周鳳超,李禹儒,趙俊梅,張 鵬,姜浩巖

(綏化學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院,黑龍江綏化 152061)

馬鈴薯淀粉(PS)可作為增稠劑、膠體穩(wěn)定劑、膨脹劑和保水劑應(yīng)用于食品工業(yè),但原料馬鈴薯淀粉本身也有多種缺點(diǎn),如淀粉糊的老化性高、熱穩(wěn)定性差、抗剪切能力差等,使其在某些食品加工領(lǐng)域受到限制,馬鈴薯淀粉的這些不足和加工局限性可以通過(guò)淀粉的改性來(lái)克服[1]。淀粉改性的方法有很多種,如酸解或酶解、氧化、交聯(lián)、濕熱和壓熱處理等[2]。這些處理方法都會(huì)改變馬鈴薯淀粉的凝膠、糊化、老化以及流變學(xué)特性,使馬鈴薯淀粉更多地應(yīng)用于食品工業(yè)。

氧化處理(oxidation treatment,OT)可以降低馬鈴薯淀粉的高粘度和老化特性,使淀粉糊更加透明并具有良好的成膜性,目前已被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中的面團(tuán)、面包和烘焙食品加工[3]。常用的氧化劑有次氯酸鈉和過(guò)氧化氫,其中次氯酸鈉是商業(yè)化生產(chǎn)氧化淀粉最常用的氧化劑[4]。目前,有關(guān)氧化馬鈴薯淀粉的研究很多[5-6],但對(duì)考察其凝膠特性方面的研究卻鮮有報(bào)道。濕熱處理(heat moisture treatment,HMT)屬于淀粉的物理改性方法,因其具有環(huán)境友好和價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn),目前也在被廣泛的采用[6-8]。許多學(xué)者對(duì)濕熱處理后馬鈴薯淀粉的理化及體外消化性進(jìn)行了研究[8-9],但從淀粉顆粒結(jié)構(gòu)變化及分子間相互作用的角度分析氧化和濕熱處理馬鈴薯淀粉的功能特性卻鮮有報(bào)道。

本研究對(duì)氧化和濕熱處理馬鈴薯淀粉的糊化特性、膨潤(rùn)能力、溶解度和凝膠強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。從淀粉顆粒結(jié)構(gòu)變化及分子間相互作用的變化角度分析討論氧化和濕熱處理馬鈴薯淀粉功能特性變化的原因。為研究改性馬鈴薯淀粉的功能特性及更好的應(yīng)用于食品工業(yè)提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮馬鈴薯 黃麻子品種,綏化當(dāng)?shù)厥袌?chǎng);次氯酸鈉(活性氯濃度不小于10%)、氫氧化鈉、鹽酸、硫酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉等所用化學(xué)試劑 均為國(guó)產(chǎn)分析純。

DELTA 320 pH計(jì) 瑞士梅特勒-托利多有限公司;101-3AB電熱鼓風(fēng)干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司;TGL-20B高速臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;THZ-82A水浴恒溫振蕩器 江蘇金壇市精達(dá)儀器制造廠;XT120A普利塞斯XS系列原裝天平 瑞士普利賽斯有限公司;S-3400N掃描電子顯微鏡 日本日立公司;BS203IP數(shù)碼偏光顯微鏡 重慶光電儀器有限公司;快速粘度分析儀(RVA) 澳大利亞Newport科學(xué)儀器有限公司;TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)分析儀 英國(guó)Stable Micro System公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 馬鈴薯淀粉的制備 參考Liu等[10]的制備方法略有修改。馬鈴薯洗凈、去皮后切成厚為2 mm的薄片,將馬鈴薯片與亞硫酸鈉溶液(0.2%)按1∶8 (kg∶L)浸泡20 min,然后用組織搗碎機(jī)攪拌2 min,懸浮液過(guò)100目標(biāo)準(zhǔn)篩4 ℃儲(chǔ)存24 h。將上清液移除,收集沉淀物用去離子水洗滌三次,50 ℃烘干至水分降至10%,將得到的原料馬鈴薯淀粉(NPS)粉末過(guò)100目篩,4 ℃儲(chǔ)藏備用。

