王 充 張國(guó)權(quán) 羅勤貴 郭神旺

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，楊凌 712100)

淀粉凝膠儲(chǔ)藏過程中消化和質(zhì)構(gòu)特性的變化

王 充 張國(guó)權(quán) 羅勤貴 郭神旺

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，楊凌 712100)

采用酶解法和全質(zhì)構(gòu)分析分別測(cè)定了紅薯、綠豆和馬鈴薯淀粉凝膠在儲(chǔ)藏過程中的消化特性和質(zhì)構(gòu)特性，并對(duì)消化特性與質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)之間進(jìn)行簡(jiǎn)單相關(guān)和逐步回歸分析。結(jié)果表明:在25℃儲(chǔ)藏10 d內(nèi)，綠豆淀粉凝膠的老化性能強(qiáng)于紅薯淀粉和馬鈴薯淀粉。淀粉凝膠的消化率降低，慢消化淀粉和抗性淀粉含量增加，快消化淀粉含量降低;淀粉凝膠的硬度隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加，回復(fù)值則逐漸減小?？煜矸酆俊⒂捕群突貜?fù)值可作為淀粉凝膠類食品的老化評(píng)價(jià)指標(biāo)。

淀粉凝膠 老化 消化特性 質(zhì)構(gòu)特性

淀粉凝膠類食品如米粉、涼粉等是我國(guó)傳統(tǒng)風(fēng)味小吃，深受人們喜愛。由于高水分(60%以上)和高淀粉(80%以上)含量，這類食物在制作成熟后，隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，食品變硬、干縮、消化吸收率降低，可食用品質(zhì)下降，淀粉老化而引起的品質(zhì)劣化是其中一個(gè)重要原因［1］。老化一般而言是直鏈淀粉及支鏈淀粉的直線部分趨向于平行排列，從無定形態(tài)回復(fù)到結(jié)晶體。隨著分子重排的進(jìn)行，淀粉糊化后的膠體結(jié)構(gòu)被破壞，吸水能力下降，水分析出、散失從而影響食品品質(zhì)。

不同植物種類、食品加工處理方式及儲(chǔ)藏過程等因素均直接或間接影響到淀粉質(zhì)食品的老化程度［2］。豆類淀粉的直支淀粉比例均高于谷物和薯類淀粉，儲(chǔ)藏過程中容易老化［3］，Parchure 等［4］以抗性淀粉含量為指標(biāo)發(fā)現(xiàn)常壓蒸煮、高壓蒸煮比焙烤、擠壓、煎炸和轉(zhuǎn)鼓干燥等處理方式更有利于玉米的老化。食品中應(yīng)用較廣泛的RS3型抗性淀粉是老化淀粉的重結(jié)晶體，由淀粉或淀粉質(zhì)食品經(jīng)過脫支、微波、擠壓、熱處理等方式得到［2］。檢測(cè)淀粉質(zhì)食品的老化程度有直接和間接多種方法，全質(zhì)構(gòu)分析(TPA)法通過測(cè)定饅頭、面包等制品貯存過程中質(zhì)構(gòu)特性的變化來反應(yīng)產(chǎn)品的老化程度，其指標(biāo)與消費(fèi)者感知的老化度有很好的相關(guān)性［5－7］;差示量熱掃描法(DSC)可提供淀粉回生、相態(tài)轉(zhuǎn)變、以及分子構(gòu)象變化的信息，已被廣泛用于淀粉質(zhì)食品老化的研究［8－9］;X － 射線衍射法(X － ray diffraction)可以測(cè)定淀粉體系中晶體的含量，還可以區(qū)分晶體的晶型，淀粉的結(jié)晶度與面包硬度間具有很好的相關(guān)性［10－11］。另外，由于淀粉的結(jié)構(gòu)不同，其對(duì)酶降解的敏感程度有明顯的差異，研究人員采用酶解法將淀粉劃分為快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉［2，12］。淀粉凝膠類食品大多新鮮即食，關(guān)于其老化研究也少見報(bào)道，且相關(guān)研究主要集中于面包、米糕類制品。本試驗(yàn)以紅薯、馬鈴薯和綠豆淀粉凝膠為對(duì)象，主要從質(zhì)構(gòu)和消化特性角度對(duì)淀粉凝膠的老化程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為淀粉凝膠類食品的防老化提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料

