淀粉糊老化動(dòng)力學(xué)研究

2002,Vo.23,No.l2※基礎研究淀粉糊老化動(dòng)力學(xué)研究趙思明熊相華中農業(yè)大學(xué)食科系武漢40072月俞蘭苓國家糧食儲備局武漢科學(xué)儷究設計院武漢430079摘要以稻米為埌料,采用旋轉粘度儀斫究較稀濃度淀粉糊的老化動(dòng)力學(xué)。結果表明:不同類(lèi)型稻米淀粉糊均呈假塑型流體的特征隨存放時(shí)間的延長(cháng),其流變指數上升,淀粉糊的剛性增人淀粉糊的老化接近一級化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)模型,其反應級數稍大于1。用流變指數能較好的描述淀粉糊的老化功力學(xué)特征、淀粉糊的老化與其分散相的凝驟、沉淀和連續相的特性有關(guān)。當引入連續相流變指數和分散相沉淀率變量時(shí),老化動(dòng)力學(xué)模型的擬和精度進(jìn)一步提高、直銷(xiāo)淀粉和支鏈淀粉的相互作用會(huì )加劇老化進(jìn)程。關(guān)鍵詞稻米淀粉糊老化動(dòng)力Abstract The retrogradation kinetics properties of rice starch pastes from three rice types, i.e. indica rice,japonica rice and glutinous rice were sludied separately by using a rotary rheometer. Results indicated that theretrogradation of starch pastes approached to the first order chemical reation model with the reaction order higherthan isilightly. The retrogradation kinetics properties of starch paste could be described well by rheological in-dex. The retrogradation was related to the properties of both continuous phase and disperse phase. The precision ofequation was the highest when the parameters of rheological index of continuous phase and the sedimentation ratioof dlosperse phase were introduced to the modlel, The interaction of any lose and amylopectin led to the increase ofRice Starch paste Retrogradation Kinetics新鮮淀粉糊為由直鏈淀粉膠體溶液和攴鏈淀粉團化動(dòng)力學(xué)特性通過(guò)老化過(guò)程的模型研究,掌握由老化塊為主要結構的均勻的兩相體系,在存放過(guò)程中淀粉引起的淀粉質(zhì)食品的時(shí)變規律,為淀粉流質(zhì)食品貯存糊發(fā)生凝聚和產(chǎn)生膠體網(wǎng)絡(luò )結構等老化現象1-3c淀粉品質(zhì)的預測和控制提供理論依據來(lái)源、直鏈淀粉的含量“、支鏈淀粉的結構以:材料與方法及直鏈淀粉和支鏈淀粉的相4作用2、淀粉濃度、貯存溫度等淀粉糊的流變學(xué)特性和老化動(dòng)力學(xué)111.1材料秈型、粳型、糯型稻米,均為市售。都有較大的影響稻米是我國的重要糧食作物,稻米的12淀粉的制備待性、稻米食品的品質(zhì)主要取決于其淀粉的特性c淀粉將稻米粉碎過(guò)80日篩,用無(wú)水乙醚和無(wú)水乙醇質(zhì)食品在貯藏過(guò)程中發(fā)生的粘碉度、門(mén)感透明度等特(4:1,體積比)在索氏抽提中回流72h,脫去脂肪后用性的變化與淀粉老化的過(guò)程有著(zhù)密切關(guān)系,不同類(lèi)型索氏抽提法測得脂肪含量為0.08%(w/w)左右。