月桂酸添加方式對甘薯淀粉及膜性能的影響

劉鵬飛 孫圣麟 陸慧玲 侯漢學(xué) 董海洲

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院， 泰安 271018)

月桂酸添加方式對甘薯淀粉及膜性能的影響

劉鵬飛 孫圣麟 陸慧玲 侯漢學(xué) 董海洲

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院， 泰安 271018)

采用甘油為增塑劑制備淀粉膜，研究了月桂酸添加方式對甘薯淀粉及膜性能的影響。結(jié)果表明：對淀粉進(jìn)行方法 I (加熱后添加月桂酸)處理時，直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物分布在淀粉顆粒表面和內(nèi)部，而對淀粉進(jìn)行方法Ⅱ (加熱前添加月桂酸)處理時，直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物主要分布在淀粉顆粒表面；方法Ⅰ和方法Ⅱ 處理后的淀粉在熱分析圖中均出現(xiàn)了直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的熔融峰；隨著月桂酸的加入，淀粉糊各特征點黏度值均出現(xiàn)不同程度的改變；加入月桂酸后，淀粉結(jié)晶度降低，在 2θ =20.15° 處均出現(xiàn)了直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的特征衍射峰；加入月桂酸后，淀粉膜表面變得平整，斷裂伸長率降低，而抗拉強(qiáng)度和接觸角變大；與方法 I 相比，方法Ⅱ 更適宜制備淀粉膜。

甘薯淀粉 月桂酸 直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物

現(xiàn)有包裝材料尤其是高分子塑料形成的“白色污染”的嚴(yán)重性和危害性已被人們逐步認(rèn)識，其使用后的大量廢棄物給人類賴以生存的環(huán)境造成了不可忽視的負(fù)面影響。其中很大一部分來源于食品塑料包裝廢棄物，因此，人們要求食品包裝向方便化和無公害化方向發(fā)展[1-2]。研究者逐漸把目光投向了具有可食性和生物降解性的天然環(huán)境友好型聚合物。在這些聚合物中，淀粉被人們看作是最具發(fā)展?jié)摿Φ奶烊簧锟山到獠牧现籟3]。

淀粉由支鏈淀粉和直鏈淀粉組成，其中直鏈淀粉是由失水葡萄糖殘基通過 α-1→4 糖苷鍵連接而成的線性多糖[4]。在適當(dāng)條件下，直鏈淀粉分子可以通過分子間作用力與疏水性的客體分子(如脂肪酸等)形成直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物[5]。國內(nèi)外關(guān)于直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的研究主要集中在玉米淀粉、豌豆淀粉和高直鏈玉米淀粉等方面[6-7]，但是對于甘薯淀粉的研究較少。

甘薯為旋花科塊根類作物，在中國種植廣泛，是我國重要的糧食、飼料和工業(yè)原料，也是我國最大地下根莖作物[8-9]。但是由于儲藏的難題及低效率的加工方式，每年有大概 15% 的甘薯被浪費(fèi)掉[10]。利用甘薯淀粉生產(chǎn)甘薯淀粉膜不但有利于環(huán)境保護(hù)，而且可為甘薯淀粉開辟新的利用途徑。但困擾著甘薯淀粉膜的是其疏水性差，不宜作為食品的外包裝材料。如何改善其疏水性能是目前研究的重點。月桂酸具有疏水性的碳鏈，將其與甘薯淀粉復(fù)合制膜，能夠改善淀粉膜的疏水性能[11]。對于在溶液流延法制備淀粉膜的過程中，研究月桂酸添加方式對甘薯淀粉及膜性能的影響，國內(nèi)外尚未有報道。本試驗以甘薯淀粉為成膜基材，甘油為增塑劑，采用溶液流延法制備甘薯淀粉膜，研究了月桂酸添加方式對甘薯淀粉及膜性能的影響，旨在提高淀粉膜的理化性能，拓寬甘薯淀粉基降解膜的應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

