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pH和离子强度对马铃薯原淀粉3种食用胶黏度性质的影响

发布日期:2015-06-05 11:01:03
用酸度计和电导率仪测得蒸馏水和pH6、7、8乙酸钠缓冲溶液的pH值及离子强度 如表3-2。可以看出,3种不同pH的缓冲溶液,其离子强度十分接近。
表3-2蒸镏水和缓冲溶液的pH及离子强度 Tab.3-2 The pH and ionic strength of distilled water and buffer solution
pH离子强度(Ms/cm)
蒸馏水5.92.6
pH6缓冲溶液6.0397
pH7缓冲溶液7.0406
pH8缓冲溶液8.0411
分别用蒸馏水和pH6、7、8乙酸钠缓冲溶液配制马铃薯原淀粉悬浮液,一定浓度 的壳聚糖黄原胶卡拉胶溶液。用博力飞流变仪测定在不同体系下,马铃薯原淀粉的 糊黏度和食用胶的溶液黏度,绘制上述样品的黏度曲线(图3-2)。
如图3-2所示,马铃薯原淀粉在PH6、7、8缓冲溶液中的糊黏度相差不大,3种食 用胶在PH6、7、8缓冲溶液中的黏度也都相差不大。说明pH对原淀粉糊黏度、食用胶 溶液黏度的影响都不大。
马铃薯原淀粉在pH6、7、8缓冲溶液中的糊黏度分别比在蒸馏水中的小964、1049、 1053cP (表3-3),依次降低了 44%、47%、48%; 3种食用胶在缓冲溶液中的黏度与在 蒸馏水中的相差都不大。食用胶溶液黏度很低,与原淀粉糊黏度的比值只有千分之一左 右,这与食用胶的分子量和溶液浓度有关:壳聚糖的黏均分子量为1.3 Xl〇5_,黄原胶 分子量为2X106〜5〇X1〇6〖《I,卡拉胶分子量为8Xl〇6~l〇Xl〇6t™];食用胶溶液浓度仅为
0.05% (w/w)。以上说明溶液离子强度的增大使马铃薯淀粉糊黏度显著降低;食用胶 溶液黏度仅为马铃薯淀粉糊黏度的0.1%左右,离子强度对其的影响相对而言可忽略不 计。
所以,应在同等离子强度条件下,研究制备体系pH值对食用胶干热变性淀粉性质 的影响。文献【51,53]中在研宄不同pH条件下制备获得的食用胶干热变性淀粉的黏度性质 时,没有考虑离子强度的影响,而且制备方法也与本研究中的不同。Lim等间先将食用 胶溶解在蒸馏水中,加入马铃薯淀粉后(食用胶用量为淀粉量的1%),用〇.2md/LHCl 或O.lmol/L Na2C03溶液调节淀粉-胶分散体的pH值为6或8,然后室温条件下搅拌 30min,再经低温(45°C)平衡水分后经高温(130°C)制得PH6、8干热变性马铃薯淀 粉。吕杨M将1%黄原胶与蜡质大米淀粉充分混合后,调节其混合物pH值分别为6.0、 6.6、8.0后,再经低温(40X:)平衡水分后经高温(130°C)获得pH6.0、6.6、8.0干热 变性蜡质大米淀粉。
乙酸钠缓冲液做为制备食用胶干热变性马铃薯淀粉的溶液体系,与马铃薯原淀粉、 不加胶的空白样、不经高温的对照样、简单共混样进行对比,在同等离子强度条件下, 研究制备体系pH值对食用胶干热变性淀粉性质的影响。
图3-2马铃薯原淀粉、3种食用肢在不同体系的博力飞黏度曲线:A)马铃薯原淀粉;B)壳聚糖;
C)黄原肢;D)卡拉肢
Fig.3-2 Brookfiled pasting curves of potato starch and 3 kinds of hydrocolloids in different systems: A) potato starch; B) chitosan; C) xanthan; D) carrageenan
