亞麻多糖對木薯淀粉和紅薯淀粉糊物理性質的影響

趙 陽 王慧云 陳海華 趙 霞 王雨生,2

(青島農業大學食品科學與工程學院1，青島 266109)(青島農業大學學報編輯部2，青島 266109)

木薯淀粉資源豐富、價格低廉，是優良的食品工業原輔料[1]。紅薯淀粉是生產粉絲、淀粉糖及生物發酵產品的重要原料[2]。然而天然木薯淀粉、紅薯淀粉存在易老化、易析水、不耐熱，易受食品成分、加工貯藏條件影響等缺點，限制了其應用。因此，有必要采取一定措施改善其性質。

亞麻多糖是由酸性亞麻多糖與中性亞麻多糖2種組分構成的一種陰離子型親水膠體[3-4]，具有增稠、弱凝膠、乳化及乳化穩定等性質，且在酸、堿、加熱、冷凍等及與食品中其他成分共存的環境下穩定性較好[5-6]。親水膠體與淀粉之間的相互作用能夠影響淀粉的性質。呂振磊等[7]研究表明，卡拉膠能夠使馬鈴薯淀粉的凝膠結構緊密。冷云等[8]的研究表明，陰離子多糖能夠提高馬鈴薯淀粉在高濃度糖環境中的膨脹力和凍融穩定性。蔡旭冉等[9]的研究表明，黃原膠能夠增強馬鈴薯淀粉的耐鹽性。楊書珍等[10]研究表明，黃原膠能夠有效改善紅薯粉絲的質量。Dipjyoti等[11]報道，親水膠體-淀粉復合體系是良好的食品增稠劑、膠凝劑。以上研究均表明，親水膠體能夠改善淀粉性質，擴大了淀粉在食品中的應用范圍。作為一種新型親水膠體，亞麻多糖對淀粉性質的影響，具有潛在的研究價值。Muadklay等[12]的研究表明，亞麻多糖能夠提高木薯淀粉的凍融穩定性。王宏霞等[13]的研究表明，亞麻多糖能夠抑制玉米淀粉的老化。而關于亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉糊化性質和凝膠性質的影響，國內外系統的研究較少。

本試驗采用快速黏度分析法、質構分析法、離心法、凍融循環法等方法，研究了亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉物理性質的影響，以及NaCl、蔗糖、葡萄糖、酸堿等對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合體系的物理性質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

亞麻多糖(FG, 水分含量9.86%)：新疆利世得生物科技有限公司；木薯淀粉(TS, 水分含量11.76%)、紅薯淀粉(SPS, 水分含量12.60%)：天津頂峰淀粉開發有限公司；其余試劑均為分析純。

1.2 儀器

RVA Starchmaster快速黏度分析儀：澳大利亞New-port公司；TA-XT. Plus型物性測定儀：英國Stable Micro Systems公司；BS224S型電子天平：常熟市雙杰測試儀器廠；85-2型磁力攪拌器：北京華人行創科技有限公司；101-1型恒溫干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品水分含量

參照GB 5009.3—2010《食品國家標準 食品中水分的測定》的直接干燥法測定。

1.3.2 樣品的制備

1.3.2.1 木薯淀粉、紅薯淀粉懸濁液

稱取適量的木薯淀粉或紅薯淀粉分散于蒸餾水中配制成7%(w/w，干基計)的懸濁液，待用。

1.3.2.2 亞麻多糖-木薯淀粉(FG-TS)/亞麻多糖-紅薯淀粉(FG-SPS)復合體系的配制

稱取適量的亞麻多糖分散于蒸餾水中配成0.3%(w/w，干基計)的懸濁液，用磁力攪拌器充分攪拌30 min，然后在85 ℃下加熱8 min后冷卻至室溫，再將7%(w/w，干基計)的木薯淀粉或紅薯淀粉加入到親水膠體溶液中，充分混勻，待用。

1.3.2.3 NaCl、蔗糖、葡萄糖對FG-TS/FG-SPS復合體系糊化特性和凝膠特性的影響

分別在TS/SPS懸濁液及FG-TS/FG-SPS復合體系中，添加6%(w/w，干基計)的NaCl或糖類化合物，測定其糊化特性和凝膠特性。

1.3.2.4 pH對FG-TS/FG-SPS復合體系糊化特性和凝膠特性的影響

分別用0.1 mol/L檸檬酸或碳酸鈉溶液，調節TS/SPS懸濁液及FG-TS/FG-SPS復合體系的pH至2或10，測定其糊化特性和凝膠特性。

1.3.3 淀粉糊化性質的測定

取1.3.2配制好的樣品，用快速黏度分析儀進行測定[7]，記錄糊化過程中樣品的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度、衰減值。結果取5次試驗的平均值。