甘薯淀粉：威海乳山華美淀粉制品有限公司；甘油：天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；月桂酸：上海源葉生物技術(shù)有限公司；LSM 510 META 激光共聚焦顯微鏡：蔡司光學(xué)儀器(上海)國際貿(mào)易有限公司；Techmaster 型快速黏度分析儀 Rapid Visco Analyzer (RVA) ：澳大利亞 Newport Scientific 公司；TA-X2i 物性測試儀：英國 Stable Micro System 公司；JJ-1 精密增力電動攪拌器：常州國華電器有限公司；IKA? T18 basic 均質(zhì)機(jī)：德國 IKA 集團(tuán)；Supra 55 掃描電鏡：德國 ZEISS 公司；200PC 差式量熱掃描儀：耐馳科學(xué)儀器商貿(mào)(上海)有限公司；D8 ADVANCE 型 X 射線衍射儀：德國 BRUKER-AXS 有限公司；Tracker界面張力/流變儀：法國Teclis公司；數(shù)顯外徑千分尺 0-25 螺旋測微器：上海量具刃具廠。

1.2 工藝方法

1.2.1 甘薯淀粉-月桂酸復(fù)合物的制備1.2.1.1 淀粉加熱后添加月桂酸(方法Ⅰ)

將一定量的甘薯淀粉加入到水溶液中，在60 ℃下攪拌 60 min 后加入月桂酸(2%，占淀粉百分比，先溶于乙醇溶液中)，繼續(xù)攪拌 60 min。

1.2.1.2 淀粉和月桂酸同時加熱(方法Ⅱ)

將一定量的甘薯淀粉和月桂酸(2%，占淀粉百分比，先溶于乙醇溶液中)加入到水溶液中，在 60 ℃下攪拌 120 min。

將兩種處理后的樣品冷卻到室溫后，離心(3 000×g，10 min)后用 50% 的乙醇溶液清洗沉淀，最后得到的沉淀物在干燥箱內(nèi)干燥(50 ℃)，將所得到的樣品粉碎過篩后保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 制膜工藝

甘薯淀粉-月桂酸復(fù)合物→蒸餾水→糊化→均質(zhì)→脫氣→倒膜→鼓風(fēng)干燥→成膜→揭膜

1.3 性能測試

1.3.1 激光共聚焦顯微鏡分析

秤取 20 mg 淀粉-月桂酸復(fù)合物溶解在 1 mL 的尼羅紅溶液中(1 g/L 乙醇)，將上述溶液在避光的條件下放置 24 h，然后經(jīng)離心去掉上清液。將染色后的淀粉-月桂酸復(fù)合物放置于載玻片上通過 LSM 510 META 型激光共聚焦顯微鏡觀察樣品中直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的分布。

1.3.2 RVA 測試

采用快速黏度分析儀進(jìn)行。將 2.5 g 樣品與25 mL水在 RVA 樣品盒中充分混合。測定過程中罐內(nèi)溫度變化如下：50 ℃保持 1 min，3.7 min 后上升到 95 ℃，95 ℃保持 2.5 min，3.8 min 后下降到 50 ℃，50 ℃保持 2 min。攪拌器在起始 10 s 內(nèi)轉(zhuǎn)動速度為 960 r/min，以后保持在 160 r/min。

1.3.3 差示掃描量熱分析

樣品的差示掃描量熱分析在 DSC 200PC 中進(jìn)行。用萬分之一精密天平稱取大約 5 mg 的樣品放到鋁制坩堝內(nèi)，測試室內(nèi)放一密封好的空坩堝作為對照。測試溫度從0～150 ℃，升溫速率為10 ℃/min，測試時間 15 min。氮?dú)庖?20 mL/min 的速度吹掃坩堝，以保持較穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境。從熱分析圖中得到樣品的熔融起始溫度(To)、峰值溫度(Tp)和峰結(jié)束溫度(Tc)[12]。

