毕业论文-菱角淀粉相关性质的研究

PAGE16-安徽农业大学毕业论文（设计）论文题目菱角淀粉性质的研究姓名学号院系茶与食品科技学院专业食品科学与工程指导教师职称讲师中国·合肥二零零九年六月目录摘要……………………11前言…………………12材料与方法………………22.1实验材料………………………22.2实验设备………………………32.3实验方法………………………32.3.1菱角淀粉的制备……………32.3.2菱角颗粒形貌分析…………32.4淀粉溶解度、膨胀度的测定…………………32.5淀粉老化值的测定…………33结果与分析………………………43.1淀粉电子显微镜照片比较分析………………53.2糊化温度对淀粉溶解度的影响……………53.3糊化时间对淀粉溶解度的影响…………63.4糊化温度对淀粉膨胀度的影响…………73.5糊化时间对淀粉膨胀度的影响…………83.6不同质量分数对淀粉老化值的影响……83.7不同pH值对淀粉老化值的影响…………94结论………………105致谢………………11参考文献……………12英文摘要……………13菱角淀粉相关性质的研究作者:指导老师:(安徽农业大学茶与食品科技学院2005级食品科学与工程)摘要:菱角在中国南部各省均有栽培或野生。其果肉可食，嫩茎可作菜蔬，果有角。本实验所采用的菱角系安徽毛集产红菱，颜色暗红，果实饱满。菱角淀粉采取水洗离心法进行粗提取，本实验以马铃薯淀粉作为对照，采用扫描电子显微法拍摄菱角淀粉图片，对菱角淀粉粒的形态进行观察与分析。实验对菱角淀粉的化学组成、淀粉的溶解度、膨胀度、老化特性以及温度和pH的改变对其性质的影响等进行了研究，旨在为菱角淀粉开发提供相关数据基础及理论研究依据。关键词:菱角对照溶解度膨胀度老化特性1前言菱角（TrapataiwanensisL）又称水中落花生、水栗，原产欧洲，中国南方，尤其以长江下游太湖地区和珠江三角洲栽培最多。菱肉含淀粉24％、蛋白质3.6％、脂肪0.5％，幼嫩时可当水果生食，老熟果可熟食或加工制成菱粉，风干制成风菱可贮藏以延长供应，菱叶可做青饲料或绿肥。菱角的盛产期是9到11月间，在5到8月時也有产量，但量比较少。一般从种下菱角幼苗到菱角开花结果收成，通常需要90到120天，采收之后依菱角的重量筛选，重者为优品。菱角的叶片颜色为深墨绿色，叶柄肥而且中空，以利浮于水上，叶型成小块菱状。花则藏在叶片中，颜色为白色，体积较小，会随着阳光转动，就像是向日葵一样。在花落结果时生出的小菱角是绿色的，等到长大成暗红色，就可收割了。也有特别品种的菱角，到成熟时，仍然为绿色，如南湖菱。菱角皮脆肉美，算是佳果，亦可做为粮食之用。一般都以蒸煮后食之，或晒干后剁成细粒，熬粥食之亦可。菱角含有丰富的淀粉、蛋白质、葡萄糖、脂肪及多种维生素，如维生素B1、B2、C、胡萝卜素及钙、磷、铁等元素。古人认为多吃菱角可以补五脏，除百病，且可轻身，所谓轻身，就是有减肥健美作用，因为菱角不含使人发胖的脂肪。《本草纲目》中说：菱角能补脾胃，强股膝，健力益气，菱粉粥有益胃肠，可解内热，老年人常食有益。据近代药理实验报导：菱角具有一定的抗癌作用。可用之防治食道癌、胃癌、子宫癌等。方法是用生菱角肉20个，加适量水用文火熬成浓褐色汤服用，1日3次；或用菱角肉100克，加薏米30克，煮成粥吃亦可。中国人食用菱角的历史相当悠久，在周朝时，它就是祭祀典礼上的重要食品。《周礼》中就有相关的叙述。菱角在中医典籍中称之为“芝宝”、有时因其味嗜起來与栗子类似、也称做“水栗子”（英语中也有此俗称：WaterChestnut）、而成熟时的暗红色，让菱角也称为“红菱”。在中医上，菱角属凉性食物，可以帮助胃肠消毒解热。《备急千金要方》卷79《食治·果食第二》提到了“芝宝，味甘辛，平，无毒。安中，补五脏，不饥，轻身。一名菱。黃帝云：七月勿食生菱。”而《本草纲要》中也提到：“泻解暑、止渴。也甘寒安中消暑止渴解酒，有两角、三角、四角，老嫩之殊。”