莲子淀粉糊特性的研究与应用

【摘要】：莲子淀粉糊的特性对莲子产品的品质和莲子淀粉的应用有着重要的影响。本文系统地研究了莲子淀粉的糊化特性,糊化后莲子淀粉糊的冻融稳定性、流变特性、成膜特性,并进行莲子淀粉干热改性的研究;研究了可食性莲子淀粉涂膜的抑菌效果,将其应用于鲜切水果的保鲜。研究成果为莲子产品的深加工和莲子淀粉应用的拓展提供了科学指导,丰富了淀粉学科研究的内涵。 (1)莲子淀粉糊化特性的研究 采用布拉班德黏度仪研究莲子淀粉的糊化特性,结果表明,淀粉浓度对莲子淀粉糊化特性影响显著,随着莲子淀粉糊浓度的增加,起糊温度降低,峰值黏度大大提高,热、冷稳定性均降低,凝沉性增强。pH值对莲子淀粉糊黏度特性也有显著影响,低pH值条件下,黏度曲线类型发生明显变化,而淀粉糊体系处于中偏碱性条件较为稳定。添加蔗糖、海藻糖、葡萄糖和果糖使得黏度曲线上的各特征值均有提高,热、冷稳定性降低,凝沉性增强,但添加8%高果糖浆可较好地改善莲子淀粉糊的稳定性。NaCl、KCl强电解质的存在对莲子淀粉糊的糊化特性影响小。添加亲水性胶体,莲子淀粉起糊温度显著降低,峰值黏度明显提高,热稳定性、冷稳定性均下降,而凝沉性有不同程度的变化。该研究为合理选择莲子加工条件和配方确定提供了科学依据。 (2)莲子淀粉糊冻融稳定性的研究 莲子淀粉糊的冻融稳定性差,冻融1次后,析水率高达81.25%,且随冻融循环次数增加,析水率略微增大。其原因主要是莲子淀粉分子间易于形成刚性结构,导致水分析出。添加不同量的瓜尔豆胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠均能有效提高莲子淀粉的冻融稳定性,黄原胶作用最为显著,且对冻融循环次数的耐受力强;黄原胶添加量为0.5%时,经过7次冻融循环后,莲子淀粉糊的析水率基本稳定在50%,无上升趋势;添加量增大为1%时,经冻融后析水率还略有降低。添加卡拉胶对提高莲子淀粉冻融稳定性作用不明显;添加海藻酸钠,莲子淀粉冻融稳定性反而下降。该研究结果对提高莲子淀粉糊冻融稳定性和莲子淀粉质食品的开发具有重要的指导意义。 (3)莲子淀粉糊流变特性的研究 通过高级流变仪研究了莲子淀粉糊的稳剪切流变特性、动态黏弹性和剪切结构恢复力。结果表明,莲子淀粉糊表现为典型的非牛顿、时间依赖剪切变稀和触变性的流体。随淀粉浓度的增大,莲子淀粉糊的屈服应力τ0增大,提示实际生产中高浓度淀粉糊搅拌困难,所需的功大。随淀粉浓度的增大,莲子淀粉糊流体的假塑性增强(即剪切稀化程度越明显),触变性也增强。研究首次发现4%浓度的莲子淀粉糊的流变特性较为特殊,表现为复合触变性,γ·25s~(-1)时表现为反触变性,γ·25s~(-1)时表现为触变性,剪切结构恢复力试验也显示其恢复力大于100%,这可能与4%莲子淀粉糊处于亚浓溶液状态有关。 分别添加瓜尔豆胶(guar)、黄原胶(xan)、羧甲基纤维素钠(CMC)、卡拉胶(car)和海藻酸钠(alg)的莲子淀粉糊复配体系均为假塑性流体,且大多数流变曲线的上行线与下行线基本重合,有少数下行线在上行线之上,滞后面积显著降低,提示亲水性胶体有利于提高体系结构受剪切破坏后恢复到剪切前状态的能力,甚至形成新的更为稳定的网络结构,从而抗剪切能力增强。但不同的亲水性胶体对莲子淀粉复合体系黏度的影响程度不同。添加guar、xan的莲子淀粉糊体系屈服应力τ0大,即搅拌使其流动所需的功大,而CMC、car和alg可使淀粉糊的流动性增强。