1.3.4 X-射線衍射分析

X-衍射性能由 D8 ADVANCE型X射線衍射儀測得，樣品測試衍射角 2θ范圍為1°～ 40°，測試速率為 0.02(°)/s。

1.3.5 掃描電鏡分析

樣品的表面微觀形貌采用 Supra 55 電子顯微鏡進(jìn)行掃描。在掃描前對樣品表面進(jìn)行噴金處理。淀粉膜測試前在恒溫恒濕箱((23±2)℃，RH=53%)內(nèi)放置48 h。

1.3.6 淀粉膜接觸角的測試

使用法國 Teclis 公司的 Tracker 界面張力/流變儀，測量淀粉膜的接觸角。取 5 cm × 5 cm 大小的淀粉膜進(jìn)行測試，要求淀粉膜表面光滑、平整且無褶皺和破損。設(shè)定測試時的試驗參數(shù)，測試時用微量注射器取一滴水滴(體積為3 μL)，采用手動接觸的方法(使液滴緩慢下降，至與淀粉膜樣品表明接觸)，然后迅速抬升，使滴下的液滴留在淀粉膜樣品表面，在液滴與淀粉膜接觸 10 s 時，對兩者的接觸界面進(jìn)行拍照，測量液滴與淀粉膜樣品接觸界面的左右接觸角。

1.3.7 膜的機(jī)械性能測試

參照 ASTM-D882-20 (2002) 方法采用TA-X2i物性測試儀進(jìn)行淀粉膜的機(jī)械性能測試。測試前將樣品在恒溫恒濕箱[(23±2)℃，RH=53%]內(nèi)放置48 h，樣品的測試規(guī)格為15 mm×100 mm。 初始夾距設(shè)為50 mm，探頭的移動速度設(shè)為1 mm/s。淀粉膜的機(jī)械性能(拉伸強(qiáng)度，MPa 和斷裂伸長率，%)重復(fù)測試6次[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 月桂酸添加方式對直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物分布的影響

激光共聚焦顯微鏡可用來分析直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物分布的情況，結(jié)果如圖 1 所示。

a 對照

b 方法Ⅰ

c 方法Ⅱ

圖1 甘薯淀粉-月桂酸復(fù)合物的激光共聚焦顯微鏡照片

由圖1可以看出，未添加月桂酸的對照組沒有出現(xiàn)明亮的熒光片段。對淀粉進(jìn)行方法 I處理后，在淀粉顆粒表面、內(nèi)部和外部出現(xiàn)了較多的比較強(qiáng)的熒光片段。這是因為對淀粉進(jìn)行方法 I 處理時，熱處理使淀粉顆粒的無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)形成多孔疏松的結(jié)構(gòu)[14]，更多的月桂酸分子被引入與直鏈淀粉形成直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物，因此熒光片段的分布貫穿整個淀粉顆粒。而對淀粉進(jìn)行方法Ⅱ 處理后，只在淀粉顆粒表面出現(xiàn)了強(qiáng)的熒光片段。這主要是因為加入的月桂酸分子會覆蓋在甘薯淀粉顆粒表面形成一層薄膜，有效的阻止了水分子進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部，抑制了直鏈淀粉的逸出[15]，因此熒光片段主要分布在淀粉顆粒表面。

2.2 月桂酸添加方式對甘薯淀粉熱學(xué)性能的影響

差示量熱掃描法 (DSC) 是一種常見的測定聚合物熱力學(xué)性能的技術(shù)。將試樣以10 ℃/min 的速度從0 ℃升到150 ℃進(jìn)行熱力學(xué)性質(zhì)的分析，結(jié)果如表1所示。

