劉洵妤楊 馮趙小皖趙國華,2

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1,重慶 400715)

(重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)重點實驗室2,重慶 400715)

不同品種菱角淀粉的理化特性研究

劉洵妤1楊 馮1趙小皖1趙國華1,2

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1,重慶 400715)

(重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)重點實驗室2,重慶 400715)

研究了 3種不同品種菱角(無角、兩角和四角)淀粉的理化特性。3種菱角淀粉中直鏈淀粉的質(zhì)量分數(shù)在 26.12%～29.71%之間,無角菱淀粉中直鏈淀粉的含量明顯低于其他兩種菱角淀粉。3種菱角淀粉溶解度和膨潤力都比較低,在 60～90℃的溶解度范圍為 4.4%～20.68%,膨潤力范圍為 0.77～12.64,且品種間差異不大。菱角淀粉的吸水能力在 0.87～1.08 g/g范圍內(nèi),吸油能力在 1.01～1.16 g/g之間。3種菱角淀粉糊的黏度較低,6%的淀粉糊的峰值粘度為 155～181 BU,但熱穩(wěn)定性非常好,降落值都為 0 BU。3種菱角淀粉糊化后透明度在 20.5%～22.4%之間,但菱角淀粉糊的透明度在儲藏期間下降很快,表明菱角淀粉易于老化。3種菱角淀粉凝沉穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性都比較差,品種間凍融穩(wěn)定性沒有顯著性差異。

菱角 淀粉 理化性質(zhì)

菱角 (Trapa)屬于被子植物門,雙子葉植物綱,桃金娘目,菱科 (Trapaceae)、菱屬 (Trapa L.),與荷習(xí)性相似,適于高溫多濕多日照的環(huán)境,為一年生水生草本植物。菱角品種多以色論,有青菱、白菱、紅菱、紫菱、元寶菱;以角分,有四角菱、兩角菱、無角菱。菱角營養(yǎng)成分齊全,含量豐富,其中淀粉質(zhì)量占菱肉總質(zhì)量的 24%[1],淀粉作為菱角中的一種主要的化學(xué)成分,其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)會直接影響到菱角的食用品質(zhì)及工工藝品質(zhì),菱角淀粉作為一種新型的食用淀粉資源,其利用價值有待挖掘,但目前有關(guān)這方面的研究卻少見報道。本試驗對 3種不同品種的菱角淀粉的主要理化性質(zhì)進行了研究,期望能為菱角進一步的研究和加工利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

無角菱 (Trapa acornisNakano)、四角菱 (Trapa QuadrispinosaRoxb)均產(chǎn)自江蘇南湖;兩角菱 (Trapa biocornisOsbeck)產(chǎn)自四川西昌;馬鈴薯直鏈支鏈淀粉標準品:Fluka公司。

721可見分光光計:上海精科科學(xué)儀器廠;Visko2 graph-E布拉班德黏度儀:德國Brabender公司;ZH2 WY-200B全溫度恒溫培養(yǎng)振蕩器:上海智誠儀器設(shè)備廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 菱角淀粉的制備

新鮮菱角經(jīng)過洗滌、去皮后加入適量的水打漿,然后用 200目的濾布過濾,收集濾液,將濾渣加適量的水重復(fù)打漿、過濾,收集濾液。合并濾液,在室溫下靜置 12 h后,棄去上清液,收集下層沉淀物。將沉淀反復(fù)水洗后得到的漿液室溫下靜置 12 h后,棄去上清液,收集沉淀物在 40℃下鼓風(fēng)干燥 12 h,將烘干后的沉淀物粉碎成粉末即得到成品淀粉。經(jīng)測定,成品無角菱、四角菱和兩角菱淀粉的水分質(zhì)量分數(shù)分別為 12.23%、13.13%和 13.93%;淀粉質(zhì)量分數(shù)分別為 86.30%、83.40%和 85.89%。

