酸解甘薯淀粉及糊化粘度特性研究

陳夢雪 李飛 李光磊

摘要：研究酸的種類、酸的濃度以及反應時間對甘薯淀粉粘度特性產生的影響。利用快速粘度分析儀測定分析不同條件下甘薯淀粉粘度的變化情況，結果表明：不同酸酸解甘薯淀粉中，鹽酸酸解效果最好；甘薯淀粉的粘度隨酸濃度的增大及時間的延長而減小。

關鍵詞：甘薯淀粉；酸解；粘度；影響

中圖分類號：TS23 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）06-0038-03

淀粉是一種天然高分子化合物，廣泛存在于自然界中，其產量僅在纖維素之下，已被應用于各個領域。天然提取的淀粉因具有較高的粘度和不溶于水易沉淀的特性，而不能被廣泛利用。所以，必須改變這些在工業應用中不利的性質，以提高淀粉的工業利用率。例如，可以對淀粉進行酸處理，因為酸能夠破壞淀粉的顆粒結構，還可以分解沉淀粉粒的非晶質部分[1]。酸解淀粉的開拓，為淀粉提供了更多的新用途，并保留了淀粉的一些性質如顆粒形狀等。目前，工業化生產酸解淀粉的工廠已有許多，產品主要集中于薯類、豆類淀粉；而關于酸解淀粉的研究主要集中在淀粉糊化性質方面[2]。我國甘薯資源非常豐富，而且價格也很低廉，亟待研究和開發更多、更廣泛的用途。為此，本課題對酸解甘薯淀粉進行研究，考察不同酸酸解甘薯淀粉的粘度特性。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

甘薯淀粉：北京古松經貿有限公司二分公司；鹽酸，硫酸，醋酸，乳酸，檸檬酸，氫氧化鈉。

1.2 儀器設備

Starch Master型快速粘度分析儀：澳大利亞新港科學儀器有限公司；SHA-水浴恒溫振蕩器：金壇市杰瑞爾電器有限公司；DHG-9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海三發科學儀器有限公司；L550臺式低速離心機：湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；電子天平：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；722N可見分光光度計：上海精密科學儀器有限公司；FW-100高速萬能粉碎機：北京市永光明醫療儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 酸解淀粉的制備 分別取30.0 g淀粉加入到100 mL一定濃度的各種酸溶液中，配制成30%的淀粉懸浮液，密封后置于恒溫振蕩器中，于35 ℃下進行酸解（時間按試驗方案設計確定），然后迅速冷卻，用氫氧化鈉溶液（濃度按試驗方案設計確定）調節pH值為7，水洗后再經 40 ℃干燥24 h，即得到不同條件下的酸解淀粉。

1.3.2 粘度曲線的測定 首先將快速粘度分析儀打開預熱20 min，用蒸餾水配置質量分數為12%的酸解淀粉乳置于RVA專用鋁盒中，用螺旋槳攪拌均勻后，放入粘度儀中進行測定。采用升溫—降溫的循環機制：50 ℃保持1.00 min；4.00 min內升至95 ℃，保持4.20 min；在3.75 min內降至50 ℃；50 ℃下保持2.00 min。然后自動繪出該淀粉的粘度曲線，得到分析峰值粘度、谷值粘度、破損值、回生值、峰值時間以及糊化溫度。

2 結果與分析

2.1 酸的種類對甘薯淀粉粘度的影響

分別取30.0 g甘薯淀粉加入到100 mL濃度為0.003 mol/g的乳酸、乙酸、檸檬酸、硫酸、鹽酸溶液中，配制成30%的淀粉懸浮液，置于恒溫振蕩器中35 ℃酸解2 h，冷卻，用氫氧化鈉溶液調節pH值為7，水洗后再經40 ℃干燥24 h，然后用快速粘度分析儀測定。結果見表1。

由表1可知：酸水解對甘薯淀粉的粘度具有明顯的影響，酸水解使得淀粉粘度急劇下降。這是由于淀粉吸水膨脹，結晶區形成膠束，酸無法進入；而無定形區不吸水膨脹，所以酸可以進入到無定形區，使得淀粉的粘度急劇下降。酸處理限制了淀粉在糊化過程中吸水膨脹，使得糊化粘度降低[3]。

經不同酸酸解后的甘薯淀粉峰值粘度均有不同程度的下降。有機酸中檸檬酸酸解甘薯淀粉較乳酸峰值粘度下降明顯；無機酸中鹽酸酸解作用較明顯，峰值粘度、谷值粘度、最終粘度都下降較多。故酸解效果最好的為有機酸中的檸檬酸和無機酸中的鹽酸。

