交联程度对木薯淀粉特性的影响

安 飞,刘亚伟*,刘 洁

(河南工业大学粮油食品学院,小麦和玉米深加工国家工程实验室,河南 郑州 450001)

摘 要:为探讨交联作用对木薯淀粉凝胶的影响,利用快速黏度分析仪和动态流变仪研究不同交联度木薯淀粉的糊化特性和流变特性。黏度特性测试结果表明,随着交联度的增加,交联木薯淀粉的回生值和最终黏度先增加后减小,崩解值减小。由静态流变测试结果可知,不同交联木薯淀粉屈服应力T0大于0,流动指数n均小于1,表明该实验条件下木薯淀粉糊均为屈服-假塑性流体。淀粉糊(质量分数为6%)动态流变测试结果表明,在0.1~10.0 Hz频率范围内,交联木薯淀粉的储能模量(G’)和损耗模量(G”)均高于原木薯淀粉G’和G”;在4 ℃条件下老化2 h,适当的交联可以使木薯淀粉G’升高,损耗角正切值(tanδ=G”/G’)降低。淀粉糊(质量分数为15%)动态流变测试结果表明,在整个升温和降温过程中,交联木薯淀粉的G’和G”大于原木薯淀粉,降温过程中,淀粉凝胶的G’随交联度增加迅速增加,表现出更优越的凝胶特性。

关键词:交联木薯淀粉;糊化特性;流变特性;凝胶

淀粉类凝胶食品,是通过淀粉糊化后形成凝胶的一类食品的通称,具有一定的黏弹性和强度,这些特性对淀粉类食品有很大影响。淀粉凝胶的形成主要是直链淀粉分子的缠绕和有序化,即淀粉糊化后,渗析出的直链淀粉在冷却过程中以双螺旋形式互相缠绕形成凝胶网络,并在部分区域有序化形成微晶[1]。原木薯淀粉糊液耐酸、耐高温、耐剪切性方面存在不足,形成的凝胶软、稳定性差,原木薯淀粉的这些特性造成其在食品工业中的应用受到限制,因此对木薯淀粉的改性研究具有重要意义[2]

郑安雄[3]分析了不同改性方法对淀粉凝胶强度的影响,发现改性淀粉的凝胶强度均大于原淀粉。交联反应主要强化了淀粉颗粒中的氢键,适当的交联作用可以使木薯淀粉分子间结构更加紧密,提高淀粉糊的黏度、回生值及热糊的稳定性[2-5],因此交联变性木薯淀粉在现代化食品工业中应用更加广泛。

实验采用快速黏度分析仪(rapid viscosity analyzer,RVA) 和流变仪研究以木薯淀粉为原料,三偏磷酸钠(sodium trimetaphosphate,STMP)为交联剂的交联木薯淀粉糊化特性和流变特性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

木薯淀粉(食品级) 市售;交联木薯淀粉 河南工业大学粮油食品学院自制;其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

T-500型电子天平 美国双杰兄弟有限公司;DHR-1型流变仪 美国TA公司;RVA 瑞典波通瑞华科学仪器;HH-2型数显恒温水浴锅 金坛市华峰仪器有限公司;centrifuge 5081R型离心机 德国艾本德有限公司。

1.3 方法

1.3.1 交联木薯淀粉的制备

根据Koo等[6]的方法略作改进,称取一定量的木薯淀粉和去离子水,配制成质量分数为40%的木薯淀粉悬浮液(以木薯淀粉干质量计),置于恒温水浴锅中不断搅拌,待淀粉悬浮液温度达到规定温度时,用0.5 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至碱性,加入STMP,反应结束后用0.5 mol/L的盐酸溶液将样品中和至pH 6.7,取出冷却后倒入布氏漏斗抽滤,样品用蒸馏水多次清洗,置于流化床进行气流干燥,即得到交联木薯淀粉。

