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压热协同海藻酸钠处理对普通玉米淀粉糊化性质和晶体结构的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-09-21
核心提示:玉米淀粉产量大,可以影响食品质构,在食品加工中占有主导地位。但普通玉米淀粉(CCS)在工业应用中存在热稳定性差、易老化等缺点,而现代食品加工中经常使用高温高压、低温冻等操作,因此CCS应用局限性很大,需要提高其稳定性,以满足工业生产需求。海藻酸钠(AG)是一类大分子亲水胶体,常用于食品添加剂,对淀粉品质改善作用显着。
   玉米淀粉产量大,可以影响食品质构,在食品加工中占有主导地位。但普通玉米淀粉(CCS)在工业应用中存在热稳定性差、易老化等缺点,而现代食品加工中经常使用高温高压、低温冻等操作,因此CCS应用局限性很大,需要提高其稳定性,以满足工业生产需求。海藻酸钠(AG)是一类大分子亲水胶体,常用于食品添加剂,对淀粉品质改善作用显着。
 
  目前的研究主要集中于AG对淀粉性质的影响,对淀粉的压热处理也多结合酸、生物酶等方式,而压热协同AG处理(以下简称协同处理)对CCS性质影响的研究较少。来自青岛农业大学食品科学与工程学院的王雨生,徐澎聪和陈海华等人通过压热及协同处理的方式,对CCS进行处理,并对处理后的样品进行快速黏度分析、质构分析、X射线图谱分析,研究了压热处理和协同处理对CCS的糊化性质、质构性质及晶体结构等物化性质的影响。
 
  1.不同处理对CCS糊化性质的影响
 
  1.1压热处理对CCS糊化性质的影响
 
  压热处理可以降低CCS的黏度。淀粉乳经10~30 min压热处理后,黏度显着降低。压热处理20 min时,峰值黏度、末值黏度最低。随着压热处理时间的延长,CCS峰值黏度、末值黏度有明显回升。淀粉乳质量分数对压热处理后样品的黏度也有影响,其中质量分数为25%的淀粉乳经压热处理后,峰值黏度和末值黏度均最低,而在该质量分数下增大或减小淀粉乳质量分数,样品黏度均增加。
 
  压热处理显着降低了CCS衰减值和回生值,且随着压热处理时间的延长,衰减值和回生值均先降低后升高。质量分数为25%的淀粉乳经压热处理后,衰减值几乎为零,回生值也降至低点。衰减值降低表明压热处理增强了玉米淀粉的热稳定性。压热处理超过40 min时,衰减值和回生值均有所增加。
 
  1.2协同处理对CCS糊化性质的影响
 
  压热处理时间影响AG-CCS的糊化性质,压热处理显着降低了AG-CCS的糊化温度。压热处理10 min时,糊化温度最低,为56.3 ℃,比未经压热处理的AG-CCS降低了21.3 ℃。随着压热处理时间的延长,AG-CCS的糊化温度略有升高而后保持稳定。淀粉乳质量分数对压热处理后AG-CCS糊化温度的影响较小。质量分数为25%的AG-CCS压热处理后糊化温度为65.4 ℃,比未经压热处理的AG-CCS降低了12.2 ℃。随着压热处理时间的延长,AG-CCS淀粉乳峰值黏度、末值黏度呈现先降低后升高的趋势,但均高于未经压热处理的AG-CCS的峰值黏度、末值黏度。压热处理10 min,峰值黏度、末值黏度最高,分别为4112、6758 cP,比未经压热处理的AG-CCS分别提高了2225、4 628 cP。上述结果表明,在AG存在的条件下对CCS进行压热处理,更容易糊化,表现为糊化温度降低,糊化黏度升高。
 
  随着压热处理时间的延长,AG-CCS衰减值和回生值均呈现先降低后升高趋势。与未经压热处理的AG-CCS相比,压热处理后衰减值降低,回生值升高,压热处理30 min时,衰减值降至最低,降低了138 cP,回生值升高了392 cP。随着AG-CCS淀粉乳质量分数的增加,AG-CCS峰值黏度和末值黏度呈现下降趋势,衰减值和回生值呈现先降低后升高趋势,质量分数为20%时,衰减值降至低点,样品的热稳定性最好。
 
