西米淀粉的物化性質研究

陳翠蘭,張本山

(華南理工大學輕工與食品學院,廣東廣州 510640)

西米淀粉的物化性質研究

陳翠蘭,張本山＊

(華南理工大學輕工與食品學院,廣東廣州 510640)

研究了西米淀粉的組成、顆粒形貌及糊化、透明度、老化方面的性質,并與木薯和馬鈴薯進行了比較。結果表明,西米淀粉的蛋白質含量為 0.21%,直鏈淀粉含量為 28%,顆粒為橢圓形,西米淀粉的起糊溫度為 70.3℃,熱糊穩定性高,凝沉性比薯類淀粉弱,西米淀粉的透明度為 57.5%,比薯類淀粉易老化。為進一步了解西米淀粉的特性及應用開發提供了一定的理論依據。

西米淀粉,淀粉糊,性質

淀粉是一種典型的均聚多糖,它以顆粒形式廣泛存在于植物的果實、塊根、塊莖、籽粒中,是人類主要的碳水化合物來源。淀粉的用途相當廣泛[1],是一種很有價值的工業原材料,目前,工業用淀粉主要來源于谷類農作物如玉米、小麥和薯類農作物如馬鈴薯、木薯、甘薯,尚達不到預計的需求量,因此有必要開發一種新型的淀粉資源。西米淀粉是從西谷椰子中分離獲得,在馬來西亞每年約生產 30萬 t西米淀粉,是當地居民的主要食物來源,用其粗粉制湯、糕餅、布丁和醬汁增稠劑[2]。盡管西米淀粉在食品工業上已經應用了很長的時間,特別是在東南亞地區,但是國內對它的物理化學性質的研究卻很少有報道,本文主要研究了西米的物化性質。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

西米淀粉 馬來西亞,水分含量為 11.81%;木薯淀粉 廣西武鳴縣文育淀粉廠,水分含量為11.30%;馬鈴薯淀粉 長春黃龍食品工業有限公司產品,水分含量為15.18%;其它藥品 天津富宇精細化工有限公司,化學純。

Olympus Vanox BHS-2型多功能光學顯微鏡、H IT ACH I立式高速離心機 日本;Viscograph-E型Brabender粘度計 德國;TU-1810紫外分光光度計北京。

1.2 實驗方法

1.2.1 化學成分分析 水分含量:采用恒重法,按GB5009.3-85;灰分:采用高溫灼燒法,按 GB9695.18 -88;蛋白質含量:采用半微量凱氏定氮法,按GB/T9695.11;脂肪含量:采用索氏抽提法,按GB9695.7-88;粗纖維:采用AOAC法[3]。

1.2.2 直鏈淀粉和支鏈淀粉的測定

1.2.2.1 直鏈淀粉標準溶液的配制與標定 準確取0.1000g標準直鏈淀粉,加入 1mol/L NaOH 10mL,在沸水浴上加熱至完全分散,用 1mol/L HCl調至中性,用蒸餾水定容到 100mL。取此液 2mL,加蒸餾水約50mL,加入 2mL 0.2%I2-KI溶液,蒸餾水定容到100mL,室溫放置 20min,在 620nm處比色,記光密度為 a[4]。

1.2.2.2 西米中直鏈淀粉的測定 準確稱取淀粉樣品 0.1500g 3份,用無水乙醇潤濕,分別加入 1mol/L NaOH 10mL,沸水浴中加熱搖動至完全分散,蒸餾水定容至 100mL。吸取此溶液 20mL,用正己烷脫脂。吸取脫脂液 5mL,加蒸餾水約 50mL,用 0.1mol/L HCl調至中性,加入 2mL 0.2%I2-KI溶液,重蒸水定容至100mL,搖勻,室溫放置 20min,在 620nm處比色,記光密度為 b。

表 2 不同淀粉粘度曲線特征值

全部直鏈淀粉 (%)=0.1000/0.1500×b/a×2/5 ×100=b/3a×80

支鏈淀粉(%)=總淀粉含量(%)-全部直鏈淀粉(%)

