荸荠淀粉的物化特性研究

2008年1月第23卷第1期

中国粮油学报

JournaloftheChineseCerealsandOilsAssociationVo.l23,No.1

Jan.2008

荸荠淀粉的物化特性研究

尹志华 汪 兰 田斌强 吴 佳 谢笔钧

(华中农业大学食品科技学院,武汉 430070)

摘 要 以荸荠为原料提取淀粉,测定了淀粉的组成、颗粒及糊化、老化等方面的性质。结果表明,淀粉中直链含量为27.3%,淀粉颗粒为椭圆、多角等形貌,颗粒表面光滑平整,粒径为3~14 m,为接近A型的C型晶体。热力学参数分别为To64.08 、Tp67.70 、Tc72.85 和 H11.97J/g干重。荸荠淀粉达到糊化温度后膨胀和溶解能力大于玉米淀粉、小于木薯淀粉,具有很高的黏性,透明度较好,抗冻融优良远高于木薯和玉米淀粉,但较易凝沉。

关键词 荸荠 淀粉 物化 特性

淀粉是一种典型的均聚多糖,用以储藏能量,广泛存在于植物的根、茎、叶、果实乃至花粉中。淀粉的用途也相当广泛,它可以用作增稠剂、稳定剂、交

[1]

联剂、持水剂、膨胀剂和胶黏剂等。不同来源的淀粉其性质、功能有很大差异。玉米、小麦、木薯、马铃薯、大米等淀粉的研究已经不少,而荸荠等非传统类淀粉的良好功能性质却有待我们进一步研究开发。

荸荠(Eleocharisturerosa),又名马蹄、地栗、乌茶、马荠、红慈菇等,原产我国南部和印度,为莎草科荸荠属多年生水生草本植物,其皮呈赤褐色,形扁圆,皮薄,肉脆嫩而多汁,清香爽口。含有丰富的营养成分,并具有一定的药用价值,是一种优良的药食兼用的果蔬类食物

[2-4]

新鲜荸荠购于广州市白云山农产品批发市场,通过清洗、去皮、削块、匀浆、水洗过滤、沉降、干燥等得荸荠淀粉。玉米淀粉、木薯淀粉为武汉淀粉厂提供。1.2 实验设备

扫描电镜:HITACHIX-650,日本;D/max-RA 型X-射线衍射仪:日本理学公司;差示量热扫描仪DSC822:瑞士梅特勒托利多;快速黏度测定仪[RapidViscoAnalyzer(RVA-4)]:澳大利亚New portScientificPty.Ltd;722型分光光度计:上海第二分析仪器厂。1.3 实验方法1.3.1 淀粉组成分析

参考文献[6]、[7]相关方法,分别测定荸荠淀粉中水分、灰分、蛋白质、脂肪、粗纤维等组分的含量。直链淀粉含量按照文献[8]、[9]中方法测定。1.3.2 淀粉颗粒性质1.3.2.1 形貌大小

将淀粉样品用乙醇配制成1%淀粉 乙醇悬浮液,取一滴悬浮液于铝棒上,然后在表面镀上金查钯,采用扫描显微镜扫描,扫描过程加速电压为20kV。

1.3.2.2 晶体特性

室温下采用D/max-RA 型X-射线衍射仪测定淀粉的结晶特性。X-衍射条件:CuK 辐射,管压35kV,管流30mA,扫描速度8 /min,扫描范围3 ~50 ,步宽0.02 。1.3.3 热特性

量e

。荸荠可加工成多种产品,一

般可加工成削皮清水马蹄,糖荸荠、荸荠糖、荸荠脯、

荸荠粉等产品,还可以用于加工成风味不同的荸荠饼,荸荠糕、威化马蹄件、马蹄香球、鲜奶马蹄盏、马蹄露、蜜汁荸荠、冰镇糖汁荸荠、雪花荸荠、酸辣荸荠

[2-3,5]

等产品,但对其与加工相关的理化特性、结构却少见报道。为此,着重研究了荸荠淀粉的物化性质,并与木薯和玉米淀粉进行比较,以期为它的生产、加工、产品设计等提供参考。

1 材料与方法

1.1 原料及试剂

收稿日期:2006-10-16

作者简介:尹志华,男,1981年出生,在读硕士,食品科学

通讯作者:谢笔钧,女,1943年出生,教授,博士生导师,天然产物

与高分子化学

第23卷第1期

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尹志华等 荸荠淀粉的物化特性研究

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DSC822测定。称取淀粉样品2.5mg(干基)于铝盘中并加入5.0 L的去离子水,密封后置于冰箱(4 )中过夜,测试前室温下平衡1h。以空白的铝盘用作参比,加热范围30~100 ,加热速率10 /min。1.3.4 与玉米、木薯淀粉性质比较1.3.4.1 膨胀度与溶解度

