抗坏血瓜尔豆胶复合作用对玉米淀粉回生特性的影响:
抗坏血瓜尔豆胶复合作用对玉米淀粉回生特性的影响,抗坏血酸与瓜尔豆胶按照一定的比例混合后,与适量的玉米淀粉配制成淀粉水溶液。充分糊化后,放置不同 时间,测定并分析淀粉溶液在回生过程中溶液透光率、脱水率、结晶度及焓变等相关参数的变化情况。研宄结果表 明,抗坏血酸和瓜尔豆胶按不同比例混合,对淀粉的回生具有不同程度的抑制作用。在相同条件下,二者配比为2:1 时抑制效果最好。
淀粉是绿色植物中以颗粒形式储藏的碳水化合 物,它是一种重要的可再生和生物可降解的天然资 源。由于具有易腐败、老化、分散性差、加热糊化 増稠及不能形成稳定交融体系等特点,抗坏血瓜尔豆胶复合作用对玉米淀粉回生特性的影响,在工业方面 的应用受到了很大的限制。目前,人们主要通过物 理、化学或酶法对淀粉进行改性,使其获得一些新 的功能与特性,进而拓宽淀粉的应用领域。
瓜尔豆胶是由1,4-D-甘露糖骨架与1,6-D半乳 糖支链构成的一种胚乳多糖[1]。瓜尔豆胶具有较强的 吸水性、水溶性和交联性,并且黏度稳定。此外, 瓜尔豆胶还能与少量的蛋白质结合,起到一定的表 面活性的作用[2]。FunamiT等人[3-4]研究表明,添加 剂,如非离子多糖、食品亲水胶体及乳化剂都可以 与淀粉相互作用,有效降低淀粉的回生行为。这些 添加剂抑制淀粉回生的机制主要基于它们与直链淀 粉的相互作用,进而改善淀粉系统在加工、冷藏及 贮存过程中的物理特性的改变。
抗坏血酸上相邻的C2和C3的烯醇式羟基容易解 离,释放出氢离子,具有有机酸的性质。抗坏血酸 不仅是一种重要的抗氧化剂,而且还是一种很强的 还原剂[5]。抗坏血酸可以利用其存在的羟基和羧基与 淀粉分子结合,从而限制淀粉的回生。
本文主要通过对糊化后的淀粉溶液,在贮藏过 程中测定其透光率和脱水率的变化情况,并对其进 行X-射线粉末衍射和DSC分析等,研究不同比例 的抗坏血酸与瓜尔豆胶的复合作用对淀粉回生特性 的影响。
1材料与方法
1.1材料与仪器
玉米淀粉,诸城兴贸玉米开发有限公司提供; 瓜尔豆胶,为食品级;抗坏血酸、无水乙醇,为分 析纯。
UV — 2102型紫外分光光度计,龙尼柯仪器有限 公司提供;LG10—2.4A型离心机,北京医用离心机 厂产品;数显恒温水浴锅,北京光明医疗器械厂产 品;FA2004型电子天平,上海上平仪器有限公司提 供;BURKERD8型X-射线衍射仪,德国布鲁克公 司提供;NETISCH- 499C型差量扫描热,德国 NETISCH公司提供。
1.2试验方法 1.2.1淀粉的制备
将玉米原淀粉配成质量分数为30%的淀粉溶液, 70 °C加热搅拌20 min,静置一定时间后,将上层淀 粉溶液抽滤,并将滤饼在38 °C干燥2d,备用。
1.2.2透光率的测定
将上述1.0 g绝干燥淀粉与0.1 g不同质量比的 添加剂(抗坏血酸与瓜尔豆胶的质量比分别为1 : 0,3:1,2:1,1:1,1:2,1:2,1:3,0 : D
混合,加100 mL水配制成淀粉溶液,在沸水浴中加 热糊化30 min,维持淀粉溶液的质量分数不变。将糊 化后的溶液冷却至室温,利用紫外分光光度计,在波 长6 480 nm处测定糊化后淀粉溶液的透光率,在4 °C 下分别储存1,3, 5, 7 d,测定其淀粉溶液的透光率, 记录数据。
1.2.3脱水率的测定
将上述5.0 g干燥的淀粉和0.5 g不同质量比的 添加剂(抗坏血酸与瓜尔豆胶的质量比分别为1 : 0,3:1,2:1,1:1,1:2,1:2,1:3,0 : D
混合,加100 mL水配制成淀粉溶液,在90 °C水浴 中加热糊化30 min,抗坏血瓜尔豆胶复合作用对玉米淀粉回生特性的影响,维持淀粉溶液的质量分数不变, 糊化后的溶液用冰水迅速冷却至室温,在4 °C分别 储存1,3,5,7d后,以转速2300 r/min离心 15 min,测定其淀粉溶液的脱水量,并记录数据。 1.2.4 X-射线粉末衍射分析(XRD)
取适量在4 °C储存5 d干燥后的淀粉粉末置于长 方形铝片的孔内,随后压紧,用X-射线衍射仪测定, 所用波长为0.154 2 nm,测试条件如下:管压为3 kV, 管流为20 mA,扫描速率为4°/min,扫描区域为5°〜 40°,数据采集步宽为0.02°,方式为连续扫描。
1.2.5差示扫描量热分析(DSO
取5 mg在4 °C分别储存0,5,10 d干燥后的样 品粉末,放入己经称好的样品盘中,然后将样品盘 压紧并密封,放入仪器中测试,测定条件:温度范 围是30〜130 °C,升温速率为1 °C/min。
2结果与讨论
2.1透光率分析
抗坏血酸/瓜尔豆胶复合质量比对玉米淀粉透光 率的影响见图1。