1.2.2 菱角淀粉中直鏈淀粉含量的測定

采用 GB/T15683—1995中直鏈淀粉含量的測定方法[2]。

1.2.3 菱角淀粉溶解度與膨潤力的測定

稱取 1.000 g淀粉配制成 50 mL 1.0%的淀粉乳,根據(jù)淀粉的水分含量計算出干基淀粉質(zhì)量 (W/ g)。在不同溫度(55、60、65、70、75、80、85、90、95℃)下將配制好的淀粉乳加熱攪拌 30 min,以 5 000 r/min離心15 min,將上清液置于水浴上蒸干,放入103℃烘箱烘干,稱重得被溶解淀粉質(zhì)量 (A/g),計算出其溶解度 (S/%)。由離心管中膨脹淀粉質(zhì)量(P/g)計算其膨潤力(B)。計算公式如下:

1.2.4 菱角淀粉吸水吸油性的測定

稱取 5 g淀粉樣品于離心管中,稱重后加水30 mL,攪拌 30 min后再加水 10 mL,以 1 600 r/min離心 25 min,棄去上清液,稱取沉淀物的質(zhì)量,計算吸水率。菱角淀粉吸油性:稱取 1 g淀粉樣品于離心管中,稱重后加植物油25 mL,攪拌 20 min后以 3 200 r/min離心 25 min,棄去上清液,稱取沉淀物的質(zhì)量,計算吸油率。計算公式如下:

吸水(油)率 =淀粉樣品吸水 (油)前后的質(zhì)量差/淀粉樣品原來干基質(zhì)量 ×100%。

1.2.5 菱角淀粉糊糊化特性

將淀粉樣品配制成6.0%的淀粉乳溶液100 mL,使用 Viskograph-E布拉班德黏度儀測定淀粉乳的黏度特性。測定程序設(shè)定如下:將淀粉乳從 30℃以7.5℃/min升溫速率升溫至 95℃,然后在 95℃保溫 15 min,之后將淀粉糊從 95℃以 8.5℃/min的降溫速率降溫至 50℃,最后在 50℃保溫 5 min。

1.2.6 菱角淀粉糊透明度的測定

將淀粉配制成 1.0%的淀粉乳在沸水浴中攪拌加熱 30 min,再冷卻到室溫 (25℃),以蒸餾水做空白,在 640 nm的波長下用分光光度計測定淀粉糊的透光率。之后將樣品儲存在 4℃,每隔 24 h測定其在 640 nm的波長透光率。

1.2.7 菱角淀粉糊的凝沉特性

分別稱取菱角淀粉樣品,配制 1.0%的淀粉乳,在沸水浴中加熱 30 min,使之糊化,然后將淀粉糊倒入 50 mL量筒,室溫下靜置,每隔 2 h記錄上清液的體積,觀察 24 h,用上清液體積隨時間的變化情況來表示糊的凝沉性質(zhì)。

1.2.8 菱角淀粉糊的凍融穩(wěn)定性

配制 6.0%的淀粉乳,于沸水浴上加熱糊化并維持 15 min。稱取一定質(zhì)量的淀粉糊置于離心管中,在 -18℃的冰箱中放置每隔 24 h后取出于室溫下解凍,以 3 000 r/min離心 15 min,棄去上清液,稱重得沉淀物質(zhì)量,計算析水率。計算公式如下:

式中:P為析水率/%;M1為脫水前淀粉糊的質(zhì)量/g;M2為脫水后淀粉糊的質(zhì)量/g。

1.2.9 數(shù)據(jù)處理

測定結(jié)果以 X±s表示,方差分析采用 SPSS軟件的DUNCAN分析,檢驗的顯著性水平為 P<0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 菱角淀粉顆粒的理化特性

2.1.1 菱角淀粉直鏈淀粉的含量

表1 菱角淀粉中直鏈淀粉含量

從表 1中可以看出,菱角淀粉中直鏈淀粉的質(zhì)量分數(shù) 26.12%～29.71%,高于文獻中報道的馬鈴薯淀粉的直鏈淀粉質(zhì)量分數(shù) 16.6%～20.4%[3]。3種菱角淀粉中四角菱淀粉中直鏈淀粉的含量最高,但與兩角菱淀粉中直鏈淀粉的含量接近,而無角菱淀粉中直鏈淀粉的含量則明顯低于四角菱和兩角菱。3種淀粉間直鏈淀粉與支鏈淀粉的比值的差異性與直鏈淀粉含量的差異相似,即無角菱淀粉明顯低于四角菱和兩角菱淀粉。無角菱淀粉支鏈淀粉含量最高,兩角菱淀粉次之,四角菱淀粉最小。直鏈淀粉含量因淀粉的植物來源的不同而差異較大。另外,在淀粉顆粒生長過程中,氣候條件和土壤類型也會影響淀粉顆粒的直鏈淀粉含量。

