孟 杰，云雪艷，陳倩茹，董同力嘎

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018）

馬鈴薯淀粉在食品中的用途非常廣泛，由于其支鏈淀粉含量較高[1]，并且含有天然的磷酸酯基團(tuán)，因此具有黏度高、易糊化、淀粉糊漿透明度高等優(yōu)點(diǎn)，可作為增稠劑和黏結(jié)劑。但是馬鈴薯淀粉也有很多缺點(diǎn)限制其在食品加工中的應(yīng)用，例如馬鈴薯淀粉不耐熱，抗剪切力差[2]，且存在老化、再生、沉淀等問(wèn)題，所形成的溶液體系不穩(wěn)定。因此，要對(duì)馬鈴薯淀粉進(jìn)行改良，以便更好地應(yīng)用在食品中。而目前使用的改性淀粉大多是化學(xué)方法制備，由于其在制備過(guò)程中可能會(huì)有有毒有害物質(zhì)的殘留，使其使用受到了限制[3]。

親水膠體能夠吸水溶脹，形成黏稠溶液。在食品中添加少量就能夠增強(qiáng)食品體系的穩(wěn)定性[4]，提高淀粉的抗剪切性，并且對(duì)產(chǎn)品的糊化特性、流變性質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性等有所影響。而淀粉的質(zhì)構(gòu)特性、熱學(xué)性能、流變性能等直接影響食品的加工特性[5]。目前有很多研究親水膠體與淀粉相互作用，胡方洋等[6]研究卡拉膠的加入增大了薯類淀粉糊的表觀黏度，增強(qiáng)淀粉糊的凍融穩(wěn)定性。龍明秀等[7]研究魔芋膠能夠顯著降低甘薯淀粉的糊化溫度，提高粘度值。陳金玉等[8]研究不同食用膠與馬鈴薯淀粉懸浮液都具有假塑性流體特征，膠體的添加提高了淀粉糊的表觀黏度，降低了淀粉糊的觸變性。周珊珊等[9]研究添加瓜爾膠后木薯淀粉糊的微觀形貌結(jié)構(gòu)更加致密，且空洞大小分布均勻。李遠(yuǎn)等[10]研究了瓜爾膠與馬鈴薯淀粉的熱學(xué)性能，通過(guò)添加瓜爾膠增加了馬鈴薯淀粉的起始糊化溫度和峰值溫度，提高了糊化溫度。

沙蒿籽膠（Artemisia sphaerocephalaKrasch gum，ASKG）是一種白色或略帶黃色的粉末，不溶于水，但可均勻分散在水中，吸水可溶脹成蛋清樣膠體[11]，其溶液具有弱凝膠特性，可作為凝膠改良劑[12]。沙蒿籽膠本質(zhì)是六種單糖的混合物[13]，并且具有多分支的線性主干，子鏈與支鏈的纏結(jié)使得沙蒿籽膠廣泛應(yīng)用于不同的食品配方中，如增稠劑、穩(wěn)定劑和保水劑[14]。沙蒿籽膠粗多糖還被認(rèn)為是有益于身體健康的多糖，可緩解高血糖、高血脂、糖尿病等多種疾病[15]。

目前提取沙蒿籽膠的方法很多，陳晉芳等[16]用醇沉法提取沙蒿籽膠，使其得率達(dá)17.74%。秦振平等[17]利用水提法得到沙蒿籽膠溶液，經(jīng)冷凍干燥后得到淡黃色沙蒿籽膠。李林強(qiáng)等[18]利用乙酸從沙蒿籽中提取沙蒿籽膠多糖，使其得率達(dá)到18%左右。然而傳統(tǒng)的提取方法存在提取時(shí)間長(zhǎng)、提取溫度高、提取效率低等缺點(diǎn)。因此,本實(shí)驗(yàn)采用水提與超聲波輔助提取相結(jié)合的方法。超聲輔助提取技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于天然物質(zhì)的提取分離，并取得了很好的效果。李曉等[19]利用超聲波輔助提取秋葵粗多糖，并得出最優(yōu)的提取工藝條件。范宏亮[20]利用微波、超聲波提取大豆種皮多糖，多糖提取率為13.5%。而使用水提與超聲波輔助法提取沙蒿籽膠還鮮有研究。

