全 文 ：2006年第11期
第11期(总第82期) 农产品加工·学刊 No.11
2006年11月 Academic Periodical ofFarmProducts Processing Nov.
文章编号:1671-9646(2006)11-0007-04
大米是东亚、东南亚和南亚地区的主要粮食。我
国是大米最大的生产国和消费国,年产稻谷约为
1.7亿 t[1]。稻米中直链淀粉含量 (AC) 是评价稻米
品质的一个重要指标,它与蒸煮品质和食味品质的好
坏有着密切的关系,大多数人认为AC是决定稻米蒸
煮品质和食用品质的最主要原因[2]。食品流变性是食
品所表现的弹性力学和黏性流体力学的性质,与切
断、搅拌、混合、成形和冷却等工艺操作过程有着密
切的关系。研究食物的流变性质,可以为食品加工工
艺设计和质量控制提供科学的理论依据。
1 材料与方法
1.1材料
市购籼米,Amylopectin;Starch NDJ-04型旋转
黏度计;飞利浦XL20型电子显微镜等。
1.2方法
1.2.1籼米淀粉的脱脂与脱蛋白
称取籼米淀粉,用体积分数为 80%的甲醇溶液
浸提 24 h,而后用无水乙醚浸提 24 h,再用无水乙
醇浸提24 h脱去脂肪,室温下挥发干燥。
1.2.2籼米直链淀粉的分离纯化[4, 5]
通过碱液分散法得到粗含量直链淀粉,以正丁醇
重结晶的方法将粗制品进行纯化。
1.3直链淀粉含量的测定[6]
1.3.1标准曲线的制定
称取 25 mg直链淀粉,置于 25 mL容量瓶中,
无水乙醇湿润后加入5 mL浓度为 0.5 mol/L的 NaOH
溶液,水浴溶解后冷却,用蒸馏水定容,摇匀,即得
到了1 mg/mL的直链淀粉标准液。按要求吸取标准液
于 25 mL容量瓶中,各加入 20 mL蒸馏水,用
0.1 mol/L的 HCl将 pH值调至 3左右,加入 0.5 mL
碘试剂,定容后放置10 min,在 620 nm处测定其光
密度值。
1.3.2样品中直链淀粉含量的测定
称取样品50 mg,加少量无水乙醇及10 mL浓度
为 0.5 mol/L的 NaOH,沸水加热 10 min后冷却定容
至 50 mL,摇匀,吸取 2.5 mL样品液于 50 mL容量
瓶中,加入 20 mL蒸馏水,用浓度为 0.1 mol/L的
HCl将pH值调至3左右,加入0.5 mL碘试剂,定容
后放置10 min,在620 nm处测定其光密度,从标准
曲线上查出样品中直链淀粉的含量。
1.4籼米淀粉粒度膨胀的测定
收稿日期:2006-09-05
基金项目:安徽农业大学校大学生创新基金资助 (SRF2006058)。
作者简介:纪良宽 (1984-) ,男,安徽人,在读本科,研究方向:农产品加工。E-mail:jiliangkuan@163. com。
纪良宽,周裔彬,任 琪
(安徽农业大学 食品系,合肥 230036)
籼米淀粉的流变性及其提取纯化的研究
摘要:对籼米淀粉微观结构进行分析。结果表明,随着温度的升高,淀粉颗粒的粒径增大,在温度为 80℃时,淀粉
囊开始破裂,从而导致直链淀粉游离出来。与此同时对籼米淀粉流变性进行研究实验,结果表明,随着温度的升高,
其黏度上升,随着剪切速率的上升,黏度反而下降,从而得知籼米淀粉为典型假塑性流体。
关键词:籼米淀粉;流变性;直链淀粉;支链淀粉
中图分类号:TS231 文献标志码:A
Research on Rheologyand Purification ofIndica Rice Starch
JiLiangkuan,Zhou Yibin,Ren Qi
(Department ofFood Science,Anhui Agri ultural University,Hefei 230036,China)
Abstract:This thesis analyzed the micro-structure of the indica rice starch,and the results showed that the g anularity of
starch particles becomes larger with the temperature goes up. When the temperature reaches 80℃,the vesica ofstarch parti-
cle ruptured,it l ads tothe amylose dissociate fromthe vesica ofstarch. At the same time,the rheology ofindica rice starch
was alsodiscussed;the re ults indicated the temperature goes up,the viscosityofstarch articles alsobecomes larger. As the
cut speed raised,the viscosityfalls. The indica rice starch is the typical the pseudoplastic fluid due tothe above phenomenon.