2.1.2 菱角淀粉的溶解度與膨潤力

圖1 溫度對菱角淀粉溶解度的影響

不同溫度下3種菱角淀粉的溶解度如圖1所示。3種菱角淀粉的溶解度范圍為 4.4%～20.68%。各種菱角淀粉的溶解度均隨著溫度的升高而增加。當?shù)矸弁耆院蠹?95℃時,兩角菱溶解度最大(20.68%),四角菱溶解度次之 (19.73%),無角菱溶解度最小 (19.09%)。3種菱角中除了兩角菱和無角菱淀粉有顯著性差異外,其他樣品相互間的差異并不存在顯著性。3種菱角淀粉間溶解度的差異可能與其淀粉中的直鏈淀粉含量和磷酸基團的含量有關(guān),直鏈淀粉和磷酸基團含量越高,淀粉的溶解度也越高[4]。

不同溫度下菱角淀粉的膨潤力如圖 2所示。3種菱角淀粉的膨潤力比較小,為 0.77～12.64,屬限制型膨脹淀粉,這說明菱角淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較緊密。3種菱角淀粉的膨潤力都與溫度呈正相關(guān),即隨著溫度的上升,未溶解的淀粉分子間的氫鍵不斷斷裂,逐漸被淀粉分子上的羥基與水分子形成的氫鍵所替代,從而吸水膨脹,因而淀粉的膨潤力隨溫度的上升而增加。無角菱角和四角菱淀粉在 60～70℃時膨潤力較小,而在 70～90℃迅速增加,四角菱在 60～80℃膨潤力較小,而在 80～90℃迅速增加,這種膨潤力迅速增加過程的存在可能與菱角淀粉在此溫度范圍內(nèi)的糊化有關(guān)。當?shù)矸弁耆院蠹?5℃時,兩角菱膨潤力最大 (12.64),四角菱溶解度次之(12.18),無角菱膨潤力最小(11.63),但樣品間的差異并不顯著。

圖 2 溫度對菱角淀粉的膨潤力的影響

2.1.3 菱角淀粉的吸水吸油性

淀粉的吸水性是其評價淀粉在食品體系中穩(wěn)定性的重要指標,而吸油能力則反映了其乳化蛋白質(zhì)的能力[5]。不同淀粉樣品的吸水和吸油率如圖 3所示。由圖 3可看出:兩角菱淀粉的吸水性最高為1.08 g/g,無角菱淀粉 0.89 g/g略高于四角菱淀粉0.87 g/g,但兩者間沒有顯著性差異。這種吸水能力的差異受到淀粉顆粒大小影響[6]。由圖 5還可以看出:兩角菱淀粉吸油率 1.16 g/g略高于四角菱淀粉1.15 g/g,但兩者間差異并不顯著,無角菱淀粉的吸油率(1.01 g/g)最小。3種菱角淀粉間吸油性的差異可能是由于直鏈淀粉含量差異引起的。帶有極性的脂肪物質(zhì)可以與直鏈淀粉分子形成螺旋狀籠形結(jié)構(gòu),從直鏈淀粉含量看,兩角菱淀粉與四角菱淀粉直鏈淀粉含量接近,都明顯高于無角菱淀粉,因此其吸油性也都高于無角菱淀粉。

圖3 菱角淀粉的吸水吸油性

2.2 菱角淀粉糊的理化特性

2.2.1 菱角淀粉糊的糊化特性

3種菱角淀粉糊的布拉班德黏度曲線如圖 4所示,其對應(yīng)的特征值見表 2。無角菱、四角菱和兩角菱 3種菱角淀粉的凝膠形成溫度,即開始糊化的溫度分別為 80.8、84.3和 79.4℃。當溫度達到糊化起始溫度時,淀粉粒突然膨脹,大量吸水,溶液黏度迅速上升,并逐漸達到峰值。試驗結(jié)果顯示,無角菱、四角菱和兩角菱淀粉的峰值黏度分別為 155、171、181 BU,遠遠低于文獻報道的玉米淀粉的峰值黏度281 BU和馬鈴薯淀粉的峰值黏度 720 BU[7],這說明3種菱角淀粉的增稠能力并不強,其中無角菱淀粉的增稠能力最弱,可應(yīng)用于軟糖的填充料,使軟糖不粘牙。