由图1可知,玉米淀粉与不同质量比的抗坏血 酸/瓜尔豆胶复合物反应后,在贮藏时间相同的条件 下,抗坏血酸/瓜尔豆胶的质量比分别为3:1,2: 1,1 : 1时,淀粉溶液的透光率均高于只有抗坏血酸 或瓜尔豆胶参加反应的淀粉溶液的透光率。二者质量 比为3 : 1时,溶液的透光率最高;二者质量比分别为 1 : 2,1 : 3时,淀粉溶液的透光率均低于其他配比 时的透光率;二者质量比为1:3时,其溶液的透光 率最低。随着贮藏时间的延长,不同配比的淀粉溶 液的透光率均有不同程度的下降,同仅有抗坏血酸 或瓜尔豆胶反应的淀粉溶液相比,不同比例的抗坏 血酸和瓜尔豆胶复合作用,溶液透光率的下降有所 减缓,且二者质量比为1 :2时效果较为明显。可 见,抗坏血酸与瓜尔豆胶复合,能増强二者对淀粉 溶液回生的抑制作用,抗坏血瓜尔豆胶复合作用对玉米淀粉回生特性的影响,二者质量比为1 :2时抑制作 用最大。
2.2脱水率分析
抗坏血酸/瓜尔豆胶复合比例对玉米淀粉脱水率 的影响见图2。
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图2抗坏血酸/瓜尔豆胶复合质量比对 玉米淀粉脱水率的影响
由图2可知,玉米淀粉与不同质量比的抗坏血 酸/瓜尔豆胶复合,在试验测定时间内,随着贮藏时 间的延长,不同比例的淀粉溶液的脱水量均有不同 程度増加。在储存时间相同的条件下,与仅有抗坏 血酸或瓜尔豆胶的参加反应的淀粉溶液相比,不同 比例抗坏血酸/瓜尔豆胶参与反应的淀粉溶液的脱水 量有所降低;二者质量比为1:2时,溶液的脱水量 最低,其次是二者质量比为2:1的溶液。随着贮藏 时间増加这种差异更明显,因此,抗坏血酸和瓜尔 豆胶复合可以増强对淀粉溶液脱水的阻碍作用,即 二者的复合作用可以提高对淀粉回生的抑制作用, 当二者质量比为1 :2时效果最好,其次是质量比为 2:1。
2.3 X-射线分析
抗坏血酸/瓜尔豆胶复合比例对玉米淀粉的X- 射线衍射图谱的影响见图3。
由图3可知,仅含抗坏血酸或瓜尔豆胶的淀粉,抗坏血瓜尔豆胶复合作用对玉米淀粉回生特性的影响, 晶型变化不明显,但二者以不同比例混合后,衍射 图在12.5和19.5处出现V型特征峰,而且在二者质 量比为1 : 2和2 : 1时特征峰较为明显,其次是质 量比为3 : 1的。这是由于瓜尔豆胶的存在,使抗坏 血酸显示出更强的有机酸的性质,部分抗坏血酸与 淀粉复合形成淀粉一脂质复合物的结果。这样不但 减少直链淀粉的含量,还能阻止淀粉分子之间的结 晶聚合。又由于抗坏血酸与瓜尔豆胶均能与淀粉通 过羟基形成氢键,阻碍淀粉的重结晶。可见,抗坏 血酸与瓜尔豆胶复合对抑制或减缓淀粉回生具有増 强作用。试验结果表明,当二者比例为1:2时协同 效果最好,其次是比例为2 : 1。
2.4 DSC分析
抗坏血酸/瓜尔豆胶复合比例对玉米原淀粉的 DSC曲线见图4,抗坏血酸/瓜尔豆胶复合比例对玉 米原淀粉的DSC曲线分析见表1。
在4 °C下分别回生0,5,10 d,回生过程中的 热性质变化利用DSC分析,不同比例淀粉的吸热峰 面积均有所下降。在回生相同时间的条件下,仅含
表1抗坏血酸/瓜尔豆胶复合比例对玉米原淀粉的 DSC曲线分析表
m(抗坏血
酸> :m (瓜 尔豆膨回生时间 t/d起始温度
e/v高峰温度
e/v峰相对高度 /mW-mg'1峰面积
/J.g'1
035.5070.500.155 013.171
1 :0538.4575.940.296 916.308
1043.4084. 970.244 824.684
035.4573.940.144715.670
3 :1539.2179.530.234 516.493
1044.5388.180.267 826.212
043.1678.670.133020.626
2 :1542.7578.200.137920.334
1042.3477.870.140620.018
035.7477.500.144114.892
1 :1535.4377.170.130215.812
1041.1184.070.226 727.589
036.4377.020.234 425.983
1 :2538.0579.870.252 823.113
1041.4283.830.211 226.114
037.5676.920.141 616.926
1 :3540.0581.380.231 423.077
1044.9288.000.291 925.057
036.8975.600.151 714.620
0 :1537.0875.140.244 517.050
1037.3274.270.190823.327
有抗坏血酸或瓜尔豆胶的样品,与二者按不同质量 比混合的样品相比,抗坏血瓜尔豆胶复合作用对玉米淀粉回生特性的影响,其峰面积变化比较明显。另外, 当二者质量比为1 : 2和2 : 1时,峰面积变化最不 显著。由于二者具有协和作用,使淀粉在回生过程 中,淀粉重结晶的难度増大,抑制淀粉链凝集的作 用増强。可见,抗坏血酸与瓜尔豆胶复合能増强抑 制或减缓淀粉回生的作用。
3 结论
瓜尔豆胶和抗坏血酸复合对淀粉溶液透光率、 脱水率影响和XRD和DSC测试结果基本一致。表明 二者按不同质量比复合后,具有不同程度抑制淀粉 回生的效果。而且当二者质量比为2 : 1时抑制效果 最好,其次是质量比为1 : 2。
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