全 文 ：籼米为基质的脂肪替代品的凝胶性质
杨玉玲　许时婴　王璋
(江南大学食品学院 ,无锡　214036)
摘　要　利用AR1000流变仪和TA.XTZI质构仪研究了籼米为基质脂肪替代品的凝胶性质。随着脂肪替
代品的DE值的下降 ,胶凝温度上升 ,这表明DE值越低 ,可在较高的温度下形成凝胶;不同DE值脂肪替代品的
凝胶强度随 DE值降低而增加 ,相同 DE值产品的凝胶强度随样品制备时酶水解温度升高而增强;并用凝胶过
滤色谱测定了不同 DE值脂肪替代品的分子量分布 ,从而在分子水平上探讨胶凝机理。
关键词　脂肪替代品　凝胶强度　凝胶粘弹性
0　前言
笔者曾经以产品 DE值和产品得率为响应指标
研究了籼米为基质的脂肪替代品的糊化工艺[ 1]和酶
解工艺[ 2] 。DE值(Dextrose Equivalent ,还原糖当量)表
示淀粉的水解程度 ,以淀粉分子末端还原糖基定量表
示。从理论上讲 ,纯淀粉的DE值接近 0 ,而葡萄糖的
DE值为 100 ,DE值为 2 、2.5和 3的淀粉水解物聚合
度分别为 50 、40和 33。淀粉水解程度增大 ,则 DE值
也逐步升高 。但事实上由于淀粉含有直链淀粉和支
链淀粉 ,支链淀粉的分子量很大 ,采用 α-淀粉酶水
解时 ,α-淀粉酶是一种仅水解α-1 , 4糖苷键的内切
酶 ,不能切断α-1 ,6糖苷键 ,因此所得产品中高支化
度高分子量的组分和直链低分子量组分同时存在 ,其
分子量分布范围比较宽 。表现 DE 值往往不能正确
反映脂肪替代品的分子大小 ,这是因为相同 DE值的
产品也具有不同的分子量分布 ,因而具有不同性质 ,
这些性质与原料淀粉的类型和淀粉水解工艺密切相
关[ 3 ,4 ,5] 。对同一种籼米淀粉而言 ,酶水解工艺不同 ,
相同 DE值产品可能具有不同的分子量分布 ,从而影
响籼米为基质的脂肪替代品的性质 。脂肪替代品的
性质包括凝胶性质 、粘性 、吸湿性 、粘结性 、溶解性 、分
散性 、渗透性 、持水能力 、粒度 、pH、色泽和气味等。
其中最重要的是凝胶性质 ,因为籼米为基质的脂肪替
代品能模拟脂肪质构和口感的原因在于其能形成凝
胶 , 凝 胶 具 有 三 维 网 状 结 构 , 凝 胶 网
可以截留大量水 ,被截留的水具有一定的流动性 ,感
收稿日期:2003-03-12
杨玉玲:女 , 1964年出生 ,博士研究生 ,食品科学专业
觉起来好似脂肪 。凝胶性质包括凝胶强度和粘弹性 。
它们代表产品形成凝胶能力的强弱[ 6] ,本文着重研究
籼米为基质的脂肪替代品的凝胶性质 ,并从分子水平
上解释脂肪替代品的凝胶性质 。
1　实验材料与方法
1.1　实验材料
常州籼米:市售。
α-淀粉酶:无锡杰能科生物技术有限公司。
二甲亚砜 、盐酸 、氢氧化纳 、苯 、酸等均为分析纯 。
1.2　实验方法
1.2.1　籼米为基质的脂肪替代品的加工工艺
籼米粉(100目)140g →调浆→调 pH6.0 ～ 6.5→
调浆液浓度 20%→糊化→调节酶水解温度→加酶→
水解 20min→灭酶→中和→过滤→喷雾干燥→包装
保存
1.2.2　DE值测定[ 1]
1.2.3　凝胶过滤色谱测定脂肪替代品的分子量分
布[ 7-8]
样品制备　称取 100mg 样品溶于 5mL 二甲亚
砜 ,加水至 10mL 后摇匀 ,经过微滤后的得到10mg/mL
滤液。
色谱条件:Sepherose-CL6B(Υ1.6×100cm),上样
量 1mL(10mg/mL),洗脱液:0.04%叠氮钠溶液 ,洗脱
速率:12.28mL/h ,收集时间 19.5min
1.2.4　总糖测定:苯酚硫酸法[ 9]
1.2.5　粘弹性的测定
采用AR1000型流变仪的平行板狭缝为1mm ,直
2003年 10月
第18卷第 5期
中国粮油学报
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
Vol.18 ,No.5
Oct.2003
径为 20mm测定脂肪替代品的粘弹性 。在线性粘弹
区 ,对其施加一个小振幅正弦振荡的应力 ,测定样品
的贮能模量G′和损耗模量G″。
线性粘弹区的确定　脂肪替代品样品1g在 90℃
下配制成浓度为25%(w/w)的溶液。固定频率为1Hz
进行应力扫描确定其线性粘弹区。
1.2.6　凝胶强度测定[ 6] :具不同 DE 值的脂肪替代
品在 90℃下配制成 25%(w/w)溶液 ,在 4℃下放置 2h
形成凝胶后 ,采用 TA.XTZI 质构仪进行测定 。探头
直径:12mm;下压速度:1cm/ s。凝胶强度定义为单位
