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食品胶对甘薯淀粉糊黏度性质的影响

发布日期:2015-05-23 10:59:42
甘薯淀粉
食品胶也称作食品增稠剂、增黏剂、胶凝剂、稳 定剂、悬浮剂等,一般都属于亲水性高分子化合物, 可水化而形成高黏度的均相液,故亦称亲水胶体。 食品胶如瓜尔胶黄原胶卡拉胶等是目前世界上广 泛应用食品添加剂,尤其是食品工业比较发达的 国家,几乎所有的食品中都使用了食品胶。添加亲 水性多糖胶体可以明显改善食品的质构,并赋予良 好的增稠和稳定作用。甘薯属旋花科蕃薯属蔓性草 本植物,产量高、风味好、营养高、用途广、种植简便, 甘薯淀粉含量高达30%左右,是生产粉丝、变性淀粉、淀 粉糖及生物发酵产品的工业原料,此外还具有药用 价值[1—2]。甘薯淀粉以其独特的性质在食品、医药 和化工等行业得到广泛的作用,但甘薯淀粉在应用 中存在如热分解、抗剪切性差、易凝沉和冻融稳定性 差等缺点,而且其黏度不能满足某些高黏度食品的 需要
多糖胶体添加到淀粉基食品中可以提高食品的 稳定性,改善结构,控制水分,呈现不同的糊化和流 变学性质,同时有利于食品加工和降低生产成本[3]。 目前国外对亲水性多糖胶体对淀粉糊性质如黏度、 透明度、冻融稳定性和流变学等特性开展了大量的 研究,并取得了一定成果,但是国内少有淀粉和食品 胶的相互作用的相关研究。笔者主要研究不同添加 量的各种常见的食品胶如瓜尔胶、黄原胶、卡拉胶、 魔芋胶和CMC对甘薯淀粉糊黏度和冻融稳定性 研究。
1实验部分 1.1主要材料与仪器
甘薯淀粉,食品级,四川省渠县国家粮食储备库 红薯淀粉加工厂。瓜尔胶、卡拉胶、黄原胶、纯化魔 芋微粉、羧甲基纤维素(CMC)均为市售食品级多糖 胶体。德国布拉本德公司Viskograph-E型Brabender 连续黏度计。
1.2实验方法
1.2.1淀粉糊黏度的测定
测定条件:测量盒为700 cmg,转子转速75 r/min,升温速率测定步骤:准确称取一 定质量淀粉和多糖胶体,倒人600 mL容量的烧杯 中,加人适量的蒸馏水使胶体和淀粉乳总质量为 460 g,其中淀粉乳浓度6% (质量分数),胶体添加量 分别是占淀粉的1%、2.5%、5%,充分搅拌,将搅匀 后的淀粉乳样品倒人Brabender黏度计的测量杯中, 从30<€开始升温,升温速率l.Stymin,温度升高到 95^后保温30 min,再以速率冷却到 50*^1,保温30 min,即得到样品的Brabender黏度曲 线[4~5],为方便起见,黏度单位为Bu。
在升温过程中,淀粉颗粒逐渐吸水膨胀,当达到 糊化温度时,淀粉大量吸收水分而溶胀成淀粉糊,使 体系的黏度快速增大,然后通过继续保温、降温、保 温,淀粉糊的黏度会发生一系列变化。在整个加热 升温、保温、降温过程中黏度与时间曲线就是 Bmbendei•黏度曲线。整条曲线有7个关键点:.