在《武陵记》中也曾提到过去中国将三角、四角者的菱花果实称为“芝”，两角者才称为“菱”。一般菱角都是剥壳出售，可买来煮汤。然而菱角壳和菱叶也是中医认为可食用的药材之一。以菱角为主要原料的很多新兴食品具有很好的保健功能，如菱角饮料和菱角果酱。目前对菱角淀粉的研究还不广泛，菱角类食品的开发还处于起步阶段，菱角淀粉的很多特性有待我们通过实验进行探求与发现。因此研究菱角淀粉对于菱角食品的开发有很大的帮助。本实验研究的菱角淀粉溶解度、膨胀度以及老化值是菱角类食品制作工艺中很多参数的重要依据[1]。材料与方法2.1实验材料原料:新鲜毛集产红菱(市购)、马铃薯淀粉500g(市购)试剂:氢氧化钠溶液(0.1mol/L)、标准盐酸溶液(37%)2.2实验设备JI80-2B型离心分离机上海安亭科技有限公司赛尔100A果品榨汁机常州国安赛尔包装机械有限公司9070A型电热鼓风干燥箱广州晶博电子设备公司数控恒温水浴锅郑州南北仪器设备有限公司10XB-PC型正置(明暗场)全相显微镜上海光学仪器厂天平、锥形瓶、移液管、量筒、漏斗等2.3实验方法2.3.1菱角淀粉的制备采用水洗离心法制备。新鲜菱角风干去皮→打浆机榨汁→过滤→去除纱布上杂质→反复水洗过滤→滤液离心分离→弃离心管中上清液→离心管底部物质干燥→菱角淀粉[2-4]2.3.2淀粉颗粒形貌分析扫描电子显微法。10XB-PC型正置(明暗场)全相显微镜拍摄菱角淀粉和马铃薯淀粉放大500和3000倍的照片。2.4淀粉溶解度的测定[5]用离心分离法测定淀粉的溶解度。称取一定量的淀粉糊液，在不同温度(65℃,70℃,75℃,80℃,85℃)下充分在离心机上离心分离30min，离心机转速为3000r/min。离心分离后，取出上层清液置于水浴上蒸干，入80℃干燥箱烘干至恒重，按下式计算溶解度及膨胀度：溶解度S(%)=A/W，A-上层清液蒸干并干燥后的质量(g)，W-离心管中淀粉干燥后的质量(g)。膨胀度=P/[W×（1-S）]P-离心管中膨胀淀粉质量，W-淀粉质量(g)，S-溶解度，以干基计。2.5淀粉老化值的测定[6-8]以一定的菱角淀粉凝胶收缩脱水后经离心分离出的水质量作为淀粉老化作用的指标。将一定浓度淀粉乳于沸水浴上加热20min，并调糊使浓度维持稳定，称取一定量的糊在2℃冰箱内放24h后取出，以3000r/min的转速离心分离15min，以分离出的水量作为老化值[9-10]。本实验取冰箱内的淀粉糊液加入离心管的量为15ml。3结果与分析3.1淀粉电子显微镜照片比较分析图1菱角淀粉颗粒形态（500×）图2马铃薯淀粉颗粒形态（500×）图3菱角淀粉颗粒形态（3000×）图4马铃薯淀粉颗粒形态（3000×）从拍摄的淀粉电镜照片(3000×)来看，菱角淀粉粒形状多为球形和椭圆形，不规则的形状较少。稍大的淀粉粒为圆形较多，偏小的淀粉粒形状偏长，呈椭球状马铃薯淀粉粒不规则形状较多,稍大的淀粉粒呈椭球形。放大3000倍的淀粉颗粒长轴的长度约为17-18μm。从拍摄的淀粉电镜照片(500×)来看，一定区域内菱角淀粉颗粒排布较为整齐且颗粒分布比较均匀无结团现象，大小和形状基本一致而马铃薯淀粉颗粒分布比较杂乱且淀粉颗粒大小差别较大，排布紧凑，不能清晰可见淀粉颗粒的形状。放大500倍的菱角淀粉颗粒长轴的长度为20μm左右。产生淀粉颗粒大小差异的原因可能与淀粉中直链淀粉的含量有关，不同来源的淀粉，直链淀粉含量不同，一般薯类约为20%，豆类约为30%-35%。菱角淀粉中直链淀粉含量比马铃薯淀粉中直链淀粉含量多，因而菱角淀粉颗粒平均大小比马铃薯淀粉颗粒要大。淀粉颗粒排列紧密程度的差别也与淀粉中直链淀粉含量有关系，菱角淀粉中直链淀粉含量多，分子间排列相对疏松，淀粉粒形态也较为清晰。而马铃薯淀粉颗粒中直链淀粉含量偏少，分子排布相对紧凑，其淀粉粒形状不规则，有结团的现象。3.2糊化温度对淀粉溶解度的影响发生糊化所需的温度称为糊化温度，糊化后的淀粉颗粒称为糊化淀粉。