Keywords:indica rice starch;rheology;amylose;amylopectin
农产品加工·学刊 2006年第11期
(a)50℃时淀粉颗粒结构 (b)60℃时淀粉颗粒结构
(c)70℃时淀粉颗粒结构 (d)80℃时淀粉颗粒结构
(e)90℃时淀粉颗粒结构 (f)100℃时淀粉颗粒结构
籼米淀粉经过不同温度的处理后,用显微镜测量
淀粉颗粒大小的变化。
1.5 不同温度和浓度条件下的籼米淀粉流变学特性
的变化
分别采用质量分数为1%,2%,5%的籼米淀粉溶
液,分别在 50,60,70,80,90,100℃时加热
30min,用NDJ-04型旋转黏度计测定其流变学特性。
2 结果与分析
2.1 温度对淀粉颗粒微观结构的影响
2.1.1 淀粉显微特征的变化
淀粉分子在大米中以淀粉颗粒的形式存在,在所
有已知谷物当中,大米淀粉颗粒最小,粒径为 3~
8μm,其形状多数呈不规则的多角形,且棱角显
著[6]。经过不同温度的加热后淀粉吸水膨胀,在不同
的温度条件下膨胀的程度不同,对籼米的口感品质的
影响也不一样。淀粉颗粒显微特征的变化见图1。由
图1可知,淀粉颗粒在不同受热条件下所表现出来的
微观结构存在着很大的差异,随着温度的变化,淀粉
颗粒吸水后受热膨胀,随着温度的升高,淀粉颗粒不
断膨胀直至颗粒分裂成碎片状。
2.1.2 淀粉颗粒膨胀的测定
淀粉颗粒在经过不同温度的加热处理后,经显微
镜放大640倍后测量得到其显微特征的变化。Ring[7]
等人认为,糊化后的淀粉糊可以看作渗析出来的直链
凝胶网络包裹着充分水化膨胀的淀粉颗粒,淀粉颗粒
内为支链聚集区。因此淀粉凝胶的强度应该与直链凝
胶网络和水化膨胀的淀粉颗粒强度有关。Keetels[8]认
为,淀粉颗粒的膨胀能力可以反映水化膨胀后的淀粉
颗粒强度。膨胀能力越大,则淀粉强度就越小。
不同温度处理的淀粉颗粒粒径膨胀率见图2。如
图2所示,随着处理温度的升高,淀粉的膨胀率不断
增大,在 50~70℃,淀粉颗粒便吸水膨胀,但在这
一段时期内的膨胀程度不是很大。处理温度 80℃以
后,随着温度的升高其膨胀率明显增加,在温度达到
100℃时,淀粉颗粒的体积膨胀到 50℃时的 2.16
倍。由于被直链淀粉吸附的脂质阻止水分的渗入,使
大米淀粉颗粒的膨胀和溶解受到抑制,因此也影响了
淀粉的吸水膨胀,但是总的看来,在温度 80℃之
前,其吸水膨胀程度较低,之后由于淀粉的吸水从而
逐渐导致它的囊破裂,100℃时膨胀尤为明显。
2.2 淀粉溶液的质量分数对其表观黏度的影响
2.2.1 不同温度条件下黏度与剪切速率的关系
质量分数为1%的籼米淀粉溶液经不同温度处理
后的黏度见图 3;质量分数为 2%的籼米淀粉溶液经
不同温度处理后的黏度见图 4;质量分数为 5%的籼
米淀粉溶液经不同温度处理后的黏度见图5。从图3,
图4,图5中可以看出,相同浓度的籼米淀粉溶液在
不同温度条件下处理后,其表观黏度随温度的升高而
减小,主要是由于淀粉溶液中的直链淀粉形成凝胶的
网络结构,从而加强了淀粉间的粘连特性。由于淀粉
与蛋白质的结合非常紧密,分离得不完全,所以其峰
值黏度和表观黏度都相应有所降低。
图3~图5还表明,随着温度的升高,淀粉的表观
黏度都有明显的上升,浓度值较高的样品,随温度变
化更明显。说明体系中由于温度的升高,促进淀粉分
子的运动,提高分子间的相互作用,溶液体积发生膨
胀,使每个分子平均占有的体积增大,使流动性减弱,
导致淀粉糊的黏度升高,直链淀粉游离到溶液中,形
成三维网状结构,并因淀粉充分糊化而得到加强。
2.2.2 淀粉溶液不同质量分数条件下黏度与剪切速率
的关系
图1 淀粉颗粒显微特征的变化
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250
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0
原样 50 60 70 80 90 100
温度 θ/℃
膨
胀
率
%
图2 不同温度处理的淀粉颗粒粒径膨胀率
·8·
2006年第11期
★▲
50℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化见
图 6,60℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化见
图 7,70℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化见
图 8,80℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化见
图 9,90℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化见