1.2.2 氧化處理馬鈴薯淀粉 馬鈴薯淀粉的氧化參考Chong等[11]的方法略有改動(dòng)。將100 g馬鈴薯淀粉在2 L燒杯中溶于900 mL去離子水,制成馬鈴薯淀粉勻漿。將馬鈴薯淀粉勻漿用1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)至pH9.5,在35 ℃水浴中,30 min內(nèi)緩慢加入活性氯濃度為0.2%和2.0%的次氯酸鈉,并用0.5 mol/L H2SO4保持溶液pH為9.5,氧化劑完全加入后繼續(xù)反應(yīng)30 min。反應(yīng)完成后用0.5 mol/L H2SO4調(diào)節(jié)pH至7.0。氧化后的馬鈴薯淀粉勻漿用布氏漏斗抽濾,再用兩倍體積的去離子水洗滌,然后在50 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干至水分含量降至10%左右,粉碎過(guò)100目篩,得到氧化處理馬鈴薯淀粉樣品0.2% OTPS和2.0% OTPS,4 ℃儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 濕熱處理 馬鈴薯淀粉的濕熱處理參考Sun等[12]的方法略有改動(dòng)。在玻璃容器中加入適量蒸餾水與馬鈴薯淀粉混合均勻,將水分含量調(diào)整至20%,4 ℃平衡24 h。將淀粉樣品密封于玻璃容器中放入鼓風(fēng)干燥箱,常壓下、100 ℃恒溫鼓風(fēng)處理1 h,得到濕熱處理馬鈴薯淀粉樣品HMTPS-1;將淀粉樣品密封于玻璃容器中放入高壓滅菌鍋中,0.2 MPa、120 ℃處理20 min,得到濕熱處理馬鈴薯淀粉樣品HMTPS-2;然后將淀粉樣品50 ℃烘干至水分含量降至10%左右,粉碎過(guò)100目篩,4 ℃儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.4 微觀結(jié)構(gòu)觀察 偏光顯微(PLM)觀察:將馬鈴薯淀粉樣品均勻懸浮于95%乙醇制成濃度為10%的馬鈴薯淀粉-乙醇溶液。取一滴樣液滴于載玻片上,將蓋玻片蓋好置于偏光顯微鏡載物臺(tái)上進(jìn)行觀察并拍照。樣品觀察物鏡和目鏡放大倍數(shù)分別為40倍和10倍。掃描電鏡(SEM)觀察:參考Vanier等[13]的方法,將馬鈴薯淀粉樣品制成1%(m/V)的懸濁液,將每個(gè)樣品均勻平鋪于金屬觀察表面,32 ℃烘干1 h。然后,將所用樣品鍍金膜,在掃描電子顯微鏡下(加速電壓5 kV,放大400倍)觀察。

1.2.5 膨潤(rùn)能力和溶解度的測(cè)定 參考Leach等[14]的方法略有改動(dòng)。1 g馬鈴薯淀粉樣品溶解于50 mL去離子水中。將淀粉水溶液分別在65、70和75 ℃水浴振蕩條件下加熱30 min。然后將凝膠馬鈴薯淀粉樣品冷卻至室溫并在離心力1000×g離心20 min。將離心后的上清液于110 ℃烘干至恒重可測(cè)得溶解組分的質(zhì)量。溶解度由恒重組分質(zhì)量與樣品質(zhì)量之比得到。膨潤(rùn)能力由離心后沉淀的質(zhì)量與未溶解組分(樣品減溶解組分)之比得到。

1.2.6 糊化特性分析 改性馬鈴薯淀粉的糊化特性用快速粘度分析儀(RVA)測(cè)定,取3.5 g樣品置于鋁制RVA樣品罐中,加入25 mL去離子水,攪拌均勻。采用升溫和冷卻過(guò)程測(cè)定樣品的糊化特性。樣品升溫至50 ℃保持1 min,然后以12.2 ℃/min的速度加熱至95 ℃保持2.5 min,之后以11.8 ℃/min的速度冷卻至50 ℃保持2 min。測(cè)定結(jié)果分別得到:糊化溫度、峰值粘度、最終粘度、衰減值和回生值。

1.2.7 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定參考Hormdok的方法[15]略有改動(dòng),用質(zhì)構(gòu)分析儀進(jìn)行測(cè)量。將糊化特性測(cè)定完成后鋁罐(直徑×高:37.9 mm×68.4 mm)盛裝的凝膠樣品在20 ℃條件下放置12 h,形成固態(tài)凝膠,并將鋁罐口封好防止水分蒸發(fā)。固態(tài)凝膠由不銹鋼圓柱探頭(P/0.5:直徑12 mm)以1.0 mm/s的速度穿透10.0 mm。凝膠強(qiáng)度單位為N(質(zhì)構(gòu)儀探頭穿破凝膠時(shí)所受到的作用力,即凝膠強(qiáng)度)。