1.3.2 结合磷含量的测定

参考GB/T 22427.11—2008《淀粉及其衍生物磷总含量测定》的方法消化、测定原木薯淀粉和不同反应条件的交联木薯淀粉样品中的无机磷含量,并用交联木薯淀粉中结合磷的含量间接反映淀粉的交联程度。根据检测结果,可将4 种木薯淀粉划分为:原木薯淀粉(结合磷含量:0.010 5%)、低度交联木薯淀粉(结合磷含量:0.011 2%)、中度交联木薯淀粉(结合磷含量:0.012 3%)、高度交联木薯淀粉(结合磷含量:0.013 9%)。

1.3.3 溶胀力的测定

称取不同交联度的木薯淀粉和去离子水,配制质量分数为2%的木薯淀粉悬浮液(以干质量计)于50 mL离心管中,90 ℃水浴30 min,周期性的在涡旋振荡器上振荡,冷却至室温,以3 000 r/min离心20 min,将上清液倒入铝盒中,在105 ℃烘干至恒质量,准确称沉淀物和干燥后上清液的质量[7]。根据式(1)、(2)计算溶胀力。

式中:SI为溶解度指数/%;ms为上清液干质量/g;mi为样品质量/g;Sp为溶胀力;mr为离心后淀粉糊质量/g。

1.3.4 糊化特性的测定

称取不同交联度的木薯淀粉和去离子水混合于RVA专用铝盒内,配制成质量分数为5%的淀粉悬浮液(以干质量计)。程序设置如下:10 s内转速由960 r/min降至160 r/min,50 ℃保持30 s,经过2.5 min升温至95 ℃,并保温15 min,经过3 min降温至50 ℃,保持9 min。

黏度曲线中可得到7个特征值,分别为峰值黏度、糊化温度、谷底黏度、崩解值、最终黏度、回生值、峰值时间。其中最终黏度指物料逐渐冷却,淀粉分子重新聚合和排列,黏度的最终值;崩解值表示黏度的热稳定性,降落值越小,热稳定性越好;回生值反映淀粉糊的老化或回生程度,也可表示冷却时形成凝胶性的强弱,差值大则凝胶性强,易于老化[8]

1.3.5 流变特性的测定

1.3.5.1 静态流变的测定

将1.3.4节制得的木薯淀粉糊液在室温条件下放置20 min,在25 ℃条件下,取适当样品于流变仪帕尔贴平板上,测量距离为1 000 μm,在1 050 μm处刮去多余样品,涂一层硅油,防止水分蒸发。用流变仪测量,使用40 mm平板,测量剪切速率从0.1~100.0 s-1递增,研究表观黏度和应力的变化。采用Herschel-Bulkley模型对数据进行回归拟合,如式(3)所示。

式中:T为剪切应力/Pa;T0为屈服应力/Pa;K为稠度系数/(Pa•s);γ为剪切速率/s-1;n为流体指数。

1.3.5.2 频率扫描测试

称取不同交联度的木薯淀粉和去离子水,配制质量分数为6%的淀粉悬浮液(以干质量计),沸水浴15 min,在4 ℃条件下放置24 h。

频率扫描测试参数设置:温度25 ℃,扫描应变1%(在线性黏弹范围内),扫描频率0.1~10.0 Hz,记录样品在测量过程中储能模量(G’)、损耗模量(G”)和损耗角正切值(tanδ=G”/G’)随频率的变化规律。

1.3.5.3 时间扫描测试

称取不同交联度的木薯淀粉和去离子水,配制质量分数为6%的淀粉悬浮液(以干质量计),沸水浴15 min,室温条件下静置10 min。

时间扫描测试:温度4 ℃,频率0.5 Hz,扫描应变1%(在线性黏弹范围内),测2 h内样品G’和tanδ的变化。

1.3.5.4 温度扫描测试

称取不同交联度的木薯淀粉和去离子水,分别配制质量分数为6%、15%的淀粉悬浮液(以干质量计)于50 mL离心管中,涡旋混匀后置于流变仪帕尔贴板上。

温度扫描测试:采用25 mm平板,从20 ℃升温到95 ℃,保持15 min(升温速率5 ℃/min),再从95 ℃降至20 ℃,保持15 min(降温速率5 ℃/min);频率:0.1 Hz;应变:0.5%(在线性黏弹范围内),研究不同交联度样品G’随温度的变化规律。