图 10,100℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化
见图11。
从图 6~图 11中可以看出,不同质量分数的淀
粉溶液在相同加热条件下,所表现出来不同的表观黏
度。在相同温度条件下,淀粉溶液的质量分数越大则
其黏度也相应变大,由此可以得出,在温度一定的条
件下,淀粉溶液的黏度与其质量分数呈正相关。在低
图3 质量分数为1%的籼米淀粉溶液
经不同温度处理后的黏度
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图4 质量分数为2%的籼米淀粉溶液
经不同温度处理后的黏度
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× × × × × × ×★
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图5 质量分数为5%的籼米淀粉溶液
经不同温度处理后的黏度
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剪切速率 r/min
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◆ -50℃; ■ -60℃; ▲ -70℃; × -80℃;
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◆ -50℃; ■ -60℃; ▲ -70℃; × -80℃;
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◆ -50℃; ■ -60℃; ▲ -70℃; × -80℃;
★ -90℃; ● -100℃
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图6 50℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化
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图7 60℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化
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图8 70℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化
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纪良宽,等:籼米淀粉的流变性及其提取纯化的研究 ·9·
农产品加工·学刊 2006年第11期
质量分数时,高分子以无规则线团状态孤立地存在于
糊介质中;随着质量分数的不断增大,高分子数目也
相应增多,相互接触,继而发生相互覆盖和穿越交
叠,结果导致淀粉糊的稠度系数不断增大,在剪切作
用下流动更加困难。如果剪切速率越低,施加于分子
间摆脱引力的外力越小,流动更困难,表观黏度越
大。随着剪切时间的延长,淀粉糊的表观黏度逐渐趋
于恒定。
在成糊过程中,由于淀粉颗粒的膨胀、溶解、
水合等作用,淀粉分子链在糊中呈充分舒展状态。
施加剪切力后,剧烈的剪切作用使某些淀粉分子链
断裂。淀粉分子聚合度减小,同时减弱了淀粉颗粒
间的相互作用,造成糊黏度下降。当经过一段时间
的剪切后,淀粉分子链部分变短,继续剪切的效果
变得不明显,糊黏度变化幅度较小。同时可以看到,
在相同质量分数及相同温度处理的条件下,随着剪
切速率的增加,籼米淀粉溶液的黏度逐渐减小,从
而使得溶液的流动性增强,也就导致了淀粉溶液黏
度的下降。但是,在剪切速率下降后,溶液又恢复
到原有的高黏度状态,故而可以得出籼米淀粉溶液
为假塑性流体的结论。
2.3 样品中的直链淀粉含量
直链淀粉标准曲线见图12。
由 y=0.0087x+0.1431,R=0.998,通过测量得
到,籼米淀粉的吸光度值为 0.347。计算可得
x=23.437,即样品中的直链淀粉含量为 23.437%。通
过数据看来,籼米中的直链淀粉含量相对较高,但是
由于直链淀粉中同时包含可溶性的直链淀粉和不溶性
的直链淀粉,不溶性的直链淀粉影响了淀粉含量的测
定,所以实际得到的直链淀粉含量相对偏低。
3 结论
(1) 淀粉颗粒在吸水后粒径变大,温度50~70℃
时吸水膨胀,80~100℃时包裹直链淀粉的囊逐渐破
裂,直链淀粉从中游离出来,囊也成了碎片。
(2) 籼米淀粉颗粒在经过不同温度处理后,其粒
径明显增大,在经过温度 100℃,30min处理后粒
径增大了116.47%。温度60~70℃时的淀粉颗粒处于
