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食品添加剂对淀粉胶体挤压物特性的影响研究

发布日期:2015-05-15 17:46:52
挤压
淀粉是许多焙烤、蒸煮和挤压膨化食品一种基本成 分。非淀粉胶体(如瓜尔胶阿拉伯胶)的亲水部分可与淀 粉的直链挤压部分发生相互作用,从而改善淀粉的特性。因此, 植物胶已广泛应用食品工业,改善食品质构,保持食品稳 定性,提高食品品质[1]。其它一些食品添加剂,如硬脂酰乳 酸钠(SSL)、双乙酰酒石酸甘油单酯(DATEM)和柠檬酸 (CA),也被用来改善食品的品质[2]。笔者旨在研宄植物胶 (瓜尔胶和阿拉伯胶)、乳化剂(SSL和DATEM)与柠檬酸对 淀粉胶体挤压物特性的影响
 
1材料与方法 1.1材料与设备
 
商业用玉米淀粉(水分13.5%,直链淀粉质量分数 23%)购自无锡淀粉厂;植物胶(瓜尔胶与阿拉伯胶)购自上 海食品胶上海快3开奖结果;食品级乳化剂硬脂酰乳酸钠(GRIST- EDTMSSLP70)和双乙酰酒石酸甘油单酯(PANODAN?DA- TEM517)购自丹尼斯克上海快3开奖结果;食品级柠檬酸购自Roche (中国)上海快3开奖结果。其它化学物质均为分析级。
 
双螺杆挤压机(BC45 ),法国Clextral公司;Brabender粘 度仪,Brabender公司;紫外可见分光光度计UV-2100,尤尼 柯(上海)仪器上海快3开奖结果。
 
1.2方法 1.2.1挤压
 
将淀粉和植物胶在Hobart混合器中混合2 min得到淀 粉-植物胶混合物。将淀粉或淀粉-植物胶混合物的水分 调节到25%,再加入2%的添加剂,混合5 min。样品放入塑 料袋中密封过夜。预处理过的样品在双螺杆挤压机中进行 挤压处理,挤压端温度150X,螺杆转速180r/min。
 
1.2. 2B 分析方法
 
(1)样品粘度的测定
 
挤压物的粘度随时间的变化用Brabender粘度仪测定, 即质量分数为9% (干基)的样品悬浮液在45 min内从30X 加热到95X,在95X下保持10 min然后在35 min内冷却至 50X,保持10 min粘度用Brabender单位(BU)记录。
 
(2)样品水溶指数的测定
 
样品在一定条件下的水溶能力采用Hanna等人[3]的方 法测定,用水溶指数(WSI)来表示。
 
(3)样品蓝值的测定
 
水溶液中直链淀粉采用Gilbert和Spragg的方法[4]测 定,加入三碘化物后在680 nm下测定吸光值。读数定义为 蓝值,用BV = (A680nmx4/C)来表示,C是碳水化合物溶液
 
的浓度。
 
(4)样品延展比的测定
 
挤压物的膨胀性能表达为棒状挤压物的横截面面积与 模子的横截面面积的比值,采用Colonna等人[5]的方法测定, 取10次测定结果的平均值。
 
2结果与讨论
 
2.1添加剂对淀粉胶体挤压物粘度的影响
 
添加剂对粘度的影响如表1所示。添加剂使样品的表 观粘度发生变化,植物胶使淀粉胶挤压物的粘度增大,SSL 使淀粉-植物胶挤压物的粘度都进一步提高,DATEM也使 淀粉-植物胶挤压物的粘度有所增加,而CA降低挤压物的 粘度。
 
