全 文 ：No.6.2006
食品科技
淀粉磷酸酯是重要的变性淀粉之一, 它是一种
阴离子型淀粉衍生物。与原淀粉相比, 具有糊液透
明、抗老化、稳定性和保水性好的特性, 因此不同取
代度的淀粉磷酸酯已广泛应用于食品、纺织、造纸、
医药等行业[1]。
在食品工业中, 淀粉磷酸酯是很好的乳化剂、稳
定剂、增稠剂和冻融过程的保型剂[2]。美国食品和药
品管理局规定[3]: 只允许将磷酸二氢钠、三聚磷酸钠
和三偏磷酸钠作为食品用的酯化剂, 且淀粉中的残留
磷不得超过0.4% (即取代度应<0.025)。据此, 本文选
取NaH2PO4为酯化剂, 采用干法工艺制备了系列取代
度低于0.025的香芋淀粉磷酸酯, 在此基础上, 研究
了不同取代度的香芋淀粉磷酸酯的糊化特性, 考察
了取代度对糊化特性的影响, 旨在为香芋淀粉磷酸酯
香芋淀粉磷酸酯的糊化特性研究
赖俐超
(嘉应学院化学系, 梅州 514015)
摘要: 研究了香芋淀粉磷酸酯的糊黏度、透明度、冻融稳定性、沉降稳定性、糊化难易程度、耐糖、
耐盐和抗霉菌能力。结果表明, 与原淀粉相比, 香芋淀粉磷酸酯更容易糊化, 透明度高, 沉降稳定性
好, 冻融稳定性和抗霉菌能力有所改善, 糊黏度减小。随着取代度的增加, 香芋淀粉磷酸酯的糊化变
得容易, 耐盐和耐糖能力提高; 透明度先增后减; 糊黏度则先减后增。取代度的变化对沉降性和抗霉
菌能力影响不大。
关键词: 香芋淀粉; 淀粉磷酸酯; 取代度; 糊化特性
中图分类号: TS236.9 文献表示码: A 文章编号: 1005-9989(2006)06-0021-03
Study on gelatinization property ofcolocasia
esculenta schottstarch phosphate ester
LAILi-chao
(Chem istry Departm ent, Jiaying University,M eizhou 514015)
Abstract: The effects ofdegree substitution on paste viscosity, clarity, freeze-thaw stability, retrogradation,
difficulty ofgelatinization, salt tolerance, sucrose tolerance and anti-m ycotic characteristics ofColocasia
esculenta schottstarch phosphate ester were studied. The results show that com pare with the Colocasia
esculenta schottstarch,the starch phosphate esterhas properties ofeasiergelatinization,higherclarity,better
retrogradation, freeze-thaw stability and anti-m ycotic characteristics are im proved, and paste viscosity is
decreased.W ith degree substitution added,the colocasia esculenta schottstarch phosphate esterwas easierto
gelatinize,the tolerance to saltand sucrose increased,the clarity increased firstly and then decreased,paste
viscosity decreased firstly and then increased. The effects ofdegree substitution on retrogradation and anti-
m ycotic were less.
