粉丝用淀粉结构和性质的研究要点

粉丝用淀粉结构和性质的研究粉丝用淀粉结构和性质的研究 洪雁 顾正彪 (江南大学 无锡江苏 214036) 摘要:粉丝是我国的传统食品,深受人们的喜爱,但生产粉丝的最好原料,目前仅限于豆类淀粉,尤以绿豆淀粉最佳.本文对四种制作粉丝的淀粉结构和性质进行了系统的研究和比较,为粉丝的生产提供一定的理论基础. 关键词:粉丝;淀粉;结构;性质 Structure and property of starches in processing starch-noodle Hongyan Gu Zhengbiao (Southern Yangtze University, Wuxi ,jiangsu 214036, China) Abstract:Starch-noodle was a kind of traditional food produced from starches.Various starches of processing starch-noodle were compared in this paper. Key words: Starch; Starch-noodle; property 淀粉是高等植物中常见的组分,是碳水化合物贮藏的主要形式.大多数高等植物的所有器官中都含有淀粉.由于淀粉品种的不同,组成成分的差异,直链淀粉和支链淀粉含量及其比值的不同都影响淀粉在工业中的应用1.尤其作为粉丝是人们喜爱的传统食品,目前做粉丝的原料还仅限于豆类淀粉2,用山芋或马铃薯淀粉生产的粉丝虽口感滑爽,但因其在长时间的蒸煮过程中易断条和糊汤,其食用价值便不如豆类淀粉好;用传统的漏粉工艺将禾谷类的玉米淀粉,小麦淀粉和米淀粉很难做成粉丝(在沸水中煮时便断条);而加水调浆,再挤压成丝,虽能加工出粉丝,但在食用前,放入开水中蒸煮,很快便断条,糊汤,且口感粗糙,市场开发困难.但玉米淀粉,小麦淀粉面广量大,价格低,如能加工成蒸煮性能好,口感佳的粉丝,则可大大降低粉丝生产成本,并可扩大粉丝原料的来源.要让粉丝加工的原料和加工方式有所突破,有必要对各种淀粉原料结构,组成和性质进行系统的研究和比较.本文系统地研究和比较了常用于制作粉丝的绿豆淀粉玉米淀粉,甘薯淀粉和马铃薯淀粉的结构,组成和性能之间的异同点. 1,实验材料和方法 1.1实验材料 玉米淀粉 诸城兴贸玉米开发有限公司提供 绿豆淀粉 市售(酸浆法) 马铃薯淀粉 宁夏固原六盘山淀粉公司提供 甘薯淀粉 徐州龙泰保健食品厂提供 其余试剂皆为分析纯 1.2实验仪器 Micro/Visco/Amylo/Graph粘度计 德国Brabender公司 101-4型电热鼓风干燥箱 上海市实验仪器总厂 采用Mastersizer2000激光粒度分析仪.称取试样1g左右放入400mL烧杯中,再加入300mL蒸馏水,搅拌均匀后进行测定. 1.3.3淀粉的溶解度和膨润力 50mL质量分数为2%(w/w,d.b)的淀粉乳在30下搅拌30min后,以3000r/min速度离心20min;将上清液倾入已烘干至恒重的铝盒中,置于90水浴中蒸干,然后移入干燥箱中,在105下烘干至恒重,得被溶解淀粉质量A,称取离心管沉淀物质量P,按下列公式计算溶解度和膨润力3: 溶解度S(%)= mA100;膨润力B= )100(SmP100. 1.3.4淀粉粘度曲线的测定 用德国Brabender公司生产的Micro /isco/Amylo/Graph型Brabender粘度计进行测定.程序:称取一定质量的淀粉溶解于100mL蒸馏水中,并将淀粉乳置于Brabender测量杯中,从30开始升温,以3/min的速率加热至95,保温30min,再以3/min的速率冷却至50,保温30min,Brabender粘度计自动绘出一条随时间和温度变化的连续粘度曲线.Brabender粘度计测量范围为700cm.g,转速250r/min,曲线上的粘度单位是BU4. 