1.3.4 淀粉凝膠硬度的測定

取1.3.2中配制好的樣品，在沸水浴中糊化10 min，冷卻至室溫后，-4 ℃下放置24 h，此為凝膠樣品。測定前，取出樣品恢復至室溫后，用質構儀的P/0.5探頭測定凝膠樣品的硬度。測定速度0.5 mm/s，下壓形變量90%，探頭下壓過程中的最大力記為凝膠硬度。結果取5次試驗的平均值。

1.3.5 淀粉凍融穩定性的測定

參照參考文獻[12]測定，用析水率表示淀粉的凍融穩定性，結果取5次試驗的平均值。析水率計算公式：

析水率/%=[(淀粉糊總質量-離心所得沉淀質量)/淀粉糊總質量]×100

1.3.6 統計分析方法

采用SPSS 17.0統計分析軟件對數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉糊化性質和凝膠性質的影響

2.1.1 亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉糊化性質和凝膠硬度的影響

由圖1可知，亞麻多糖(FG)對木薯淀粉(TS)、紅薯淀粉(SPS)的糊化性質有顯著影響。添加FG后，亞麻多糖-木薯淀粉(FG-TS)、亞麻多糖-紅薯淀粉(FG-SPS)復合體系的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度、衰減值均升高。由此說明，FG能增強TS、SPS復合體系的膨脹力，降低熱穩定性。該結果與黃原膠改變木薯淀粉糊化性質的結果一致，與海藻酸鈉改變木薯淀粉糊化性質的結果不太一致，例如，朱玲等[14]研究表明，黃原膠能使TS的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度升高。王穎等[15]研究表明，海藻酸鈉能使TS的糊化溫度降低，峰值黏度升高。

注：字母不同表示2個處理間差異顯著P<0.05。對照組為未處理的原淀粉，下同。

圖1 亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉糊化性質的影響

由圖2可知，添加FG后，FG-TS、FG-SPS復合凝膠的硬度均略有降低。由此說明，亞麻多糖能使TS、SPS的凝膠結構疏松。這可能是因為FG在淀粉三維網狀組織中形成膜壁，阻止了淀粉羥基之間的締結[16]。王宏霞等[13]研究表明，FG能使玉米淀粉的凝膠硬度顯著降低，這與本試驗的研究結果一致。

圖2 亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉凝膠硬度的影響

2.1.2 亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉凝膠凍融穩定性的影響

由圖3可以看出，隨凍融循環次數的增加，TS、STS、FG-TS、FG-SPS凝膠的析水率均增加。添加FG后，TS、SPS的析水率升高。這說明FG降低了TS、SPS的凍融穩定性。這可能是因為在低溫條件下，FG與水之間、TS或SPS與水之間的氫鍵更易斷裂，而使FG-TS、FG-SPS凝膠失水[17]。其他多糖也會降低淀粉的凍融穩定性，如周子丹等[17]研究表明魔芋膠能降低TS的凍融穩定性，這與本試驗的研究結果一致。

圖3 亞麻多糖對木薯淀粉、紅薯淀粉糊凍融穩定性的影響

2.2 NaCl對復合體系的糊化性質、凝膠性質的影響

由圖4可知，NaCl對FG-TS、FG-SPS復合體系糊化性質影響較大。添加NaCl后，與原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS復合體系的糊化溫度、峰值黏度、衰減值、末值黏度升高。由此說明，鹽存在時，FG能增強TS、SPS的膨脹力，降低熱穩定性。這可能是因為FG是一種陰離子多糖，鹽離子影響其所帶電荷，進而影響了FG與TS、STS間的相互作用，導致其糊化性質發生變化[9]。

圖4 NaCl對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合體系糊化性質的影響

由圖5可知，添加NaCl后，FG-TS、FG-SPS復合凝膠的硬度均高于相應的原淀粉凝膠的硬度。這說明在添加鹽的環境下，FG使TS、SPS凝膠的結構更加緊密。這可能是因為鹽離子與FG所帶負電荷之間的相互作用，使FG-TS、FG-SPS的凝膠網絡結構緊密[9]。

圖5 NaCl對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合體系凝膠硬度的影響

由圖6可以看出，添加NaCl后，與原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS復合凝膠析水率降低。這說明有鹽存在的條件下，FG能提高TS、SPS復合凝膠的凍融穩定性。這可能是因為FG使冰晶中的自由水量減少，從而減少了TS、SPS凝膠網狀結構在凍融過程中的破壞[9]。由圖6還可以看出，鹽存在時，FG-TS復合凝膠的析水率降低程度大于FG-SPS復合凝膠，這說明在鹽存在的條件下，FG對TS影響更大。