基于上述研究，國(guó)內(nèi)外已有瓜爾膠、魔芋膠等親水膠體與馬鈴薯淀粉所形成的復(fù)配體系研究，但對(duì)于沙蒿膠與馬鈴薯淀粉形成復(fù)配體系研究較少。因此，深入研究單一沙蒿膠與馬鈴薯淀粉凝膠的各項(xiàng)性能具有重要意義，為其應(yīng)用到面食、肉食等食品中提供理論依據(jù)。本研究先通過(guò)超聲波輔助水提法提取沙蒿籽膠，再通過(guò)添加不同的沙蒿籽膠處理馬鈴薯淀粉糊，利用DSC、SEM、質(zhì)構(gòu)儀、流變儀探討不同沙蒿籽膠添加量對(duì)馬鈴薯淀粉凝膠熱特性、微觀形貌、質(zhì)構(gòu)特性及流變學(xué)特性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白沙蒿籽 選購(gòu)于內(nèi)蒙古寶全莊農(nóng)產(chǎn)品科技發(fā)展有限公司；溴化鉀 純度99%，麥克林公司；馬鈴薯淀粉 臨洮縣東升馬鈴薯制品有限公司。

Haake RS6000旋轉(zhuǎn)流變儀ThermoFisher公司；TM 4000 SEM 日本株式會(huì)社；TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀英國(guó)SMS公司；Q20-DSC美國(guó)TA儀器公司；IRAffinity-1傅里葉變換紅外光譜 日本島津公司；JP-1036超聲波儀 中國(guó)潔盟有限公司；IKA RW20 D S25高速攪拌器 廣州航信科學(xué)儀器有限公司；四環(huán)冷凍干燥箱 四環(huán)福瑞科儀科技發(fā)展（北京）有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 沙蒿籽膠提取工藝 沙蒿籽→除雜→水浸提→超聲波浸提→高速攪拌→離心乳狀液→鋪于平板→冷凍干燥→粉碎

稱取一定質(zhì)量的沙蒿籽與水混合，在電熱恒溫水浴鍋中加熱后，經(jīng)超聲波超聲處理10 min，將混合液體置于高速攪拌器下攪拌30 min，在冷凍離心機(jī)中離心10 min，轉(zhuǎn)速設(shè)為4000 r/min，取中間層乳狀液，即沙蒿籽膠（ASKG），鋪于平板，先在-80℃冰箱預(yù)凍，再進(jìn)行干燥粉碎備用。

1.2.2 提取沙蒿籽膠正交試驗(yàn) 根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定正交試驗(yàn)水平，選料液比、提取溫度、提取時(shí)間這三個(gè)因素為研究對(duì)象，取三個(gè)水平，按三因素三水平設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)如表1。最后對(duì)正交試驗(yàn)得出的最佳組合進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)重復(fù)3次，看其得率。

表1 正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)Table 1 Orthogonal test factor level

1.2.3 沙蒿籽膠得率的計(jì)算

式中：式中：η—沙蒿籽膠得率，%；m0—沙蒿籽的質(zhì)量，g;m1—沙蒿籽膠的質(zhì)量，g。

1.2.4 添加沙蒿膠的馬鈴薯淀粉糊的制備 稱取一定量的馬鈴薯淀粉樣品，配成6 g/100 mL的淀粉懸浮液，并且分別加入淀粉質(zhì)量（w/w）的0%、0.1%、0.3%、0.5%和1.0%沙蒿籽膠，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍瑢⑦@不同添加量設(shè)置為五個(gè)處理組，每個(gè)處理組三個(gè)平行，備用。

1.2.5 傅里葉紅外光譜測(cè)定 將1.2.4中膠-淀粉溶液置于沸水浴中加熱20 min，期間不斷攪拌使之充分糊化，糊化結(jié)束后進(jìn)行冷凍干燥，研成粉末，采用溴化鉀壓片法對(duì)其進(jìn)行紅外光譜測(cè)試，測(cè)試條件：共掃描64次，分辨率設(shè)置為4 cm?1，波長(zhǎng)范圍400～4000 cm?1，每組測(cè)試重復(fù)3次。

1.2.6 熱學(xué)性能測(cè)定 采用DSC對(duì)1.2.4中膠-淀粉懸浮液樣品的起始糊化溫度（To）、最高溫度（Tp）、終止溫度（Tc）及焓變（ΔH）進(jìn)行測(cè)定，稱取液體樣品8.0～10.0 mg置于鋁質(zhì)坩堝內(nèi)，密封壓蓋?？珍X質(zhì)坩堝為對(duì)照，掃描溫度從25℃到95℃，溫度上升速率為10℃/min，每組樣品重復(fù)3次。

