某某公司淀粉和变性淀粉煳化特性的研究

淀粉和变性淀粉糊化特性的研究无锡轻工业宇院周世英潘东摘要用布拉班德淀粉粘度仪研究了不同原淀糟和变性淀粉的糊化特性，以成糊温度(PT)、热糊牯度(H)。冷糊粘度(C)，和各种牯度差，即破损值或降低值(P—H)西值(c—P)．稠度和总回值(c—H)相对破损值(P—H／cH)等来表示．这些特性在不同淀粉之间存在明显的差异．淀粉中直链淀粉的古量对淀粉的糊化和老佑倾向影响很太，变性处理可以改变淀粉的糊化特性．例如喃化或醚化能使玉米淀粉的成糊温度降低，粘度稳定性变差，老化倾向碱小，而交联剐使其粘度稳定性增强，能够抵抗热酸和剪切力的影响．弓I言淀粉是一种重要的工业原料，广泛应用于食品纺织、造纸医药及其他工业部f1．随着科学技术的发展，天然淀粉固有的性质已不能满足工业生产中许多新、新设备新技术和新产品的要求，因此需要采用物理、化学或酶法处理来改变骧淀粉的物理或化学性质，使其更适合于一定应用的特殊要求，使用效果更好．淀粉的应用，无论食品的增稠，纺织品的上浆，纸的施胶和涂布，用于钻井中的泥浆或各种粘合剂的配方中，以及在淀粉的其他许多应用中，都是酋先将淀粉在水中加热使之糊化，应用所得的淀粉糊因此，糊的性质很为重要．不同来源的淀粉其糊化性质可能有某些不相同之处．变性处理的目的电主要是改变淀粉糊的性质，例如糊化温度、热糊粘度及其对热、酸和剪切等的牯度稳定性、老化性(或称凝沉性)、冻融稳定性、遗明性等，这些性羼决定了淀粉的最终甩途．研究淀粉糊的性质的很多，例如科夫勒式偏光显馓镜(可以i鲥定淀粉的糊化温度；扫描电子显微镜法【!可以观察糊化过程中淀粉粒结掏的变化i粘度测定法捌妞用布拉班德淀_粉牯度仪(Brabender~isco／Amylo，graph)(：刚可以连续淀粉在加热糊化和冷却回生或老化(retrograda~ion)各阶段中牯度的变化．它不仅对糊化过程，而且也对冷却后淀粉糊的性质提供信息．本文的目的就是剩用l这后一种方法来研究淀粉和变性淀粉的糊化特性，哉出它们的某些规律，供淀l册生产者和应用者参考．一21·维普资讯http://www.cqvip.com材料与方法一，材料一·一’．．l、玉米淀糟(CS)：华北制药厂淀粉分厂产品；2、马铃薯淀粉(PS)：内蒙古商品马铃薯淀；盼经过筛选，通过90目筛}3．甘薯淀粉(SPS)：安徽蚌埠果糖厂产品：4、玉米淀粉磷酸酯(CSP)：实验室制品；5．玉米磷酸醋化二淀粉磷酸酯(CPDSP)：实验莹制品=、方法ll、近似化学组成分析：按照AACC方法(‘进行测定}2、直链淀粉含量I按照GB7648--87方法[]测定；3、淀粉糊牯度益线；用B1-&bendef淀粉粘度仪按~AACC方法c]进行澍定。称取一定量样最加蒸馏水460m1，配成3％或6％(干基)的淀糟乳，置粘度仪测量杯中，从25℃或宣锰开始丹温，升温速率为I．5℃／mln，直至5℃保温30分钟，然后以1．5℃／mln的追率降温至50~C，像温30分钟，即得Brabender粘度曲线：在酸性条件下的枯度曲线是用磷酸盐缓冲溶液(pH=3’．0)代替蒸值水，其他步骤同上．结果与讨论一，淀粉的近撇化学组成不闻来源淀粉的化学组成如表l所示裹1．不恳淀粉的化学组成(％)～～化学成分I、、水分样品名称、、l玉米淀粉『13．43甘薯淀粉i16．50马铃著淀粉l18．0粗蛋白质!粗脂肪l灰分直链淀粉0．15l0．0831．30．16I1．0920．20．1110．4220．0工业淀粉的化学组成随原料品种及工艺条件和水平的不同而存在差异．玉米淀粉含有较多的蛋白质(0．46嘶)和脂肪(0．15叻)，J直链淀粉含量也较高(31．3叻)．薯类淀将的蛋白质含量则较低，甘薯淀粉仅0．1呖马铃薯淀粉015嘶，直链淀粉含量亦较低，约20瞄，灰分含量卿相反玉米淀粉为0．08％马铃薯淀粉0．