Key words: colocasia esculenta schottstarch; starch phosphate ester; substitution degree; gelatinization
property
收稿日期: 2005-12-22
作者简介: 赖俐超(1970-), 女, 广东大埔人, 硕士, 实验师, 主要从事高分子材料的研究工作。
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DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2006.06.006
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在食品工业中的应用提供参考。
1 实验部分
1.1 原料、试剂与仪器
香芋淀粉: 自制, 制备方法见文献[4];
NaH2PO4、 (NH4)2M oO4、 HNO3、 H2SO4、 KH2PO4、
NaCl、尿素、抗坏血酸: 分析纯; 蔗糖: 市售;
722S可见分光光度计, 101-2A电热鼓风干燥箱,
AE240电子分析天平, NDJ-1旋转黏度计。
1.2 实验方法
1.2.1 香芋淀粉磷酸酯的制备 以磷酸二氢钠为酯化
剂, 尿素为催化剂, 采用干法工艺合成香芋淀粉磷
酸酯。称取一定量的香芋淀粉, 喷入已用蒸馏水溶
解的磷酸二氢钠和尿素混合溶液, 混匀。放入50℃烘
箱中干燥至含水量小于12% , 取出, 研碎。再置于烘
箱中, 在一定温度下反应一定时间, 即得到淀粉磷
酸酯产品。
取代度的测定按文献[5], 其计算公式为:
DS= 结合磷(% )×162/30.974[100-水分(% )]-[结合磷(% )×3.8734]
结合磷(% )= 总磷(% )- 游离磷(% )
1.2.2 淀粉糊化难易程度的测定 配制质量浓度为
3%的淀粉乳液50mL, 置于沸水浴中糊化, 同时用秒
表测定淀粉乳液转变为透明的淀粉糊液所经历的时
间。时间越短, 说明淀粉越易糊化。
1.2.3 淀粉糊的透明度测定[6] 称取一定量的淀粉,
配成质量浓度为1% 的淀粉乳, 置沸水浴中加热、搅
拌15min, 并保持淀粉乳的体积不变。冷却至25℃,
在722S分光光度计上, 以蒸馏水作参比, 用1cm比色
皿, 于620nm波长处测定淀粉糊的透光率。
1.2.4 淀粉糊的冻融稳定性测定[6] 称取一定量的淀
粉, 配成质量浓度为6% 的淀粉乳, 加热糊化后置于
塑料烧杯中, 冷却至室温。放入-10～-20℃的冰箱内,
冷冻24h后取出自然解冻, 观察糊的冷冻状况, 然后
再放入冰箱内, 冷冻、解冻, 直至有清水析出为止。
记录冷冻次数即为淀粉糊的冻融稳定性。
1.2.5 淀粉糊的沉降性测定 把25mL质量浓度为1%的
淀粉糊放入刻度试管中, 在室温下静置, 放置24h后,
记录下层沉降物所占的体积(即沉降积), 以mL表示。
1.2.6 淀粉糊的抗霉菌能力测定 配制质量浓度为
5% 的淀粉乳, 糊化后于室温下敞口放置, 记录霉菌
出现的时间。
1.2.7 淀粉糊的黏度测定 配制5% (w/v)的淀粉乳,
加热糊化后, 冷却到25℃, 用NDJ-1旋转黏度计测定
糊的黏度。
1.2.8 淀粉糊耐盐能力的测定 配制5% (w/v)的淀粉
乳液, 添加1% 的NaCl, 置于沸水浴中糊化后, 冷却
到25℃, 测定其黏度。然后按下式计算黏度变化的
百分率:
黏度变化百分率(% )=
加盐后的淀粉糊黏度
-
加盐前的淀粉糊黏度
加盐前的淀粉黏粘度
×100
由黏度变化的百分率来说明淀粉糊的耐盐能力,
黏度变化百分率越小, 说明淀粉糊越耐盐; 若黏度变
化百分率为负值, 说明加盐后糊黏度下降。
1.2.9 淀粉糊耐糖能力的测定 配制5% (w/v)的淀粉
乳液, 添加10%的蔗糖, 置于沸水浴中糊化后, 冷却
到25℃, 测定其黏度。然后按下式计算黏度变化的百
分率:
黏度变化百分率(% )=
加糖后的淀粉糊黏度
-
加糖前的淀粉糊黏度
加糖前的淀粉糊黏度
×100
由黏度变化的百分率来说明淀粉糊的耐糖能力,
黏度变化百分率越小, 说明淀粉糊越耐糖; 若黏度变
化百分率为负值, 说明加糖后糊黏度下降。
2 结果与分析
2.1 香芋淀粉磷酸酯的糊化难易程度