表1% 添加剂对挤压物粘度的影响
 
化学
 
试剂热糊粘度(952)/BU冷糊粘度(502)/BU
 
不含含瓜含瓜尔胶和阿不含 含瓜含瓜尔胶和阿
 
胶尔胶拉伯胶混合物胶尔胶拉伯胶混合物
 
对照153740204155
 
CA-46-1519
 
DATEM -6530-8545
 
SSL-450520-540640
 
阿拉伯胶和瓜尔胶是目前工业中常用的两种食品胶 体,用来增加食品的粘度,控制食品的流动性。从表1中可 以看出,同时加入瓜尔胶和阿拉伯胶后挤压物的粘度比单独 加入瓜尔胶的挤压物粘度高。这可能是由于瓜尔胶和阿拉 伯胶的协同作用导致了淀粉胶体挤压物的粘度进一步增加。 乳化剂(SSL和DATEM)能够与淀粉颗粒表面发生作用形成 水不溶性的混合物,抵制水分子进入淀粉颗粒内部,阻止淀 粉溶胀,从而减少直链淀粉的渗出数量。因此在不加植物胶 的条件下,添加了乳化剂后的淀粉挤压物的粘度都测不出 来。而在添加植物胶的条件下,乳化剂吸附在植物胶的疏水 部分形成一层混合界面膜,使得淀粉中的可溶性成分能够释 放出来,从而增加了淀粉胶体挤压物的粘弹性。
 
对于所用的两种乳化剂来说,SSL使淀粉-植物胶挤压 物粘度大大提高,而DATEM仅使淀粉-瓜尔胶挤压物的粘 度有所提高。这可能是由于SSL在高温下会发生分解,一定 程度上破坏了直链淀粉与SSL所形成的水不溶性混合物,使 得直链淀粉能够释放出来,从而使淀粉胶体挤压物的粘度增 加。而DATEM在高温下较稳定,直链淀粉与DATEM形成 的混合物阻止直链淀粉渗出,而使淀粉粘度增加不大,对于 淀粉-混合胶挤压物来说,添加了 DATEM后,粘度还有所下 降。SSL与DATEM对胶体挤压物粘度的不同影响可能与它 们的理化性质相关。因为SSL是一种很强的表面活性离子 乳化剂,能够在水中形成稳定的晶体胶状结构,其水合能力 很强,而DATEM形成薄薄的液态晶膜,限制了其在水中的溶 涨。Evan=[6]和Ha?n[7]也曾报道:在低温下,直链淀粉-表 面活性剂结合能力很强,直链淀粉渗出很少,而在超过952 的高温下,由于颗粒破解或者热力的增加使得有30%的直链 淀粉渗出。
 
与SSL、DATEM相比,柠檬酸的加入大大降低了淀粉胶 的粘度,这是由于在酸性和高温条件下淀粉发生降解所致。
 
图1和图2是添加了 SSL、DATEM和CA后,淀粉-瓜尔 胶和淀粉-混合胶挤压物的粘度曲线。从图1、图2中看出, CA导致聚合物的完全崩溃,淀粉胶粘度大大降低,而添加了 DATEM的样品呈现糊化样品的特征曲线,添加了 SSL的样 品在502(加热10 min)出现了一个峰,表明SSL与淀粉形 成相互作用使得完整淀粉颗粒受到屏蔽保护,从而避免了在 挤压过程万到破坏。
 
时间,min
 
—b 丨 er?o’+CAbtePTd+DA 丁 EM -^—Wend+SSL
 
图2添加剂对淀粉-混合胶挤压物粘度的影响 2. 2添加剂对水溶指数(WSI)的影响
 
淀粉、淀粉-瓜尔胶及淀粉-混合胶以及添加了 SSL、 DATEM和CA后的挤压物的水溶指数如表2所示,植物胶的 加入使得淀粉胶挤压物的溶解度增大,添加了柠檬酸后的淀 粉胶体挤压物水溶性指数明显增大,分别从56. 26%、 61.45%、64.98%增至74.82%、87.47%、89.68%。加入DA- TEM使淀粉胶体挤压物的水溶性指数降低,SSL使水溶性指 数进一步下降。
 
表2% 添加剂对水溶指数的影响
 
水溶指数/%
 
试剂不含胶含瓜尔胶含瓜尔胶和阿 拉伯胶混合物
 
对照56.2661.4664.98
 
添加SSL9.8814. 9717.74
 
添加DATEM42.4849.7655.39
 
添加CA74.8287.4789. 68
 
添加了植物胶的淀粉胶体挤压物的溶解度增大,这是 由于植物胶的添加导致淀粉颗粒在挤压过程中因受剪切力 的作用促使淀粉中可溶性成分释放出来。
 
SSL对淀粉胶体挤压物的溶解度影响最大,这是由于它 与淀粉具有较强的结合能力,抵制水分子进入淀粉颗粒内 部,阻止淀粉溶涨,因而降低了淀粉胶的溶解度。从理论上 说,SSL在高温下会发生分解,从而降低它与淀粉的结合能 力[9],因此在挤压机中温度达到1402时,SSL应该完全失去 了与淀粉的结合能力,释放出淀粉中的可溶性成分,使淀粉 胶溶解度增大,然而本研宄得到的结果却不是这样。这可能 是由于挤压过后的冷却阶段使得淀粉和SSL又重新结合,从 而造成淀粉胶体挤压物的溶解度下降。添加了 DATEM的淀 粉胶挤压物的水溶指数要比添加了 SSL的高,这是由于二者 的结构不同,与淀粉的结合能力也不同造成的。加入柠檬 酸后水溶指数明显增大,分别增加至74. 82%、87.47%、 89.68%,这是因为高温下柠檬酸使淀粉降解,使得淀粉胶体 溶解度增大。
 