2 结果与分析

2.1 不同交联度木薯淀粉的溶胀特性

不同交联度的木薯淀粉溶胀能力见表1。与原木薯淀粉相比较,交联作用对木薯淀粉溶胀力有较大影响,随着交联度的增加,木薯淀粉的溶胀力下降。这是由于木薯淀粉经交联作用后,引入的交联化学键增强了淀粉颗粒强度,抑制了淀粉颗粒在热水中的溶胀度。

表1 不同交联度木薯淀粉的溶胀力
Table 1 Swelling power of tapioca starch gel with different crosslinking degrees

注:同行小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。

2.2 不同交联度木薯淀粉的糊化特性

图1 不同交联度木薯淀粉的黏度曲线
Fig. 1 Viscosity curves of tapioca starch with different cross-linking degrees

从图1可以看出,不同交联度木薯淀粉的最终黏度从大到小顺序依次为:中度交联木薯淀粉>低度交联木薯淀粉>原木薯淀粉>高度交联木薯淀粉。原木薯淀粉在高温、高剪切作用下,黏度容易遭到破坏,经交联作用后,溶胀的木薯淀粉颗粒依然保持完整性,糊的黏度、稳定性得到提高。由表2可知,随着交联度的增加,木薯淀粉的回生值呈现先增加后减小的趋势,崩解值减小。随着交联度的增加,木薯淀粉耐高温、抗高剪切能力增强,因此交联木薯淀粉糊在持续高温、高剪切的环境下仍然保持较高的稳定性[9],故崩解值降低。糊化过程中,适度交联作用可以抑制木薯淀粉颗粒的崩解[10],溶胀后的淀粉颗粒由于吸收更多的水分体积变大,在木薯淀粉糊体系中所占比例增加,导致交联木薯淀粉的最终黏度和回生值显著提高[2](P<0.05),也说明适度交联的木薯淀粉分子在冷却过程中重新聚合的能力增强。高度交联的木薯淀粉在加热过程中没有较高的峰值黏度、回生值和最终黏度,但是在加热过程中黏度不断增加,这是由于交联键抑制木薯淀粉颗粒的膨胀[11],造成了部分木薯淀粉糊化不完全,因此最终黏度降低,形成凝胶的能力也变弱。

表2 不同交联度木薯淀粉的糊化特性参数
Table 2 Pasting properties of tapioca starch with different crosslinking degrees

注:同列小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。下同。

2.3 静态流变学特性

图2不同交联度木薯淀粉凝胶剪切应力随剪切速率变化曲线
Fig. 2 Shear stress vs. shear rate curves of tapioca starch gel with different cross-linking degrees

图2 表示不同交联度木薯淀粉糊的剪切应力与剪切速率的关系,所有木薯淀粉糊剪切应力随剪切速率的增加而增加,具有假塑性流体的特征。在一定范围内,随着交联度的增加,木薯淀粉流动过程中所需的剪切应力呈增大趋势,但是过度交联木薯淀粉的剪切应力较原木薯淀粉减小。

用Herschel-Bulkley方程对不同交联度木薯淀粉凝胶的静态流变学数据进行拟合,由表3可知,4种样品的相关系数均大于0.99,说明样品曲线与Herschel-Bulkley模型具有很好的相关性。4 种样品T0大于0,n均小于1,表明该实验条件下不同交联度的木薯淀粉均为屈服-假塑性流体[12]。T0代表流体开始流动所需的最小应力,4 种样品T0从大到小的顺序依次为:中度交联木薯淀粉>低度交联木薯淀粉>原木薯淀粉>高度交联木薯淀粉,表明对木薯淀粉进行适当的交联,会使木薯淀粉糊开始流动变得困难。K值大小代表样品黏稠度,4 种木薯淀粉K值随交联度增加呈现先增大后减小的趋势。K值与膨胀的淀粉颗粒在淀粉糊体系中的体积分数有关[13-14],适当的交联作用使木薯淀粉颗粒膨胀为较大的颗粒,在淀粉糊体系中占据了很大空间,分子排列紧密,内部形成更多的交联结构,使木薯淀粉凝胶更加稳定。随着交联度的继续增加,交联作用抑制木薯淀粉颗粒的膨胀,体系中木薯淀粉颗粒体积分数减小,因而有更多的自由空间,淀粉颗粒间作用减弱[2],导致K值减小,流动指数n增加。由此可知,适当的交联可以提高木薯淀粉凝胶的黏稠性,使其流动性降低。但是过度交联会使木薯淀粉T0减小、K减小、n增加,木薯淀粉凝胶的流动性增加。