CMC、alg能使莲子淀粉糊在高速剪切后,黏度迅速恢复;Xan、car添加量较小时,体系恢复力降低;添加guar不利于黏度的恢复,且添加量越大,体系剪切稀化程度越大。因此,选择合适亲水性胶体类型和添加量有助于减少剪切对淀粉糊黏度的影响。 动态黏弹性试验表明,莲子淀粉糊储能模量G′、损耗模量G′′也随莲子淀粉浓度增大而增大,且G′大于G′′,说明淀粉分子之间的相互作用增强,形成具有牢固网络结构的凝胶,表现出较强的弹性特征。添加亲水性胶体后,复合体系仍表现为弹性特征。添加guar、xan时,复合体系的G′、G′′随添加量的增大均升高;CMC、car添加量分别为0.5%、1%时,复合体系的G′最高;添加alg时,复合体系的G′、G′′均随添加量的增加而降低。说明不同亲水性胶体对莲子淀粉糊的黏弹性影响不同。 (4)莲子淀粉成膜特性的研究 以莲子淀粉为原料,研究淀粉浓度、甘油用量和干燥温度对可食性莲子淀粉膜性能的影响,并进行制备工艺的优化。研究表明,随着莲子淀粉膜液中淀粉浓度的增加,膜的抗拉强度上升,断裂伸长率上升到一定程度后下降,撕裂强度略有下降。水蒸气透过系数随淀粉浓度的增加,基本呈下降趋势,但略有波动。随着甘油用量的增加,莲子淀粉膜的抗拉强度、断裂伸长率、撕裂强度呈先上升后呈下降的趋势,当甘油用量为1.5%时,达到最高。水蒸气透过系数随甘油用量的增加而升高。干燥温度较低或较高,淀粉膜性能较不理想;适中的温度能获得性能良好的淀粉膜。经正交试验优化,莲子淀粉膜制备最佳的工艺参数为淀粉浓度4.0%,甘油用量1.5%,干燥温度80℃。与玉米淀粉膜、马铃薯淀粉膜相比,莲子淀粉膜机械性能较强,溶解性较低,阻水性较好,提示莲子淀粉膜应用前景良好。 (5)莲子淀粉干热改性的研究 通过添加亲水性胶体结合干热处理对莲子原淀粉进行改性,结果表明添加亲水性胶体可促进莲子淀粉分子的连接,但不同亲水性胶体对莲子淀粉的干热变性影响不同。因此,可获得不同糊化性质的莲子淀粉。莲子淀粉干热变性前后淀粉糊均为典型的非牛顿、时间依赖剪切变稀的假塑性流体。但干热后莲子淀粉糊的触变性发生明显的变化,表现为反触变性,剪切结构恢复力也增大,提示干热变性能提高莲子淀粉对剪切的承受能力。动态流变行为研究也表明干热变性莲子淀粉糊的储能模量G′均高于原淀粉,说明干热后体系内部结构稳定,不易于破坏。以干热变性莲子淀粉制得的淀粉膜抗拉强度无改善,但干热过程添加瓜尔豆胶或CMC其断裂伸长率升高明显,添加海藻酸钠有助于显著提高淀粉膜的阻水性,研究成果对制备性能更优良的莲子淀粉可食膜具有科学的借鉴作用。 (6)可食性莲子淀粉膜在鲜切水果保鲜中的应用 以莲子淀粉为基材,研究不同抑菌剂对可食性莲子淀粉膜抑菌特性的影响,并将其应用于鲜切水果保鲜。抑菌试验结果表明可食性莲子淀粉膜液中添加0.02%Nisin,pH值为7对供试的金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌和沙门氏菌均有明显的抑制作用。可食性莲子淀粉涂膜应用于鲜切菠萝、芒果的保鲜试验表明,涂膜处理有效抑制了颜色褐变、组织软化和微生物生长,保证了鲜切水果的品质和安全。该研究成果极大拓展了莲子淀粉的综合开发利用途径。

【关键词】：莲子淀粉 糊化特性 冻融稳定性 流变特性 干热变性 可食性淀粉膜 鲜切水果
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TS231
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