  2.不同处理对CCS凝胶性质的影响
 
  2.1压热处理对CCS凝胶性质的影响
 
  压热处理对CCS凝胶硬度有显着影响,压热处理显着降低了CCS的凝胶硬度。压热处理时间及淀粉乳质量分数对CCS凝胶硬度影响较大,随着压热处理时间的延长,或者随着淀粉乳质量分数的增大,凝胶硬度呈现先降低后增加的趋势,这与RVA实验中回生值的变化趋势相一致。压热处理40 min时,凝胶硬度最小,为24.9 g,约是未经压热处理CCS的10%;质量分数为25%的淀粉乳压热处理后凝胶硬度最小,为19.0 g,是未经压热处理CCS的7.8%。
 
  2.2协同处理对CCS凝胶性质的影响
 
  与CCS相比,AG-CCS的凝胶硬度更低。压热处理时间影响AG-CCS的凝胶硬度。随着压热处理时间的延长,压热处理后AG-CCS的凝胶硬度先降低后增加。压热处理40 min时,AG-CCS样品的凝胶硬度最低,为50.9 g,比未经压热处理的低99.6 g。随着AG-CCS淀粉乳质量分数增大,凝胶硬度先减小后增大,25%淀粉乳经压热处理后,凝胶硬度降至最低46.5 g,约是未经压热处理AG-CCS的1/3。
 
  3.不同处理对CCS晶体结构的影响
 
  3.1压热处理对CCS晶体结构的影响
 
  未经压热处理的CCS在2θ为15°、17°、18°、23°附近有强衍射峰,在17°、18°附近的衍射峰为相连双峰,是典型的A型晶体结构。压热处理后,衍射图谱峰型变化显着;说明压热处理破坏了CCS原结晶结构,产生了新的结晶结构。与未经压热处理的CCS衍射图谱相比,20°附近的弱衍射峰明显加强,13°附近生成了新的衍射峰,17°、18°附近双峰现象消失,15°、23°附近的衍射峰强度明显减弱,这是V型晶体结构的特征;说明CCS经过压热处理后,其晶体结构从A型变为V型。
 
  随着压热处理时间的延长,2θ为13°、20°附近的衍射峰明显加强,压热处理30 min时,衍射峰强度达到最大。随着压热处理时间的延长,15°、23°附近的衍射峰明显降低,17°、18°附近的相连双峰强度明显减弱;说明A型晶体含量逐步减少,V型晶体含量逐渐增多。压热处理时间为60 min时,所有衍射峰的峰值均较低。
 
  压热处理过程中,淀粉乳质量分数对晶体结构有较大影响。随着淀粉乳质量分数的逐渐增大,2θ为15°、17°附近的衍射峰强度减弱,13°、20°附近的衍射峰强度增大,7.6°附近开始生成新的衍射峰,其衍射峰强度逐渐增强;说明淀粉乳质量分数越高,经压热处理后,A型晶体结构的特征越不明显,V型晶体结构的特征越明显。
 
  3.2协同处理对AG-CCS晶体结构的影响
 
  未经压热处理的AG-CCS在2θ为15°、23°处有较强的衍射峰,在17°、18°处有双峰,属于典型的A型晶体结构,这与CCS晶体结构相似,说明添加AG后,没有改变CCS的晶体结构。压热处理后,15°、23°处的衍射峰强度明显减弱,17°、18°处的双峰现象消失,变为单峰,20°处衍射峰强度明显增强。说明压热处理使AG-CCS的晶体结构发生了改变,逐渐由A型晶体结构转变为V型晶体结构。压热处理对AG-CCS晶体结构的影响与对CCS的影响基本一致,AG的添加没有影响压热处理对CCS晶体结构的改变。
 
  对AG-CCS分别进行10、30 min和60 min的压热处理,衍射峰位置和强度没有明显变化,说明压热处理时间对晶体结构没有显着影响。
 
  AG-CCS淀粉乳质量分数不同,压热处理对其晶体影响不同。随着AG-CCS质量分数的增加,2θ为13°、20°附近的衍射峰强度逐渐增大;15°、17°附近的衍射峰强度逐渐减弱。AG-CCS淀粉乳质量分数对压热处理后晶体结构的影响与CCS淀粉乳质量分数对压热处理后晶体结构的影响基本一致。
 
  结 论
 
  压热协同海藻酸钠处理,使淀粉的糊化温度显着降低;质量分数为20%~25%、压热协同海藻酸钠处理30 min,淀粉乳热稳定性最好;与仅进行压热处理相比,不同条件下压热协同海藻酸钠处理使淀粉乳凝胶硬度变化程度更小,质量分数为25%的淀粉乳协同处理后凝胶硬度最小;普通玉米淀粉晶体结构因压热处理逐渐由A型变为V型,且不受海藻酸钠的影响,随着压热处理时间的延长,A型晶体含量逐步减少。
 
 
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