表3 不同交联度木薯淀粉凝胶Herschel-Bulkley方程拟合参数
Table 3 Herschel-Bulkley parameters for tapioca starch gel with different cross-linking degrees

图3 不同交联度木薯淀粉凝胶表观黏度随剪切速率变化曲线
Fig. 3 Apparent viscosity vs. shear rate curves of tapioca starch gel with different cross-linking degrees

食品工业化生产过程中,不同的加工工艺对食品物料有着不同程度的剪切作用,例如,滴流(重力作用下)的剪切速率为0.1~10.0 s-1,食品物料在管道内流动时的剪切速率范围为1~10 s-1,加工过程中的挤压对食品的剪切速率范围为1~100 s-1[15],因此研究不同剪切速率对淀粉凝胶黏度的影响具有重要意义。由图3可知,在0.1~100.0 s-1剪切速率范围内,4 种木薯淀粉凝胶均存在剪切稀化的现象,即表观黏度随着剪切速率的增加而降低。低度交联和中度交联木薯淀粉表观黏度均大于原木薯淀粉,高度交联木薯淀粉表观黏度最小。在γ<10 s-1的低剪切速率条件下,中度交联木薯淀粉体系的表观黏度随剪切速率的增加下降最剧烈,后趋于平缓。适度交联木薯淀粉经充分糊化后,分子链间相互缠绕,空间结构更加紧密,表现出较大的表观黏度,当受到剪切作用时,凝胶网络结构遭到破坏,削弱了分子间的相互作用,表现为表观黏度急剧下降。剪切速率继续增加,体系间分子来不及取向或者已经充分取向,表观黏度最终会稳定为一个常数[16]

2.4 动态流变学特性

储能模量G’和损耗模量G”是两个重要参数,对评价食品原材料、最终产品质量以及预测加工性能等方面起着非常重要的作用,为设备选择、生产工艺及质量检测等提供依据[17]。若G’>G”,则样品表现出凝胶特征,为黏弹性固体;若G’<G”,则样品表现出流体的性质,为黏弹性液体。

2.4.1 频率扫描

在频率扫描实验中,角频率是变化的,振幅(线性黏弹区范围内)保持恒定。图4为不同交联度木薯淀粉凝胶的G’和G”随角频率的变化曲线。在0.628~62.800 rad/s的角频率范围内,4 种木薯淀粉凝胶的G’均高于G”,表现出黏弹性固体的性质[18]。中度交联木薯淀粉凝胶G’在一定范围内稍高于高度交联木薯淀粉,但都高于低度交联木薯淀粉凝胶G’。原木薯淀粉糊化过程中,淀粉颗粒完全崩解,淀粉糊的可变形性增加,硬度降低,因此3种不同交联度的木薯淀粉凝胶G’高于原木薯淀粉,这与Khondkar等[19]研究结果一致。交联作用可以提高木薯淀粉的G’,在一定范围内随着交联度的增加而增加,表现出较高的弹性,这是由于中度交联的木薯淀粉颗粒吸水膨胀成足够大的颗粒,可以使分子紧密结合,形成更加稳定的三维网络状结构,同时也增大了木薯淀粉颗粒间的黏着力[2]