42嘶，臣为它含有相当多的以鳍台态而存在的磷‘]()，甘薯淀粉的灰分募高(1．09)，这可能与加工方法有关．·22·蚰∞000维普资讯http://www.cqvip.com二、不同种蒜黄糟的帖度曲线不同种类淀5盼的布拉班德粘度曲线见图I，其成糊温度租各特征点的牯度如表2·所蒇襄2图1不同淀龄的布拉班德粘度曲线不同造盼的布拉班蕾成期沮度和_怙度“‘淀粉I成糊』温度名称；(cc)布拉班德粘度单位(Ba)峰值l。s℃s。℃Il-Hf芒二P1．C--H注t(a)淀粉糊浓度玉米、甘薯淀粉南6嘶，马铃著淀粉为5嘶(b)马替著淀粉的峰粘度出现在95℃左右，与吏献上报导不同，这可能与马替著淀粉的加工务件和席料品种有关。由表2可见这三种淀粉的糊化特性有明显的差别，袁现在以下各点PT马铃薯<甘薯<玉米P马铃薯>甘薯>玉米H马铃薯>甘薯>玉米C马铃薯<玉米<甘薯P—H马铃薯>甘薯>玉米C—P马铃薯<甘薯<玉米C—H马铃薯<甘薯<玉米P—H／C—H马铃薯>甘薯>玉米l、淀糟糊化的本质是水分子进入淀粉粒中，使结晶相和无定形相的淀粉分子之间韵氢键断裂，破坏了淀粉分子之间的缔台状态，因此期化的难易与淀粉分子间结合的松紧程度有关，一般颗粒大的或结构较疏松的淀粉比颗粒小的或结构较紧密者易于糊化；23·／，，，一●_l一叫科——]暮_叫州；一一一3一●●一一258～3一米薯艚一玉甘马维普资讯http://www.cqvip.com直链淀粉含量低的比直链淀粉含量高的易于糊化。马铃薯窿糟的癣粒诳玉朱淀粉大得多，其直链淀粉含量亦较低，故成糊温度《PT)较玉米为低，这与信屯。曼傲镜法所得结果一致(!)．马铃薯淀糟的糊化温度范围为5O—s一63(℃)，玉米淀粉为62—67—72(℃)2、马铃薯淀粉在较低温度下糊化，很块使洁度上升达到较高的峰粘度，由于其分子间结台力很弱，在高温下(95C)继续加热搅拌时，高度彰胀的颗粒固剪切作用而破裂分散，糊的结构被破坏，燕期牯度因而下降很多，破损值(P—H)很大，表明其粘度热稳定性很差．玉米淀粉在较高温度下糊化，固其分子间结合力较强，直链淀粉和脂质形成的复台物使黪胀受阻，故需要较长时间才能达到较低的蜂牯度，在高温下继续加热搅拌时，糊的结构破坏的程度较小，因此热牯度变化不大，表明其牯度热稳定性较好．．3、淀粉糊在冷却时，粘度又逐渐增加，这是由于直链淀粉分子又回头趋向于平行排剜，通过氢键结合，重新组成微晶束，发生凝沉或老化现象．玉米淀粉的冷糊粘度高，c—P和c—H都较马铃薯高，表明其老化倾向大．这可能由于玉米淀粉的直链淀粉含量较高的原故．甘薯靛将的期化性质基本上居于玉米淀粉和马铃薯淀粉之间．三、同不变性淀粉的牯度曲线玉米麻淀粉经过醋亿后得到玉米淀粉磷酸单酯(CSP)，后者再经过交联得到玉米磷酸酯亿二淀耢磷酸酯(CPDSP)，其牯度曲线见图2和3成糊温度和各特征点的粘度如表3所示／～＼、／、、～———～⋯一一——cs一—————一一～80{绱腰】2(a)玉采淀粉磷酸酯(CSPj)的粘度曲线·麒·嚼2(b)玉采淀粉磷酸酯(CSPI)的粘度由线维普资讯http://www.cqvip.com图2(c)玉米淀粉磷酸酯(CSP)的粘庄曲线C【猫D／一———一一一图3(b)玉米磷酸酌化二淀粉磷酸酯(CPDSP)的粘度曲线印只圉3(。)玉米磷酸酯亿二淀粉磷酸酯(CPDSP，)的粘度曲线·5-维普资讯http://www.cqvip.com衰3不同变性淀粉的布拉班蕾成期盟瘟和粘虞‘淀糟成糊布拉班德粘度单位(Bu)温度当称b峰值}s℃瓣黪P—HIC—PC州(℃)IJCS83203200I230660600—30I46043@CSPi68255ll6O【140245268。1l5I—10105CSP61535286}255300415。