起糊温度G:淀粉黏度开始上升时的温度;峰值 黏度PK:淀粉糊的最高黏度值;峰值温度PT为淀粉 处于峰值黏度时的温度;A为升温到95丈时的黏度 值,该值与PK的差别表示糊化的难易;B为淀粉糊 在95丈保温30 min后的黏度值;C为糊温度降低到 50尤时的黏度值;D为糊液50T保温30 min后的黏 度值,该值与C点的黏度值的差别表示糊的冷黏度 稳定性,差别大则糊的冷黏度稳定性低;崩解值 (BD,breakdown)为峰值黏度与95°0保温30 min后的 黏度的差值;回生值(SB,setback)为50T时的黏度值 与95丈保温30 min后的黏度差值,表示淀粉糊凝沉 性的强弱。
2结果与讨论
2.1不同浓度的多糖胶体对甘薯淀粉黏度性质的 影响
配制6%(质量分数)的淀粉乳,分别加人1%, 2.5%、5%(占淀粉干基)的瓜尔胶、魔芋胶、卡拉胶、 CMC和黄原胶,在Brabender连续黏度计上测定这5 种胶体对甘薯淀粉黏度的特性的影响情况,并与原 甘薯淀粉进行对照。不同添加量的5种胶体对甘薯 淀粉糊黏度性质的影响情况具体见表1和黏度曲线 (见图1、图2、图3)。
表1不同浓度的各种胶体对甘薯淀粉黏度特征值的影响
胶体浓度/%PG/X.PK/BuVT/X.A/BuB/BuC/BuD/BuBD/BuED/Bu
原淀粉071.280994.37986311026901177391
瓜尔胶1.070.5120494.211928111068917391271
2.568.8144890.214299321131961519203
5.064.7180287.21740104011931013759148
魔芋胶1.070.2100491.4981628994874375363
2.567.1115888.31091647981871511332
5.064.2154785.6136381111751036737365
卡拉胶1.069.87349472163599091898354
2.568.786594.985471910631013146344
5.067.1109294.9108585512321169236373
CMC1.070.273694.8731624981906113353
2.569.092694,892172310981027201370
5.067.3115993.3115582412111150335386
黄原胶1.068.365094.064258894086362351
2.557.275094.5740646926870105279
5.034.688394.8877730954911453223
 
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图1浓度为1%食品肢对甘薯淀粉糊黏度的影响
图2浓度为2.5%食品肢对甘薯淀粉 糊黏度的影响
可以看出,食品胶添加量的不同,对甘薯淀粉的 黏度特性的影响程度不同,而且不同的食品胶对甘 薯淀粉黏度特性的影响程度不同。但是总的规律是 随着食品胶添加童的增加,甘薯淀粉的峰值黏度不 断增加,尤其是当胶体的添加量占到淀粉干基5% 时。瓜尔胶和魔芋微粉非常明显地降低了甘薯淀粉 的起糊温度,增加峰值黏度、崩解值和最终黏度,这 2种胶与淀粉的相互作用使淀粉颗粒容易膨胀和破 裂,并且与淀粉竞争水分[6];同时瓜尔胶本身固有的 黏度也是造成淀粉体系黏度增加的原因之一,如瓜 尔胶的浓度分别为1%、2.5%、5%时,峰值黏度分 别为 1 204、1 448、1 802 Bu,起糊温度为 70.5、68.8、 64.7^,而原甘薯淀粉的峰值黏度和起糊温度809