圖6 NaCl對亞麻多糖-木薯淀粉糊、亞麻多糖-紅薯淀粉糊凍融穩定性的影響

2.3 糖對復合體系糊化、凝膠性質的影響

2.3.1 糖對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合體系糊化性質的和凝膠硬度的影響

由圖7可知，蔗糖、葡萄糖影響復合體系的糊化性質。添加糖后，與原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS復合體系的糊化溫度、峰值黏度、衰減值、FG-SPS復合體系的末值黏度升高。由此說明，有糖存在的條件下，FG能增強TS、SPS的膨脹力，降低熱穩定性。這可能是由于糖的強親水性影響了FG分子、淀粉顆粒的吸水溶脹所導致[8]。由圖7還可以看出，蔗糖對FG-TS復合體系的峰值黏度、末值黏度、衰減值的影響更大；葡萄糖對FG-SPS復合體系的峰值黏度、衰減值的影響程度較大。

圖7 糖對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合體系糊化特性的影響

由圖8可知，添加蔗糖后，與原淀粉凝膠相比，FG-TS、FG-SPS復合體系的凝膠硬度均明顯降低。添加葡萄糖后，與原淀粉凝膠相比，FG-TS復合體系的凝膠硬度降低，FG-SPS復合凝膠體系硬度升高。這說明添加蔗糖或葡萄糖，FG破壞了TS凝膠結構的致密性；添加葡萄糖后，FG使SPS凝膠結構更加緊密。

圖8 糖對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合體系凝膠硬度的影響

2.3.2 糖對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合凝膠凍融穩定性的影響

由圖9可知，蔗糖與葡萄糖對復合凝膠析水率影響不同。添加蔗糖或葡萄糖后，與原淀粉相比，FG-TS復合凝膠的析水率降低，FG-SPS復合凝膠的析水率升高。這說明在糖存在的條件下，FG提高TS凝膠的凍融穩定性，降低SPS凝膠的凍融穩定性。

圖9 糖對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合凝膠凍融穩定性的影響

2.4 pH對亞麻多糖-薯類淀粉復合體系的糊化、凝膠性質的影響

2.4.1 pH對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合體系糊化性質和凝膠硬度的影響

由圖10可以看出，pH顯著影響亞麻多糖-薯類淀粉復合體系的糊化性質。在pH 2及pH 10時，與原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS復合體系的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度、衰減值均升高。這說明在低pH或高pH條件下，FG能提高TS、SPS的膨脹力，降低熱穩定性。

圖10 pH對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合體系的糊化性質的影響

由圖11可知，pH 2時，TS、FG-TS復合體系無法形成凝膠；與SPS凝膠相比，FG-SPS復合體系凝膠硬度無顯著變化。pH 10時，與原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS復合凝膠體系的硬度降低。這說明在酸性條件下，FG對TS、SPS凝膠體系無顯著影響，在堿性條件下，FG導致凝膠體系的結構疏松。這可能是因為FG、TS、SPS在堿性條件下發生降解所致[18]。

注：pH 2時TS凝膠強度為0，表明不能形成凝膠。圖11 pH對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合體系凝膠硬度的影響

2.4.2 pH對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合凝膠凍融穩定性的影響

由圖12可知，pH影響復合凝膠析水率。pH 2時，與原淀粉相比，FG-TS、FG-SPS復合體系析水率無明顯變化。pH 10時，與原淀粉相比，FG-TS復合體系析水率明顯降低，FG-SPS復合體系析水率無明顯變化。這說明FG對TS、SPS在低pH條件下的凍融穩定性無顯著影響，增強TS在強堿條件下的凍融穩定性。這可能是因為FG、TS在堿性條件下發生適當的降解，使TS顆粒膨脹程度加大，持水力增加[18]。

圖12 pH對亞麻多糖-木薯淀粉、亞麻多糖-紅薯淀粉復合體系凍融穩定性的影響

3 結論

3.1 在自然條件下，FG能增強TS、SPS的膨脹力，降低熱穩定性，使TS、SPS凝膠更加緊密、凍融穩定性降低。

3.2 在鹽存在的條件下，FG能增強TS、SPS的膨脹力、降低熱穩定性，使TS、SPS凝膠的結構更加緊密，凍融穩定性增強。

3.3 在糖存在的條件下，FG能增強TS、SPS膨脹能力、降低熱穩定性，使TS凝膠的結構疏松、凍融穩定性增強，SPS的凍融穩定性降低。

3.4 在低pH或高pH條件下，FG能提高TS、SPS的膨脹力、降低熱穩定性，酸性條件下，FG對TS、SPS凝膠體系無顯著影響，SPS凍融穩定性降低。在堿性條件下，FG導致TS、SPS凝膠體系的結構疏松，TS凍融穩定性提高。

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