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亲水性胶体对大米淀粉物化特性的影响

左小博  
【摘要】:无麸质米制品的开发可以为市场提供一类较好满足麸质过敏人群饮食需求的产品。但由于大米中不含面筋蛋白,其所加工的米粉面包等无麸质产品缺少良好的持气性能,且在储存过程中容易回生。亲水性胶体可以和大米中的淀粉颗粒相互作用,使产品具有粘弹性的网络结构和良好的持气性,从而改善产品的品质并抑制淀粉回生。论文研究了11种亲水性胶体(高酰基结冷胶,低酰基结冷胶,可得然胶、黄原胶、卡拉胶、瓜尔胶、刺槐豆胶、阿拉伯胶、果胶、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素(CMC))对大米淀粉物化特性的影响,从糊化特性、热力学特性、流变学性质、微观结构、回生特性等方面进行了系统性研究,结合实验结果探讨了不同亲水性胶体与大米淀粉之间可能的相互作用模式。最后,对不同胶体应用于无麸质米粉面包的品质改良进行了初步探索。论文主要研究内容及结论如下:首先,结合快速粘度分析(RVA)、溶胀度及溶出率、差示扫描量热仪(DSC)等方法,研究了11种亲水性胶体对大米淀粉糊化特性的影响。结果显示所用胶体显著(P0.05)改变了淀粉RVA糊化峰值粘度和回生值。除HPMC及可得然胶外,其它胶体对谷值粘度有显著性(P0.05)影响。卡拉胶和果胶显著(P0.05)增大了大米淀粉的热糊稳定性及冷糊稳定性。CMC促进了大米淀粉颗粒的大量溶胀,并提高了其热糊稳定性。所用胶体对大米淀粉的短期回生都具有抑制作用,CMC可以包裹溶胀的淀粉颗粒,阻碍其结构的破裂,最大程度地降低大米淀粉的回生值(相比空白,回生值降低44%)。高酰结冷胶和黄原胶降低了直链淀粉颗粒的流动性并阻止溶胀的淀粉颗粒破裂。而瓜尔胶对淀粉糊化特性的影响则可能是通过氢键作用及改变胶体溶液的相对有效浓度来实现的。亲水性胶体能与溶出的直链淀粉颗粒相互作用,并抑制淀粉糊体系中网络结构的伸展,同时也减少了体系内淀粉颗粒重新排布与缔合所需的自由水含量。实验所用胶体都不同程度增大了淀粉的峰值糊化温度(乙),抑制了淀粉的糊化。其次,通过动态流变仪研究了11种亲水性胶体对大米淀粉凝胶流变学特性的影响,并结合微观结构的扫描电镜(SEM)对可能的作用模式进行了探讨。亲水性胶体的添加都增大了淀粉凝胶的储能模量G’和损耗模量G”,且所有凝胶体都表现出了弱凝胶特性。CMC、高酰结冷胶及黄原胶能较大程度增大淀粉凝胶的粘弹性,同时也降低了较低角频率下G"的频率依赖性。用幂律模型对样品的稳态流动曲线进行拟合分析,发现淀粉与胶体所形成的共混体系为典型的假塑性流体,且都表现出了剪切稀化的特征。实验胶体的添加都不同程度减小了淀粉凝胶的触变性,其中黄原胶、刺槐豆胶、瓜尔胶及CMC减小触变环面积的程度最为显著,相比于空白分别减小了24.9%、25.4%、41.0%、33.2%。高酰结冷胶、黄原胶、瓜尔胶、HPMC及CMC均显著地(P0.05)增强了淀粉凝胶的剪切结构恢复力。所添加胶体均不同程度改变了淀粉凝胶体系的微观结构。不同凝胶样品所呈现出的不同表面形貌与胶体分子与淀粉颗粒之间的相互作用方式有较大关联。最后,研究了11种亲水性胶体对大米淀粉凝胶冷藏过程中的回生程度、水分分布和质构特性的影响。DSC结果显示,不同胶体对淀粉凝胶回生焓值的影响较大,且都不同程度抑制了大米淀粉的长期回生。黄原胶、瓜尔胶、阿拉伯胶等对大米淀粉的长期回生具有较强抑制作用。大米淀粉凝胶回生晶体发生融化的大致温度在50-60。C之间。大米淀粉的长期回生对凝胶硬度的增大起主要影响作用。CMC、黄原胶、卡拉胶及HPMC对于冷藏过程中大米淀粉凝胶弹性性质的改善都具有较好的作用。随着回生程度的加剧,体系中大部分的水与非水组分的结合越来越紧密。亲水性胶体不同程度地加强了淀粉颗粒在回生过程中的持水性,阻碍了大分子的迁移。结合上述物化特性及机理研究,论文又初步探索了亲水性胶体应用于无麸质米粉面包开发及品质改良的可行性。实验发现,11种亲水性胶体对米粉面包比容影响的顺序依次为:HPMCCMC黄原胶刺槐豆胶果胶卡拉胶空白≥瓜尔胶低酰结冷胶可得然胶≥阿拉伯胶高酰结冷胶。最后,通过单因素实验及响应面法分别优化了无麸质米粉面包的比容及感官评分。


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