面积上最大破裂力。
2　结果与讨论
2.1　脂肪替代品的分子量分布
以籼米为基质的具不同 DE值的脂肪替代品 ,经
测定得DE值分别为 2 、3 、4和 6。其分子量分布见图
1。
图 1　不同DE值产品的分子量分布
通过凝胶过滤色谱测定了四种不同 DE 值脂肪
替代品的分子量分布后发现 , DE值为 2 的产品中含
有较多分子量相对较高的组分(洗脱体积<120mL),
低分子量组分含量最少(洗脱体积>180mL), DE 值
为6的产品中高分子量组分含量最少 ,而低分子量组
分含量最多 ,四种产品都含有数量不等的中分子量组
分(洗脱体积为 120 ～ 180mL)。
在90℃、80℃和70℃等不同的温度下进行酶水解
反应制备 DE值为 2.7的产品 ,其分子量分布见图 2。
图 2　DE值为 2.7产品的分子量分布
　　从图2可见 ,在不同温度下进行酶水解制得的 DE
值均为 2.7 ,但其产品的分子量分布有所不同 ,在 90℃
和 80℃下酶解制得的样品分子量分布较接近 ,而在
70℃下酶解制得的样品高分子组分含量较少 ,中分子
组分含量比较多 。
2.2　脂肪替代品的粘弹性
2.2.1　线性粘弹区的确定
图 3　复合G ＊与应力的关系
从图 3可以看到 ,当剪切应力在 3 ～ 6Pa 之间变化
时复合G＊的值恒定在 275Pa ,因此脂肪替代品的线性
粘弹区范围为 3 ～ 6Pa。
2.2.2　脂肪替代品DE值与粘弹性的关系
将 DE值分别为 2、3、4的脂肪替代品配制成浓度
为 25%的溶液 ,测得贮能模量G′和损耗模量G″,见图4
与图5。
图 5　脂肪替代品DE值与G″的关系
从图 4与图5可见 ,脂肪替代品贮能模量 G′和损
耗模量G″随着 DE值上升而下降 ,这是因为DE值增加
9第 18卷第 5期 杨玉玲等　籼米为基质的脂肪替代品的凝胶性质
导致样品的平均了聚合度下降 ,分子变小 ,溶液的弹性
和粘性均有所下降。随着温度下降 ,DE2产品的粘性
和弹性均上升很快 ,远远大于DE3和 DE4的产品 ,DE3
和DE4产品随温度的下降粘弹性变化不大。这表示
DE2产品是典型的粘弹流体。脂肪替代品G′和G″均
随温度下降而升高 ,因为随着温度下降分子流动阻力
增加 ,导致 G″增加 ,同时随着温度下降出现胶凝致使
G′快速上升。
图 8　DE值为 4的脂肪替代品粘弹性曲线
从图6 、图7 、图8可见 ,DE值为2 、3和4的 25%脂
肪替代品溶液在降到某一温度时 ,G′与G″产生交汇点 ,
到达交汇点后 G′明显大于 G″,这意味着弹性成分增
大 ,胶凝开始。DE2产品 G′与G″的交汇点在 76℃,这
表明DE2产品在较高的温度下即开始胶凝。而 DE3
和DE4产品的G′与G″交汇点分别在 63℃和 40℃。因
此随着DE值上升需要在更低的温度下才能胶凝。这
是由于DE值越低的产品分子平均聚合度越高 ,含有
比较多的高分子链组分 ,高分子链相互缠结更容易形
成凝胶网络结构 ,因此产品胶凝开始的温度明显高于
DE值高的产品 ,即更容易形成凝胶。
2.3　脂肪替代品的DE值与凝胶强度的关系
通过测定不同 DE值的四种脂肪替代品产品凝胶
强度 ,发现DE值为6的产品不能形成凝胶 ,DE值为2 、
3和4的三种产品凝胶强度见表 1。
表 1　脂肪替代品DE值与产品凝胶强度的关系
DE值% 凝胶强度(g/ cm2)
2 15.29±0.27
3 14.9±0.25
4 3.30±0.23
从表 1可见 ,随着脂肪替代品DE值升高 ,凝胶强
度逐渐下降 ,DE值为 4的产品形成的凝胶非常弱。
分别测定在 90℃、80℃和 70℃下酶水解制备的 DE
值为2.7的三种脂肪替代品的凝胶强度 ,结果见表 2。
表 2　不同酶解温度制得 DE值为 2.7产品的凝胶强度比较
温度℃ 凝胶强度(g/ cm2)
90 20.29±0.27
80 12.1±0.23
70 10.3±0.22
从表 2可见 ,制备籼米为基质的脂肪替代品的工
艺条件不同 ,即酶水解温度不同 ,DE值不同 ,所得产品
的凝胶强度也不同 ,在较高温度下进行酶水解制得的
产品凝胶强度大 、性能好。
由于不同 DE值的脂肪替代品分子量分布不同因
此导致凝胶强度也不同。DE 值为 3和 4产品的分子
量分布存在一些差别 ,二者高分子量与中分子量组分
的含量基本相同 ,但是DE值为4产品的低分子量组分
含量明显高于 DE值为 3的产品 ,因此 DE值为 4产品
的凝胶强度也明显弱于 DE值为 3的产品 ,低分子量分