1.2.3 顆粒形貌 加適量淀粉樣品于 1∶1(v/v)的甘油與水混合液中,調成淀粉乳,滴于載玻片上,加上蓋玻片,置于OlympusVanoxBHS-2型多功能光學顯微鏡樣品臺上,觀察淀粉顆粒的形貌[5]。

1.2.4 淀粉糊粘度曲線 用德國 Viscograph-E型Brabender粘度計測定粘度曲線。準確稱取一定量的樣品,在 600mL燒杯中加入適量的蒸餾水,使淀粉乳總重量為 460g,將攪勻后的淀粉乳樣品倒入粘度計的測量杯中,開動儀器,以 3℃/min的速率加熱到95℃,保溫 30min,再以 3℃/min的速率冷卻到 50℃,保溫 30min,自動獲得粘度曲線。

1.2.5 透明度 將 1%(W/V)的淀粉水懸液在 90℃水浴中糊化攪拌 30min,室溫冷卻 30min后,用紫外分光光度計于 600nm處測淀粉糊的透光率[6]。

1.2.6 老化值 將 2%的淀粉乳于沸水中加熱20min,并調糊使濃度維持穩定,冷卻至室溫后,稱取50g淀粉糊,在 2℃冰箱內放置 24h后取出,以3000r/min的轉速離心 15min,分離出來的水量作為老化值[4]。

2 結果與分析

2.1 化學成分分析

從表 1可以看出,西米淀粉營養價值高,蛋白質含量遠大于薯類淀粉,脂肪含量與根莖類的馬鈴薯和木薯淀粉差不多。西米直鏈淀粉含量相對較高,這對西米淀粉的性質和功能有很大的決定作用,理論上相對更易結晶和老化。

表 1 三種淀粉的組成成分(%)

2.2 顆粒形貌

圖 1中,A為西米淀粉顆粒的光學顯微照片, B為偏光十字形貌照片。在光學顯微鏡下可觀察到西米淀粉顆粒主要為橢圓形,也有少部分顆粒呈球形,有些顆粒呈現不同程度的破碎,這主要與提取工藝有關,有的顆粒可見到較明顯的輪紋,形式與樹木年輪相似[7]。西米淀粉顆粒的偏光十字非常明顯,大多數呈“X”形,少數是“十”字形。

圖 1 西米淀粉的光學顯微照片和偏光十字照片(400倍)

2.3 淀粉糊粘度曲線

淀粉乳濃度為 6%(W/W),測定三種淀粉糊的粘度變化曲線,如圖 2。圖 2表明,西米淀粉糊粘度曲線的形狀與馬鈴薯淀粉和木薯淀粉大致相同,西米淀粉糊的粘度比馬鈴薯和木薯低。淀粉的粘度曲線特征值見表 2。西米淀粉的糊化溫度為 70.3℃,加熱時粘度上升慢,峰粘度值與其他淀粉相比較低,穩定性較好;由西米淀粉的崩解值可知,其糊的粘度熱穩定性高;西米淀粉的回復值比馬鈴薯和木薯淀粉大,說明西米淀粉的直鏈淀粉含量高、易老化;50℃粘度值和峰值粘度之差絕對值最小,表明西米淀粉的凝沉性較弱;冷卻到 53℃,粘度維持不變,表示西米淀粉糊粘度較穩定 (其中崩解值在數值上等于峰值粘度減去熱漿粘度,熱漿粘度代表的是 95℃保溫30min后的粘度,而最終粘度是分析結束時淀粉糊的粘度,回復值在數值上等于最終粘度減去熱漿粘度)。

圖 2 西米淀粉、木薯淀粉和馬鈴薯淀粉的粘度曲線

2.4 透明度

透明度是淀粉糊所表現出的重要外在特征之一,它受多種因素的影響,首先淀粉分子的分支特性與淀粉的透明度有關[8];在糊化作用過程中,添加其它物質組分對淀粉糊的透明度產生影響;此外,淀粉糊化后由于老化而產生的膠凝或凝沉作用也會嚴重影響淀粉糊的透明度。西米淀粉糊的透明度如圖 3所示,馬鈴薯、西米和木薯淀粉的透明度大小依次為:82.2%、57.5%和 51.0%。透明度大的淀粉適宜應用在果凍、飲料等食品加工中,這就為西米淀粉的應用開發提供了可行的理論基礎。

