 量筒静置 24h，记录不同时间淀粉糊体系上清液的体积，其中 24h 淀粉糊所下沉的体积为沉降体 积。1.3.8生姜淀粉冻融稳定性10,14把在不同条件下烧煮成的质量分数 4.0%的淀粉糊，冷却至室温，放入 18的冰箱中冷冻 16h，再取出在室温下解冻 8h，观察糊形态。重复上述步骤，直至糊体泌水或分层，记录冻融次数。2结果与分析结果与分析2.1生姜淀粉中直链淀粉和支链淀粉的含量淀粉种类直链淀粉支链淀粉含量/%27.4772.53表表 1 生姜淀粉中直链淀粉和支链淀粉的含量 生姜淀粉中直链淀粉和支链淀粉的含量Table 1 Contents of amylase and amylopectin in ginger starch由表 1 可知，生姜淀粉的直链淀粉含量较高，高于玉米淀粉(26.43%)和马铃薯淀粉(11.20%)的直链淀粉的含量 9，因此生姜淀粉糊透明度差，易老化。2.2生姜淀粉的溶解度和膨胀度由表 2 可知，淀粉样品随加热温度上升，膨胀度上升，同时淀粉的溶解度也增加。这是由于淀粉的晶体结构使淀粉不溶于冷水，然而随着温度的上升，微晶束结构开始松动，极性基团暴露出来与水形成氢键结合，淀粉开始部分溶解，继续加热淀粉团粒崩解，直链、支链淀粉游离出来，溶解度就随之增加15-19。与此同时，未溶解的淀粉颗粒由于充分吸水而膨胀。但与其他淀粉如菱角淀粉和马铃薯淀粉8相比，生姜淀粉在整个温度范围内溶解度和膨胀度都较小。温度/65707580859095溶解度/%00.441.142.113.696.859.14膨胀度/%1.882.102.302.894.537.509.63表表 2 不同温度条件下生姜淀粉的溶解度和澎胀度 不同温度条件下生姜淀粉的溶解度和澎胀度Table 2 Solubility and swelling power of ginger starch at differenttemperaturem2133基础研究食品科学2011,Vol.32,No.13由图 1 可知，生姜淀粉的黏度曲线呈 4 个变化阶段，糊化过程中黏度上升迅速，降温时有形成凝胶倾向，且黏度再度上升。生姜淀粉的黏度曲线特征值见表 3。指标峰值黏度/谷值黏度/稀懈值/最终黏度/回冷值/峰值时糊化(mPas)(mPas)(mPas)(mPas)(mPas)间/min温度/特征值1868.041733.52134.522864.5211349.6784.98表表 3 生姜淀粉的糊化特性 生姜淀粉的糊化特性Table 3 Pasting properties of ginger starch由表 3 可知，生姜淀粉黏度开始变化的时间较迟，从而可推断姜淀粉颗粒的结构比较紧密，破坏这种结构所需要的能量较高，因此，生姜淀粉的糊化温度也较其他的淀粉要高。生姜淀粉黏度曲线的上升斜率较大，这与淀粉的晶体结构有关。生姜淀粉的谷值黏度较高，可能是生姜淀粉中分子间的缔合、交联较多。回冷值高，说明生姜淀粉糊易老化，与其直连淀粉含量较高有关20。2.4生姜淀粉的糊化温度经 RVA 分析生姜淀粉的糊化温度为 84.98，而据文献21得，明显高于玉米淀粉的糊化温度(63.571.5)和木薯淀粉的糊化温度(5767.5)。这与其直链淀粉含量较高是有关联的。2.5生姜淀粉糊的性质2.5.1淀粉乳质量分数对生姜淀粉糊黏度的影响2.5.2剪切速率对生姜淀粉糊黏度的影响由图 3 可知，随着剪切速率的增加，糊化淀粉的黏度呈现先减小后增大的趋势，即先表现出剪切稀化现象，当剪切速率大于临界值后，表现出剪切稠化。这一特性在食品的加工方面有重要的意义。2.5.3pH 值对生姜淀粉糊黏度的影响由图 4 可知，淀粉分子具有众多的羟基，亲水性很强。