糊化的本质是水分子进入淀粉粒中，结晶相和无定形相的淀粉分子之间的氢键断裂，破坏了淀粉分子间的缔合状态，分散在水中成为亲水性的胶体溶液。本研究分别设定糊化温度为65℃、70℃、75℃、80℃、85℃，结果测定在以上糊化温度下菱角淀粉和马铃薯淀粉的溶解度（见表1）表1糊化温度对菱角淀粉和马铃薯淀粉溶解度的影响65℃70℃75℃80℃85℃菱角淀粉0.89%2.15%6.67%11.17%13.69%马铃薯淀粉0.00%7.20%9.50%31.33%65.81%图1糊化温度对菱角淀粉和马铃薯淀粉溶解度的影响由不同的糊化温度下测得的淀粉溶解度数据可以发现，随着糊化温度的升高，淀粉溶解度不断加大。菱角淀粉在65℃时溶解度相对较小，在70℃-85℃这段温度区间溶解度随着温度的增高而逐步增大。马铃薯淀粉在65℃时溶解度为0，在85℃时溶解度达到近70%，且马铃薯淀粉溶解度随糊化温度的变化幅度比菱角淀粉要大的多。3.3糊化时间对淀粉溶解度的影响本研究设定糊化温度为80℃。淀粉液糊化时间为10min、20min、25min、30min，结果测定在以上糊化时间糊化后菱角淀粉和马铃薯淀粉的溶解度(见表2)表2糊化时间对菱角淀粉和马铃薯淀粉溶解度的影响10min20min25min30min菱角淀粉4.78%5.22%5.79%6.67%马铃薯淀粉5.96%7.06%8.69%9.50%由糊化时间的变化测得的淀粉溶解度数据可以发现，糊化时间为30min时菱角淀粉和马铃薯淀粉的溶解度达到最大，为最佳糊化时间。3.4糊化温度对淀粉膨胀度的影响本研究分别设定糊化温度为65℃、70℃、75℃、80℃、85℃，结果测定在以上糊化温度下菱角淀粉和马铃薯淀粉的膨胀度（见表3）表3糊化温度对菱角淀粉和马铃薯淀粉膨胀度的影响65℃70℃75℃80℃85℃菱角淀粉0.89%1.87%2.14%5.24%7.14%马铃薯淀粉0.00%25.15%40.29%61.15%76.69%图2糊化温度对菱角淀粉和马铃薯淀粉膨胀度的影响由糊化温度的变化测得淀粉膨胀度的数据可以发现菱角淀粉在65℃时膨胀度较小，在75℃-85℃膨胀较快，存在一个初始膨胀阶段和迅速膨胀阶段，为典型的二段膨胀阶段过程，属限制型膨胀淀粉；马铃薯淀粉在整个温度范围内膨胀度变化非常显著，属膨胀淀粉。3.5糊化时间对淀粉膨胀度的影响本研究设定糊化温度为80℃。淀粉液糊化时间为10min、20min、25min、30min，结果测定在以上糊化时间糊化后菱角淀粉和马铃薯淀粉的膨胀度(见表4）表4糊化时间对淀粉膨胀度的影响10min20min25min30min菱角淀粉1.20%1.35%1.77%2.14%马铃薯淀粉26.14%31.11%35.60%40.29%糊化时间（30min之前）越长，菱角淀粉的膨胀度越大，30min时膨胀度达到最大。3.6淀粉溶液不同质量分数对老化值的影响淀粉稀溶液或淀粉糊在低温下静置一定的时间，混浊度增加，溶解度减少，在稀溶液中会有沉淀析出，如果冷却速度快，特别是高浓度的淀粉糊，就会变成凝胶体（凝胶长时间保持时，即出现回生）。淀粉的老化是一个淀粉分子从无序到有序的过程。完全糊化的淀粉，当温度降到一定程度之后，由于分子热运动能量的不足，体系处于热力学非平衡状态，分子链间借氢键相互吸引与排列，使体系自由焓降低，最终形成结晶。结晶实质是分子链间有序排列的结果，其过程包括直链分子螺旋结构的形成及其堆积、支链淀粉外支链间双螺旋结构的形成与双螺旋之间的有序堆积。本研究分别制2%、4%、6%、8%、10%的淀粉糊液（淀粉乳），测定其在不同溶液浓度下的老化值。(见表5）表5淀粉溶液不同质量分数对老化值的影响2%4%6%8%10%菱角淀粉10.8g9.0g6.2g2.9g0.9g马铃薯淀粉5.1g2.5g1.1g0.5g0.2g图3淀粉溶液不同质量分数对老化值的影响从以上数据可以看出，菱角淀粉的老化值受质量分数的影响很大，这是因为菱角淀粉中较高的直链淀粉含量使得老化值比马铃薯淀粉的老化值大，而且马铃薯淀粉中较高的单磷酸酯含量还影响到淀粉糊的峰值连续性，剪切稀薄作用和延缓老化的速率和程度。