从表1可见, 与原淀粉相比, 磷酸酯化香芋淀粉
更容易糊化; 而且取代度越大, 香芋淀粉磷酸酯越易
糊化。这是由于在香芋淀粉链中引入磷酸根后, 淀粉
颗粒的层状结构受到破坏, 结晶区域也受到破坏, 结
构变得松散, 使水分子容易渗透到淀粉颗粒中, 所以
淀粉的糊化变得容易。取代度越大, 淀粉颗粒受破坏
的程度也越大, 因此淀粉愈易糊化。
2.2 香芋淀粉磷酸酯的透明度
从表2可见, 香芋淀粉糊的透明度很低, 经磷酸
酯化后, 透明度明显提高, 以取代度为0.0163～0.0199
的酯化淀粉透明度高; 随取代度的增大, 透明度先增
加后减小。原淀粉透明度低, 是因为淀粉分子发生相
互缔合, 在糊液中有残存的淀粉颗粒和回生后所形成
的凝胶束引起的。当淀粉链中羟基上的氢被磷酸根取
代后, 分子间的空间障碍增大, 同时由于静电斥力的
作用, 阻止了淀粉分子之间氢键的形成, 使淀粉分子
表1 不同取代度淀粉磷酸酯的糊化难易程度
取代度 0(原淀粉) 0.00931 0.0133 0.0163 0.0199 0.0221
时间(s) 233 169 151 110 93 81
表2 不同取代度淀粉磷酸酯的透光率
取代度 0(原淀粉) 0.00931 0.0133 0.0163 0.0199 0.0221
透光率(%) 8.9 47.2 58.9 88.3 94.5 61.5
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表3 不同取代度淀粉磷酸酯的冻融次数
取代度 0(原淀粉)0.00931 0.0133 0.0163 0.01990.0221
冻融次数(次) 1 1 3 2 2 1
表4 不同取代度淀粉磷酸酯的沉降积
取代度 0(原淀粉)0.00931 0.0133 0.0163 0.0199 0.0221
沉降积(mL) 24.5 不沉降 不沉降 不沉降 不沉降不沉降
表5 不同取代度淀粉磷酸酯的抗霉菌能力
取代度 0(原淀粉)0.00931 0.0133 0.0163 0.0199 0.0221
霉菌出现
时间(d) 3 3 3 3.5 3.5 3.5
表6 不同取代度淀粉磷酸酯的黏度
取代度 0(原淀粉)0.00931 0.0133 0.0163 0.0199 0.0221
黏度
(mPa·s) 16680 685 612 135.7 166.4 353
取代度 黏度(mPa·s) 黏度下降百分率(% )
0(原淀粉) 2680 83.9
0.00931 269.7 60.6
0.0133 258 57.8
0.0163 74.6 45.0
0.0199 118.3 28.9
0.0221 266.5 24.5
表8 不同取代度淀粉磷酸酯的耐糖能力
取代度 黏度(mPa·s) 黏度下降百分率(% )
0(原淀粉) 5680 -65.9
0.00931 452 -34.0
0.0133 432.7 -29.3
0.0163 175.3 +29.2
0.0199 213.5 +28.3
0.0221 394.1 +11.6
不易重新排列和缔合, 所以酯化淀粉的透明度得到
提高。
2.3 香芋淀粉磷酸酯的冻融稳定性
从表3可见, 香芋淀粉磷酸酯与原淀粉相比, 冻
融稳定性得到提高, 以取代度为0.0133的酯化淀粉冻
融稳定性最好。在实验中发现, 原淀粉糊经过一个
冻融周期后已形成海绵状结构, 很容易挤出水分,
而酯化淀粉糊经解冻后, 仍为均一的糊液, 须经离
心处理后才能观察出是否有水析出。香芋淀粉磷酸
酯由于在淀粉分子中引入了磷酸根, 磷酸基团是亲
水性的, 它会与直链淀粉的脱水葡萄糖羟基形成分
子内氢键, 使直链淀粉分子的直线性被破坏[7], 所以
冻融稳定性得到改善。
2.4 香芋淀粉磷酸酯的沉降性
从表4可见, 香芋淀粉经磷酸酯化后, 沉降稳定
性好, 静置24h, 不发生分层现象。分层现象主要是
淀粉分子链间经氢键结合成束状结构, 而使其溶解
度降低的结果[1]。磷酸酯化后, 由于磷酸基团的存
在, 使淀粉分子间的极性排斥作用增大, 故淀粉分
子不易定向排列形成凝胶。
2.5 香芋淀粉磷酸酯的抗霉菌能力
从表5可见, 取代度较大的香芋淀粉磷酸酯的抗
霉菌能力较原淀粉稍有改善, 这说明在香芋淀粉中
引入磷酸根, 对淀粉糊的抗霉菌能力影响不大。
2.6 香芋淀粉磷酸酯的黏度