Ahmed等[16]和 Zhu等[17]研究發(fā)現(xiàn)甘薯淀粉糊化的峰起始溫度、峰值溫度和峰結(jié)束溫度分別為66.2～ 71.3 ℃ (To)，69.5～79.8 ℃ (Tp) 和 75.3 ～ 88.5 ℃ (Tc)。由表 1 可以看出，試驗所得到的甘薯淀粉糊化的峰起始溫度，峰值溫度和峰結(jié)束溫度分別為 68.7 ℃ (To)，72.7 ℃ (Tp) 和 82.8 ℃ (Tc)，這與以上研究者研究結(jié)果一致。與對照組相比，方法 I 和方法Ⅱ 處理后的甘薯淀粉(第2個峰)的糊化溫度范圍變窄，這與Chang 等[6]研究結(jié)果一致。與對照組相比，加入月桂酸后，2種甘薯淀粉-月桂酸復(fù)合物的熱分析圖上均出現(xiàn)了 3 個熔融峰。第1個峰(41.4～43.9 ℃，方法Ⅰ；41.3 ～ 43.7 ℃，方法Ⅱ)是月桂酸分子的熔融峰[18]。第2個峰是甘薯淀粉糊化熔融峰。第3個峰是直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的熔融峰(93.7 ～ 98.0 ℃，方法 I；92.4 ～ 106.2 ℃，方法Ⅱ)。Zhang等[19]研究發(fā)現(xiàn)溫度范圍在 92.2 ～ 115.5 ℃ 之間的峰為直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的熔融峰，試驗研究結(jié)果與其一致。直鏈淀粉的單螺旋鏈呈圓筒形腔體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)腔疏水，外腔因含有親水性的羥基呈親水性。這種兩親性結(jié)構(gòu)使直鏈淀粉能夠通過疏水相互作用與疏水性的客體分子(如脂肪酸等)形成直脂復(fù)合物[5]。加入月桂酸后，甘薯淀粉糊化初始溫度 (To) 和峰值溫度 (Tp) 均升高，這主要是因為直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的形成干擾了結(jié)合區(qū)的形成，推遲了淀粉顆粒的腫脹，使淀粉糊化熔融峰向右發(fā)生偏移[20]。

2.3 月桂酸添加方式對甘薯淀粉糊化特性的影響

糊化特性被認(rèn)為是評價淀粉特性最重要的一個指標(biāo)之一[20]。試驗研究了月桂酸添加方式對甘薯淀粉糊化特性的影響，結(jié)果如表 2 所示。

表2 月桂酸添加方式對甘薯淀粉糊化特性的影響

注：同列不同字母表示差異顯著(P< 0.05)。下同。

由表 2 可以看出，加入月桂酸后，淀粉糊各特征點黏度值均出現(xiàn)不同程度的改變。與對照組相比，甘薯淀粉-月桂酸(方法Ⅰ)復(fù)合物的峰值黏度、崩解值和回生值分別下降了 20.9%、51.8% 和 44.7%。這是因為對甘薯淀粉進(jìn)行方法Ⅰ處理時，淀粉顆粒在過量的水中加熱，淀粉顆粒因吸水和失去有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)而膨脹，在無定形區(qū)和結(jié)晶片層會出現(xiàn)一些多孔疏松的結(jié)構(gòu)[6,14]。加入的月桂酸分子會通過這些多孔的結(jié)構(gòu)進(jìn)入到淀粉分子內(nèi)，與直鏈淀粉形成直脂復(fù)合物[21]。直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的形成干擾了淀粉分子的吸水溶脹，從而引起了淀粉糊各特征值黏度的降低。與對照組相比，甘薯淀粉-月桂酸(方法Ⅱ)復(fù)合物的峰值黏度、崩解值和回生值分別下降了 12.1%、47.2% 和24.9%。對甘薯淀粉進(jìn)行方法Ⅱ 處理時，加入的月桂酸分子會覆蓋在淀粉顆粒表面，增加了淀粉顆粒的疏水性，阻礙了水分子進(jìn)入到淀粉顆粒內(nèi)部[15]，淀粉顆粒表面的水合作用變得緩慢，膨脹程度變小，因此峰值黏度、崩解值和回生值隨之降低。崩解值反映了甘薯淀粉的熱糊穩(wěn)定性，崩解值的降低表明加入月桂酸后，甘薯淀粉熱糊穩(wěn)定性增加?；厣捣从沉说矸劾浜睦匣厔莺蜏囟刃裕渲翟叫》€(wěn)定性越好。加入月桂酸后，回生值降低表明淀粉冷糊的老化趨勢減緩，穩(wěn)定性增加。