1.2.7 淀粉凝膠微觀形貌的測(cè)定 參照文獻(xiàn)[21]，并稍作修改，將1.2.5中糊化后的淀粉凝膠樣品切成塊，固定在含戊二醛（2.5%，v/v）磷酸鹽緩沖液中（PBS，0.1 mol/mL，pH7.4），4℃條件下放置24 h。然后分別用體積分?jǐn)?shù)60%、70%、80%、90%和100%的乙醇浸泡20 min梯度脫水，重復(fù)3次。再將樣品冷凍干燥12 h，將干燥后的樣品用導(dǎo)電雙面膠固定到樣品臺(tái)上，置于掃描電子顯微鏡下觀察，加速電壓15 kV。

1.2.8 凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定 將1.2.5樣品糊化結(jié)束后取出冷卻至室溫，在4℃條件下貯藏24 h后用于質(zhì)構(gòu)測(cè)定。質(zhì)構(gòu)測(cè)定采用TPA模式，P6探頭，壓縮比為50%，測(cè)前速率1.0 mm/s，測(cè)試速率1.0 mm/s，測(cè)后速率1.0 mm/s，測(cè)定高度5 mm，觸發(fā)力5.0 g，兩次測(cè)定時(shí)間間隔為3 s，每個(gè)處理組重復(fù)3次。

1.2.9 流變學(xué)特性的測(cè)定 動(dòng)態(tài)流變學(xué)：用滴管將1.2.4中膠-淀粉懸浮液放入流變儀測(cè)定臺(tái)，選用1°錐板，間隙0.05 mm。溫度程序設(shè)為先25～95℃升溫，再95～25℃降溫。儀器直接得出淀粉凝膠在溫度范圍內(nèi)的儲(chǔ)能模量、損耗模量。將升溫后的淀粉凝膠放于測(cè)定臺(tái)上，采用頻率掃描模式，頻率設(shè)為1～10 Hz，應(yīng)力為0.1%，測(cè)試溫度25℃，測(cè)定淀粉凝膠在頻率范圍內(nèi)的儲(chǔ)能模量、損耗模量，每組測(cè)試重復(fù)3次。

靜態(tài)流變學(xué)：將糊化后的淀粉凝膠放于測(cè)定臺(tái)上，采用穩(wěn)態(tài)模式，剪切速率設(shè)為0～300 s?1和300～0 s?1，測(cè)試溫度25℃，儀器直接得出剪切應(yīng)力值，每組測(cè)試重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，每組試驗(yàn)均重復(fù)3次，利用SPSS26.0軟件進(jìn)行鄧肯法單因素方差分析，利用Origin2017軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

由單因素不同料液比、溫度、提取時(shí)間對(duì)沙蒿膠得率的影響得出，料液比、溫度、提取時(shí)間既不能過(guò)低，也不能過(guò)高，過(guò)低提取不充分，過(guò)高則造成成本過(guò)高或破壞沙蒿膠結(jié)構(gòu)，因此，各選擇中間比例進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，結(jié)果如表2，得到最適提取條件為料液比為1:40，溫度50℃，時(shí)間1.5 h，其得率高達(dá)20.7%，而在相同的條件下，不經(jīng)過(guò)超聲波處理，其得率僅為17.4%，說(shuō)明超聲波輔助提取提高了沙蒿膠的得率。正交試驗(yàn)中R值可以看出三個(gè)因素對(duì)沙蒿籽膠得率的影響大小，料液比影響最顯著，然后是提取時(shí)間，其次是提取溫度，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證結(jié)果與所得結(jié)果一致，對(duì)正交試驗(yàn)進(jìn)行方差分析得出，不同料液比、溫度、提取時(shí)間各處理組間差異均顯著（P<0.05）。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Orthogonal test results