紅薯淀粉:河南天豫經(jīng)貿(mào)有限公司，其蛋白質(zhì)0.31%，灰分0.23%;綠豆淀粉:河北衡水福橋淀粉有限公司，其蛋白質(zhì)0.65%，灰分0.31%;馬鈴薯淀粉:榆林市新田源集團(tuán)富元淀粉有限公司，其蛋白質(zhì)0.21%，灰分0.23%;胰 a－ 淀粉酶(3 000 U/g)、葡萄糖淀粉酶(3 300 U/mL):愛爾蘭Megazyme公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

TA－XT2i型物性儀:英國(guó)Stable Micro System公司;LGJ－25C壓蓋型冷凍干燥機(jī):北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司;UVmini 1240紫外分光光度計(jì):日本島津。

1.3 方法

1.3.1 參試淀粉基本組分測(cè)定

總淀粉含量，參照食品中淀粉的測(cè)定方法，GB/T 5009.9—2003;粗蛋白含量，參照食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定方法，GB/T 5009.5—2003;直鏈淀粉含量，參照稻米直鏈淀粉含量的測(cè)定方法，GB/T 15683—1995。

1.3.2 凝膠樣品制備

20 g淀粉與蒸餾水1∶4混勻，沸水浴中攪拌成糊后放入蒸鍋內(nèi)蒸煮糊化20 min，冷卻至室溫，置于25℃恒溫箱儲(chǔ)藏備用。

1.3.3 淀粉凝膠體外消化性能的測(cè)定

分別將儲(chǔ)藏 0、1、3、5、7、10 d 的凝膠樣品冷凍干燥，用萬能粉碎機(jī)粉碎，過100目篩，備用。

淀粉凝膠消化特性的測(cè)定采用酶水解法［12－14］:稱取0.100 g樣品，加入15 mL磷酸鹽緩沖液(pH 6.9)，再加入1 mL α －淀粉酶(約250 U)和1 mL 葡萄糖淀粉酶(約100 U)，混合均勻，在37℃振蕩水浴鍋分別作用20、120 min后，用3，5－二硝基水楊酸法測(cè)定樣品中葡萄糖的量。

淀粉凝膠的消化特性能通過快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)來表征，計(jì)算公式如下:

快消化淀粉 RDS=(G20－FG)×0.9

慢消化淀粉 SDS=(G120－G20)×0.9

抗性淀粉 RS=TS－(RDS+SDS)

式中:G20為20 min內(nèi)樣品酶水解產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量/mg;FG為酶水解前樣品中游離的葡萄糖質(zhì)量/mg;G120為120 min內(nèi)樣品酶水解產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量/mg;TS為樣品中總淀粉質(zhì)量/mg。

1.3.4 淀粉凝膠的質(zhì)構(gòu)特性測(cè)試

全質(zhì)構(gòu)分析又稱TPA，是一種質(zhì)構(gòu)測(cè)定模式，主要通過模擬人口腔的咀嚼運(yùn)動(dòng)，對(duì)固體半固體樣品進(jìn)行兩次壓縮，測(cè)試與微機(jī)連接，通過界面輸出質(zhì)構(gòu)測(cè)試曲線，從中可分析質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)，同時(shí)研究者可根據(jù)樣品的種類和研究目的重點(diǎn)分析其中幾個(gè)指標(biāo)，所獲得的指標(biāo)包括脆性、硬度、黏性、彈性、黏聚性、膠著性、咀嚼性［15］。

分別將儲(chǔ)藏 0、1、3、5、7、10 d 的凝膠樣品制成直徑和高度均為1 cm的圓柱體。TPA測(cè)定參數(shù)為:測(cè)試探頭P/36R，測(cè)試前速度1 mm/s，測(cè)試速度1 mm/s，測(cè)試后速度1 mm/s，壓縮比為40%，觸發(fā)力5 g，時(shí)間間隔10 s，壓縮兩次。每種試樣至少重復(fù)6次，結(jié)果取平均值。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用DPS7.0.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。采用EXCEL2003版進(jìn)行圖形處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 淀粉組成

表1為紅薯淀粉、綠豆淀粉和馬鈴薯淀粉的基本組成。3種淀粉的總淀粉含量均高于98%，直鏈淀粉含量在淀粉種類間存在明顯差異，紅薯淀粉的直鏈淀粉含量遠(yuǎn)低于綠豆和馬鈴薯淀粉(P≤0.05)。

表1 淀粉的基本組成

2.2 儲(chǔ)藏過程中淀粉凝膠的消化特性

從圖1至圖4可以看出，淀粉凝膠在儲(chǔ)藏的1～3 d內(nèi)，抗性淀粉(RS)含量和慢消化淀粉(SDS)含量增幅較快，即SDS+RS含量增加，快消化淀粉(RDS)含量則降低。這可能是因?yàn)榈矸墼诶匣跏茧A段，直鏈淀粉分子互相纏繞形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致RS和SDS含量增加。隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)(5～10 d)，淀粉凝膠中的SDS含量繼續(xù)增加，RDS含量逐漸降低，而RS含量變化不大。支鏈淀粉的老化速度緩慢，淀粉質(zhì)食品的長(zhǎng)期回生可能主要與支鏈淀粉的重結(jié)晶有關(guān)［16］。