表1 月桂酸添加方式對甘薯淀粉熱學(xué)性能的影響

注：To、Tp和Tc分別為峰起始溫度，峰值溫度和峰結(jié)束溫度。

2.4 月桂酸添加方式對甘薯淀粉結(jié)構(gòu)的影響

XRD 用來考察月桂酸添加方式對淀粉結(jié)晶類型及結(jié)晶度的影響。甘薯淀粉-月桂酸復(fù)合物的衍射圖如圖 2 所示。

圖2 甘薯淀粉-月桂酸復(fù)合物的X-衍射曲線

由圖2可以看出，對照組純甘薯淀粉在 2θ為 14.7°、16.9°、17.7°和22.6°左右出現(xiàn)衍射峰，結(jié)晶結(jié)構(gòu)為C型，含A型和B型結(jié)晶的混合結(jié)構(gòu)[22]。與對照組相比，方法Ⅰ和方法Ⅱ 制備的淀粉-月桂酸復(fù)合物均在 2θ 為 20.15° 出現(xiàn)了新的衍射峰，這是直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的特征峰[23]。這與 Zhang 等[19]研究結(jié)果一致。由圖 2 可知，加入月桂酸后，甘薯淀粉的結(jié)晶度降低。這是由于支鏈淀粉的分解以及直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的形成所致[6]。由方法Ⅰ制備的甘薯淀粉-月桂酸復(fù)合物的結(jié)晶度較方法Ⅱ 的高。這主要是因為對甘薯淀粉先加熱處理時，淀粉顆粒因吸水和失去有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)而膨脹。有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)減少，因此復(fù)合物的結(jié)晶度降低。當(dāng)月桂酸在加熱之前添加(方法Ⅱ)時，月桂酸分子會覆蓋在淀粉顆粒的表面，阻礙了水分子進(jìn)入到淀粉顆粒內(nèi)部，延緩了淀粉有序結(jié)構(gòu)被進(jìn)一步破壞。因此，方法Ⅱ 處理后的淀粉結(jié)晶度較方法Ⅰ處理后的高。2.5 月桂酸添加方式對甘薯淀粉膜微觀結(jié)構(gòu)的影響將不同淀粉膜樣品表面進(jìn)行噴金處理，對其進(jìn)行掃描電鏡分析，如圖3所示。

a 對照

b 方法Ⅰ

c方法Ⅱ

由圖3可以看出，對照組未添加月桂酸的淀粉膜表面呈現(xiàn)不規(guī)則的結(jié)構(gòu)和不連續(xù)狀態(tài)。淀粉小顆粒部分團(tuán)聚，形成大顆粒，且分布不均勻，表面不平整。與對照組相比，加入月桂酸后，復(fù)合膜表面變得較為平整，顆粒的分散和分布有一定程度的改善，分布較均勻。這表明月桂酸和甘薯淀粉有較好的相容性。由圖 3 可知，與方法Ⅰ制備的淀粉膜表面微觀結(jié)構(gòu)相比，方法Ⅱ 制備的復(fù)合膜表面更加光滑，膜表面呈現(xiàn)更連續(xù)和均一的結(jié)構(gòu)。而對甘薯淀粉進(jìn)行方法Ⅰ處理時，對甘薯淀粉膜微觀形貌的均一化作用不是很明顯。對淀粉先進(jìn)行加熱處理時(方法Ⅰ)，部分淀粉顆粒吸水膨脹，失去有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這表明一部分淀粉顆粒結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致成膜后淀粉膜表面不平滑。

2.6 月桂酸添加方式對甘薯淀粉膜機(jī)械性能的影響

用抗拉強(qiáng)度(TS)和斷裂伸長率(E)可以反映出淀粉膜的機(jī)械性能。TS 和 E 分別是反映淀粉膜強(qiáng)度和柔韌性的指標(biāo)。研究月桂酸添加方式對甘薯淀粉膜機(jī)械性能的影響，結(jié)果如圖 4 所示。