2.%添加剂对挤压物蓝值的影响
 
直链淀粉能够与碘相互作用生成螺旋复合体,碘位于螺 旋体中间的空穴内,类似于直链淀粉与表面活性剂形成的复 合物。表3是添加剂对淀粉蓝值即对碘亲合力的影响,植物 胶的加入使淀粉胶体挤压物的蓝值有所增加,但增加幅度不 大。添加SSL后样品蓝值明显降低,添加DATEM后蓝值有一 定程度的降低。在所用添加剂中,加入CA后蓝值有所增加。
 
表%添加剂对蓝值的影响
 
试剂蓝值
 
不含胶含瓜尔胶含瓜尔胶和阿 拉伯胶混合物
 
对照9. 2010.0110.12
 
添加SSL1. 601. 621. 62
 
添加DATEM7. 928.819. 24
 
添加 CA10. 7611.1411. 36
 
已有报道表明SSL易与淀粉形成复合物,在高温下复 合物不稳定,易分解,而冷却过程中又很快与淀粉结合,重新 形成复合物,形成的复合物阻止了直链淀粉与碘结合[8]。本 研宄中得到的结果与前人所报道的结果相吻合。同样地,添 加了 DATEM的样品蓝值也有所下降。添加CA导致样品蓝 值升高是因为CA能够促进淀粉水解,释放出更多的直链淀 粉到溶液中与碘结合。
 
2.4添加剂对挤压物延展性的影响
 
延展性是显示样品在挤压过程中空间变化的相关参数。 从表4可以看出,添加植物胶降低了淀粉胶体挤压物的延展 性。CA明显提高胶体挤压物的延展性,DATEM也有一定的 提高作用,而SSL则降低其延展性。
 
表 4& 添加剂对挤压物延展性的影响
 
延展比
 
试剂不含胶含瓜尔胶含瓜尔胶和阿
 
拉伯胶混合物
 
对照6. 976.255. 95
 
添加 SSL4. 895. 025. 35
 
添加DATEM8. 476. 607. 89
 
添加 CA11. 8313.1010. 50
 
造成挤压物延展性降低或增大有很多因素,包括淀粉 类型、直链淀粉含量、支链淀粉的结构及其分子量。加入植 物胶后挤压物的延展比减小,这是由于挤压物的粘性增加造 成的。Launay和L:;ch[9]报道粘度能够降低淀粉的膨胀体 积,加入植物胶后淀粉粘度增大,使得糊化受阻,因此阻止了 淀粉溶涨及直链淀粉的释放,从而降低了物质的延展性。
 
Chinaswamy和Hanna[ w]报道直链淀粉含量增加能够提 高淀粉挤压物的延展性。添加CA提高了的样品延展性,这 是由于淀粉在酸性条件下发生降解,使得淀粉的溶解度增 大,直链淀粉的浓度增加所致。添加SSL的样品,由于SSL 具有较强的络合性,能够与淀粉形成复合物,阻止了直链淀 粉的释放,从而使得样品的延展体积减小。而添加DATEM 提高了胶体挤压物的延展性,这有待进一步研宄。
 
%结论
 
通过对植物胶、柠檬酸(CA)、硬脂酰乳酸钠(SSL)、双乙 酰酒石酸甘油单酯(DATEM)对淀粉胶挤压物的粘度、水溶 性、蓝值及延展性的影响研宄,表明植物胶能够明显提高淀 粉胶体挤压物的粘度和水溶性,降低其膨胀体积;SSL和 DATEM能提高数据-瓜尔胶胶体挤压物的粘度,降低挤压物
 
的蓝值和水溶性;而CA明显提高胶体挤压物的蓝值、水溶性
 
和膨胀体积,降低挤压物的粘度。
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