2.2 傅里葉紅外光譜分析

如圖1為不同沙蒿籽膠添加量馬鈴薯淀粉糊及純沙蒿膠的紅外光譜圖。添加沙蒿膠的淀粉與原淀粉相比較，紅外光譜圖變化相似，在3600～3200 cm?1處為O-H的伸縮振動(dòng)；2924～2932 cm?1、2852 cm?1處有中強(qiáng)吸收，表示有糖類的-CH2或-CH3的C-H伸縮振動(dòng)[22]。分別在1082、1152、1648和1747 cm?1處為C-O伸縮振動(dòng)峰，2928～2932 cm?1處的峰值為C-C振動(dòng)峰，這與-CH2-的不對(duì)稱變性有關(guān)[23]。其中1.0%的添加量處理組在1733 cm?1處有與沙蒿膠在1747 cm?1處相似的峰，說(shuō)明存在沙蒿膠與馬鈴薯淀粉共混的體系，并且峰的位置有所偏移，可能是由于沙蒿膠多糖與馬鈴薯淀粉發(fā)生了分子間的相互作用。

圖1 不同沙蒿籽膠添加量馬鈴薯淀粉糊的紅外光譜圖Fig.1 FT-IR of potato starch paste with different amounts of Artemisia sphaerocephala Krasch gum

2.3 熱學(xué)性能分析

DSC可用于測(cè)定淀粉糊化的相轉(zhuǎn)變溫度和所需的吸熱焓。如圖2為25～95℃的升溫程序的淀粉與沙蒿籽膠混合溶液的DSC圖，如表3為不同沙蒿籽膠添加量處理后的馬鈴薯淀粉的熱學(xué)性能。可以看出添加沙蒿籽膠后糊化起始溫度從55.5℃提高到56.9℃，糊化終止溫度從72.4℃增加到76.3℃，說(shuō)明沙蒿籽膠的添加延緩了馬鈴薯淀粉的糊化，焓值ΔH從3.1 J/g提高到了4.5 J/g，這說(shuō)明添加沙蒿籽膠后馬鈴薯淀粉糊化時(shí)融化晶體所需要的能量提高了。徐貴靜等[24]的研究結(jié)果表明添加黃原膠后馬鈴薯淀粉的起始溫度、終點(diǎn)溫度均提高，延緩了馬鈴薯淀粉的糊化，本試驗(yàn)結(jié)果與其結(jié)果相似。

表3 不同沙蒿籽膠添加量處理后的馬鈴薯淀粉的熱學(xué)性能Table 3 Thermal properties of potato starch treated with different amounts of Artemisia sphaerocephala Krasch gum

圖2 不同沙蒿籽膠添加量處理后的馬鈴薯淀粉的DSC圖Fig.2 DSCfigure of potato starch treated with different amount of Artemisia sphaerocephala Krasch gum

2.4 微觀形貌分析

微觀結(jié)構(gòu)可以表征淀粉凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)與特性[21]。如圖3是用掃描電鏡觀察的凍干淀粉糊的截面圖。由圖3A可知：未添加沙蒿膠的馬鈴薯淀粉凝膠結(jié)構(gòu)粗糙，質(zhì)地疏松，存在較多不規(guī)則孔洞，隨著沙蒿膠添加量的增加，到0.3%、0.5%添加量時(shí)馬鈴薯淀粉凝膠結(jié)構(gòu)有所改善，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較致密、空隙較小、形狀規(guī)則且分布均勻，這可能是由于一方面沙蒿膠具有較強(qiáng)的結(jié)合能力，能夠促進(jìn)淀粉顆粒的聚集；另一方面馬鈴薯淀粉糊的網(wǎng)絡(luò)基質(zhì)中的空洞和破裂區(qū)域可以作為保水器，用一定量的沙蒿膠填充到淀粉的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，并附著在離散的淀粉顆粒上，使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密[22]。而添加量為1.0%（圖3E），結(jié)構(gòu)松散，空洞大小不均一，這是由于在淀粉凝膠化之前，沙蒿膠吸水溶脹，與淀粉競(jìng)爭(zhēng)水分，并且大量的沙蒿膠裹入淀粉中，導(dǎo)致淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性受損[25]，這與徐貴靜等[24]的研究結(jié)果相似，即過(guò)量添加親水膠體使得馬鈴薯淀粉顆粒吸水膨脹和直鏈淀粉滲出受到抑制。

圖3 不同添加量下馬鈴薯淀粉糊的掃描電鏡（SEM）圖Fig.3 Scanning electron microscope (SEM)imagesof potato starch paste under different dosage

