全 文 : 2007, Vol. 28, No. 11 食品科学 ※基础研究154
收稿日期:2006-09-20 *通讯作者
作者简介:冯涛(1978-),男,博士研究生,主要从事农副产品深加工方面的研究。
凉粉草胶与不同淀粉混合体系糊化
和质构性质的研究
冯 涛,顾正彪*,金征宇
(江南大学食品学院,食品科学与安全教育部重点实验室,江苏 无锡 214122)
摘 要:凉粉草胶(MBG)与淀粉作用可以形成凝胶。为比较不同淀粉与MBG混合体系糊化和凝胶性质的差异,
选取玉米等八种常见淀粉,利用Brabender糊化仪、质构仪、对MBG与不同淀粉混合体系的糊化和质构性质进行
了研究。结果发现,MBG对谷类淀粉(大米、小麦、玉米)和豆类淀粉(绿豆、豌豆)的糊化性质的影响都比较显
著,对薯类淀粉(木薯、马铃薯、甘薯)的不显著,但MBG与薯类淀粉混合体系的黏度远高于MBG与豆类和谷
类淀粉的;MBG与大米淀粉形成的凝胶硬度最大,与马铃薯淀粉形成的凝胶硬度次之,与豌豆淀粉形成的凝胶硬
度最小。淀粉与MBG之间相互作用的强弱可以从Brabender糊化曲线上的特征点值E-D来比较。
关键词:凉粉草胶;淀粉;Brabender糊化仪;质构仪;相互作用
Study on Gelatinization and Texture Properties of MBG (Mesona BlumesGum) and
Different Starches Mixed System
FENG Tao,GU Zheng-biao*,JIN Zheng-yu
(Key Laboratory of Food Science and Safety, Ministry of Education, School of Food Science and Technology,
Jiangnan University, Wuxi 214122, China)
Abstract :The interactions of MBG and starches could form gel. To compare the gelatinization properties of MBG and different
starches, eight kinds of starches such as corn starch and others were selected in this study. Their gelatinizing and textural
properties of some mixed system were studied by Brabender Viscograph, texture analyzer. The effects of MBG on gelation
properties of both cereal starches (rice ,wheat and corn) and legume starches(pea, corn and mung bean starch) are more significant
than those of yam starches(potato, tapioca and sweet potato starch), but the viscosities of MBG and yam starches are much
higher than those of MBG or legumes or cereal starches. The hardness of the gel made from MBG and rice starches is the largest,
while that from the potato starches is the second larger, but that from the pea starch is the least. The positive or negative synergistic
interactions of the gel formed by MBG and starches can be compared by the E-D value of the Brabender viscograph parameters.
Key words:MBG(Masora Blumesgum);starch;Brabender Viscograph;texture analyzer;interactions gelatinization
中图分类号:TS201.7 文献标识码:A 文章编号:1002-6630(2007)11-0154-05
凉粉草(Mesona Blumes)是一种越年生唇形科草本
植物。在我国台湾、福建一带,常用来制作食用凉
粉冻,是一种传统但广为流行的果冻。凉粉草叶中含
有的多糖主要是由半乳糖、阿拉伯糖、木糖、半乳