儲(chǔ)藏前期(0～3 d)，綠豆淀粉凝膠中SDS含量顯著高于紅薯和馬鈴薯淀粉凝膠，后兩者間無顯著差別(表2);儲(chǔ)藏后期，紅薯淀粉凝膠中SDS含量快速增加，顯著高于馬鈴薯淀粉凝膠(P≤0.05)。馬鈴薯淀粉凝膠的RS含量均高于紅薯淀粉凝膠，而與綠豆淀粉凝膠無顯著差異。3種淀粉新鮮凝膠間的SDS+RS含量沒有差異，在儲(chǔ)存期內(nèi)，紅薯和馬鈴薯淀粉凝膠的SDS+RS含量無顯著差異，且均明顯低于綠豆淀粉凝膠。

2.3 儲(chǔ)藏過程中淀粉凝膠的質(zhì)構(gòu)特性

從表3可以看出，在儲(chǔ)藏期10 d內(nèi)，淀粉凝膠的硬度逐漸增加，回復(fù)值、凝聚性逐漸減小，彈性值先增加后減少，黏性、咀嚼性是硬度、彈性、凝聚性的綜合表現(xiàn)，在儲(chǔ)藏期內(nèi)也基本呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，這些質(zhì)地變化標(biāo)志著淀粉凝膠在儲(chǔ)藏過程中發(fā)生了明顯的硬化現(xiàn)象。紅薯、馬鈴薯、綠豆淀粉凝膠的硬度、黏性、咀嚼度在0～1 d內(nèi)沒有顯著變化，1～3 d內(nèi)顯著增加(P≤0.05)，3 d后增速減緩，預(yù)示著淀粉凝膠在儲(chǔ)藏3 d左右時(shí)其質(zhì)構(gòu)特性已發(fā)生顯著變化，品質(zhì)下降。綠豆淀粉凝膠硬度、黏性和咀嚼度在儲(chǔ)藏期10 d內(nèi)均明顯高于紅薯和馬鈴薯淀粉凝膠，表現(xiàn)出較強(qiáng)的老化能力。

2.4 淀粉凝膠體外消化特性和質(zhì)構(gòu)特性間的相關(guān)關(guān)系

2.4.1 淀粉凝膠體外消化特性和質(zhì)構(gòu)特性間的簡(jiǎn)單相關(guān)性

表4為不同淀粉凝膠體外消化特性和質(zhì)構(gòu)特性之間的簡(jiǎn)單相關(guān)分析結(jié)果。硬度、黏性和回復(fù)值與RDS、SDS、RS和SDS+RS含量之間呈極顯著相關(guān);凝聚性與RDS、SDS和SDS+RS之間呈顯著相關(guān);彈性和咀嚼度與其他各指標(biāo)之間相關(guān)性低。

表2 不同淀粉凝膠消化特性的比較

表3 淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)分析

表4 質(zhì)構(gòu)參數(shù)與體外消化特性指標(biāo)之間的簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)

2.4.2 淀粉凝膠體外消化特性和質(zhì)構(gòu)特性間逐步回歸分析

以體外消化特性指標(biāo)RDS、SDS、RS及SDS+RS含量分別為因變量，選擇質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)硬度、凝聚性和回復(fù)值為自變量，逐步回歸分析結(jié)果見表5。

從表5可以看出，參試樣品各回歸方程均達(dá)到顯著水平，決定系數(shù)R2均在0.976以上，消化特性指標(biāo)RDS、SDS+RS含量與質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)硬度、凝聚性、回復(fù)值間存在顯著的非線性關(guān)系，即硬度、凝聚性、回復(fù)值對(duì)方程的影響顯著。RDS、SDS+RS含量以及硬度、凝聚性和回復(fù)值均可在一定程度上表征淀粉凝膠在儲(chǔ)藏過程中的老化變化規(guī)律。由于全淀粉和快消化淀粉含量之差為慢消化淀粉和抗性淀粉含量，為減少試驗(yàn)操作步驟，提高數(shù)據(jù)的精確性，最終選擇RDS含量、硬度、回復(fù)值作為淀粉凝膠類食品的老化評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表5 淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)特性和體外消化特性指標(biāo)間的逐步回歸