2.5 凝膠質(zhì)構(gòu)特性分析

如表4為不同沙蒿籽膠添加量馬鈴薯淀粉凝膠通過(guò)TPA程序測(cè)定的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。凝膠硬度是衡量凝膠質(zhì)構(gòu)特性的重要指標(biāo)之一，表示完成形變所需要的力的大小。凝膠彈性是一種抵抗變性力的能力。咀嚼度表示咀嚼固體食品所用的能量，而膠著度表示食品在一定作用力下的流動(dòng)性[26]?；貜?fù)性是指食品發(fā)生形變后在與導(dǎo)致變形同樣的速度、壓力條件下回復(fù)的程度[27]。由表4可知，隨著沙蒿膠添加量的增加，馬鈴薯淀粉凝膠硬度呈逐漸上升的趨勢(shì)，空白組與各處理組之間差異顯著（P<0.05）；這可能是由于添加沙蒿膠后提高了淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的剛度，沙蒿膠作為一種典型的天然中性多糖，由2.4中SEM圖可知其本身具有一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可作為淀粉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的功能替代，使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加牢固，Cai等[28]也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。表4中馬鈴薯淀粉凝膠的彈性各處理組差異不顯著，但是有先增加后減少的趨勢(shì)，咀嚼度、膠著度、回復(fù)力各處理間差異（P<0.05），并且呈先上升后下降的趨勢(shì)，這一趨勢(shì)與前面所述的微觀形貌特征一致，即較高的沙蒿膠添加量會(huì)破壞馬鈴薯淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這與Mudgil等[29]研究結(jié)果也一致。當(dāng)添加量為0.3%時(shí)彈性達(dá)到最大，為1.034 g，膠著度為609.2 g，回復(fù)力達(dá)到最大，為0.664 g。說(shuō)明在馬鈴薯淀粉糊中加入適量的沙蒿膠可以增強(qiáng)淀粉多糖分子鏈與鏈之間的相互作用[30]。

表4 不同沙蒿籽膠添加量馬鈴薯淀粉糊的質(zhì)構(gòu)特性Table 4 Textural characteristics of potato starch paste with different amounts of Artemisia sphaerocephala Krasch gum

2.6 流變學(xué)特性分析

2.6.1 不同沙蒿籽膠添加量對(duì)馬鈴薯淀粉動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的影響 食品在受到外力作用以后發(fā)生彈性形變，當(dāng)作用力消失后，主要為黏性，表現(xiàn)為流動(dòng)狀態(tài)。儲(chǔ)能模量（G'）是存儲(chǔ)在材料中并從每個(gè)循環(huán)中回收的能量的量度，為彈性應(yīng)力和應(yīng)變的比值；損耗模量（G''）是每個(gè)正弦變形周期消耗或損失的能量的量度，為黏性應(yīng)力和應(yīng)變的比值[31]。損耗角正切值tanδ為G''與G'的比值，tanδ值越大，表明體系的黏性比例越大，可流動(dòng)性越強(qiáng)，體系表現(xiàn)出流體的特征；tanδ值越小，則體系中的彈性成分就越多，體系進(jìn)而呈現(xiàn)出固體的特征[32]。如圖4為添加不同的沙蒿籽膠量后馬鈴薯淀粉的G'、G''及tanδ隨溫度的變化圖。由圖4A1、圖4A2可知，在升溫掃描過(guò)程中，添加不同的沙蒿籽膠量后馬鈴薯淀粉糊的G'、G''變化趨勢(shì)相似。在25～65℃范圍內(nèi)G'和G''基本穩(wěn)定，當(dāng)溫度達(dá)到70℃附近時(shí)，0%、0.1%處理組的G'和G''開(kāi)始上升并且達(dá)到最大值，之后隨著溫度上升呈下降趨勢(shì)，然后趨于平緩。在溫度增加的過(guò)程中，淀粉顆粒吸水膨脹，體積增大，直鏈淀粉從淀粉顆粒中溶出，進(jìn)而與淀粉顆粒相互纏繞形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得G'和G''增加[33]；隨著溫度的進(jìn)一步升高，G'和G''開(kāi)始下降，表明凝膠結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)時(shí)間加熱過(guò)程中被破壞，可能是進(jìn)一步加熱使膨脹的淀粉顆粒中殘留的結(jié)晶區(qū)域熔化，淀粉顆粒變形、破裂、崩解，分子流動(dòng)性增加，導(dǎo)致鏈間相互作用減弱[34]。隨著沙蒿膠添加量的增加，0.5%處理組G'和G''在76℃附近急劇升高；而1.0%處理組、0.3%處理組的G'和G''值次之，相較于0%、0.1%處理組G'和G''急劇升高的溫度提高了，這與2.3中淀粉糊的熱學(xué)性能結(jié)果是一致的。這是由于一方面沙蒿膠具有較大的黏度，隨著添加量的增加，加固了淀粉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，加強(qiáng)了淀粉顆粒分子鏈間的相互作用[35]；另一方面可能是由于沙蒿膠本身具有較強(qiáng)的結(jié)合水分子的能力，水分子通過(guò)氫鍵作用形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與淀粉凝膠形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[36]。圖4B為G''與G'的正切值tanδ，所有處理組的tanδ值均為先升高到最大值再降低，然后趨于平緩的趨勢(shì)。tanδ值越大表明體系黏性比例大，tanδ值越小表明體系彈性成分較多。