圖 3 三種淀粉在 600nm處的透明度

2.5 老化值

老化的本質是糊化的淀粉分子又自動有序排列,并由氫鍵結合成束狀結構,使溶解度降低[9]。以一定量的淀粉凝膠收縮脫水后經離心分離出來的水的質量作為淀粉老化作用的指標,結果見圖 4。西米淀粉的老化值為 24.42g,木薯淀粉和馬鈴薯淀粉的老化值分別為 8.10g和 6.07g,可知西米淀粉比木薯淀粉和馬鈴薯淀粉的老化值明顯大得多,因為西米淀粉直鏈淀粉含量高,加上脂肪含量高,這些對老化都有促進作用。通常易發生老化的淀粉可用于粉絲、粉皮加工,所以西米淀粉易老化的性質可望在此方面有所應用。

圖 4 三種淀粉的老化值

3 結論

3.1 西米淀粉的水分含量為 11.81%,粗蛋白質為0.21%,粗脂肪為 0.12%,纖維素為 0.30%,灰分為0.15%,直鏈淀粉為 28%,直鏈淀粉含量比馬鈴薯和木薯的高,理論上更易結晶和老化。

3.2 西米淀粉顆粒呈橢圓形,偏光十字明顯,但不是特別有規則,顯現“X”形或“十”字形。

3.3 用 Brabender粘度計測得西米淀粉糊化起始溫度為 70.3℃,難糊化,但熱糊穩定性好;西米淀粉糊的凝膠性弱,淀粉糊的穩定性好。

3.4 西米淀粉的透明度較好,為 57.5%,比馬鈴薯的大比木薯的小;西米淀粉的老化值為 24.42g,大于馬鈴薯和木薯淀粉的老化值,而在充足水分下西米淀粉較易老化而出現凝沉現象。

[1]胡國華 .功能性食品膠[M].北京:化學工業出版社,2004.

[2]Fasihuddin B Ahmad,Peter A W illiams,Jean-Louis Doublier,et al.Physico-chemical characterisation of sago starch [J].Carbohydrate polymers,1998,38:361-362.

[3]AOAC Official Methods of Analysis.8th ed.Association of OfficialAnalytical Chemists,Washington DC.

[4]李向紅,鄧放明,劉展 .菱角淀粉的理化性質研究[J].糧油食品科技,2006,14(1):43-44.

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[8]徐明生,吳磊燕,吳少福 .葛根淀粉物理特性研究[J].江西農業大學學報:自然科學版,2002,24(4):485.

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Study on physico-chem ical characteristics of sago starch

CHEN Cui-lan,ZHANG Ben-shan＊
(College ofLight Industry and Food Science,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)

The p hys ico-chem ica l cha rac te ris tics of sago s ta rch samp le we re de te rm ined and comp a red to cassava s ta rch and p ota to s ta rch,cove ring chem ica l comp os itions,g ranule m orp hology,p as te viscos ity,c la rity and re trog rada tion.Results showed tha t the p rote in content of the sago s ta rch was0.21%and the am ylose contentwas 28%,w ith g ranule shap e of e llip se.Sago s ta rch had high p as ting temp e ra ture70.3℃and good hot p as te s tab ility. The se tback cap ac ity was weake r than p ota to and cassava.The transp a rency was57.5%.The s ta rch p as te was easy to sed im enta te.The results we re useful for utiliza tion of sago s ta rch.

sago s ta rch;s ta rch p as te;cha rac te ris tics

TS235.4

A

1002-0306(2010)01-0078-03

2009-03-09 ＊通訊聯系人

陳翠蘭(1984-),女,在讀碩士研究生,研究方向:功能碳水化合物化學。

國家科技支撐計劃(2006BAD27B04);廣東省科技計劃項目(2007B080401010)。