淀粉糊老化动力学研究

2002,Vo.23,No.l2※基础研究淀粉糊老化动力学研究赵思明熊相华中农业大学食科系武汉40072月俞兰苓国家粮食储备局武汉科学俪究设计院武汉430079摘要以稻米为埌料,采用旋转粘度仪斫究较稀浓度淀粉糊的老化动力学。结果表明:不同类型稻米淀粉糊均呈假塑型流体的特征随存放时间的延长,其流变指数上升,淀粉糊的刚性增人淀粉糊的老化接近一级化学反应动力学模型,其反应级数稍大于1。用流变指数能较好的描述淀粉糊的老化功力学特征、淀粉糊的老化与其分散相的凝骤、沉淀和连续相的特性有关。当引入连续相流变指数和分散相沉淀率变量时,老化动力学模型的拟和精度进一步提高、直销淀粉和支链淀粉的相互作用会加剧老化进程。关键词稻米淀粉糊老化动力Abstract The retrogradation kinetics properties of rice starch pastes from three rice types, i.e. indica rice,japonica rice and glutinous rice were sludied separately by using a rotary rheometer. Results indicated that theretrogradation of starch pastes approached to the first order chemical reation model with the reaction order higherthan isilightly. The retrogradation kinetics properties of starch paste could be described well by rheological in-dex. The retrogradation was related to the properties of both continuous phase and disperse phase. The precision ofequation was the highest when the parameters of rheological index of continuous phase and the sedimentation ratioof dlosperse phase were introduced to the modlel, The interaction of any lose and amylopectin led to the increase ofRice Starch paste Retrogradation Kinetics新鲜淀粉糊为由直链淀粉胶体溶液和攴链淀粉团化动力学特性通过老化过程的模型研究,掌握由老化块为主要结构的均匀的两相体系,在存放过程中淀粉引起的淀粉质食品的时变规律,为淀粉流质食品贮存糊发生凝聚和产生胶体网络结构等老化现象1-3c淀粉品质的预测和控制提供理论依据来源、直链淀粉的含量“、支链淀粉的结构以:材料与方法及直链淀粉和支链淀粉的相4作用2、淀粉浓度、贮存温度等淀粉糊的流变学特性和老化动力学111.1材料籼型、粳型、糯型稻米,均为市售。都有较大的影响稻米是我国的重要粮食作物,稻米的12淀粉的制备待性、稻米食品的品质主要取决于其淀粉的特性c淀粉将稻米粉碎过80日筛,用无水乙醚和无水乙醇质食品在贮藏过程中发生的粘碉度、门感透明度等特(4:1,体积比)在索氏抽提中回流72h,脱去脂肪后用性的变化与淀粉老化的过程有着密切关系,不同类型索氏抽提法测得脂肪含量为0.08%(w/w)左右。再的食品通常具有特殊的质构要求粉丝方便米粉等食用0.5m0/L的NaoH溶液浸提h,脱去蛋白质,用蒸品通常要将淀粉适度老化从而获得一定的韧性,米粥馏水漂洗数次,干燥,用凯氏定氮法2测得蛋白质含等流质食品则需要抑制老化的发生以保持其柔软的口量为1%(w/w)左右。感根据食品特性对糊化淀粉的老化过程进行合理挖13支链淀粉的分离纯化制是食品加工领域的重要研究内容之一将脱去脂肪和蛋白质的淀粉用正丁醇-异戊醇法目前,对稻米淀粉在过量水分下的糊化机理、淀反复结晶5次,所得上清液经真空浓缩后用无水粉糊物系特性、淀粉糊的老化特性等进行过较多研究醇沉淀4-5次,笔温真空干燥,即得支链淀粉。