圖4 不同沙蒿籽膠添加量對(duì)馬鈴薯淀粉糊動(dòng)態(tài)流變特性的影響Fig.4 Effects of different dosage of Artemisia sphaerocephala Krasch gum on dynamic rheological properties of potato starch paste

由圖5可知，G'始終大于G''，表明樣品為高彈性的凝膠結(jié)構(gòu)。隨著頻率的增大，添加低水平沙蒿膠量（0.1～0.5%）的馬鈴薯淀粉G'與G''均逐漸增大，這可能是由于沙蒿膠與馬鈴薯淀粉之間產(chǎn)生了新的氫鍵，從而增加了整個(gè)體系的粘彈性[37]。而添加較高水平沙蒿膠量1.0%的馬鈴薯淀粉G'與G''反而降低，這說(shuō)明添加較多的沙蒿籽膠對(duì)淀粉的粘彈性有負(fù)面影響，高水平的沙蒿膠與馬鈴薯淀粉競(jìng)爭(zhēng)水分，從而干擾淀粉三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成[38]。Wang 等[39]和Ronda等[40]也報(bào)道了添加了親水膠體類似的結(jié)果。鄭明靜等[36]研究了添加高濃度的殼聚糖反而會(huì)降低蓮子淀粉體系中各多糖分子間的相互作用。隨著掃描頻率的增加，與單一的馬鈴薯淀粉相比，添加沙蒿膠處理組tanδ略微下降隨后趨于平穩(wěn)，tanδ小于1，說(shuō)明原淀粉和添加沙蒿膠的淀粉糊表現(xiàn)出一種典型的弱凝膠動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性[41]。

圖5 不同沙蒿籽膠添加量對(duì)馬鈴薯淀粉糊黏彈性的影響Fig.5 Effects of different addition of Artemisia sphaerocephala Krasch gum on viscoelasticity of potato starch paste

2.6.2 不同沙蒿籽膠添加量對(duì)馬鈴薯淀粉靜態(tài)態(tài)流變學(xué)特性的影響 圖6為不同沙蒿膠添加量的淀粉糊剪切應(yīng)力、黏度與剪切速率關(guān)系圖，其中列舉了五個(gè)比例中典型的變化趨勢(shì)的三個(gè)圖，分別為0%、0.3%和1.0%處理組。流變方程擬合參數(shù)見(jiàn)表3。從圖6可以看出，隨著剪切速率的增加，淀粉糊黏度快速下降，隨后趨于平緩，剪切速率越快，黏度降低的程度越大。這是由于具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的淀粉凝膠在剪切作用下受到破壞，越來(lái)越多的淀粉分子開(kāi)始流動(dòng)而不是維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致黏度降低。在同樣的剪切速率下，添加沙蒿膠的淀粉的黏度較大，可能是由于沙蒿膠本身黏度大，使得膠-淀粉混合液更加黏稠，隨著剪切力的增大，分子鏈斷裂增多，添加沙蒿膠淀粉的黏度下降的也越快[42]；當(dāng)剪切速率逐漸增加到50 s?1附近時(shí)，體系黏度趨于穩(wěn)定，并且在穩(wěn)定階段，隨著剪切速率的增大，體系黏度下降很少。

圖6 不同添加量下馬鈴薯淀粉糊的靜態(tài)流變曲線Fig.6 Static rheological curve of potato starch pastewith different dosage

淀粉糊在流動(dòng)過(guò)程中隨著剪切速率的增加，剪切應(yīng)力先相應(yīng)增加，隨后趨于平緩。剪切初期，需要大的剪切應(yīng)力來(lái)破壞淀粉凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，隨后越來(lái)越多的淀粉分子從開(kāi)始的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為定向流動(dòng)，表現(xiàn)出“液體狀”的行為，導(dǎo)致剪切應(yīng)力趨于平緩[43]。