注：相同指標(biāo)中不同字母表示差異顯著(P<0.05)。圖4 月桂酸添加方式對膜機(jī)械性能的影響

由圖4可知，加入月桂酸后淀粉膜的抗拉強(qiáng)度增大，斷裂伸長率降低。這主要是因為月桂酸分子結(jié)構(gòu)的一端為疏水性的碳鏈，疏水月桂酸碳鏈的引入能夠減少成膜的含水量，因此淀粉膜的抗拉強(qiáng)度增大，斷裂伸長率降低[24]。由圖4可以看出，由方法Ⅱ制備的復(fù)合膜的機(jī)械性能優(yōu)于方法Ⅰ所制備的復(fù)合膜。當(dāng)對甘薯淀粉進(jìn)行方法Ⅰ處理時，甘薯淀粉在水中加熱，因淀粉顆粒吸水膨脹，在無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)會出現(xiàn)多孔疏松的結(jié)構(gòu)，這會減弱淀粉分子之間的作用力，淀粉的剛性結(jié)構(gòu)遭到破壞，因此與方法Ⅱ 所形成的復(fù)合膜相比，其抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率相對較低。

2.7 月桂酸添加方式對甘薯淀粉膜親水性的影響

用接觸角測定儀測量淀粉膜的左右接觸角和照片如表3和圖5所示。

表3 月桂酸添加方式對甘薯淀粉膜接觸角的影響

a 對照

b 方法Ⅰ

c方法Ⅱ

接觸角是指在測量材料淀粉膜的水平界面上滴加一滴水滴后，淀粉膜表面上的固-液-氣三相交界點處，其中氣-液界面和固-液界面的兩條切線把液相夾在其中時所成的角。通過測量淀粉膜、水滴與空氣三相界面的接觸角，可以推斷淀粉膜材料的表面性能，從而判斷材料的親水性大小，即材料的疏水性能。當(dāng)接觸角大于 90° 時，液滴容易從界面脫落，說明測試材料的疏水性能較好。當(dāng)接觸角小于 90° 時，一般認(rèn)為是固體材料被液滴潤濕，液滴在固體材料表面展開成水膜，即固體材料表面具有親水性，而且接觸角越小，材料的親水性越強(qiáng)[25]。由表 3 可以看出，與對照組相比，加入月桂酸后，復(fù)合膜的接觸角均變大，說明隨著月桂酸的加入，材料的親水性減弱，而疏水性能增強(qiáng)。這是由于疏水性月桂酸碳鏈的引入所致[26]。由表 3 可知，由方法Ⅱ 制備的淀粉膜的接觸角大于方法Ⅰ所制備淀粉膜的接觸角，這表明在淀粉加熱前添加月桂酸所成的淀粉膜具有更好的疏水性能。這是因為對淀粉進(jìn)行方法Ⅱ 處理時，加入的月桂酸分子會覆蓋在甘薯淀粉顆粒表面形成一層疏水性的薄膜，有效的阻止了水分子進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)，因此淀粉膜材料呈現(xiàn)出較好的疏水性。

3 結(jié)論

對甘薯淀粉進(jìn)行方法Ⅰ處理時，直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物分布在淀粉顆粒表面和內(nèi)部，而對甘薯淀粉進(jìn)行方法Ⅱ 處理時，直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物主要分布在淀粉顆粒表面；加入月桂酸后，甘薯淀粉糊各特征點黏度值均發(fā)生一定程度的改變，兩種甘薯淀粉-月桂酸復(fù)合物的熱分析圖上均出現(xiàn)了直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的熔融峰，在衍射圖譜 2θ =20.15° 處均出現(xiàn)了直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的特征衍射峰；與方法Ⅰ制備的淀粉膜相比，方法Ⅱ 制備的淀粉膜表面更為平滑，具有更好的機(jī)械性能和疏水性能；相比于方法Ⅰ，方法Ⅱ 更適于制備淀粉膜，制備的淀粉膜綜合性能更佳。