表3_3马铃薯原淀粉、3种食用胶在不同溶液中的平均黏度(cP)
Tab3-3 Average viscosity of potato starch and 3 kinds of hydrocolloids in different solution (cP)
蒸馏水pH6缓冲溶液pH7缓冲溶液pH8缓冲溶液
马铃薯原淀粉2214125011651161
壳聚糖1.11.11.01.0
黄原胶1.71.61.51.5
卡拉胶0.91.01.00.9
3.3粒径分布
表34是对10个淀粉样品粒径分析的结果,在pH6、7、8体系中获得的3种食用 胶(壳聚糖、黄原胶、卡拉胶)干热变性淀粉的9种颗粒的平均粒径都比马铃薯原淀粉 颗粒的平均粒径大。3种食用胶pH6、7、8干热变性淀粉的平均粒径之间都没有显著的 差异。
表3*4马铃薯原淀粉及食用胶干热变性淀粉粒径 Tab.3-4 Particle size of potato starch and starch modified by dry heating with hydrocolloids
样品名称平均粒径(pm)
马铃薯原淀粉28.5
壳聚糖pH6干热变性淀粉30.0
壳聚糖pH7干热变性淀粉30.0
壳聚糖pH8干热变性淀粉30.7
黄原胶pH6干热变性淀粉30.8
黄原胶pH7干热变性淀粉30.2
黄原胶pH8干热变性淀粉29.4
卡拉胶pH6干热变性淀粉31.2
卡拉胶pH7干热变性淀粉29.9
卡拉胶pH8干热变性淀粉30.4
申雪然等^所测马铃薯原淀粉(Sigma公司)的平均粒径为43.2^111,比本研宄中马 铃薯原淀粉的平均粒径大,这与淀粉的产地和种植条件等不同有关;马铃薯淀粉经1% 低黏度、2%低黏度、1%中黏度、2%中黏度的羧甲基纤维素钠干热变性后,粒径依次为 62.8(iin、74.0(im、104.4|iin、43.7(xm。
3.4食用胶干热变性淀粉颗粒形态 3.4.1偏光显微镜观察结果
图3-3〜3~4是马铃薯原淀粉,蒸馏水干热变性空白样,以及在pH6、7、8体系中获 得的3种食用胶(壳聚糖、黄原胶、卡拉胶)干热变性淀粉及其对照样在偏光显微镜下 的颗粒形态。蒸馏水干热变性空白样为在蒸馏水中制备的不加胶的干热变性淀粉样品, 对照样为淀粉加入到胶溶液(pH6、7、8缓冲溶液)经低温(45°C)平衡水分后不经高 温(130°C)的淀粉样品。
马铃薯原淀粉颗粒大粒成卵形或贝壳形、小粒圆形,具有明显的轮纹和偏光十字, 边缘平整(图3-3A1)。与原淀粉相比,壳聚糖、黄原胶pH6、7、8千热变性淀粉小部 分颗粒边缘变得不平整,甚至出现裂纹,裂纹从淀粉颗粒的边缘向内部延伸,轮纹和偏 光十字仍存在,但形状没有原淀粉颗粒的规则,发生了一定程度的形变;卡拉胶pH6、 7、8干热变性淀粉小部分颗粒边缘也变得不平整,但出现裂纹的情况很少,多数是轮 纹和偏光十字发生了一定程度的形变,没有原淀粉颗粒的规则;9种变性淀粉大部分颗 粒形态未发生改变(图3-3B4-B6、图3-4C4-C6、D4〜D6)。蒸馏水干热变性空白样仍 保持原淀粉的颗粒形态(图3-3A2),9种干热变性对照样分别与对应干热变性淀粉的颗 粒形态相似(图3-3B1-B3、图3-4C1-C3、D1〜D3)。张帆等在研宄海藻酸钠干热