从表6可见, 磷酸酯化后, 香芋淀粉糊的黏度大
幅下降; 且随着取代度的增大, 淀粉磷酸酯的糊黏
度先减小后增加。一般来说, 磷酸酯化能够提高淀
粉糊的黏度, 但是香芋淀粉磷酸酯的糊黏度与原淀
粉相比降幅较大。究其原因可能是由于香芋淀粉糊
的黏度在酸性条件下, 随pH的减小而迅速下降[4]。酯
化时所用的磷酸二氢钠与尿素混合溶液的pH约为
4, 在此pH条件下, 香芋淀粉发生酸解, 导致糊黏
度大幅下降。由于在香芋淀粉链中引入磷酸根带来
的糊黏度的增加, 不能补偿香芋淀粉因酸解带来的
糊黏度的减小, 所以两者相互作用的效应使糊黏度
下降。
2.7 香芋淀粉磷酸酯的耐盐能力
从表7可见, 加入NaCl后, 原淀粉和磷酸酯化淀
粉的糊黏度均下降; 随着取代度的增大, 淀粉糊的黏
度下降百分率减小, 即淀粉糊的耐盐能力提高。NaCl
的加入, 一方面使淀粉颗粒内外存在较高的渗透压,
抑制了淀粉颗粒吸水膨胀; 另一方面游离的磷酸根与
钠离子作用, 静电斥力减小, 淀粉糊的水合能力下降,
所以糊黏度减小。取代度的增加, 使糊液中游离磷酸
根增加, 与磷酸根作用的NaCl也增加, 减小了NaCl对
糊化性能的影响, 所以淀粉糊的耐盐能力提高。
2.8 香芋淀粉磷酸酯的耐糖能力
从表8可见, 加入蔗糖后, 原淀粉和取代度较低
的酯化淀粉的糊黏度下降, 而取代度较高的酯化淀粉
的糊黏度上升; 随着取代度的增加, 淀粉糊的黏度变
化百分率减小, 即淀粉糊的耐糖能力提高。分析其原
因可能是因为一方面蔗糖分子中有多个羟基, 极易溶
于水, 它与淀粉分子竞争吸附水, 使淀粉颗粒吸水膨
胀受抑制, 导致糊黏度下降; 另一方面磷酸酯化引入
的磷酸根使电离基团增多, 淀粉的亲水性增强, 同时
淀粉颗粒的结晶区受到破坏, 水分子也容易渗透到淀
粉颗粒中, 这就使淀粉颗粒容易吸水膨胀, 糊黏度升
高。对原淀粉和取代度较低的酯化淀粉, 前一种作用
占优势, 所以糊黏度下降; 对取代度较高的酯化淀
注: 表中“+”表示黏度上升; “-”表示黏度下降。
基础理论
表7 不同取代度淀粉磷酸酯的耐盐能力
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粉, 则后一种作用占优势, 所以糊黏度上升。
3 结论
与原淀粉相比, 磷酸酯化香芋淀粉更容易糊化,
透明度高, 沉降稳定性好, 冻融稳定性和抗霉菌能
力有所改善, 糊黏度减小。
NaCl的加入使香芋淀粉磷酸酯的糊黏度下降。蔗
糖的加入使取代度较低的香芋淀粉磷酸酯的糊黏度下
降, 取代度较高的香芋淀粉磷酸酯的糊黏度上升。
随着取代度的增大, 香芋淀粉磷酸酯的糊化变
得容易; 耐盐和耐糖的能力提高; 透明度先增后减;
糊黏度则先减后增。
不同取代度的香芋淀粉磷酸酯的冻融稳定性均有
改善, 以取代度为0.0133的酯化淀粉冻融稳定性最好。
取代度的改变对香芋淀粉磷酸酯的抗霉菌能力
和沉降稳定性影响不大。
参考文献:
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食品原料中水溶性和成膜性
较好的大分子物质
刘树兴, 陈金伟*, 田 斌
(陕西科技大学生命科学与工程学院, 咸阳 712081)
摘要: 爽口片是近几年来才发展起来的一个非常环保方便的口香糖替代品。对于爽口片, 水溶性和成
膜性是其成膜材料的两个最重要的特点, 针对这两个特点, 对食品原料中水溶性和成膜性较好的大分
子物质作了较为全面的阐述。
关键词: 水溶性; 成膜性; 大分子物质; 爽口片
中图分类号: TS201.2 文献标识码: B 文章编号: 1005-9989(2006)06-0024-05
The m acrom olecules ofbetterwater-solubility and
film form ing properties in food raw m atenal
LIU Shu-xing,CHEN Jin-wei*,TIAN Bin
收稿日期: 2005-12-19 *通讯作者
基金项目: 陕西科技大学B类科研团队资助项目。
作者简介: 刘树兴(1962-), 男, 河南新乡人, 教授, 研究方向为食品加工工艺的研究和食品添加剂的开发应用。
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