[1]洪一前, 盛奎川, 藍(lán)天, 等. 生物降解高分子材料的研究及發(fā)展[J]. 糧油加工, 2008 (5): 127-129 Hong Y Q, Sheng K C, Lan T, et al.Research and development of biodegradable polymer [J]. Cereals and Oils Processing, 2008 (5): 127-129

[2]汪學(xué)榮，闞建全，陳宗道. 可食性包裝膜的研究進(jìn)展[J]. 食品科技, 2002 (4): 4-6 Wang X R, Kan J Q, Chen Z D. Study progress on edible packaging films [J]. Food Science and Technology, 2002 (4): 4-6

[3]吳穎, 于九皋, 耿鳳英. 淀粉基食品包裝膜材料的研究進(jìn)展[J]. 信息記錄材料, 2008, 9 (6): 36-43 Wu Y, Yu J G, Geng F Y. Research and development of starch-based food packaging films [J]. Information Recording Materials, 2008, 9 (6): 36-43

[4]Nobrega M M, Olivato J B, Grossmann M V E, et al. Effects of the incorporation of saturated fatty acids on the mechanical and barrier properties of biodegradable films [J]. Journal of Applied Polymer Science, 2011, 124: 3695-3703

[5]李本剛, 張黎明. 直鏈淀粉包結(jié)絡(luò)合作用[J]. 化學(xué)進(jìn)展, 2010, 22 (6): 1161-1168 Li B G, Zhang L M. Inclusion complexation of amylose [J]. Progress in Chemistry, 2010, 22 (6): 1161- 1168

[6]Chang F D, He X W, Huang Q. Effect of lauric acid on the V-amylose complex distribution and properties of swelled normal cornstarch granules [J]. Journal of Cereal Science, 2013, 58:89-95

[7]Exarhopoulos S, Raphaelides S N. Morphological and structural studies of thermally treated starch-fatty acid systems [J]. Journal of Cereal Science, 2012, 55, 139-152

[8]唐忠厚, 陸國權(quán). 甘薯抗性淀粉理化特性研究[J]. 中國糧油學(xué)報, 2010, 25 (1): 37-42 Tang Z H, Lu G Q. Physicochemical properties of sweet potato resistant starch[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2010, 25 (1): 37-42

[9]劉桂玲, 張鵬, 鄭建利, 等. 不同類型甘薯品種主要經(jīng)濟(jì)性狀和營養(yǎng)成分差異[J]. 中國糧油學(xué)報, 2012, 27 (2): 10-13 Liu G L, Zhang P, Zheng J L, et al. Variation in major economic traits and nutrition composition among different types of sweet potato cultivars [J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2012, 27 (2): 10-13

[10]劉偉明. 中國甘薯研究開發(fā)利用的現(xiàn)狀與對策探討[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2007, 23 (4): 484-488 Liu W M. The current situation and countermeasure suggestion of development and utilization of sweet potato in China [J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2007, 23 (4): 484-488

[11]Wong D W S, Gastineau F A, Gregorski K S, et al. Edible chitosan-lipid films: Microstructure and surface energy [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1992, 40: 540-544

[12]Yan Q Q, Hou H X, Guo P, et al. Effects of extrusion and glycerol content on properties of oxidized and acetylated corn starch-based films [J]. Carbohydrate Polymers, 2012, 87, 707-712

[13]Tang X Z, Alavi S, Herald T J. Barrier and mechanical properties of starch-clay nanocomposite films [J]. Cereal Chemistry, 2008, 85 (3): 433-439

[14]Nakazawa Y, Wang Y J. Acid hydrolysis of native and annealed starches and branch-structure of their Naegeli dextrins [J]. Carbohydrate Research, 2003, 338, 2871-2882

[15]Kim C S, Walker C E. Changes in starch pasting properties due to sugars and emulsifiers as determined by viscosity measurements [J]. Journal of Food Science, 1992, 57, 1009-1013

[16]Ahmed M, Akter M S, Eun J B. Peeling, drying temperatures, and sulphite-treatment affect physicochemical properties and nutritional quality of sweet potato flour [J]. Food Chemistry, 2010, 121: 112-118

