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淀粉糊的透明度及其影响因素的研究

发布日期:2015-06-07 10:28:55
透明度是淀粉糊所表现出的重要外在特征之 一,直接关系到淀粉类产品的外观和用途,进而影响 到产品的可接受性。它受多种因素的影响,首先与淀 粉的来源有关,不同植物的淀粉,由于分子结构不 同,直链淀粉和支链淀粉的含量也不同,因此所表现 出的物理化学性质(如透明度)就有很大差异;在糊 化作用过程中,添加的其它物质组分通过与淀粉分 子之间的相互作用,从而对淀粉糊的透明度产生影 响。此外,淀粉糊化后由于老化而产生的胶凝或凝沉 作用也会严重影响淀粉糊的透明度。
本文从淀粉的分子结构因素入手,对淀粉糊的 透明度及其影响因素进行分析和研究,为实际应用 提供依据。
1试验材料和方法
1.1试验材料和主要仪器设备
葛根淀粉:按文献[1,10]的方法进行制备;玉米 淀粉:山东诸城淀粉厂;马铃薯淀粉:浙江菱湖淀粉 厂。
DSC-7型差示扫描量热仪:美国Perkin-Elmer 公司;UV-240紫外分光光度计:日本Shimadzu公 司;722型分光光度计:上海第二分析仪器厂。
1.2试验方法 1.2.1透明度的测定
透明度测定的方法有数种。本文根据Craig 法K],并按以下步骤进行:准确称取50mg淀粉样品 (按干基计)置磨口具塞试管,加5 mL蒸馏水混匀 后制成1X的淀粉乳。将试管置沸水浴中加热30 min(其间每隔5 min充分振荡试管一次),再冷至室温。以蒸馏水为空白,用UV-240紫外分光光度计对 淀粉糊从400 nm〜700 nm进行扫描,观察透光率 的变化。由于在淀粉的分子结构中无生色基团,几种 淀粉糊对吸收波长均无特异性,但淀粉糊的透光率 随波长的增加而增加,因此选择650 nm测定淀粉 糊的透光率,以透光率(%%)的值表示淀粉糊的透 明度。
1.2.2添加NaCl后淀粉糊的透明度
按1. 2. 1制备淀粉糊后,于室温向淀粉糊中加 入不同量的NaCl。充分振荡试管,使NaCl完全溶 解,测定透光率。
1.2.3添加蔗糖后淀粉糊的透明度
按1. 2. 1制备淀粉糊,由于加入蔗糖会使体系 的体积增大,因此在制备淀粉糊时必须相应减少水 的用量。待蔗糖加入并完全溶解后,用蒸馏水将糊液 的总体积调整至5mL,测定透光率。
1.2.4添加柠檬酸后淀粉糊的透明度
按1. 2. 1制备淀粉糊后,于室温向淀粉糊中加 入不同量的柠檬酸。充分振荡试管,使柠檬酸完全溶 解,测定透光率。
1.2.5淀粉老化后的透明度
准确称取一定量的淀粉样品(按干基计)于 DSC铝坩埚中,以微量进样器加入一定量的水,使 铝坩埚中淀粉乳的浓度为20X,坩埚中样品的总质 量以7. 00〜7.40 mg为宜。坩埚加盖密封后,于室 温平衡# h,以空坩埚作为参比,从30B加热至 100°C,扫描速率为10°C/min,记录每份样品的糊化 焓。为确保淀粉样品完全糊化,以40B/min速率从 100C迅速降至30C,再对样品从30C加热至 100 C。糊化后的样品储存于4 C,然后在储存后的 第!2,4,7,14,21 d分别取样进行DSC测定,测定 在4 C储存条件下不同储存时间的老化焓,每份样
品均进行3次平行测定。根据淀粉糊化所需的糊化 焓以及淀粉老化后的老化焓,按下式计算在一定温 度条件下放置一定时间后淀粉糊的老化度(或称老 化率%
淀粉老化后的老化焓
2. 2盐、糖及柠檬酸的添加对淀粉糊透明度的影响 Craig等34曾报道NaCl可较大幅度地降低马 铃薯淀粉糊的透明度,但对木薯及小麦淀粉糊的透 明度几乎没有影响。
-X100
淀粉糊化所需的糊化焓'
按1. 2. 1制备淀粉糊,贮存于4.,分别于储存 后的第1,,4,7,14,21 d测定透明度。
2结果与讨论
2.1分子结构对淀粉糊透明度的影响
淀粉糊化后,其分子重新排列相互缔合的程度 是影响淀粉糊透明度的重要因素。如果淀粉颗粒在 吸水与受热时能够完全膨润,并且糊化后淀粉分子 也不发生相互缔合,则在淀粉糊液中无残存的淀粉 颗粒以及回生后所形成的凝胶束,因此淀粉糊就非 常透明,当光线穿过淀粉糊液时,无反射和散射现象 产生。从表1中看出,大的淀粉颗粒较易吸水膨胀, 糊化后所形成的糊液比较透明。淀粉的含磷量也是 影响透明度的一个重要因素,较高的含磷量使淀粉 分子带同种电荷,导致分子之间相互排斥而增大光 线的穿透力,糊液的透明度因而得以提高3 3 4。磷酸基 的存在使淀粉分子的亲水性增强,促进淀粉颗粒的 膨润糊化和分子的分散,但是从淀粉回生的机理来 看发生聚合作用主要是直链淀粉分子,而磷主要是 以磷酸酯键结合于支链淀粉分子34,磷酸基的存在 对淀粉分子之间的聚合起到抑制作用有利于淀粉糊 液透明度的提高。
表1几种淀粉的结构参数及淀粉糊的透明度 Table 1 Structural parameters and paste light transmittances of different starches
从实验结果(图1)来看,NaCl对淀粉糊透明度 的影响与NaCl的添加量有关。当添加量小于1& 时,影响较大。以添加量为1&时计算,马铃薯淀粉 糊的透明度降低19. 6&,葛根和玉米淀粉糊的透明 度则分别降低9. 8&和7. 9%;当添加量大于1& 时,影响则不明显。NaCl的加入主要是降低了水分 活度,影响淀粉分子的水合作用,使淀粉的膨润和糊 化受到影响,进而降低透光率。
直链淀粉含量增高会使透明度降低,如高直链 玉米淀粉的透光率仅为5&。平均聚合度值较 高的直链淀粉分子的流体动力学半径较大,因而在 糊液中空间位阻较大,易通过形成分子内氢键呈卷 曲状态,分子与分子之间难以形成平行取向,值 越大,越不容易平行取向,即分散性越好。从表1可 知,马铃薯和葛根淀粉的值较高,相应的淀粉糊 较透明,玉米淀粉的值较低,淀粉糊的透明度也 低。
从图2可见,当淀粉糊中蔗糖浓度达20%时, 葛根和玉米淀粉糊的透明度分别提高36. 6%和52. 6%。马铃薯淀粉糊的透明度已达97%,其糊液的透 明度虽然不会因蔗糖的添加而提高,但也不会因蔗 糖的添加而下降。蔗糖的添加可以提高淀粉糊的透 明度是由于蔗糖提高溶液体系的折光指数[2 ]而使淀 粉糊的透明度显著提高。此外,蔗糖分子和水分子均 与淀粉分子形成氢键3 4,减弱了淀粉分子间形成氢 键的能力,淀粉糊的透明度也因此增大。
图3表明,添加柠檬酸可提高葛根淀粉糊和玉 米淀粉糊的透明度,当糊液中柠檬酸的浓度为0. 2 %
 