觸變性是高分子溶液重要流變學(xué)特性之一，在食品中表現(xiàn)為爽口柔和。淀粉在外部剪切力的作用下，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)有一定的破壞，當(dāng)剪切速率逐漸降低時(shí)，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在相對(duì)短的一段時(shí)間內(nèi)不能跟上以前結(jié)構(gòu)破壞的速度；因此其黏度變化的曲線就無(wú)法恢復(fù)到原來(lái)的曲線形狀，繼而構(gòu)成一個(gè)閉合的觸變環(huán)[44]。從圖6可以看出，當(dāng)剪切速率從0～300 s?1之間先增加再下降時(shí)，原始淀粉及不同沙蒿膠添加量的淀粉的觸變曲線均出現(xiàn)順時(shí)針滯后環(huán)，說(shuō)明所有淀粉糊體系均屬于觸變體系。0.3%膠的添加量處理后，淀粉觸變環(huán)面積減少，大大提高了體系的剪切穩(wěn)定性，表明0.3%和0.5%處理組可以提高淀粉的凝膠強(qiáng)度。淀粉糊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞所需要的能量較小，淀粉黏性維持得比較好[45]。而0%處理組的滯后環(huán)最大，原因是馬鈴薯淀粉在外力作用下，氫鍵作用減弱，導(dǎo)致淀粉結(jié)構(gòu)被破壞且不易恢復(fù)[46]。

剪切應(yīng)力與剪切速率曲線可用冪次定律方程τ=K·γn進(jìn)行回歸擬合。式中：τ為剪切應(yīng)力，Pa；γ為剪切速率，s?1；K為黏稠系數(shù)，Pa·sn。采用冪次定律方程對(duì)剪切應(yīng)力與剪切速率曲線進(jìn)行回歸擬合，擬合參數(shù)見(jiàn)表5。從表中可以看出，R2較高，說(shuō)明擬合具有較高精密度，不同沙蒿膠添加量處理的淀粉糊的n值都小于1，說(shuō)明所有樣品都是假塑性流體。與原淀粉相比，添加沙蒿膠后，淀粉糊稠度系數(shù)K有增大趨勢(shì)，K值越大，表明增稠能力越強(qiáng)；n為流動(dòng)性特征指數(shù)，n呈減小趨勢(shì)，n越小偏離牛頓型越遠(yuǎn)，則說(shuō)明液體越容易剪切變稀，假塑性越大，表明添加沙蒿膠處理可以使淀粉糊變黏稠，剪切變稀性增強(qiáng)。剪切變稀行為在食品加工過(guò)程中至關(guān)重要，剪切速率較低時(shí)，高黏度能防止樣品在罐內(nèi)沉降或下沉；剪切速率較高時(shí)，低黏度能使樣品形成膜并易于清洗。

表5 不同添加量處理后馬鈴薯淀粉糊流變方程擬合參數(shù)Table 5 Rheological equation fitting parametersof potato starch paste after different dosage treatment

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，料液比1:40，溫度50℃，時(shí)間1.5 h，沙蒿籽膠得率高達(dá)20.7%。添加沙蒿膠可以延緩馬鈴薯淀粉的糊化。淀粉凝膠的微觀形貌可知，0.3%的添加沙蒿膠可以加固凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且提高凝膠質(zhì)構(gòu)特性，硬度、彈性、咀嚼度、膠著度、回復(fù)性均顯著增加（P<0.05）。動(dòng)態(tài)流變學(xué)結(jié)果顯示添加低水平（0.1%～0.5%）沙蒿膠后，可增大馬鈴薯淀粉糊G'、G''值，使得淀粉糊的黏彈性增大，較高水平（1.0%）添加量處理后G'、G''值反而降低。靜態(tài)流變學(xué)結(jié)果表明原淀粉和超高壓處理淀粉均為假塑性流體，添加沙蒿膠處理后，剪切變稀性增強(qiáng)；當(dāng)0.3%添加量時(shí)，剪切穩(wěn)定性、凝膠強(qiáng)度提高。因此，添加低水平的沙蒿籽膠更適合于馬鈴薯淀粉產(chǎn)品的制作，并且將其加入到粉條中有望替代明礬，制得有益身體健康的產(chǎn)品。