再的食品通常具有特殊的質(zhì)構要求粉絲方便米粉等食用0.5m0/L的NaoH溶液浸提h,脫去蛋白質(zhì),用蒸品通常要將淀粉適度老化從而獲得一定的韌性,米粥餾水漂洗數次,干燥,用凱氏定氮法2測得蛋白質(zhì)含等流質(zhì)食品則需要抑制老化的發(fā)生以保持其柔軟的口量為1%(w/w)左右。感根據食品特性對糊化淀粉的老化過(guò)程進(jìn)行合理挖13支鏈淀粉的分離純化制是食品加工領(lǐng)域的重要研究?jì)热葜粚⒚撊ブ竞偷鞍踪|(zhì)的淀粉用正丁醇-異戊醇法目前,對稻米淀粉在過(guò)量水分下的糊化機理、淀反復結晶5次,所得上清液經(jīng)真空濃縮后用無(wú)水粉糊物系特性、淀粉糊的老化特性等進(jìn)行過(guò)較多研究醇沉淀4-5次,筆溫真空干燥,即得支鏈淀粉。測1,但對淀粉糊物系中兩相的特性和放過(guò)程得支鏈淀粉的碘結合力為0.mg/g容購-0.09mg的時(shí)變規律及其對天然淀粉老化的影響還不很清楚,碳看C從而使我們對淀粉質(zhì)食品的貯存品質(zhì)難以進(jìn)行準確的.4淀粉糊的制備預測和控制。本文采用旋轉粘度儀,研究較稀濃度日倍的,然淀粉和支鏈淀(2%,w/w)下稻米淀粉糊及其兩相的流變學(xué)特性和老粉)中國煤化工溶液約40m,于CNMHG※基礎研究鏝品學(xué)2002,Vol.23,No.24780℃:下水浴30mn,用0.1mol/LIC中和,蒸餾水容至100ml,制成淀粉糊.」4℃下保存,備川1.5沉淀率的測定取用14的方法制備的淀粉糊wg(約7Om),離分離(3rmin,20min)后稱(chēng)得沉淀重wg,則沉淀率=×100%1.6流變學(xué)特性的研究用流變儀(HAAK型旋轉流變儀,德國,轉子型號剪切速率,MⅤSP)在轉速n=4,8,16、32、64、128r/min時(shí),于4℃下分別測定大然淀粉糊(用1.4的方法制備)、離心后所得上清液(用1.5的方法得到,并以此作為淀粉糊的時(shí)間(d)連續相)和支鏈淀粉糊(用1.4的方法制備)的扭矩s圖2稻米淀粉糊在存放過(guò)程的切應力響應曲線(xiàn)(N),并計算出個(gè)自對應的切應力r(r=As,Pa,A為常線(xiàn),在較高流動(dòng)速度下(n>64),曲線(xiàn)稍向下彎曲,其中數)。采用冪率定律τ=ηdu/dr)計算流變指數a和以糯稻淀粉糊的切應力最大。隨存放時(shí)間的延長(cháng),不同粘度系數m(Pa·S)式中du/dr為速度梯度或剪切速類(lèi)型稻米淀粉糊的切應力均逐漸上升。率(s),轉子結構及流體的速度分布情況見(jiàn)圖。當2.2淀粉在老化過(guò)程的流變學(xué)特性Ri-Ra很小時(shí),du/dr=u/Ra-R。式中u為流體的根據淀粉糊的切應力向應曲線(xiàn),采用冪率定律線(xiàn)速度,m/s;ux為轉子外徑的線(xiàn)速度,m/s:r為轉」T=n(dm/dr)·計算存放過(guò)程中不同類(lèi)型稻米淀粉糊至轉筒之間任意半徑,m;Ra為轉子外徑;Ri為轉筒的流變指數a和粘度系數q,結果見(jiàn)圖3內徑。對」MVSP型轉子,Ra=2lmm,Ri=20.8mm秈A=4.30.85存放時(shí)間(d)n)有放過(guò)程的流變指數圖1轉子結構及流體的速度分布簡(jiǎn)圖采用非線(xiàn)性回歸(SAS,nlin)計算流變指數和粘度存敵時(shí)間(d結果與分析圖3不同類(lèi)型稻米淀粉糊的流變指數和粘度系數2.1淀粉糊的切應力響應曲線(xiàn)由圖3(a)可知、淀粉糊的流變指數均小于1表現種稻米淀粉糊在存放過(guò)程中的流變曲線(xiàn)相似出假塑性流體的特征。二種稻米淀粉糊在存放過(guò)程中以粳稻為例,淀粉糊在存放過(guò)程的切應力響應曲線(xiàn)見(jiàn)的流變指數均有所」升,表明新鮮淀粉糊的柔性較大圖2。