1.3.5淀粉糊透明度的测定 称取一定量的淀粉样品,加适量的水配成质量分数为1%(d.b)的淀粉乳,放置于烧杯中,置沸水浴中加热,搅拌30min并保持淀粉乳的体积不变,冷却至室温,用721分光光度计,在620nm波长下,以蒸馏水为空白,测定淀粉糊的透光率5. 1.3.6淀粉糊的凝沉性 将100mL按3.4方法制备的质量分数为1%(d.b)的淀粉糊放入具塞量筒中,在室温下静置,24h后记录上层清液和下方沉淀物的体积.用下方沉淀体积占糊总体积的百分比来表示糊的凝沉性5. 1.3.7直链淀粉含量的测定 用淀粉与碘形成结晶型复合物,比色的方法测定总的直链淀粉含量6.再将淀粉糊化,过滤,去掉不溶性的直链淀粉后,用碘比色法测定可溶性直链淀粉含量.不溶性直链淀粉则为两者之差. 1.3.8淀粉分子量分布的测定:采用高压液相色谱分析 色谱条件 色谱柱:UltrahydrogelTMLinear 7.8300mm2Column 流动相:1 mol/L NaNO3 柱温:45 流速:0.9mL/min 采用2410型示差折光检测器 样品的预处理: 将水洗,脱脂,醇洗纯化处理后的淀粉样品称取0.125g,溶解于5mL的二甲亚砜中,完全分散后转移至25mL容量瓶中定容至刻度,摇匀后用0.45m尼龙微孔膜过滤,滤液供进样. 分子量标准溶液制备: 称取适量分子量校正曲线所用标准品Maltose (MW342),Dextran T-10(MW10,000),Dextran T-40(MW40,000),Dextran T-70(MW70,000),Dextran T-190(MW188000),Dextran T-500(MW482,000),溶解于流动相中,用微孔膜过滤后供进样.制定标准工作曲线. 2,实验结果和讨论 2.1淀粉颗粒形貌的分析 表1 淀粉粒的粒径 淀粉种类 粒径范围/m 平均粒径/m 绿豆淀粉 428 16 玉米淀粉 526 13 马铃薯淀粉 15100 49 甘薯淀粉 531 17 A-绿豆淀粉(1200) B-马铃薯淀粉(1200) C-普通玉米淀粉(1200) D-甘薯淀粉(1200) 图1 各种淀粉的SEM 淀粉粒的形状和大小是淀粉很重要的特征性质.不同种类的淀粉,因其生产环境不同会有其不同的淀粉粒形状和大小.不同来源的淀粉由于原料品种,生长环境以及发育的不同造成淀粉许多性质上的差异,对其应用也有所限制1.从表1和图1可知,在电镜中可观察到绿豆淀粉的形状多为肾状,其表面较为光滑,无裂纹.而普通玉米淀粉颗粒表面光滑,多为多角形;马铃薯淀粉颗粒多为卵形,表面光滑,颗粒完整;甘薯淀粉颗粒形状多为圆形,此外还有多角形,表面光滑,无裂纹.用扫描电子显微镜上的微尺可测得绿豆淀粉颗粒粒径为428m,这与普通玉米淀粉(526m)和甘薯淀粉(531m)相当,但小于马铃薯淀粉(15100m). 淀粉粒的形状大小常常受种子生长条件,成熟度,直链淀粉含量及胚乳结构等影响7.这也导致了淀粉粒性质的不同.由于多角形淀粉的糊化度高,淀粉凝胶没有粘弹性而更多表现为刚性,易破碎8,所以多角形的淀粉完全不适合粉丝的传统生产工艺,这也说明了玉米淀粉制作的粉丝易断条的原因所在. 2.2淀粉的粒度分布 四种淀粉的粒度分布分析结果如图2图5. 图2 马铃薯淀粉的粒度分布 图3 甘薯淀粉的粒度分布 图4 玉米淀粉的粒度分布 图5绿豆淀粉的粒度分布 从以上的图可以看出,马铃薯淀粉的粒度分布呈现正态分布,粒度基本集中在11m91m,甘薯淀粉和玉米淀粉的粒度分布存在相似之处,有一部分小颗粒,大部分颗粒的粒度集中在12m82m之间,而绿豆淀粉的颗粒分布有其一定的独特性,有一部分是大颗粒,有一部分是小颗粒,而主要的是中等粒度的颗粒,集中在12m50m.