3.7不同pH值对淀粉老化值的影响改变淀粉糊液的pH分别为4.0、6.0、8.0、10.0这4个数值，测定不同pH条件下淀粉的老化值。(见表6）表6不同pH值对淀粉老化值的影响溶液pH值46810菱角淀粉8.9g11.2g9.8g7.9g马铃薯淀粉4.2g5.7g2.6g0.8g图6不同pH值对淀粉老化值的影响从以上数据可以得出：改变pH的方法。在pH=6.0时对实验用的两种淀粉的老化影响最大，因为在pH5.0-7.0，淀粉凝沉速率快,在更高或低pH值凝沉速率慢。可能是在酸或碱性环境下，淀粉分子带电荷，彼此推斥，从而使凝沉速率较慢。4结论4.1经淀粉颗粒形貌分析，菱角淀粉表现为颗粒排布较为整齐且颗粒分布比较均匀，形状多为球形和椭圆形，不规则的形状较少。稍大的淀粉粒为圆形较多，偏小的淀粉粒形状偏长。产生淀粉颗粒大小差异的原因、淀粉颗粒排列紧密程度的差别可能与淀粉中直链淀粉的含量有关，菱角淀粉中直链淀粉含量多，分子间排列相对疏松，淀粉粒形态也较为清晰。4.2通过与马铃薯淀粉的对比实验发现：菱角淀粉随着糊化温度的升高，淀粉溶解度不断加大。菱角淀粉在65℃时溶解度相对较小，在70℃-85℃这段温度区间溶解度随着温度的增高而逐步增大。淀粉溶解度随着糊化时间的增长而增大。菱角淀粉液溶解度越小，老化值越大。在改变溶液pH的条件下，pH值为6.0时，菱角淀粉老化值达到最大。在酸或碱性环境下，淀粉分子带电荷，彼此推斥，从而使凝沉速率较慢。4.3淀粉乳糊化时间(30min)内，糊化时间越长，糊化越完全，淀粉溶解度和膨胀度的值越大。致谢大学四年的时光转瞬即逝,转眼间我即将离开校园，走上社会。毕业设计实验是安徽农业大学给我的最后一门考验，从刚拿到毕业设计课题时的迷茫和不知从何下手到顺利完成本次设计，我收获了很多，知道了做一项研究实验是一件非常不容易的事情，要想做好它。自己首先要有耐心和恒心，其次要有钻研的精神，遇到困难积极寻求办法去解决。只有秉着严谨的治学态度和勤奋的精神才能做好研究。本论文是在张强老师的悉心指导下完成的，可以说如果没有张老师的指导与帮助，我是不可能做完这项实验的。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德对我影响深远。本论文从实验方案的确定到实验的完成，每一步都是在老师的指导下完成的，倾注了老师大量的心血。在此，谨向张强老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！在此感谢任文老师、孙伟老师对本实验的指导与帮助，同时感谢鲍磊同学和吴军军同学对本实验提出的建议与帮助。最后感谢大学四年来一直关心和支持我的师长、同学以及我的家人，祝福你们。参考文献[1]董仁威编著淀粉深度加工新技术[M]四川科学技术出版社1988[2]张燕萍主编变性淀粉制造与应用[M]化学工业出版社2001[3]张友松主编变性淀粉生产与应用手册[M]中国轻工业出版社1999[4]刘亚伟主编淀粉生产及其深加工技术[M]中国轻工业出版社2001.7[5]卢玉栋，吴宗华糊化条件对淀粉溶解度及性能的影响[J]《中国造纸学报》2003[6]胡强,孟岳成淀粉糊化和回生的研究[J]《食品研究与开发》2004.10[7]BakerLA,Rayas-DuarteP//cerealChemistry.[J].Starch,1998,75(3).-301～307[8]孟祥艳淀粉老化机理及影响因素的研究[J]《食品工程》2007.6[9]李向红，邓放明，刘展菱角淀粉主要性质的研究[J]《湖南农业大学学报》2004[10]洪雁，顾振彪，顾娟蜡制马铃薯淀粉性质的研究[J]《中国粮油学报》2008starchofCaltroprelevantpropertiesAuthor:YeXinAdvisor:ZhangQiang(collegeofteaa