最佳的吸水膨胀状态。
(3) 通过对淀粉溶液黏度的测定可知,籼米淀粉
溶液为假塑性流体。该籼米的直链淀粉含量为
23.437%,是中等含量的籼米。
参考文献:
丁文平,丁霄霖.大米直链淀粉的研究进展 [J].粮食与
饲料工业,2002(1):30-40.
刘巧泉,等.反义 waxy基因转达化水稻降低胚乳直链淀
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图9 80℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化
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图10 90℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化
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图11 100℃时不同质量分数淀粉溶液黏度的变化
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0.5
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0.3
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0 10 20 30 40
直链淀粉含量 %
吸
光
度
A
图12 直链淀粉标准曲线
[1]
[2]
(下转第69页)
·10·
2006年第11期
粉含量的研究,21世纪水稻遗传育种展望 [M].北京:
中国农业科技出版社,1999:206-213.
FredrikssonH.,sliverioJ.,&ErssonR.TheInfluenceof
amyloseandamylopectincharacteriseticsongelatinization
andretrogradationprorertiesofdiferentstarchs[J].Carbo-
hydratepolymers,1998,35:119-134.
杜先锋,许时婴,王璋.葛根直链淀粉和支链淀粉分离
纯化的研究 [J].食品与发酵工业,1998(4):18-21.
杨光,丁霄霖.直链淀粉提纯方法的研究 [J].食品工
业,2000(3):4-6.
张燕萍.变性淀粉的制造与应用 [M].北京:化学工业出
版社,2001:316-317.
Rings,S.GSomestudiesonstarchgelation[J].Starch,
1985,37:80-83.
KeetelsJAM,VLIET,TV.walstraPGelationandretro-
grationofcorcentratedstarchsystems:1Gelation[J].Food
Hydrocoloids,1996,10:343-353.
[5]
[6]
[7]
[8]
[3]
[4]
(上接第10页)
藏到 3个月时脂肪氧化较严重,有不良气味,TBA
值达到0.83mg/kg。这证明了茶多酚对香肠贮藏期间
的脂肪氧化起到了防止和延缓的作用 (瞿执谦,唐玉
凤,1995年) [13];将茶多酚按 0.01%,0.025%,
0.05%,0.075%4种添加量添加到香肠中,结果表
明,0.05%的茶多酚添加量的抗氧化效能最佳。添加
茶多酚香肠的过氧化值明显低于未添加茶多酚的香肠
(黄丹,等,2003年) [14]。
2.3 茶多酚对火腿的作用
火腿是以鲜猪肉后腿为原料,经腌制、洗晒或风
干、发酵或不发酵加工而制成的具有火腿特有风味的
生肉制品。据报道,在西式火腿的生产过程中,
0.1%茶多酚与 0.1%壳聚糖联用,可以较好地抑制火
腿中的杂菌 (王仲礼,2005年) [15];茶多酚添加量达
到1%时,牛肉火腿切片的抑菌圈比较明显,1%以下
不明显。从成本与效用角度考虑,可选用 0.015%
Nisin与0.5%茶多酚复配,作为牛肉火腿切片的天然
防腐保鲜剂,进行腐败微生物的控制 (徐宝才,等,
2005年) [16]。
茶多酚对其他各种肉制品也有抗氧化的作用,在
肉制品中可广泛应用。
3 结束语
茶多酚是具有极大开发和应用前景的天然食品添
加剂,在中国和日本的食品领域已广泛应用,在美
国、欧共体也有用户。然而由于茶多酚的脂溶性问题
制约了茶多酚的推广应用。另外,各种食品因生产工
艺不同,茶多酚抗氧化剂在其中哪道工序添加都是值
得研究的问题[17]。所以,茶多酚在食品工业上的应用
还需要做大量的工作。相信随着天然抗氧化剂在食品
行业中应用的日趋成熟,茶多酚将会有更广阔的市
场。
参考文献:
贾之慎,杨贤强.茶多酚抗氧化作用的研究与应用 [J].