2.2 酸的濃度對甘薯淀粉粘度的影響

分別取30.0 g甘薯淀粉加入到100 mL濃度為0.001，0.002，0.003，0.004，0.005 mol/g的鹽酸、檸檬酸溶液中，配制成30%的淀粉懸浮液，置于恒溫振蕩器中35 ℃酸解2 h，冷卻，用氫氧化鈉溶液調節pH值為7，水洗后再經40 ℃干燥24 h，然后用快速粘度分析儀測定。結果見表2和表3。

由表2可知，酸解甘薯淀粉的峰值粘度隨著鹽酸濃度的增加而下降，谷值粘度、回生值、最終粘度也都隨著鹽酸濃度的增加而有規律地下降。這證實了酸先攻擊淀粉的無定形區，限制了淀粉的吸水膨脹，使得淀粉糊化粘度降低。當鹽酸濃度為0.005 mol/g時，酸解甘薯淀粉峰值粘度下降最為明顯。總體來說，濃度為0.005 mol/g的鹽酸酸解效果最好。

由表3可知，檸檬酸濃度為0.003 mol/g時酸解甘薯淀粉較檸檬酸濃度為0.002 mol/g時酸解甘薯淀粉峰值粘度下降更為明顯，而檸檬酸的濃度為0.004 mol/g時相較于0.003 mol/g時峰值粘度、谷值粘度、破損值、回生值都有所上升。但總體來說，檸檬酸濃度為0.005 mol/g時酸解紅薯淀粉峰值粘度下降最明顯，故濃度為0.005 mol/g的檸檬酸酸解紅薯淀粉效果較好。

2.3 酸解時間對甘薯淀粉粘度的影響

分別取30.0 g甘薯淀粉加入到100 mL濃度為0.003 mol/g鹽酸、檸檬酸溶液中，配制成30%的淀粉懸浮液，置于恒溫振蕩器中35 ℃酸解2 h，冷卻，用氫氧化鈉溶液調節pH值為7，水洗后再經40 ℃干燥24 h，然后用快速粘度分析儀測定。結果見表4和表5。

由表4可知，甘薯淀粉的峰值粘度隨鹽酸酸解時間的延長而下降。甘薯淀粉熱糊粘度相比原甘薯淀粉的粘度下降，這是由于淀粉水解弱化了淀粉的顆粒結構，淀粉熱糊粘度的減小是淀粉水解的結果，酸解破壞的顆粒結構一經熱水就會溶脹破裂。在淀粉粒結構遭到破壞的同時，甘薯淀粉的水溶性也有所增強，淀粉的成糊率降低，這些都會導致淀粉的成糊粘度降低。鹽酸酸解紅薯淀粉4 h和5 h時谷值粘度和最終粘度相差無幾，但鹽酸酸解紅薯淀粉5 h峰值粘度下降較多，故鹽酸酸解紅薯淀粉5 h效果最好。

由表5可知，檸檬酸酸解紅薯淀粉4 h時峰值粘度比其他酸解時間峰值粘度下降更明顯，故檸檬酸酸解紅薯淀粉4 h效果最好。

3 結論

1） 經不同酸酸解后的甘薯淀粉峰值粘度均有不同程度的下降，其中鹽酸酸解效果最好。

2） 鹽酸酸解甘薯淀粉的粘度隨著鹽酸濃度的增加而降低；檸檬酸酸解甘薯淀粉在濃度為0.005 mol/g時粘度最低，0.004 mol/g相較于0.003 mol/g時粘度、谷值粘度、破損值、回生值均有所上升。

3） 甘薯淀粉的峰值粘度隨著鹽酸酸解時間的延長而下降；檸檬酸酸解時間在4 h時粘度下降最為明顯，而在5 h時又有所上升。故甘薯淀粉酸解4 h效果最好。

參考文獻

[1] 胡玉潔.天然高分子材料改性與應用[M].北京：化學工業出版社，2003：7-22.

[2] 陳佩，趙冰，劉宏生，等.酸解時間對大米淀粉結構性質的影響[J].現代食品科技，2014（9）：92-95.

[3] LAWALA O S，ADEBOWALEB K O，OGUNSANWO B M，et al.Oxidized and acid thinned starch derivatives of hybridmaize：functional characteristics，wide-angle X-ray diffractometryand thermal properties[J].InternationalJournal of Biological Macromolecules，2005（35）：71-79.

Abstract： In this paper， it studied the influence of the type of acid， concentration of acid and reaction time on viscosity characteristics of sweet potato starch. Sweet potato starch viscosity varied in different conditions was measured and analyzed with a rapid visco analyzer （RVA）. The results showed that： among different acids used in acidolysis of the sweet potato starch， the effect of hydrochloric acid solution was the best； sweet potato starch viscosity was decreasing with the increasing concentration of the acid and the extension of time.

Key words： sweet potato starch； acidolysis； viscosity； effect