在整个频率范围内,质量分数为6%的木薯淀粉凝胶G’随频率增加而增加(图4),是典型的弱凝胶行为。弱凝胶的流变特性介于溶液与强凝胶之间,在小形变条件下,弱凝胶与强凝胶性质类似,但是随着形变量增加,弱凝胶的三维网状结构就会遭到破坏。在0.628~10.000 rad/s的低频率范围内,原木薯淀粉和交联木薯淀粉凝胶的G’均随着角频率的增加呈现上升趋势,表现出频率依赖性。在10.0~62.8 rad/s的高频区,原木薯淀粉凝胶G’随频率增加显著增加,则表现出对频率的强依赖性,交联木薯淀粉凝胶G’随频率增加的幅度低于原木薯淀粉凝胶,频率依赖性减弱,表明交联可以提高木薯淀粉凝胶抗剪切的能力[20]。中度交联木薯淀粉凝胶G’在高频区的稳定性高于低度、高度交联木薯淀粉,说明适当的交联可以极大提高木薯淀粉凝胶的稳定性,增加凝胶的强度。

图4 不同交联度木薯淀粉凝胶G’(A)和G”(B)随频率的变化曲线
Fig. 4 vs. frequency curves of tapioca starch gel with different cross-linking degrees

2.4.2 时间扫描

图5不同交联度木薯淀粉凝胶G’随时间的变化曲线
Fig. 5 G’ vs. time curves of tapioca starch gel with different crosslinking degrees

图5 表示不同交联度的木薯淀粉在加热糊化后2 h内G’随时间的变化曲线。在冷却过程中直链淀粉分子间通过氢键进行相互缠绕形成凝胶,体系G’增加[21],根据凝胶G’的变化速率,通常将老化实验分为两个阶段:一是G’快速增长阶段,一般认为是早期直链淀粉快速聚合引起的;二是G’变化平缓阶段,通常认为是支链淀粉分子缓慢聚合造成的[22]。在测量的整个范围内,交联木薯淀粉凝胶的G’均大于原木薯淀粉,在一定范围内随交联度的增加而增加,但是交联过度后,木薯淀粉凝胶的G’则会降低,这与频率扫描的测试结果一致。当达到最适交联度时,交联木薯淀粉凝胶的G’达到最大值,在冷却过程中G’增加的速率也得到提高。由此可以看出,适当的交联可以提高木薯淀粉的硬度和形成凝胶的能力。

图6不同交联度木薯淀粉凝胶tanδ随时间的变化曲线
Fig. 6 tanδ vs. time curves of tapioca starch gel with different cross-linking degrees

图6 为冷却过程中,tanδ随时间的变化关系。tanδ为G”与G’的比值,tanδ值越大,说明体系的流动性强,黏性比例比较大;反之则说明体系弹性比例大[23]。中度交联木薯淀粉凝胶的弹性最大,原木薯淀粉凝胶体系弹性最弱(图6),表明适当的交联可以提高木薯淀粉凝胶的弹性。4 个样品中,中度交联的木薯淀粉凝胶G′最大,

tanδ最小,产生较多的交联聚合物[24]

2.4.3 温度扫描

图7不同交联度木薯淀粉凝胶G’随温度的变化曲线
Fig. 7 G’ vs. temperature curves of tapioca starch gel with different cross-linking degrees

图7 是不同交联程度木薯淀粉凝胶的G’在加热和冷却过程中的变化趋势。4 种木薯淀粉凝胶(质量分数15%)的G’的剧增发生67 ℃左右,75 ℃附近达到最大值,继续加热G’会降低,且温度越高,下降越剧烈。高温条件下保持时,G’会有小幅度下降,降温至20 ℃时,不同交联程度木薯淀粉凝胶的硬度会增加,G’也随之上升。