1.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次,結(jié)果表示為平均數(shù)±SD。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Statistix 8.1(分析軟件,St Paul,MN)軟件包中Linear Models程序進(jìn)行,差異顯著性(p<0.05)分析使用Tukey HSD程序。采用Sigmaplot 11.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 微觀結(jié)構(gòu)的觀察

原料馬鈴薯淀粉的偏光顯微鏡及掃描電子顯微鏡照片如圖1A、a所示,淀粉顆粒的形狀呈圓或橢圓的球形,表面平整光滑,顆粒完整、輪廓清晰,偏光顯微照片中能夠明顯的觀察到淀粉顆粒的十字偏光,說(shuō)明其具有完整的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。

氧化處理馬鈴薯淀粉(2.0%OTPS)的微觀結(jié)構(gòu)如圖1B、b所示,淀粉顆粒的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)與原料馬鈴薯淀粉顆粒明顯不同,其十字偏光明顯減弱(圖1B箭頭處);同時(shí)淀粉顆粒表面出現(xiàn)了孔洞(圖1 b中箭頭處),形狀變得不規(guī)則(0.2%OTPS氧化程度較低,其微觀結(jié)構(gòu)與原料淀粉無(wú)明顯差別,因此未在圖1中添加)。淀粉顆粒中存在結(jié)晶結(jié)構(gòu)和非晶結(jié)構(gòu),其中結(jié)晶結(jié)構(gòu)在偏振光照射下能表現(xiàn)出明顯的偏光十字,非晶結(jié)構(gòu)相比于結(jié)晶結(jié)構(gòu)具有物理和化學(xué)不穩(wěn)定性。次氯酸鈉氧化主要作用于淀粉分子葡萄糖單元C-2和C-3位置的羥基,氧化過(guò)程中糖苷鍵的斷裂引起了淀粉分子解聚,從而對(duì)馬鈴薯淀粉顆粒的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響。其他學(xué)者也有相同的研究結(jié)果,Kuakpetoon[16]認(rèn)為氧化處理在淀粉顆粒表面形成了細(xì)孔,Spier等[17]也認(rèn)為在堿性條件下氧化處理玉米淀粉使淀粉顆粒表面出現(xiàn)孔洞。氧化馬鈴薯淀粉的十字偏光明顯減弱,但仍然能被觀察到,說(shuō)明氧化后的馬鈴薯淀粉顆粒仍保持一定的晶體結(jié)構(gòu),因此可判斷氧化反應(yīng)主要發(fā)生在淀粉顆粒的非結(jié)晶區(qū)域。

圖1 不同類型馬鈴薯淀粉的偏光顯微照片和掃描電子顯微照片

濕熱處理馬鈴薯淀粉的微觀結(jié)構(gòu)如圖1C、c、D、d所示。相比于原料馬鈴薯淀粉,HMTPS-1和HMTPS-2淀粉顆粒的十字偏光隨處理強(qiáng)度的增強(qiáng)(溫度升高和壓力增大)明顯減弱,且淀粉顆粒形狀越發(fā)不規(guī)則。其中,HMTPS-2有部分淀粉顆粒出現(xiàn)了斷裂(圖1d箭頭處),同時(shí)發(fā)現(xiàn),有淀粉顆粒的臍點(diǎn)處(圖1D箭頭處)出現(xiàn)了凹陷(圖1 d箭頭處)。Lee[18]將含水量為20%的蠟質(zhì)馬鈴薯淀粉在120 ℃濕熱處理5 h得到了相似的研究結(jié)果。這可能是由于淀粉顆粒中存在的水分,在高溫條件下使淀粉顆粒膨脹,從而發(fā)生破裂;同時(shí),淀粉的臍點(diǎn)作為其顆粒的起始點(diǎn)和生長(zhǎng)點(diǎn),通常在淀粉顆粒的中心,該部位含水分較多且比較柔軟,熱處理過(guò)程中易受到水汽的侵蝕、結(jié)構(gòu)被破壞,從而產(chǎn)生凹陷[19-20]。