降落值反映淀粉糊的熱穩(wěn)定性,降落值越低,表明其熱穩(wěn)定性越好。從表 2可見,3種菱角淀粉的降落值都為 0 BU,說明 3種菱角淀粉的熱穩(wěn)定性非常好,也表明菱角淀粉淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常緊密,分子間締合程度比較大?；貜?fù)值表示淀粉糊冷卻過程中直鏈淀粉形成凝膠的能力或老化的趨勢,也是淀粉糊的冷穩(wěn)定性的標志,值越小,糊的冷穩(wěn)定性越好[8]。無角菱、四角菱和兩角菱淀粉糊的回復(fù)值分別為 53、81、83 BU,這說明相對于其他兩種菱角淀粉,無角菱淀粉老化較慢。兩角菱和四角菱淀粉糊的回復(fù)值高于無角菱淀粉糊,這可能與無角菱淀粉直鏈淀粉含量低于兩角菱和四角菱淀粉有關(guān)。線性的直鏈淀粉分子的締合比支鏈淀粉容易得多,所以含直鏈淀粉較多的淀粉生成凝膠的過程更為迅速。

圖4 菱角淀粉的布拉班德黏度曲線

表2 菱角淀粉的布拉班德黏度曲線特征值

2.2.2 菱角淀粉糊的透明度

3種菱角淀粉在 4℃條件下儲藏 168 h期間的透光率如圖 5所示。透光率越大,則透明度越高。從圖 5可看出,3種菱角淀粉中兩角菱的未經(jīng)過儲藏時透明度的最大,為 22.4%,無角菱次之,為21.7%,四角菱最小為 20.5%。影響淀粉糊透明度的因素很多,主要取決于淀粉的來源和種類。另外,有研究報道淀粉的體積平均粒徑以及磷含量與淀粉糊的透明度呈顯著的正相關(guān)[9]。

圖5 菱角淀粉的透明度

在淀粉糊儲藏期間,3種菱角淀粉的透光率都明顯降低,這種下降反映的是淀粉老化性的問題[10]。3種菱角淀粉的透明度在儲藏期間的變化相似,即在前 24 h下降幅度較大,降幅為 78.50%～83.58%。直鏈淀粉含量高的淀粉易通過形成分子內(nèi)氫鍵呈卷曲狀態(tài),在儲藏期間透明度更容易降低[4]。3種菱角淀粉直鏈淀粉含量都較高,因而 3種菱角淀粉在儲藏期間透明度的下降都較快。其中下降最快的是四角菱淀粉(83.58%)、其次為兩角菱淀粉 (82.44%)、無角菱淀粉下降最慢(78.50%),這與 3種菱角淀粉直鏈淀粉含量的高低順序是一致的。

2.2.3 菱角淀粉糊的凝沉特性

由圖 6可知,菱角淀粉糊的凝沉體積分別在 4～10 h就基本趨于平穩(wěn),比文獻中報道的馬鈴薯和玉米淀粉糊都快[11],在淀粉糊靜置 2 h后,其上清液所占體積百分比高達 40%以上,菱角淀粉的凝沉性很強,屬于老化速度比較快的一類,適合用于制作涼粉及粉絲等食品。3種菱角中兩角菱淀粉凝沉穩(wěn)定性最差,其達到穩(wěn)定的時間在靜置后 4 h,四角菱次之6 h,無角菱的凝沉穩(wěn)定性相對最好為 10 h。影響淀粉老化的因素很多,脂類含量、直鏈淀粉含量、直鏈淀粉的聚合度等,這使得不同淀粉的老化速度相差非常大[12]。從直鏈淀粉含量看:四角菱 >兩角菱>無角菱,這與 3種菱角淀粉凝沉穩(wěn)定的時間的差異基本一致,因而這 3種菱角淀粉中直鏈淀粉含量的差異可能是造成凝沉穩(wěn)定性的差異的重要因素。