[17]Zhu F, Yang X S, Cai Y Z. Physicochemical properties of sweet potato starch [J]. Starch/St?rke, 2011, 63 (5): 249-259

[18]Hasjim J, Lee S O, Hendrich S,et al. Characterization of a novel resistant-starch and its effects on postprandial plasma-glucose and insulin responses [J]. Cereal Chemistry, 2010, 87, 257-262

[19]Zhang B, Huang Q, Luo F X, et al. Structural characterizations and digestibility of debranched high-amylose maize starch complexed with lauric acid [J]. Food Hydrocolloids, 2012, 28: 174-181

[20]Zhou Z K, Robards K, Helliwell S, et al. Effect of the addition of fatty acids on rice starch properties [J]. Food Research International, 2007, 40: 209-214

[21]Raphaelides S N, Dimitreli G, Exarhopoulos S, et al. Effect of processing conditions on the physicochemical and structural characteristics of pregelatinised starch-fatty acid-glycerol extrudates [J]. Carbohydrate Polymers, 2012, 88: 282-289

[22]羅志剛, 高群玉, 楊連生. 甘薯淀粉性質(zhì)的研究[J]. 食品科技, 2004, 2: 15-17 Luo Z G, Gao Q Y, Yang L S. Study on the properties of sweet potato starch [J]. Food Science and Technology, 2004, 2: 15-17

[23]Chanvrier H, Uthayakumaran S, Appelqvist I A M, et al. Influence of storage conditions on the structure, thermal behavior, and formation of enzyme-resistant starch in extruded starches [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2007, 55: 9883-9890

[24]崔永巖, 高留意, 陳公安. 硬脂酸對大豆蛋白質(zhì)塑料性能的影響[J]. 塑料, 2006, 35 (4): 17-20 Cui Y Y, Gao L Y, Chen G A. Effect of stearic acid on the properties of soy protein plastic [J]. Plastic, 2006, 35 (4): 17-20

[25]朱軍峰. 酯化改性對淀粉塑化及成膜性能的影響研究[D].西安:陜西科技大學(xué), 2006 Zhu J F. Study on the plastic property of esterified modification starch and characterization of its film [D].Xi′an： Shaanxi University of Science & Technology, 2006

[26]Ayranci E, Tunc S. The effect of fatty acid content on water vapour and carbon dioxide transmissions of cellulose-based edible films [J]. Food Chemistry, 2001, 72: 231-236.

Effect of the Modes of Adding Lauric Acid on Properties of Sweet Potato Starch and Sweet-Potato-Starch-Based Films

Liu Pengfei Sun Shenglin Lu Huiling Hou Hanxue Dong Haizhou
(Department of Food Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai′an 271018)

Sweet potato starch (SPS)-based films were prepared with glycerol as a plasticizer. The effects of modes of adding lauric acid (LA) on the properties of SPS and SPS-based films were studied. The result showed that the amylose-lipid complex was distributed on the sufance of starch granules and inside when starch was treated by method Ⅰ (adding lauric acids after heating), while amylose-lipid complex prepared by method Ⅱ(adding lauric acids before heating) was mainly distributed on the surface of starch granules. In the thermograms, the fusion peak of amylose-lipid complex appears. The addition of the LA changes the feature point viscosity values of SPS. The addition of LA causes a decrease in relative crystallinity, and emerges the feature diffraction peak at around 2θ of 20.15°. With the addition of LA, the surface of the films become smooth and the elongation at break is decreased, while the tensile strength and contact angle were increased. Compared with method I, method II was more suitable for preparation of starch-based films.

sweet potato starch, lauric acid, amylose-lipid complex

“十二五”國家科技支撐計劃(2013BAD18B10-3)

2015-08-31

劉鵬飛，男，1985年出生，博士，糧食、油脂及植物蛋白工程

董海洲，男，1957年出生，教授，糧油加工工程

TS235.2

A

1003-0174(2017)04-0037-07