2.2 糊化特性

由表1可知,原料馬鈴薯淀粉的糊化溫度為68.3 ℃,氧化處理馬鈴薯淀粉的糊化溫度相比于原料淀粉均顯著升高(p<0.05)。結(jié)合我們之前的研究進(jìn)行分析,糊化溫度的升高主要是由于氧化作用使馬鈴薯淀粉顆粒非晶結(jié)構(gòu)中的直鏈淀粉溶出,使其熱穩(wěn)定性增加,達(dá)到糊化時(shí)需要吸收更多的熱量[21-23]。Jane等[24]提出淀粉中直鏈淀粉含量高則表現(xiàn)出較高的熱轉(zhuǎn)變溫度;暢陽(yáng)[25]報(bào)道,直鏈淀粉能使淀粉顆粒的膨脹能力降低,糊化溫度升高。0.2% OTPS的峰值粘度和最終粘度相比于原料淀粉無(wú)顯著變化(p>0.05),而2.0% OTPS的峰值粘度和最終粘度顯著下降(p<0.05)。Dias等[26]研究指出,次氯酸鈉氧化使淀粉顆粒中的直鏈和支鏈淀粉分子解聚,從而降低了淀粉糊的粘度并抑制其老化。

表1 原料和改性馬鈴薯淀粉的糊化特性

氧化馬鈴薯淀粉的衰減值和回生值相比于原料馬鈴薯淀粉顯著降低(p<0.05)。衰減值表示淀粉糊的熱穩(wěn)定性,回生值表示淀粉糊冷卻之后的穩(wěn)定性。Chan等[27],Karim等[28]指出,高衰減值意味著淀粉糊在加熱過(guò)程中的抗剪切能力降低。由此可以確定,衰減值的降低,使淀粉糊在持續(xù)加熱和攪拌下的熱穩(wěn)定性和抗剪切能力增強(qiáng)。Tavares等[29]研究報(bào)道,淀粉分子的羥基基團(tuán)在氧化過(guò)程中被大的羰基和羧基基團(tuán)取代,這就抑制了淀粉分子中羥基基團(tuán)的相互作用,從而降低了氧化淀粉的回生值。由此可以確定,淀粉糊的回生值越低,冷卻后越不容易回生,性質(zhì)越穩(wěn)定。因此,氧化處理使馬鈴薯淀粉的衰減值和回生值的降低,從而提高了馬鈴薯淀粉糊的熱穩(wěn)定性和淀粉糊冷卻后的穩(wěn)定性。

濕熱處理馬鈴薯中,HMTPS-1的糊化溫度、峰值粘度相比于原料淀粉無(wú)顯著變化,而最終粘度、衰減值和回生值顯著降低(p<0.05);HMTPS-2的糊化溫度顯著高于(p<0.05)原料淀粉,其余各項(xiàng)指標(biāo)不僅顯著低于(p<0.05)原料淀粉,也顯著低于(p<0.05)HMTPS-1。許多學(xué)者用不同類型的淀粉進(jìn)行濕熱處理,均得到了相似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,如美人蕉淀粉[30]、米淀粉[31]和玉米淀粉[32],他們認(rèn)為,糊化特性的變化主要是由于淀粉顆粒非結(jié)晶區(qū)域分子鏈間的相互關(guān)聯(lián)以及濕熱處理過(guò)程中結(jié)晶度的變化。HMTPS-2粉糊化溫度的升高說(shuō)明淀粉顆粒內(nèi)部存在更強(qiáng)的相互作用力,包括直鏈與直鏈淀粉分子間、直鏈與支鏈淀粉分子間以及支鏈與支鏈淀粉分子間的作用力[33],糊化過(guò)程中需要吸收更多的熱量才能將這些相互作用力破壞使淀粉成糊。HMTPS-1和HMTPS-2粘度的降低主要是由于熱能和水汽的作用使淀粉分子鏈間的相互作用逐漸增強(qiáng),降低了淀粉與水的結(jié)合能力。衰減值和回生值的顯著降低(p<0.05)說(shuō)明淀粉的熱糊和冷糊穩(wěn)定性均得到改善,同時(shí)抗剪切能力也得到增強(qiáng)。

2.3 膨潤(rùn)能力和溶解度

膨潤(rùn)能力表示淀粉在特定條件下的水和能力,而溶解度則表示淀粉分子從溶脹后的淀粉顆粒中浸出的百分比[34]。淀粉樣品的膨潤(rùn)能力和溶解度在三個(gè)溫度條件(65、70和75 ℃)下測(cè)定(如圖2a、圖2b),都是隨著溫度的升高而增加。