粒度大的分子因分子间结合力小,淀粉糊的粘性大而凝胶强度弱,易被热水泡胀8,所以薯类淀粉制作的粉丝易糊汤而不耐煮,容易断条而不能捞起,而粒度太小的淀粉糊没有粘弹性,制作的粉丝易断条. 2.3溶解度和膨润力 膨润力与溶解度反映淀粉与水之间相互作用的大小.淀粉加水分散后,一旦受热会吸水膨润形成糊状,这种糊化现象因淀粉种类而异9.生长在地上的淀粉和地下相比,膨润力较低.马铃薯的糊化温度最低,但吸水膨润速率最大,制作得到的粉丝便容易糊汤;而玉米淀粉则相反,制得的粉丝容易断条;绿豆淀粉的膨润力和溶解度则恰好在这两种淀粉之间,也可以说明其有一定的膨润力和一定的凝胶强度. 010203040506070809010011020406080100温度()溶解度(%)马铃薯淀粉普通玉米淀粉绿豆淀粉甘薯淀粉图6 各种淀粉的溶解度 01020304050607080902030405060708090100温度()膨润力(%)普通玉米淀粉马铃薯淀粉绿豆淀粉甘薯淀粉图7 各种淀粉的膨润力 2.4沉降体积和透明度 对于一般的淀粉食品而言,是不希望老化的(回生).面包老化后失去柔软性而变硬;煮熟了的面条老化会失去弹性.而粉丝的生产工艺正是利用了淀粉的老化特性2.淀粉糊的透明度是食品加工上的重要品质因素之一,和老化度也有很大的相关性.一般易老化者透明度较差.目前常用透光度来反映淀粉糊透明度的高低,从而显示其与水结合能力的强弱. 表2不同来源淀粉的透明度和沉降体积 项目 原料 透明度/% 沉降体积/(mL/100mL)普通玉米淀粉 6.0 25 马铃薯淀粉 39.5 99 绿豆淀粉 11.5 23.5 甘薯淀粉 14.0 34 淀粉糊的沉降体积反映了淀粉分子之间重聚能力的大小,即淀粉糊形成凝胶的能力.分子以氢键结合的能力越大,分子之间则越易聚集,沉降则快,沉降体积就小,形成凝胶的能力就强.而生产粉丝需要糊化后的淀粉分子之间相互凝聚.表2可以看出绿豆淀粉凝胶强度大,而马铃薯淀粉则较差;但是绿豆淀粉,玉米淀粉的透明度不如马铃薯淀粉,两者都可说明绿豆淀粉比马铃薯淀粉和木薯淀粉更易回生.而粉丝本身是一种利用淀粉的回生机理制备的淀粉类制品,所以绿豆淀粉适合于生产粉丝. 2.5直链淀粉含量 天然淀粉由于来源不同,在性质上差别很大,特别是淀粉中直链淀粉和支链淀粉含量不同,在特性上差别则更明显.一定含量的直链淀粉是粉丝成型,形成具有足够强度凝胶的关键.但直链淀粉又分可溶性直链淀粉和不溶性直链淀粉两种,它们在粉丝生产中起着不同的作用.表3是各种不同淀粉中直链淀粉,可溶性直链淀粉和不溶性直链淀粉的含量. 表3 各种不同淀粉中直链淀粉,可溶性直链淀粉和不溶性直链淀粉的含量 淀粉名称 直链淀粉/% 可溶性直链淀粉/% 不溶性直链淀粉/% 绿豆淀粉 34.67 15.14 19.26 甘薯淀粉 21.88 7.01 14.87 马铃薯淀粉 21.38 10.68 10.70 玉米淀粉 28.53 18.28 10.25 不同来源的淀粉,其直链淀粉,可溶性直链淀粉和不溶性直链淀粉的含量是各不相同的,且并不是直链淀粉含量越高,不溶性直链淀粉含量也越高.而粉丝的耐煮性与不溶性直链淀粉成一定的相关性,即不溶性直链淀粉含量最高的绿豆粉丝最耐煮,而不溶性直链淀粉含量最小的玉米淀粉粉丝最不耐煮. 2.6 糊化曲线的测定 淀粉糊的糊化曲线可以反映不同种淀粉的糊化难易程度,淀粉回生及淀粉糊的热稳定性和冷稳定性. 从糊化曲线上可以看出,粘度峰值是一个重要的参数,淀粉只有加热到该点温度以上,才能成为有用的淀粉糊.但并不是每一种淀粉都有峰粘值,从图中我们发现绿豆淀粉没有明显的粘度峰,呈C-型的Brabender粘度曲线.这与CHENG-YI LII报道的制作好的粉丝的淀粉原料需要三个:高直链淀粉含量,有限的膨胀性,C-型的Brabender粘度曲线是相符的10,这说明在糊化曲线中,是否存在粘度峰,可能是影响粉丝质量的一个因素.同时我们看出,马铃薯淀粉和甘薯淀粉一旦糊化,粘度迅速增加,所以,在生产粉丝时,用薯类淀粉作芡子是十分理想的.