糖醛酸及戊糖等所组成,它能与直链淀粉形成特殊口
感及质地的凝胶[1]。了解不同淀粉与凉粉草胶凝胶作
用的差异,从中选取与之胶凝作用显著的淀粉,对制
作优质的凉粉冻具有重要的意义。孙远明等研究发现
凉粉草胶能与含有直链淀粉的玉米淀粉、木薯淀粉、
大米淀粉、小麦淀粉形成凝胶,凝胶强度以前二者为
大,凉粉草胶与不含有直链淀粉的糯米淀粉不能形成
凝胶,仅为糊状物[2]。Lii C Y和Chen L H发现糯性
玉米淀粉、马铃薯淀粉及其变性淀粉与凉粉草胶并不
能形成凝胶,木薯、豌豆、绿豆及玉米淀粉则可以,
并且以豌豆淀粉与凉粉草胶所形成的凉粉冻的凝胶强度
最高,因此推测淀粉与凉粉草胶能否成胶,以及所成
凝胶的强度与淀粉的直链淀粉含量有关。一般来说,
直链淀粉含量越高的淀粉与凉粉草胶所成凉粉冻的凝胶
强度越大。而马铃薯淀粉的直链淀粉含量虽比木薯淀
粉高,却不能与凉粉草胶形成良好胶体,可能是因为
155※基础研究 食品科学 2007, Vol. 28, No. 11
马铃薯淀粉中所含单磷酸支链会阻止其与凉粉草胶之间
的相互作用所致[ 3 ]。刘莹玲与方亮钧研究发现,小
麦、玉米和木薯淀粉中,以小麦淀粉(直链淀粉含量
约为26%)所成凉粉冻硬度较高,而木薯淀粉(直链淀
粉含量约为21%)较低,可能与各淀粉的直链淀粉含量
有关[4-5]。
本研究在比较八种淀粉与不同浓度MBG糊化曲线
的基础上,研究M B G对这些淀粉糊化性质影响的强
弱,再以质构仪比较它们所得凝胶的硬度,考察MBG
与淀粉之间相互作用的强弱是否可以从它们所得凝胶的
硬度的大小来判断,以及它们所得凝胶的硬度大小与淀
粉直链淀粉相对含量之间的相关性。
1 材料与方法
1.1材料
大米淀粉 江苏宝宝集团;小麦淀粉 江苏东海粮
油公司;玉米、绿豆、豌豆、甘薯、马铃薯和木薯
淀粉 本实验室收藏;凉粉草胶 福建武平县。
1.2方法
1.2.1各种淀粉及凉粉草胶的化学成分分析
灰分的测定:总灰分测定法[6];水分的测定:直
接干燥法[6];蛋白质的测定:微量凯氏定氮法[6];脂肪
的测定:索氏抽取法[6];纤维素的测定:酸性洗涤纤维
测定法[6];淀粉蓝值的测定:碘液比色法。蓝值是表示
淀粉结合碘能力的一个重要指标,直链淀粉线性聚合度
(DP)很高(在45以上),与碘液能形成螺旋结构络合物,
呈现蓝色,故蓝值很大,一般为0.8~1.2。而支链淀
粉因聚合度较低,故蓝值较小。因此可用蓝值的大小
来作为衡量直链淀粉含量的指标[7]。
1.2.2淀粉与MBG的Brabender糊化分析
以干基计算,准确称取6%的各种淀粉和0.1%、
0.35%、0.5%的MBG。在Brabender Viscograph
(Duisburg,Germany)上测量它们的糊化曲线,布拉班
德黏度仪的测定条件设定为:从30℃起始,以5℃/min
的升温速率上升到95℃,保温10min,然后以5℃/min
的降温速率降低到50℃,保温10min,连续测定其黏
度,转速设置为250r/min,黏度单位以BU(Brabender
Unit,1BU=700g·cm)表示[8]。各参数符号意义如下:
A.糊化温度,黏度开始上升的温度;B.峰值黏度:在
升温和95℃保温期间达到的最高黏度值;C.升温到95℃
时的黏度值;D.95℃保温10min后糊的黏度值;E.糊温
度降低到50℃时的黏度值;C-B.值表示淀粉糊化的难易
程度,该值大则表示淀粉易于糊化;E-D.值表示淀粉糊
冷却形成凝胶性的强弱,该值越大则凝胶性越强。
1.2.3淀粉与MBG所成凝胶的全质构剖面分析(TPA)
将6%的各种淀粉与0.5%的MBG形成的凝胶置于
直径2.5cm×2.5cm的模型内冷却后,采用TA-XT2(美
国微讯公司)质构仪对凝胶进行Texture Profile Analysis
(TPA)分析。TA-XT2设置为:Option为TPA;Pre-Test
Speed为1.0mm/s;Test Speed为1.0mm/s;Post-Test
Speed为1.0mm/s;Di tance为50% strain;Tr gger Type
为Auto 5g;Time为10s;Data Acquisition Rate为200pps。
比较凝胶的硬度。重复测量三次,取平均值[9]。
1.2.4数据分析
用统计软件SPSS11.0对试验结果进行统计分析,每
个实验的结果均为重复三次的平均值。
2 结果与分析
2.1各种淀粉及凉粉草胶的化学成分分析结果
样品种类
水分 粗蛋白 粗脂肪 粗灰分 粗纤维
(%) (%) (%) (%) (%)
淀粉蓝值
小麦淀粉 11.95*0.68 0.26 0.3 0.43 0.44
大米淀粉 13.50.89 0.3 0.29 0.3 0.57
玉米淀粉 14.080.48 0.12 0.14 0.21 0.58
绿豆淀粉 13.080.24 0.05 0.25 0.18 0.68