圖2 不同類型馬鈴薯淀粉的膨潤(rùn)能力和溶解度

隨著氧化劑濃度的增加,氧化馬鈴薯淀粉的膨潤(rùn)能力相比于原料馬鈴薯淀粉呈顯著下降的趨勢(shì)。這一變化的原因可能是由于在氧化過(guò)程中隨著氧化劑濃度的增加,馬鈴薯淀粉顆粒結(jié)構(gòu)逐漸瓦解。Chong 等[11]和Lawal 等[35]將玉米淀粉分別在堿性和酸性條件下氧化處理,相比于原料,氧化后玉米淀粉的膨潤(rùn)能力顯著下降,他們也認(rèn)為膨潤(rùn)能力下降是由于氧化過(guò)程中淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的瓦解導(dǎo)致的。Wang[36]研究指出氧化玉米淀粉相比于原料玉米淀粉的膨潤(rùn)能力下降,他認(rèn)為這一結(jié)果是由于支鏈淀粉在高溫下水解導(dǎo)致淀粉顆粒產(chǎn)生高滲透性,于是在加熱過(guò)程中吸水,但在隨后的離心過(guò)程中又不能保持水分。與膨潤(rùn)能力的變化趨勢(shì)相反,氧化馬鈴薯淀粉的溶解度隨氧化劑濃度的升高呈顯著升高的趨勢(shì)。溶解度的增加主要是由于氧化過(guò)程中非結(jié)晶區(qū)域結(jié)構(gòu)的弱化及直鏈淀粉溶出造成的。Tester認(rèn)為,淀粉溶解是直鏈淀粉析出的結(jié)果,直鏈淀粉在淀粉顆粒吸水膨脹過(guò)程中解離和擴(kuò)散,說(shuō)明淀粉顆粒在水中加熱時(shí)其結(jié)構(gòu)從有序向無(wú)序狀態(tài)過(guò)度[37]。Lawal[35]認(rèn)為,氧化處理后淀粉溶解度增加是由淀粉顆粒非結(jié)晶區(qū)域的浸出造成的。這一結(jié)論與微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果是一致的,氧化反應(yīng)主要影響淀粉非結(jié)晶結(jié)構(gòu),使這一區(qū)域的直鏈淀粉分子浸出。

在相同溫度下,濕熱處理馬鈴薯淀粉的膨潤(rùn)能力及溶解度均隨處理強(qiáng)度的增強(qiáng)(溫度升高和壓力增大)呈顯著下降趨勢(shì),HMTPS-2表現(xiàn)出的膨潤(rùn)能力和溶解度最低。Tester和Olayinkaet提出,濕熱處理使淀粉的膨潤(rùn)能力和溶解度降低歸因于淀粉顆粒內(nèi)部的分子重排,導(dǎo)致淀粉功能基團(tuán)之間進(jìn)一步的相互作用,形成更有序的支鏈淀粉雙螺旋側(cè)鏈集群[37-38]。Tester認(rèn)為,淀粉溶解是直鏈淀粉浸出的結(jié)果,直鏈淀粉在淀粉顆粒吸水膨脹過(guò)程中解離和擴(kuò)散[37]。濕熱處理使淀粉的膨潤(rùn)能力降低主要?dú)w因于直鏈與直鏈淀粉分子間、直鏈與支鏈淀粉分子間和支鏈與支鏈淀粉分子間的相互作用,這些相互作用降低了可以與水分子相互作用的自由羥基的數(shù)量[39],同時(shí)也減少了直鏈淀粉的溶出。Lawal[35]認(rèn)為在濕熱處理過(guò)程中,隨著淀粉分子鏈的重排和有序的支鏈淀粉雙螺旋側(cè)鏈集群的形成,使?jié)駸崽幚淼牡矸垲w粒內(nèi)部的穩(wěn)固結(jié)構(gòu)限制了淀粉的膨脹。由此可知,隨著處理強(qiáng)度的增強(qiáng),濕熱處理馬鈴薯淀粉的溶解度和膨潤(rùn)能力呈顯著降低趨勢(shì),是淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于更加穩(wěn)定的結(jié)果,淀粉分子鏈相互作用更加緊密。