测1,但对淀粉糊物系中两相的特性和放过程得支链淀粉的碘结合力为0.mg/g容购-0.09mg的时变规律及其对天然淀粉老化的影响还不很清楚,碳看C从而使我们对淀粉质食品的贮存品质难以进行准确的.4淀粉糊的制备预测和控制。本文采用旋转粘度仪,研究较稀浓度日倍的,然淀粉和支链淀(2%,w/w)下稻米淀粉糊及其两相的流变学特性和老粉)中国煤化工溶液约40m,于CNMHG※基础研究镘品学2002,Vol.23,No.24780℃:下水浴30mn,用0.1mol/LIC中和,蒸馏水容至100ml,制成淀粉糊.」4℃下保存,备川1.5沉淀率的测定取用14的方法制备的淀粉糊wg(约7Om),离分离(3rmin,20min)后称得沉淀重wg,则沉淀率=×100%1.6流变学特性的研究用流变仪(HAAK型旋转流变仪,德国,转子型号剪切速率,MⅤSP)在转速n=4,8,16、32、64、128r/min时,于4℃下分别测定大然淀粉糊(用1.4的方法制备)、离心后所得上清液(用1.5的方法得到,并以此作为淀粉糊的时间(d)连续相)和支链淀粉糊(用1.4的方法制备)的扭矩s图2稻米淀粉糊在存放过程的切应力响应曲线(N),并计算出个自对应的切应力r(r=As,Pa,A为常线,在较高流动速度下(n>64),曲线稍向下弯曲,其中数)。采用幂率定律τ=ηdu/dr)计算流变指数a和以糯稻淀粉糊的切应力最大。随存放时间的延长,不同粘度系数m(Pa·S)式中du/dr为速度梯度或剪切速类型稻米淀粉糊的切应力均逐渐上升。率(s),转子结构及流体的速度分布情况见图。当2.2淀粉在老化过程的流变学特性Ri-Ra很小时,du/dr=u/Ra-R。式中u为流体的根据淀粉糊的切应力向应曲线,采用幂率定律线速度,m/s;ux为转子外径的线速度,m/s:r为转」T=n(dm/dr)·计算存放过程中不同类型稻米淀粉糊至转筒之间任意半径,m;Ra为转子外径;Ri为转筒的流变指数a和粘度系数q,结果见图3内径。对」MVSP型转子,Ra=2lmm,Ri=20.8mm籼A=4.30.85存放时间(d)n)有放过程的流变指数图1转子结构及流体的速度分布简图采用非线性回归(SAS,nlin)计算流变指数和粘度存敵时间(d结果与分析图3不同类型稻米淀粉糊的流变指数和粘度系数2.1淀粉糊的切应力响应曲线由图3(a)可知、淀粉糊的流变指数均小于1表现种稻米淀粉糊在存放过程中的流变曲线相似出假塑性流体的特征。二种稻米淀粉糊在存放过程中以粳稻为例,淀粉糊在存放过程的切应力响应曲线见的流变指数均有所」升,表明新鲜淀粉糊的柔性较大图2。随存放时出图2可知,在较低流动速度下u4,接近直粉糊的流H中国煤化工,其中以籼稻淀CNMHG∈淀粉糊中以糯2002,vol.23,No.l2健品科擊※基础研究稻淀粉糊的粘度系数最大,见图3(b),其次依次为粳表1不同来源稻米淀粉糊的老化动力学方程稻和籼稻。粘度系数随存放时间的延长变化不大。2.3淀粉糊两相特性对流变指数的影响模型淀粉来源方程剩余平方和淀粉糊在仔放过程中产生相分离,以粳稻为例存(1)粳稻放过程屮连续相的流变指数和分散相的沉淀率对全淀糯f1,44×10粉糊流变指数的影响见图4秈稻虫=0.840x2.19×10(1)粳稻1A22.61×10糯稻(2)粳稻=0.078cx1410(3)粳稻=0.282(-7.497s1.48×10注:所有方程经检验后,显著性指标0.618可知,m习l时的回归方程的剩余平方和均小于一级反13.53应模型的剩余平方和,表明其拟和精度较高当方程中连续相流变指数引入连续相流变指数和分散相沉淀率时(粳稻),方程的拟和精度进一步提高,同时反应级数也相应增大。由沉淀率(%)表1可知,上述模型中,以模型(3)的精度最高(剩余平图4连续相流变指数和分散相沉淀方和最小)。方程中的k表明随存放时间的延长,流对全淀粉糊流变指数的影响变指数a逐渐增大。采用一级反应模型(式(1),m=1)计算淀粉糊及由图4可知,存放过程中全淀粉糊的流变指数随其两相中的老化速度常数,见图5。由图5可知,二种连续相的流变指数和分散相的沉淀率的增大而增大。