starch modified by dry heating with xanthan in pH6, 7, 8; D1-D3) control sample of dry heating modification with carrageenan in pH6, 7, 8; D4-D6) starch modified by dry heating with carrageenan in pH6,7, 8 (x400)
变性莲子淀粉的颗粒形态时也观察到类似现象:与莲子淀粉相比,干热变性淀粉少部分 颗粒表面有细微裂纹,干热变性空白样仍保持原淀粉的颗粒形态。
通过与不加胶的空白样、不经高温的对照样对比分析,单纯的干热处理(130°C,
4h)不会引起马铃薯原淀粉颗粒形态的变化,食用胶的添加才会引起原淀粉颗粒形态的 变化,而且这种变化在干热反应后会有一定程度的加大。食用胶的添加导致淀粉颗粒边 缘出现裂纹以及轮纹、偏光十字的形变,包裹在淀粉颗粒表面的食用胶可能随着裂纹深 入到淀粉颗粒内部,从而改变原淀粉的性质。卡拉胶干热变性淀粉颗粒形态的变化程度 比壳聚糖、黄原胶干热变性淀粉的要小。
3.4.2扫描电镜观察结果
通过扫描电镜照片(图3-5~3-7),可以更加清晰地观察到马铃薯淀粉干热变性后的 颗粒形态。由于拍摄角度及淀粉颗粒大小有差异,需要选择不同放大倍数的图片进行观 察,以充分展示淀粉样品的表面特征。
马铃薯原淀粉颗粒表面光滑,边缘整齐,无裂纹和破损(图3-5A)。壳聚糖PH6、 7、8干热变性淀粉颗粒表面出现大小不等的圆形凹块,其边缘呈翻起状,有些圆形凹 块之间还以翻起的线形片状物相连,颗粒表面变得粗糙;部分淀粉颗粒不同程度地出现 凹陷、裂纹、碎裂等现象(图3-5B1〜B3);黄原胶pH6、7、8干热变性淀粉颗粒表面 带有翻起边缘的圆形凹块及相互连接的线形片状物更为明显和增多,颗粒表面更加粗糙; 部分颗粒也不同程度地出现凹陷、裂纹、碎裂等现象(图3-6)。而卡拉胶pH6、7、8 干热变性淀粉大部分颗粒与壳聚糖、黄原胶干热变性淀粉颗粒不同,圆形凹块、凹陷、 裂纹极少;小部分颗粒出现片状突起(图3-7)。
由偏光显微镜观察的结果得知,食用胶的添加是引起马铃薯原淀粉颗粒形态变化的 原因,而且这种变化在干热反应后会有一定程度的加大。壳聚糖、黄原胶干热变性淀粉 颗粒表面的圆形凹块及其线形片状连接物和卡拉胶干热变性淀粉颗粒的片状突起是食 用胶包裹在淀粉颗粒表面的直观表现,也是9种变性淀粉颗粒比原淀粉颗粒平均粒径较 大的原因;张帆等w在扫描电镜下观察到海藻酸钠干热变性莲子淀粉颗粒表面有粘连 物,分析可能是胶体分子和淀粉颗粒析出的直链淀粉分子环绕淀粉颗粒形成的。9种变 性淀粉的部分颗粒出现的凹陷、碎裂等现象,是食用胶在干热反应时所引起的。9种变
性淀粉的部分颗粒都有裂纹,是制备过程中粉碎、研磨工序造成的机械损伤。
通过扫描电镜的观察显示卡拉胶干热变性淀粉颗粒形态的变化较小,这与在偏光显 微镜下观察得出的结果一致,进一步说明相比于壳聚糖和黄原胶,卡拉胶在干热反应时 引起的马铃薯淀粉颗粒形态变化较小。其原因与3种食用胶在形成溶液时溶解性质和黏 度性质的不同有关,也可能与食用胶的分子量有关。壳聚糖、黄原胶在室温下能溶解于 缓冲溶液形成胶溶液[731,壳聚糖溶液黏度低,黄原胶溶液黏度高,而卡拉胶在室温下不 能溶解于缓冲溶液,加热至80°C才能溶解形成胶溶液,且黏度低,将溶液冷却至室温, 变成半透明粘滞液体,并能产生凝胶状物%。
 
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