280一23545CSP，568403O02453004l3585】一54055CpDSP70——195}260410410————150CPDSP：I66一j500{555675束测一{一120CPDSPjI6565516251645B10830101155165(b)CSP，CSP：，CSP，为不同酯化度样品。CpDSP~．CPDSP~．CPDSP，为不同酯他交联度样品’由表3可见以下规律1、玉米淀粉经磷酸盐酯化后，其成糊温度降低很多，且酯化度越高，成期温度降低熟多，蜂粘度则随酯化度的增高而增加，这是由于磷酸基目的亲水性大于淀粉分子中的羟基，使淀粉颗粒易于吸水膨胀，故成糊温度降低，蜂粘度增加很多，在高温下继续加热搅拌时，高度膨胀的淀粉颗粒破裂程度大，使枯度大大降低故蜂粘度与热粘度之差(H)随酯亿度的增高而越来越大，说明其粘度热稳定性遮来越差。淀粉搬在玲却对，虽然牿度也逐渐增加，但是冷粘度与热牯度之差(c—H)和冷稽度与峰牯度之差(()_一P)都比原淀粉低，说明其老化倾向减小这是因为日I入磷致酯键影响淀粉分子闻不易形成氢键而结台，酯化度越高，老化倾向越小．2、酯化淀粉再经过交联-则成糊温度叉增加因为淀粉颗粒表面生成了变联键强度有所增加，颗粒的膨胀受榔制．峰粘皮下降，随着交联度的增加，粘度下降越来越小，交联度再增加则峰粘度消失，继续加热时牯度缓慢地继续增加，冷却时冷牯度都比酯化淀粉高，但与玉米原淀粉相比，冷粘度与热粘度之差(C--H)却小得多．说明其老化倾向仍较小．因此要使淀粉糊的粘度热稳定性好，老化倾向又较低，对玉米淀粉来说，最好经过。酯化(或醚化)和交联两次变性处理．交联滤粉不仅热粘度稳定】生好．而且能够抵抗酸的影响，适宜于在酸性条件下，例如酸性食品中应用．在pH3．0的缓冲渡中cs和cPDsP的牯度曲线见图4，其成糊温度和粘度如表4所示．·2B、维普资讯http://www.cqvip.coml一—一埘l-，1_：。￡∞}／。二二=——=竺i蔼4玉苯淀粉(CS)和玉米磷酸醅也二淀粉磷~(CPDSP：)的l音占度曲线(pH3。0)裹4CS和cPDSP的布拉班穗成温帽度和拈度⋯淀粉名称成糊温度r布拉班德粘度单位(Bu)(℃)1峰值l95℃95℃保持30分钟ICS7914012523j。-CDPSPlg6一I190；282!_℃堡!!lP兰j50；未测lI17I一90274751未测!_{一193(a)淀粉糊浓度；6和，缓冲鹿pH为3．0由衷4可见：玉米原淀粉不耐酸，牯度破填值(P—H比在中：生条件下大(见表3)，但经过交联后能保持其粘度稳定性。、结论，一、布拉班德淀粉粘度曲线是淀粉糊化的特征曲线，可以用来区别淀粉约种类．薯类淀粉具有较低的成糊温度，峰牯度高，热糊粘彦低，牯窿热稳定陛差但老化预向较小，玉米淀粉成糊温度较高，峰精度低，粘度热稳定性好，但老化倾向大。_二、通过变性处理可以改变淀糟糊的性质，如玉米淀粉经过酯化可使其成锕温壹降低老化倾向减小，醇化淀粉再经谜交联，刚可使其对酸、热和剪切难用的抵抗力增加．．一三、选择合适的变性方法和条件可以得到适合于不同应渭要求的变性淀粉。用布拉班德淀粉粘度仪法测定淀粉的糊仡特性是较为方便和理想的检方法参考文献l、Warson，S．A．MethodsiCarbhydrateChemol4，140f1964)、MillerB．s．etal：cealChem50，271(1973)3，wiIliamc．s．etal}ThAmylographHa=db。。kAAC(19：0)4、AACC；APPrOVedMethodsOftheAAcC(I933)中华人民共和国国家GB71345--37水稻，玉米，谷子抒枉直链淀粉剐定法6、WhiStlerR、LetaI：StarchChemandTeehnology934)7w：urzburg，O．B．：ModifledStarchesPropertiesandUses’CRCPress(1986)一·27·维普资讯http://www.cqvip.com