最初G’的增加是由于在加热过程中4 种木薯淀粉颗粒逐渐膨胀,充满了平板间整个空隙,在这一阶段伴随着淀粉晶体结构的融化,析出的直链分子与膨胀的木薯淀粉颗粒相互缠绕形成特殊的三维网状结构,使得G’进一步增加[25]。继续加热G’下降,这是多种反应共同作用的结果[26-27]:一方面是由于木薯淀粉颗粒内剩余的微晶结构在高温条件下进一步融化,使膨胀的淀粉颗粒变得柔软;直链淀粉分子和支链淀粉分子不相容,且直链淀粉分子比支链淀粉更容易移动,在高温条件下很容易造成直链淀粉与支链淀粉分离,这也是造成高温条件下G’下降的另一个重要原因;木薯淀粉分子间相互缠绕的双螺旋结构,使淀粉分子在高温条件下依然可以保持颗粒的完整性,但是进一步加热,这种结构就会瓦解,因此淀粉分子间链的断裂会使淀粉分子变得更加柔软,这也会导致4 种木薯淀粉凝胶的G’在高温条件下降低。冷却过程中,较高温度条件下木薯淀粉凝胶的G’大幅度增加,之后增加缓慢。木薯淀粉凝胶G’的增加是主要由于游离的直链淀粉分子定向迁移,分子间沿链排列的大量羟基通过链间氢链与邻链上的羟基相结合,形成三维凝胶网状结构,导致G’快速升高[28-29]

加热和降温过程中,质量分数为15%的4 种凝胶样品的G’从大到小依次为:高度交联木薯淀粉>中度交联木薯淀粉>低度交联木薯淀粉>原木薯淀粉(图7A)。G’的变化可以反映出凝胶硬度和强度的变化,即G’越大,形成凝胶的硬度和强度越大。在淀粉质量分数相同的条件下,交联键可以抑制木薯淀粉淀粉颗粒的膨胀程度,膨胀的交联木薯淀粉颗粒的硬度高于原木薯淀粉,故原木薯淀粉凝胶G’低。交联度越高,淀粉颗粒越不易膨胀,所以交联度高的木薯淀粉凝胶硬度最大。原木薯淀粉分子形成的氢键比较弱,因此木薯淀粉形成的凝胶软,稳定性差,交联作用可以强化木薯淀粉颗粒分子间的氢键,有利于形成凝胶结构,同时提高木薯淀粉凝胶的稳定性和凝胶强度。

降温过程中,交联木薯淀粉G’的增加幅度均大于原木薯淀粉,G’的变化与淀粉的回生速率有关,交联木薯淀粉在冷却过程中的回生速率随着交联度的增加而增加。在高浓度条件下,淀粉分子排列更加紧密,在交联作用的影响下木薯淀粉分子间的氢键进一步加强,冷却过程中高交联木薯淀粉分子在强氢键的作用下紧密结合,G’迅速增加,形成高强度的木薯淀粉凝胶,抗高温、抗剪切的能力增强。

这与质量分数为6%的交联木薯淀粉回生趋势不同(图7B)。交联程度明显影响薯类淀粉的溶胀特性,中度交联木薯淀粉溶胀度高于高度交联木薯淀粉。质量分数为6%时,高溶胀度的中度交联木薯淀粉形成凝胶的能力大于高度交联木薯淀粉;质量分数为15%时,低溶胀度的高度交联木薯淀粉形成凝胶的能力强。这种现象称为浓度依赖型“交叉现象”[30],即在低质量分数条件下,高溶胀度的中低交联淀粉黏度高于低溶胀淀粉,这是由于高溶胀的淀粉分子可以在稀的分散体系中紧密堆积形成团粒网络;在高质量分数条件下,高溶胀淀粉黏度低于低溶胀淀粉,此条件下淀粉颗粒的固有形变为主导因素,低溶胀淀粉形变小,体系黏稠度增加。

木薯淀粉经交联作用后,在冷却形成凝胶的过程中,分子之间聚集,形成凝胶的趋势增强,有利于木薯淀粉凝胶的形成,这种变化趋势可以用动态流变仪图谱进行表征。

3 结 论

利用RVA对交联木薯淀粉糊进行分析,结果表明,适当的交联可以显著提高木薯淀粉最终黏度、回生值,降低崩解值,提高木薯淀粉糊的稳定性,在高温、高剪切力作用下仍然保持较高黏度,但是交联过度会使木薯淀粉糊黏度降低。