测定质量分数为 4%的生姜淀粉糊在不同 pH 值条件下的黏度，随着 pH 值的增加而增大，pH 值越大，淀粉越容易糊化，因而其黏度增大。2.6生姜淀粉糊的透明度透明度是淀粉糊所表现出的重要外在特征之一，直接关系到淀粉类产品的外观和用途。影响淀粉糊透明度的因素很多，淀粉颗粒吸水膨润和受热糊化后，淀粉分子重新排列互相缔合的程度是影响淀粉糊透明度的重要因素。直链淀粉含量高的淀粉透明度低。这是由于直链淀粉的分子质量小，很容易相互凝聚缔合使淀粉糊老化，产生胶凝或凝沉作用，使光线反射，减弱了光的穿透百分率，糊的透明度降低20。实验测得生姜淀粉的透明度较低，仅为 8.20%，从另一方面证明了生姜淀粉的直链淀粉含量高。此外，脂类也可使淀粉透明度降 低。图图 1 生姜淀粉 生姜淀粉 RVA 糊化曲线糊化曲线Fig.1 RVA pasting profiles of ginger starch2880216014407200峰值黏度1868.04黏度/(mPas)时间/min0510152025谷值黏度1760.04最终黏度2864.52谷值黏度1707图图 2 淀粉乳质量分数对生姜淀粉糊黏度的影响 淀粉乳质量分数对生姜淀粉糊黏度的影响Fig.2 Effect of concentration on viscosity of ginger starch paste7006005004003002001000黏度/(mPas)质量分数/%1357图图 3 剪切速率对生姜淀粉糊黏度的影响 剪切速率对生姜淀粉糊黏度的影响Fig.3 Effect of shear rate on viscosity of ginger starch paste190180170160150140130120黏度/(mPas)转速/(r/min)306090120150图图 4 pH 值对生姜淀粉糊黏度的影响值对生姜淀粉糊黏度的影响Fig.4 Effect of pH on viscosity of ginger starch paste140130120110100908070黏度/(mPas)pH468102.3RVA 分析生姜淀粉黏度变化曲线由图 2 可知，生姜淀粉乳的质量分数对淀粉糊黏度有影响，糊黏度随着质量分数的升高而升高。淀粉糊质量分数在 5%附近时，黏度随着质量分数增加斜率增大，其原因是质量分数增加到某一临界值，淀粉分子之间的内摩擦作用发生突变性增大。2011,Vol.32,No.13食品科学基础研究134淀粉悬浮体液加热时测量其黏度或稠度变化对估计其或其改性物的应用性质具有实际意义。流动体系受到搅动时结构可能会遭到破坏，静置后结构又能自动复原。但是，结构恢复的速度总是落后于拆散的速度，这就是体系的触变性13。由图 5 可见，生姜淀粉糊黏度随转子速度增大的上行线与随转子速度减小的下行线之间存在滞后圈，说明生姜淀粉糊具有触变性。滞后圈越大，触变性越大。2.8生姜淀粉糊的凝沉性质凝沉主要是由于直链淀粉分子间的结合形成较大的颗粒或束状结构，当体积增大到一定程度时，就形成了凝沉20。该实验条件下淀粉糊的凝沉性反映的是在充足水分下淀粉的老化8。直链淀粉构成比例越大，凝沉性越大。由图 6 可知，生姜淀粉的凝沉体积为 73%，且 16h 前生姜淀粉糊基本上呈线性凝沉，老化速度较快，16h 后基本上不再凝沉，趋于稳定。其较大的凝沉性与生姜淀粉直链淀粉含量最高的结果是一致的。但是在日常生活中，这种凝沉的结果是不利的。比如，人们常会在做汤时加用淀粉以增加黏度，但放置时黏度会消失，并有沉淀析出，这就是凝沉的结果，应当避免。工业上已能用变性方法引基团入淀粉分子以降低或消除凝沉性。2.9生姜淀粉糊的冻融稳定性在pH3.0、4.5、6.5时和蔗糖添加量为 8.0、16.0g/100mL时，在沸水浴中糊化加热 30min 烧煮成淀粉糊。