淀粉糊中,均以天然淀粉糊的老化速度最搞,其次依次经相关性分析(SAS,cor),连续相的流变指数及分散为上清液和支链淀粉糊,由此可以推断,淀粉糊中连续相的沉淀率与全淀粉糊流变指数的线性相关系数分别相直链淀粉和分散相支链淀粉的相气作用导致淀粉糊为0.899和0.881,显著性分别为0.04和0.02,表明的老化进一步加深。连续相的流变指数和分散相的沉淀率对全淀粉糊的流变指数均呈显著正相关。大然淀料24淀粉糊老化动力学口上清液根据淀粉糊的的流变特性和沉淀特性,分别采用015支淀化学反应模型0梗稻摇稻分散相沉淀率的修正模型稻关类数5淀粉棚及其相的老化变常数=一KcK以及分散相沉淀率和连续相流变指数的修正模型3结论=-k(bs +e)x"不同类型稻米淀粉糊均呈假塑性流体的特征,随存放时间的延长,其流变指数上升,淀粉糊的刚性增描述淀粉糊存放过程的老化动力学特性。式中:X大淀粉糊的老化接近一级化学反应动力学模型其反为流变指数(即幂定律中的a值);t为存放时间;k为应级数稍大于1。用流变指数能较好的描述淀粉糊的老化速度常数,m为反应级数得出不同来源稻米淀粉老化动力学特性淀粉糊的老化与其分散相的凝聚沉糊在存放过程的老化动力学方程见表1淀和上和支链淀粉的相互当模型(1)中m=1时,为一级反应模型。由表1作用YHE中国主续相流变指数和CNMHG※基础研究便品馘2002,Vol.23,No.1249分散相沉淀率变量时,老化动力学模型的拟和精度进Chem,1999,76(2):282-291步提高,反应级数稍有增大。10 Yuan RC. Thompson D B. Rhrologiral and Properties of AgedStureh Pastc from Three Wa\ Maize Genotypes. Cereal CheIn.参考文献1998.751):117-1I Mitchell JR, Ledward DA Functional Properties of Food Macnr II Miles M J, Morris V J, Orford PDr al. The Rules nf Amymolecules. England elsevier applied science publishers LTDloes and Amylopectin in the Gelation and Retrogradation ulStarch (arbnhvdr Res.1985. 135: 271-2812赵思明,熊善柏,张内华.淀粉物系及其老化特性研究,中12 DouhlierJL. Lamas(、I灬 eur M. A Retrogradation Investiga国粮油学报,2001,16(2):18~21ion uf Cereal Starrh Paste and Gels. Elfeel of ra:ting Proce-3 Jacobson M R, Lanni M. Beaniller Ja Retrogradation of starchdures. Carbuhytr Polvm 1987(7): 251 275from Differet Botanical Source>. Cereal Chen. 1997. 74(5): 13 Zhang W, lacksou Ds. Retrograclatiou Behavior of Wheal Stareh5I-518Gels With Differing Molecular Profiles. Journal of Fuod science4 Eliasson A C. 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It was alsofound that there was no correlation between the double endothermic overshoots and annealing trealmentKey words Beef Glass Temperature中国煤化工卜海市教委科学发展基金项目资助(01311212)CNMHG