2.4 凝膠強(qiáng)度

淀粉凝膠穿刺實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。原料馬鈴薯淀粉的凝膠穿透強(qiáng)度為4.51 N。0.2% OTPS的凝膠穿透強(qiáng)度相比于原料馬鈴薯淀粉顯著升高(p<0.05),而2.0% OTPS的凝膠穿透強(qiáng)度則顯著降低(p<0.05)。Dias等[26]用次氯酸鈉氧化木薯淀粉得到了與本實(shí)驗(yàn)相似的結(jié)果。他們認(rèn)為,低濃度氧化劑處理使凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)是由于直鏈淀粉分子的裂解,因?yàn)橹械确肿淤|(zhì)量的直鏈淀粉形成凝膠的能力更強(qiáng);而高濃度的氧化劑處理使凝膠強(qiáng)度減弱,主要是由于氧化強(qiáng)度增大使淀粉多聚物發(fā)生解聚和分子重排。Jacobs和Delcour[40]研究報(bào)道,大部分的直鏈淀粉存在于淀粉顆粒的非結(jié)晶結(jié)構(gòu)中,當(dāng)?shù)矸垲w粒在凝膠過(guò)程中被破壞時(shí)直鏈淀粉在非結(jié)晶結(jié)構(gòu)中被釋放出來(lái)。此二結(jié)論也可用來(lái)解釋本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,即氧化主要作用于淀粉顆粒的非結(jié)晶結(jié)構(gòu),低濃度氧化劑處理使馬鈴薯淀粉顆粒非結(jié)晶區(qū)域的直鏈淀粉分子被釋放出來(lái),形成的凝膠強(qiáng)度更大,而高濃度氧化劑處理使整個(gè)淀粉顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定程度的變化,因此凝膠強(qiáng)度有所減弱。此外,Kong[41]提出,淀粉顆粒膨潤(rùn)能力的增加會(huì)使凝膠網(wǎng)絡(luò)更加緊湊,從而增加凝膠的強(qiáng)度;而本實(shí)驗(yàn)中氧化淀粉的膨潤(rùn)能力隨氧化劑濃度的增加顯著(p<0.05)降低,可說(shuō)明高濃度氧化劑處理的淀粉凝膠強(qiáng)度明顯降低與膨潤(rùn)力的變化具有相關(guān)性。

圖3 改性馬鈴薯淀粉的凝膠強(qiáng)度

濕熱處理馬鈴薯淀粉中,HMTPS-1的凝膠強(qiáng)度相比于原料淀粉無(wú)顯著變化(p>0.05),而HMTPS-2的凝膠強(qiáng)度則顯著降低(p<0.05)。Elessandra等[6]利用濕熱處理的馬鈴薯淀粉(水分含量:20%,110 ℃處理1 h)制備淀粉凝膠,其凝膠強(qiáng)度較原料馬鈴薯淀粉凝膠強(qiáng)度顯著降低。扶雄等[42]將不同水分含量的玉米淀粉在120 ℃濕熱處理12 h后,淀粉的凝膠性隨水分含量增加顯著降低。由2.3討論可知,濕熱處理使淀粉顆粒內(nèi)部分子鏈相互作用更加緊密,不易吸水膨脹,因此淀粉顆粒在水溶液中需要更多的熱量才能糊化形成凝膠,從而使凝膠性減弱,導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度降低。HMTPS-2的處理溫度和壓力相對(duì)較高,所以其表現(xiàn)出的凝膠強(qiáng)度最低。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)原料馬鈴薯淀粉的改性處理,使其功能特性發(fā)生了改變,并對(duì)其功能特性的變化機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的討論。氧化馬鈴薯淀粉的糊化溫度和溶解度升高,而淀粉糊的粘度、衰減值、回生值和膨潤(rùn)能力降低,說(shuō)明氧化處理使馬鈴薯淀粉的熱糊和冷糊穩(wěn)定性提高,其中0.2% OTPS的凝膠強(qiáng)度顯著升高(p<0.05),HMTPS-1和HMTPS-2的粘度、衰減值、回生值、膨潤(rùn)能力、溶解度和凝膠強(qiáng)度均隨處理強(qiáng)度的增強(qiáng)呈顯著(p<0.05)降低趨勢(shì),說(shuō)明濕熱處理也使馬鈴薯淀粉的糊化穩(wěn)定性提高。