其冻融次数如表 4 所示。项目原淀粉pH 蔗糖添加量/(g/100mL)3.04.56.58.016.0冻融次数233135表表 4 生姜淀粉糊的冻融稳定性 生姜淀粉糊的冻融稳定性Table 4 Freeze-thaw stability of ginger starch paste冷冻和解冻会使淀粉糊出现脱水收缩的现象，最明显的是形成海绵状结构，水分被挤出，形成较硬的结构。0以上温度经过较长时间放置也会出现脱水收缩现象，因此，可以认为淀粉糊的冻融稳定性与贮存稳定性是一致的。所有含直链淀粉的淀粉糊都有脱水收缩现象14。该实验可以反映淀粉糊对低温的对抗性，对于淀粉的应用有很大的实用参考价值8。由表 4 可知，测定生姜淀粉糊经冻融 2 次后，淀粉糊的胶体结构破坏，变成海绵状态，这表明生姜淀粉糊冻融稳定性不强。pH6.5 时，淀粉糊的冻融次数减少，即冻融稳定性减弱，而 pH3.0、4.5 和添加高质量浓度的蔗糖时均有助于提高淀粉糊的冻融稳定性，其中，蔗糖添加量为 16.0g/100mL 时能显著提高糊的冻融稳定性。这对于如何增强淀粉的冻融稳定性具有较大的借鉴意义。3结 论结 论3.1生姜淀粉的直链淀粉含量为 27.47%，支链淀粉含量为 72.53%。较高的直链淀粉含量与较小的溶解度和膨胀度、较高的糊化温度(84.98)、较高的回冷值、较低的透明度(8.20%)、较大的凝沉性是相关联的。3.2随着剪切速率的增加，生姜淀粉糊表现出剪切稀化的作用。同时实验测定，生姜淀粉糊具有触变性。这些对产品的加工都是有利的。另外，生姜淀粉乳质量分数、pH 值都对淀粉糊黏度有很大的影响。3.3生姜淀粉糊冻融稳定性不强。高添加量的蔗糖能显著提高淀粉糊的冻融稳定性。参 考 文 献：参 考 文 献：1孙永金.生姜药理作用研究进展J.现代中西医结合杂志,2007(4):561-564.2唐传核.植物功能性食品M.北京:化学工业出版社,2004.3宁正祥.食品成分分析手册M.北京:中国轻工业出版社,1998.4黄伟坤.食品检验与分析M.北京:中国轻工业出版社,1993.5王银瑞,艾启俊,樊明涛.绿豆淀粉的提取和绿豆淀粉性质的研究J.北京农学院学报,1996(12):57-62.6陈跃进.水稻直链淀粉含量的分子遗传研究J.湖南农业大学学报,图图 6 生姜淀粉糊的凝沉特性 生姜淀粉糊的凝沉特性Fig.6 Sedimentation curve of ginger starch paste80706050403020100上清液所占体积分数/%时间/h04812162024图图 5 生姜淀粉糊的触变性 生姜淀粉糊的触变性Fig.5 Thixotropy of ginger starch paste70006000500040003000200010000黏度/(mPas)转速/(r/min)0102030405060转速从小到大转速从大到小2.7生姜淀粉糊的触变性135基础研究食品科学2011,Vol.32,No.132002,28(13):195-198.7尹志华,汪兰,田斌强,等.荸荠淀粉的物化特性研究J.中国粮油学报,2008,23(1):66-69.8BILIADERIS C G,ZAWISTOWSKI J.Viscoelastic behavior of agingstarch gels:effects of concentration,temperature,and starch hydrolysateson network propertiesJ.Cereal 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