圖6 菱角淀粉糊的凝沉穩(wěn)定性

2.2.4 菱角淀粉糊的凍融穩(wěn)定性

冰凍過的淀粉凝膠在融解過程中,有部分水會從回生后的淀粉膠體中析出,從而導(dǎo)致相分離。凍融穩(wěn)定性由析水率表示,析水率越高,凍融穩(wěn)定性越差。6%菱角淀粉糊凍融后的析水情況見圖 7。由圖7可以看出菱角淀粉剛開始的析水速度相當快,在第1次凍融循環(huán)時,無角菱、四角菱和兩角菱淀粉的析水率都較高,分別為 50.23%、51.03%和 51.01%,品種間并不存在顯著性差異,說明 3種菱角淀粉在凍融中淀粉的膠體結(jié)構(gòu)都易破壞,凍融穩(wěn)定性較差,這也說明在低溫條件下菱角淀粉比較容易老化,因此,菱角淀粉不宜應(yīng)用在需要冷凍儲藏的的奶油蛋羹、布丁和餡餅填充料等食品中。菱角淀粉較差的凍融穩(wěn)定性與可能菱角淀粉直鏈淀粉含量較高有關(guān),高含量的直鏈淀粉分子與小的支鏈淀粉分子使得其淀粉糊在冷卻過程中回生速度更快,離心后析出水[13]。

圖7 菱角淀粉糊的凍融穩(wěn)定性

3 結(jié)論

3.1 3種菱角淀粉中直鏈淀粉的質(zhì)量分數(shù)在26.12%～29.71%之間,無角菱淀粉中直鏈淀粉的含量明顯低于其他兩種菱角淀粉。菱角淀粉的吸水能力在 0.87～1.08 g/g范圍內(nèi),吸油能力在 1.01～1.16 g/g之間,兩角菱的吸水能力最強,無角菱淀粉的吸油能力最弱。

3.2 3種菱角 6%淀粉糊黏度較低,峰值黏度為 155～181 BU,低于玉米淀粉的和馬鈴薯淀粉,但 3種菱角淀粉糊的熱穩(wěn)定性非常好,降落值都為 0 BU,3種菱角淀粉糊的回復(fù)值在 53～83 BU之間,其中無角菱淀粉糊回復(fù)值最小,老化比其他兩種菱角淀粉慢。3種菱角淀粉的凝沉性都很強。

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Physicochemical Properties ofWater Caltrop(Trapa sp.) Starch for Three Cultivars

Liu Xunyu1Yang Feng1Zhao Xiaowan1Zhao Guohua1,2
(College of Food Science,SouthwestUniversity1,Chongqing 400715)
(Chongqing Key Laboratory ofAgricultural Products Processing2,Chongqing 400715)

The physicochemical property ofwater caltrop starch for three cultivars were systematically studied. Results:The amylose content ofwater caltrop for the three cultivars rank between 26.12%～29.17%.The amylose content in starch for Trapa acornisNakano is the lowest.The solubility at 60～90℃and the swelling power at 60～90℃of the starch samples are small,ranking between 4.4%～20.68%and 0.77～12.64,respectively,and no significant difference among the cultivars.The water absorptions rank between 0.87～1.08 g/g,while the oil absorp2 tions rank between 1.01～1.16 g/g.Brabender visco-amylograph indicates that the peak viscosity of the water cal2 trop starch paste at concentration 6% (w/w)for the three cultivars rank between 155～181 BU,but the paste heat stability are all good with breakdown of 0 BU.The paste light transmittance for three cultivars rank between 20.5%～22.4%,and decline rapidly in storage,indicating easy retrogradation.Both sediment stability and freeze-thaw sta2 bility for three cultivars are rather poor,and no significant difference in freeze-thaw stability among the cultivars.

water caltrop,starch,physicochemical property

TS231 文獻標識碼:A 文章編號:1003-0174(2010)10-0046-06

2009-10-12

劉洵妤,女,1985年出生,碩士,食品科學(xué)

趙國華,男,1971年出生,教授,碳水化合物化學(xué)與營養(yǎng)