静态流变测试结果可知,不同交联木薯淀粉均为屈服-假塑性流体(T0>0,n<1),存在剪切稀化的现象。在一定范围内,随着交联度的增加,可以提高木薯淀粉的表观黏度,使T0、K增加,n降低,表明交联作用使木薯淀粉糊不易流动。但是过度交联会使木薯淀粉T0减小,K减小,n增加,淀粉糊的流动性增强。

通过频率扫描测试,质量分数6%的交联木薯淀粉凝胶G’远大于原木薯淀粉,随着交联度增加,G’呈增大趋势;在高频区,原木薯淀粉凝胶对频率有较强的依赖性,适度交联的木薯淀粉变化趋势平缓,说明交联作用可以提高淀粉凝胶的稳定性和凝胶强度。质量分数6%的淀粉凝胶通过时间扫描可知,适度交联可以提高木薯淀粉凝胶的G’,降低tanδ,但是过度交联作用则结果相反,表明交联可以提高木薯淀粉凝胶的弹性和硬度。对质量分数为15%的淀粉糊进行温度扫描可知,凝胶硬度和强度随着交联度的增加而增加,在降温过程中,交联木薯淀粉凝胶的G’增加速率大于原木薯淀粉,说明高浓度条件下高度交联木薯淀粉形成凝胶能力大于原木薯淀粉,这种趋势随交联度的增加而增加。

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Effect of Cross-Linking Degree on Characteristics of Tapioca Starch

AN Fei, LIU Yawei*, LIU Jie
( National Engineering Laboratory for Wheat and Corn Processing, College of Cereal and Oil Food, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

Abstract:In order to investigate gel properties of cross-linked tapioca starch, the pasting and rheological properties of tapioca starch with different cross-linking degrees were determined using a rapid viscosity analyzer (RVA) and a dynamic rheometer. Viscosity measurement showed that fi nal viscosity and setback fi rst increased and then decreased with increasing cross-linking degree, while breakdown continuously decreased. The steady-state rheological properties showed that all tapioca starch pastes with different cross-linking degrees were pseudo-plastic non-Newtonian fl uids (T0> 0, n < 1). The dynamic rheological properties demonstrated that the storage modulus (G’) and loss modulus (G”) of the cross-linked tapioca starch gel (6% m/m) were improved throughout the whole frequency range (0.1~10.0 Hz) compared to the raw starch gel. The G’ of the properly cross-linked tapioca starch gel was increased, while tanδ was decreased during 2 h aging at 4 ℃. Compared to the raw starch gel, the G’ and G” of the cross-linked tapioca starch gel (15% m/m) were improved during both heating and cooling. During cooling, the G’ was increased rapidly with increasing cross-linking degree suggesting improved gel properties.

Key words:cross-linked tapioca starch; pasting properties; rheological properties; gel

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201715017

中图分类号:TS235.2

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2017)15-0101-07

引文格式:

安飞, 刘亚伟, 刘洁. 交联程度对木薯淀粉特性的影响[J]. 食品科学, 2017, 38(15): 101-107. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201715017. http://www.spkx.net.cn

AN Fei, LIU Yawei, LIU Jie. Effect of cross-linking degree on characteristics of tapioca starch[J]. Food Science, 2017, 38(15): 101-107. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201715017. http://www.spkx.net.cn

收稿日期:2016-06-28

基金项目:国家公益性行业(粮食)科研专项(201313011-2);河南省高等学校重点科研项目(15A550008);河南工业大学小麦和玉米深加工国家工程实验室开放课题(001244)

作者简介:安飞(1991—),女,硕士研究生,研究方向为淀粉及淀粉转化技术。E-mail:910923233@qq.com

*通信作者:刘亚伟(1960—),男,教授,硕士,研究方向为粮食深加工、淀粉及淀粉转化技术。E-mail:gongda8407@163.com