目前有很多厂家以马铃薯淀粉为芡子,使其完全糊化,便在快速搅拌中使其粘性变小,流动性增加,然后与其他生淀粉和在一起,经过漏孔而成粉丝.玉米淀粉的冷糊稳定性和热稳定性较差,在保温阶段,粘度都有所下降,而绿豆淀粉由于颗粒的内部结构比较紧密,特别是支链淀粉螺旋结构牢固,分子间的氢键不易断裂,容易回生而不易降解,粘度一直处于上升的状态,凝胶强度较大11,这对于制作粉丝是很关键的一点. 2.7 淀粉分子量不同的测定 首先制定标准工作曲线.按照色谱条件进样,仪器自动绘出测试的分子量分布图和分子量(Mw和Mn)结果.组成淀粉分子的脱水葡萄糖单位的分子量为162,则淀粉分子的聚合度DP=M/162.样品的分散度D=wDP/nDP,反映分子大小差别的范围.而wDP为重量平均聚合度,而nDP为数量平均聚合度.D小表明分子大小差别小;D大则表明分子之间差别大. 表4 分子量测定结果 样品 重均聚合度 数均聚合度 分散度D 马铃薯淀粉 23302 2246 10.37 玉米淀粉 19468 2156 9.03 绿豆淀粉 21945 2146 10.23 甘薯淀粉 23159 1774 13.05 从表4可以看出,重均聚合度最大的是马铃薯淀粉,其次是甘薯淀粉,绿豆淀粉和玉米淀粉.分散度以玉米淀粉最小,其次是绿豆淀粉,马铃薯淀粉和甘薯淀粉,也有报道说绿豆淀粉的分散度要小于玉米淀粉,这和绿豆淀粉提取的方法有关.这也说明了绿豆淀粉中存在很多中等链长的分支结构,可以像直链淀粉一样能够形成局部的微晶束,产生回生,粘度也较高,糊丝较长,凝胶强度强,性质稳定等优点,使得绿豆淀粉成为制作粉丝的最好原料. 3,结论 通过制作粉丝常用的原料绿豆淀粉,马铃薯淀粉,甘薯淀粉和玉米淀粉一系列结构和性质的比较,得到如下结论: (1)通过SEM观察到,玉米淀粉颗粒主要呈多角形,其糊化度高,制得的粉丝易断条; (2)通过粒度分布,可以发现马铃薯淀粉,甘薯淀粉和玉米淀粉颗粒粒度分布呈现正态分布,集中在一区域中,马铃薯淀粉的粒度较大;而绿豆淀粉的粒度分布有其独特性,主要为中等粒度分布的颗粒.粒度大的淀粉糊粘性大而凝胶强度大,制作的粉丝易糊汤. (3)四种淀粉糊的透明度和沉降体积说明绿豆淀粉容易回生. (4)绿豆淀粉中不溶性直链淀粉含量较高,这与粉丝的耐煮性成一定的相关性. (5)绿豆淀粉的糊化曲线没有明显的粘度峰,说明颗粒内部结构紧密,分子氢键不易断裂,容易回生而不易降解,凝胶强度较大. (6)四种淀粉分子的分散度有所不同,绿豆淀粉的分散度要大于玉米淀粉,却小于甘薯淀粉和马铃薯淀粉,这也说明绿豆淀粉中存在很多中等链长的分支结构,可以像直链淀粉一样能够形成局部的微晶束,产生回生. 上述性质均表明,绿豆淀粉以其独特的结构和性质成为制作粉丝的最佳原料. 参考文献 1Tester-RF,Karkalas-J;The effects of environmental conditions on the structure features and physico-chemical properties of starches; Starch/Staerke;53(10)513-519 2迟献,张聚茂. 粉丝加工. 北京:中国轻工业出版社,2001.7073 3张燕萍主编. 变性淀粉制造与应用. 北京:化学工业出版社,2001:317 4Dong-Soon-Suh; Jay-lin-Jane. Comparison of starch pasting properties at various cooking conditions using the micro visco-amylo-graph and the rapid visco analyser. Cereal-Chemistry. 2003; 80(6): 745-749 ; 5 吴旭初 硕士