3 討論與結(jié)論

25℃儲(chǔ)藏0～10 d內(nèi)，由于早期直鏈淀粉三維網(wǎng)絡(luò)的形成和中后期支鏈淀粉的重結(jié)晶，參試淀粉凝膠中緩慢消化淀粉、抗性淀粉含量增加，快消化淀粉含量降低，儲(chǔ)藏后期抗性淀粉含量變化不大，前人關(guān)于大米和甘薯淀粉凝膠消化特性的研究也有類似結(jié)論［14，17］。由于綠豆淀粉的直鏈淀粉含量遠(yuǎn)高于紅薯和馬鈴薯淀粉，其直鏈淀粉－脂質(zhì)復(fù)合物含量可能較高，此復(fù)合物的存在降低了淀粉顆粒的膨脹和酶解性能。此外，淀粉顆粒膨脹性能弱、膨脹體積小及B型微晶結(jié)構(gòu)，均有利于提高抗酶解性，導(dǎo)致慢消化淀粉和抗性淀粉含量增加［2，18］。所以儲(chǔ)藏期內(nèi)，綠豆淀粉凝膠中緩慢消化淀粉+抗性淀粉含量均顯著高于紅薯和馬鈴薯。

儲(chǔ)藏期內(nèi)，淀粉凝膠的硬度、粘性和咀嚼度逐漸增加，發(fā)生了明顯的硬化現(xiàn)象，與饅頭、松糕等其他淀粉質(zhì)食品的表現(xiàn)類似，但其硬化速率各不相同，可能與饅頭(32%)、松糕(60%)和淀粉凝膠(80%)的水分含量不同有關(guān)［5，19］，水分含量過高或過低，都會(huì)減少淀粉分子之間的交聯(lián)，從而降低硬化速率。各參試淀粉凝膠中，綠豆淀粉的直支淀粉比例最高，直鏈淀粉分子在儲(chǔ)藏過程中，易形成結(jié)晶，發(fā)生老化。另一方面，馬鈴薯和紅薯支鏈淀粉分子的平均鏈長(zhǎng)較大，呈樹狀，有較大空間位阻，不易凝沉［18，20］。這使得儲(chǔ)藏過程中綠豆淀粉凝膠硬度、黏性和咀嚼度均高于紅薯和馬鈴薯淀粉凝膠。

有助于淀粉糊化和老化的處理方法均有利于RS3型抗性淀粉的制備［21］。以普通玉米淀粉為原料，通過壓熱和酶解法制備的抗性淀粉得率均在10%以上［22－23］，而以高直鏈玉米淀粉為原料的得率高達(dá)39%［24］。本試驗(yàn)中淀粉凝膠儲(chǔ)藏10 d的抗性淀粉含量在10%左右，這可為抗性淀粉的制備與生產(chǎn)提供新的途徑。

總之，在25℃儲(chǔ)藏10 d內(nèi)，淀粉凝膠的緩慢消化淀粉、抗性淀粉含量增加，快消化淀粉含量降低，同時(shí)淀粉凝膠的硬度、黏性和咀嚼度逐漸增加，回復(fù)值、凝聚性逐漸減小，因此可選擇快消化淀粉、硬度、回復(fù)值作為淀粉凝膠類食品的老化評(píng)價(jià)指標(biāo)。

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Study on Digestibility and Texture Properties Changes of Starch Gels during Storage

Wang Chong Zhang Guoquan Luo QinguiGuo Shenwang
(College of Food Science and Engineering，Northwest A ＆ F University，Yangling 712100)

Enzymatic hydrolysis and texture profile analysis were used to determine the digestibility and texture properties of starch gels made from three starches including sweet potato，mung bean and potato respectively during storage.Based on the obtained data，the correlation and regression analysis between digestibility and texture properties of starch gels were investigated in this study.The results showed that:during storage for 10 days at 25 ℃.The aging property of mung bean starch gel was stronger than sweet potato and potato starch gels.The digestibility of starch gels were decreased，and the contents of slowly digestible starch(SDS)and resistant starch(RS)were increased，while the content of rapidly digestible starch(RDS)was decreased;the hardness of starch gels was increased and the resilience was decreased;the content of RDS and hardness and resilience can be considered as the aging evaluation indices of starch gels.

starch gels，retrogradation，digestibility，texture properties

TS201.1

A

1003－0174(2012)04－0032－06

2011－06－26

王充，女，1986出生，碩士，淀粉生物工程技術(shù)

張國(guó)權(quán)，男，1968年出生，博士，教授，谷物品質(zhì)評(píng)價(jià)及淀粉工程技術(shù)