Bu和71.2T。CMC和卡拉胶对淀粉黏度特性的影 响与浓度有密切的关系,当添加量为1%时,峰值黏 度小于原淀粉而且黏度曲线几乎重合,但是随着浓 度的增加,明显地增加了甘薯淀粉糊的峰值和最终 黏度。出较大浓度的CMC与淀粉具 有很强的协同作用,当与非离子型聚合物淀粉混合 时,会引起黏度大幅增加,另外CMC有利于淀粉体 系形成网络结构,导致最终黏度的增加。而卡拉胶 的协同作用更多是表现在冷却阶段。
黄原胶是由微生物产生的相对分子质量最高达 数百万的生物聚合物,具有许多优良特性[8]。从黏 度曲线可以看出,黄原胶对甘薯淀粉黏度的影响情 况比较特殊,在浓度为1%和2.5%时降低了甘薯淀 粉的起糊温度、峰值黏度、最终黏度和崩解值,表明 添加黄原胶能够赋予甘薯淀粉良好的热稳定性、抗 剪切性和抗凝沉性。随着黄原胶浓度的增大(5%), 黄原胶增加了甘薯淀粉的峰值黏度。Chrisrians〇n[9] 指出淀粉在糊化时不仅仅淀粉颗粒表面吸收黄原 胶,而且淀粉颗粒的内部也吸收。淀粉颗粒在加热 过程中以放射状的形式膨胀,然后进一步膨胀成折 叠或褶皱的形貌。然而添加的黄原胶能够均匀地包 埋淀粉颗粒,抑制颗粒的膨胀糊化,所以造成峰值黏 度的下降。但是当黄原胶浓度增加到一定程度时, 其固有的黏度是造成甘薯淀粉糊黏度增加的重要原 因。当黄原胶的添加量占淀粉(干基)的5%时,黏 度曲线显示在34.6冗就明显出现了黏度值,导致这 样的原因可能是添加量大的黄原胶与淀粉的相互作 用能够明M降低体系的糊化温度,另一种可能的原 因是随着黄原胶含量的增加,其固有的黏度导致黏 度峰在低温时呈现。
另外,不同添加量的各种食品胶对甘薯淀粉糊 的崩解值和回生值影响程度不同。从表1可以明显 看出,添加胶体后甘薯淀粉的ED都出现不同程度 的下降,说明添加这些亲水性多糖胶体可能会抑制 或延缓淀粉的凝沉,提高淀粉的储藏稳定性。对于 BD的影响,不同的胶体不同的浓度影响的程度不 同。瓜尔胶和魔芋胶明显增加了 BD,表明降低了热 稳定性,可能是添加这两种胶后淀粉体系内出现很 高的峰值黏度的缘故。黄原胶对甘薯淀粉糊的BD 的影响与其浓度密切相关,低浓度(1 %)时BD为62 Bu,而5%时为453 Bu,表明低浓度的黄原胶可以提 髙甘薯淀粉糊的热稳定性。
由此可见,不同添加量的瓜尔胶、魔芋胶、卡拉 胶、CMC和黄原胶对甘薯糊黏度性质的影响程度不 同。亲水性多糖胶体与淀粉之间的相互作用机制比 较复杂,认为有2种主要的因素影响淀粉与胶体混 合体系的黏度,一种是亲水性胶体对淀粉颗粒的膨 胀或直链淀粉糊化时溢出的影响,另一种是与结合 水的竞争机制。所有这些关系在很大程度上取决于 胶体的固有结构和性质[10-11]。但是可以认为食品 胶对淀粉糊黏度性质的影响主要取决于淀粉的种 类、多糖胶体的来源和分子结构以及混合体系内的 环境因素如pH和离子强度。
3结论
通过研究不同添加量的瓜尔胶、魔芋胶、卡拉 胶、CMC和黄原胶此5种食品胶对甘薯淀粉糊黏度 性质影响的结果表明:瓜尔胶和魔芋胶与甘薯淀粉 的协同作用比较强,明显增加了峰值黏度;而且随着 添加量的增加而明显增加。卡拉胶和CMC低浓度 时对甘薯淀粉糊的峰值黏度影响较小,高浓度时则 明显;黄原胶对甘薯淀粉糊峰值黏度的影响比较特 殊,在浓度为1%和2.5%时,峰值黏度始终小于原 淀粉,添加量为5%时也仅仅提高了 74 Bu。所有的 食品胶对降低了甘薯淀粉的起糊温度和回生值,这 一性质非常有利于食品加工。总之,不同添加量的 瓜尔胶、魔芋胶、卡拉胶、CMC和黄原胶对甘薯糊黏 度性质的影响程度不同。亲水性多糖胶体与淀粉之 间的相互作用机制比较复杂,认为食品胶对淀粉糊 黏度性质的影响在很大程度上取决于淀粉的种类、 多糖胶体的来源和分子结构。添加亲水性多糖胶体 可以使淀粉或淀粉基食品中呈现出不同的性质,但 是食品胶和淀粉之间的相互作用的机制和效果需要 进一步的研究。
 
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