隨存放時(shí)出圖2可知,在較低流動(dòng)速度下u4,接近直粉糊的流H中國煤化工,其中以秈稻淀CNMHG∈淀粉糊中以糯2002,vol.23,No.l2健品科擊※基礎研究稻淀粉糊的粘度系數最大,見(jiàn)圖3(b),其次依次為粳表1不同來(lái)源稻米淀粉糊的老化動(dòng)力學(xué)方程稻和秈稻。粘度系數隨存放時(shí)間的延長(cháng)變化不大。2.3淀粉糊兩相特性對流變指數的影響模型淀粉來(lái)源方程剩余平方和淀粉糊在仔放過(guò)程中產(chǎn)生相分離,以粳稻為例存(1)粳稻放過(guò)程屮連續相的流變指數和分散相的沉淀率對全淀糯f1,44×10粉糊流變指數的影響見(jiàn)圖4秈稻蟲(chóng)=0.840x2.19×10(1)粳稻1A22.61×10糯稻(2)粳稻=0.078cx1410(3)粳稻=0.282(-7.497s1.48×10注:所有方程經(jīng)檢驗后,顯著(zhù)性指標0.618可知,m習l時(shí)的回歸方程的剩余平方和均小于一級反13.53應模型的剩余平方和,表明其擬和精度較高當方程中連續相流變指數引入連續相流變指數和分散相沉淀率時(shí)(粳稻),方程的擬和精度進(jìn)一步提高,同時(shí)反應級數也相應增大。由沉淀率(%)表1可知,上述模型中,以模型(3)的精度最高(剩余平圖4連續相流變指數和分散相沉淀方和最小)。方程中的k表明隨存放時(shí)間的延長(cháng),流對全淀粉糊流變指數的影響變指數a逐漸增大。采用一級反應模型(式(1),m=1)計算淀粉糊及由圖4可知,存放過(guò)程中全淀粉糊的流變指數隨其兩相中的老化速度常數,見(jiàn)圖5。由圖5可知,二種連續相的流變指數和分散相的沉淀率的增大而增大。淀粉糊中,均以天然淀粉糊的老化速度最搞,其次依次經(jīng)相關(guān)性分析(SAS,cor),連續相的流變指數及分散為上清液和支鏈淀粉糊,由此可以推斷,淀粉糊中連續相的沉淀率與全淀粉糊流變指數的線(xiàn)性相關(guān)系數分別相直鏈淀粉和分散相支鏈淀粉的相氣作用導致淀粉糊為0.899和0.881,顯著(zhù)性分別為0.04和0.02,表明的老化進(jìn)一步加深。連續相的流變指數和分散相的沉淀率對全淀粉糊的流變指數均呈顯著(zhù)正相關(guān)。大然淀料24淀粉糊老化動(dòng)力學(xué)口上清液根據淀粉糊的的流變特性和沉淀特性,分別采用015支淀化學(xué)反應模型0梗稻搖稻分散相沉淀率的修正模型稻關(guān)類(lèi)數5淀粉棚及其相的老化變常數=一KcK以及分散相沉淀率和連續相流變指數的修正模型3結論=-k(bs +e)x"不同類(lèi)型稻米淀粉糊均呈假塑性流體的特征,隨存放時(shí)間的延長(cháng),其流變指數上升,淀粉糊的剛性增描述淀粉糊存放過(guò)程的老化動(dòng)力學(xué)特性。式中:X大淀粉糊的老化接近一級化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)模型其反為流變指數(即冪定律中的a值);t為存放時(shí)間;k為應級數稍大于1。用流變指數能較好的描述淀粉糊的老化速度常數,m為反應級數得出不同來(lái)源稻米淀粉老化動(dòng)力學(xué)特性淀粉糊的老化與其分散相的凝聚沉糊在存放過(guò)程的老化動(dòng)力學(xué)方程見(jiàn)表1淀和上和支鏈淀粉的相互當模型(1)中m=1時(shí),為一級反應模型。由表1作用YHE中國主續相流變指數和CNMHG※基礎研究便品馘2002,Vol.23,No.1249分散相沉淀率變量時(shí),老化動(dòng)力學(xué)模型的擬和精度進(jìn)Chem,1999,76(2):282-291步提高,反應級數稍有增大。10 Yuan RC. 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It was alsofound that there was no correlation between the double endothermic overshoots and annealing trealmentKey words Beef Glass Temperature中國煤化工卜海市教委科學(xué)發(fā)展基金項目資助(01311212)CNMHG