第1期
杜先锋等:淀粉糊的透明度及其影响因素的研宄
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时,透明度提高的幅度分别达48. 1&和53. 7&。与 蔗糖相似,柠檬酸也不影响马铃薯淀粉糊的透明度。 当淀粉糊中有柠檬酸存在时,淀粉分子带同性电荷 而相互排斥,从而促进了淀粉分子在水溶液中的分 散。因此,添加柠檬酸可提高淀粉糊的透明度。
图3柠檬酸浓度对淀粉糊透明度的影响 Fig. 3 Influence of citric acid on starch paste light transmittances
2.3老化对淀粉糊透明度的影响
由图4可见,在淀粉糊储存初期(0〜4)d,老化 作用十分明显,老化度的增加几乎与时间呈线性关 系;在储存的中期和后期(4〜21)d,老化度的增加减 弱并逐渐趋于“饱和G而透明度正好与老化度的情 况完全相反,在储存初期,透明度迅速下降,4 d后 基本达到极限。
图4老化对淀粉糊透明度的影响 Fig. 4 Influence of retrogradation on starch paste light transmittances
在糊化作用过程中,直链淀粉分子首先从淀粉 粒中逸出[9]。当淀粉糊在低温(4K)储存时,直链淀 粉分子相互缠绕,分子链之间相互作用的几率大为 提高,部分链段形成交联网,部分链段作平行取向形 成凝胶束,这一过程在几天甚至数小时即可完成。因 此,在储存初期,老化度迅速增加。由于糊液中快速 形成的交联网和凝胶束对光线的反射,透明度因此 迅速下降。而存在于淀粉粒中的支链淀粉则逐渐分 散于直链淀粉所形成的交联网中,由于支链淀粉的 分子体积很大,分支链的数目很多,这一过程需数天 至数周才万方数据,11],因此随着支链淀粉的逐渐分 散,凝胶的逐步形成,透明度逐渐下降到一极限值。
3结论
1)淀粉颗粒在过量水中受热膨润糊化,糊液中 的淀粉分子也不发生交联和缔合,则由于糊液中无 残存的淀粉颗粒和老化后所形成的交联网和凝胶 束,当光线穿过糊液时,不会发生反射和散射,此时 淀粉糊透明度达到理想状态的极大值。
2)粒径较长、含磷量较高、直链淀粉值较大的 淀粉,透明度较高;直链淀粉含量较高的淀粉,糊液 的透明度较低。
3)NaCl降低淀粉糊的透明度,而蔗糖、柠檬酸 则可提高其透明度。
4)淀粉糊在储存初期(4°C,0〜4 d),透明度迅 速下降,随后透明度下降减缓趋于极限。
 
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