将2%(W/V)的淀粉-水悬液在65~90 不同温度水浴中搅拌糊化30min,然后将淀粉糊倒入离心管,3000r/min离心20min。将上层清液小心倾出置于铝盒中,先在烘箱80 左右烘至少许水分后105 烘至恒重。溶解度为上清干燥物与总淀粉干重的比值,膨胀度为离心后淀粉糊重与糊中所含淀粉干重的比值。

1.3.4.2 黏度特性

淀粉糊的黏度特性用快速黏度测定仪测定。称取3.0g(干基)淀粉样品置于铝杯中,加入25mL去离子水,用搅拌桨搅拌数下使淀粉分散。整个过程包括:50 开始并保持1min,然后在3.75min内升温至95 ,保持2.5min,3.75min内降温至50 ,然后50 保持2min,在13min时结束全部测定。1.3.4.3 透明度

将1%(W/V)的淀粉-水悬液在90 水浴中糊化搅拌30min,室温冷却30min后用分光光度计于600nm处测淀粉糊的透光率。

1.3.4.4 凝沉性

将1%(W/V)的淀粉-水悬液在90 水浴中搅拌糊化30min,冷却至室温后置于50mL量筒中,观

察糊液的分层及其界面的下降情况,以上层所占体

积百分比表示凝沉性质好坏。1.3.4.5 冻融稳定性

将6%(W/V)的淀粉-水悬液在90 水浴中搅拌糊化20min后,倒入50mL离心管并在90 水浴中平衡10min,随后立即放在-18 冰箱储藏20h,再常温解冻4h,24h为一个循环,经过不同的循环后,3000r/min离心20min,计算水的析出率。

2 结果与分析

2.1 组成分析

表1 荸荠淀粉的成分组成

样品

水分

蛋白质0.29%

脂肪0.09%

粗纤维0.25%

灰分0.44%

直链淀粉27.3%

荸荠淀粉11.95%

注:水分以湿基计算,蛋白质、脂肪、粗纤维、灰分均以干基计算,直链与支链淀粉总和为100%。

通过表1可知通过水提方法所得荸荠淀粉中除水分外其它杂成分含量仅为1.07%,纯度相对较高。荸荠淀粉中直链淀粉的含量也比较高,这对荸荠淀粉的性质和功能有很大的决定作用,理论上相对更易结晶和老化。

2.2 颗粒形貌大小

荸荠淀粉的扫描电镜图如图1所示,其形状有椭圆形、多角形等,淀粉颗粒表面均较光滑、平整。用电镜标尺测得淀粉长轴粒径范围为3~14 m,平均粒径为8 m,与木薯、玉米等淀粉颗粒荸荠淀粉的颗粒较小。

[10-11]

相比,

图1 荸荠淀粉颗粒的SEM照片

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2.3

晶体特性

中国粮油学报2008年第1期

析出,反映的是淀粉分子与水分子的相互作用。在

65~90 范围内,荸荠、玉米淀粉的膨胀度与溶解度,分别随温度的升高相应的增大。木薯淀粉的膨胀与溶解尤为明显,当从较低的65 开始时其膨胀度与溶解度都已较大,到75 后,2%浓度所含水分不足以使木薯淀粉充分膨胀,故其值无法准确测得。荸荠淀粉的膨胀度从70 开始变得较大,而玉米淀粉直到85 后才有较大的值。荸荠淀粉的膨胀度和溶解度在不同温度下都略大于玉米淀粉,但小于木薯淀粉。2.6 黏度特性

表3 荸荠、玉米、木薯淀粉糊黏度曲线的特征值(RVA)

图2 荸荠淀粉的X-射线衍射图样

样品

荸荠淀粉的X-射线衍射图样如图2所示,2 为15.26 处有一中强峰,17.42 、18.06 、23.18 处分别有一强峰,它们所对应的d值分别为0.58、0.51、0.49、0.39nm,结晶峰都比较尖锐、狭窄,与文献

[12-14]

峰值黏度最低黏度衰减值最终黏度回生值峰值时间起始糊化

/cP/cP/cP/cP/cP/min温度/

3.734.133.60

68.7072.7565.55

荸荠淀粉7957.003788.004169.004816.001028.00玉米淀粉3909.001162.002747.002688.001526.00木薯淀粉5439.002733.002706.003703.00970.00

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