食品科学,1990(11):1-5.
姜铁山.茶多酚 (TPE) -天然抗氧化剂在食品中的效用
[J].中国商办工业,1996(1):34-35.
JiaZ.S.,Zhoub.,YangL.,etal.Antioxidationsynergism
ofteapolyphenosanda-tocophenolanainstfreeradicalin-
ducedperoxidationoflinoleicacidinsolution[J].Chem
Soc,1998(2):911-915.
J.Schultz,M.Hunter,H.Appel.AntimicrobialActivityof
PolyphenolsMedicinesPlantHerbivoreInteraction.Plant
Polyphenols, R, Hemingway, P.Lakes(ed.) [M].
NewYork:PlenumPress,1992:621-638.
李浩.茶多酚抗氧化剂在食品上的研究与应用综述 [J].
广东茶业,2001(4):7-11.
D.Hathway.AnApproachtotheStudyofVegetableTannins
bytheOxidationofPlantPhenolics[J].Soc.LeatherTech.
Chem,1958:108-121.
Y.Matsuoka.H.Hasegawa,S.Okuda.AmeliprativeEfects
ofTeaCatechinsonActiveOxygenrelatedNerveCelInjures
[J].PhannacologyandExperimentalThrupentics,1995,
274(2):602-608.
杜荣茂,刘梅森,何唯平.天然功能性食品添加剂茶多
酚 [J].中国食品添加剂,2004(2):56-60.
姚开何,强石碧.茶多酚的生理活性及其在食品中的应
用 [J].四川省食品与发酵,2001(3):6-10.
朱秋劲,罗爱平,林国虎,等.超声波和气调贮藏对冷
却牛肉保鲜效果的影响 [J].食品科学,2006(1):
240-246.
蒋建平,陈小文,陈洪,等.茶多酚保鲜新技术在延长
冷却肉货架寿命中的应用 [J].肉类工业,2004(10):
16-18.
黄红兵,周光宏,徐幸莲,等.天然防腐剂在冷却牛肉
保鲜中的应用 [J].食品与发酵工业,2004(8):107-
112.
瞿执谦,唐玉凤.茶多酚在中国香肠保鲜中的应用 [J].
肉类工业,1995(3):26-27.
黄丹,冯治平,陈弘.茶多酚对抗氧化作用的研究 [J].
食品科技,2003(12):53-54.
王仲礼.添加剂在低温肉制品保鲜中大有所为 [J].肉类
工业,2005(12):27-29.
徐宝才,任发政,周辉,等.防腐保鲜剂对牛肉火腿切
片腐败菌抑制效果的研究 [J].食品科学,2005(7):
93-98.
陈海霞,谢笔钧.茶多酚的抗氧化作用机理及其在食品
中的应用 [J].山西食品工业,2000(2):24.
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[1]
[2]
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
李泽,等:天然抗氧化剂茶多酚在肉制品上的应用 ·69·