子不利于形成凝胶。DE值为 6的产品不能形成凝胶 ,
这是因为低分子量组分含量较高 ,DE值在 2 ～ 4之间
的三个样品的凝胶强度相差很大 ,这是因为DE值为 2
的脂肪替代品的高分子组分含量较高 ,分子越大 ,分子
间相互缠结形成三维网络的结点越多 ,凝胶强度越大。
DE值 3与 4之间有很大差别也是由于 DE值 4的产品
中低分子量组分含量大于 DE值为 3的产品 。DE2产
品由于水解度较低 ,高分子组分含量较高 ,因此在较高
温度下也容易形成凝胶 ,这是脂肪替代品期望的性质。
3　结论
利用凝胶过滤色谱测定了不同 DE值脂肪替代品
的分子量分布 ,得出低 DE值的脂肪替代品中分子量
10 中国粮油学报 2003年第 5期
较高的组分占有相对较高的质量分数 ,低分子量组分
所占的质量分数相对较低。高 DE值的脂肪替代品的
分子量分布恰好相反 ,四种产品都含有较高质量分数
的中分子量组分。不同温度下制备的相同DE值的脂
肪替代品具有不同的分子量分布。
利用AR1000流变仪研究了籼米为基质脂肪替代
品的凝胶性质。脂肪替代品贮能模量 G′和损耗模量
G″随着 DE值上升而下降。DE值为2的脂肪替代品溶
液的G′和G″随温度变化而迅速变化 ,表明其为典型的
粘弹流体。DE值为 2、3、4产品的胶凝开始温度分别
为76℃、63℃和 40℃。因此随着 DE 值上升需要在更
低的温度下才能胶凝。因为DE值越低的产品分子平
均聚合度越高 ,含有比较多的高分子链组分 ,高分子链
相互缠结更容易形成凝胶网络结构 ,因此产品胶凝开
始的温度明显高于 DE 值高的产品 ,即更容易形成凝
胶。
利用TA.XTZI质构仪研究了脂肪替代品的凝胶强
度 ,不同DE值脂肪替代品的凝胶强度随DE值降低而
增加。DE值低的脂肪替代品的高分子组分占较高的
质量分数 ,高分子间相互缠结形成三维网络的结点多 ,
导致凝胶强度大;而低分子组分不利于形成凝胶 ,高
DE值的脂肪替代品中低分子组分占较高的质量分数 ,
因此形成的凝胶强度弱或不能形成凝胶 。
参　考　文　献
〔1〕　杨玉玲 ,许时婴.籼米为基质的脂肪替代品—糊化工艺研
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Gel Properties of Long-Grain Rice Based Fat Substitute
Yang Yuling　Xu Shiying　Wang Zhang
(Food School ,Southern Yangtze University ,Wuxi　214036)
Abstract　Gel properties of a long-grain rice based fat substitute were investigated using AR 1000 rheometer and TA.
XTZI texturer.Temperature of the gel formation became higher when DE value of the fat substitutes decreased ,which meant the
fat substitute with lower DE value could form gel at higher temperature.Gel strength of the product with lower DE value was
stronger than that of high DE product.Gel strength of the product with the same DE value became stronger when the product
was prepared in higher hydrolytic temperature.The molecular weight distributions of components of the fat substitutes with dif-
ferent DE value were measured by GPC , as exploring the mechanism of the gel formation at molecular level.
Key words　fat substitute ,gel strengh , gel viscoelastisity
11第 18卷第 5期 杨玉玲等　籼米为基质的脂肪替代品的凝胶性质