豌豆淀粉 13.140.33 0.10 0.15 0.20 0.62
木薯淀粉 10.60.20 0.10 0.10 0.12 0.48
甘薯淀粉 12.870.24 0.10 0.33 0.33 0.47
马铃薯淀粉 16.710.25 0.10 0.18 0.18 0.44
凉粉草胶 5.128.14 0.8336.6512.59 -
表1 八种淀粉及凉粉草胶的常规成分组成(%)
Table 1 Chemical compositions of eight kinds of starch and
Mesona Blumes gum(%)
注:*均为重复测定三次的平均值。
2.2不同淀粉与MBG在Brabender仪上的糊化特性比较
大米、小麦、豌豆和玉米四种淀粉在添加和未添
加MBG条件下的糊化曲线如图1(a)~(d)。从图上可以
看出,每种淀粉的糊化曲线都极大地受到了所添加的
MBG协同增效的影响。又从图上可以比较得出,大米
淀粉在未添加MBG时,其糊化温度为88.4℃,但在添
加了0.5%的MBG后,其糊化温度则下降为65.2℃,其
最大峰黏值则由50.0BU顺序增大到87.0BU,糊回生黏
度则由64.0BU增大到128.0BU,这些说明MBG对大米
淀粉具有协同增效的作用。小麦淀粉在未添加MBG时
的糊化温度为91.5℃,而在添加了0.5%MBG后,其糊
化温度则下降为84.3℃,而其最大峰黏值则由35.0BU顺
序增大到61.0BU,回生黏度则由44.0BU增大到84.0BU,
这些也说明了MBG对小麦淀粉的协同增稠作用。豌豆
原淀粉的糊化温度为76.8℃,在添加0.5%MBG后,其
糊化温度下降为68.7℃,最大峰黏值则由44.0BU增至
55.0BU,回生黏度则由26.0BU增至53.0BU,这些同样
说明MBG对豌豆淀粉的协同增效作用。玉米原淀粉的
2007, Vol. 28, No. 11 食品科学 ※基础研究156
糊化温度为84.7℃,添加0.5%MBG后,其糊化温度下
降为73.8℃,最大峰黏值则由82.0BU增至96.0BU,回
生黏度也由69.0BU上升到113.0BU,这说明MBG对玉
米淀粉也具有协同增稠的效果。
250
200
150
100
50
0
0 5001000150020002500
0.5%
黏
度
(
B
U
)
时间(s)
0.35%
0.1%
0 %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
温
度
(℃
)
(a)
200
150
100
50
0
0 5001000150020002500
0.5%
黏
度
(
B
U
)
时间(s)
0.35%
0.1%
0 %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
温
度
(℃
)
(b)
200
150
100
50
0
0 5001000150020002500
0.5%
黏
度
(
B
U
)
时间(s)
0.35%
0.1%
0 %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
温
度
(℃
)
(c)
250
200
150
100
50
0
0 5001000150020002500
0.5%
黏
度
(
B
U
)
时间(s)
0.35%
0.1%
0 %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
温
度
(℃
)
(d)
200
150
100
50
0
0 5001000150020002500
0.5%
黏
度
(
B
U
)
时间(s)
0.35%
0.1%
0 %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
温
度
(℃
)
(e) 450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0 5001000150020002500
0.5%
黏
度
(
B
U
)
时间(s)
0.35%
0.1%
0 %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
温
度
(℃
)
(f )
绿豆、马铃薯、甘薯和木薯淀粉在有MBG和没有
MBG时的糊化曲线如图1(e)~(h)。从图上可以看出,绿
豆和甘薯淀粉与MBG之间仍然存在协同增效作用,但
协同作用效果不如前面四种淀粉明显,木薯和马铃薯淀
a.大米淀粉;b.小麦淀粉;c.豌豆淀粉;d.玉米淀粉;e.绿豆淀粉;f.马铃薯淀粉;g.甘薯淀粉;h.木薯淀粉。
图1 八种淀粉与MBG的协同作用
Fig.1 Synergistic interactions of MBG and (a)rice (b)wheat (c)pea(d)corn(e)mung bean(f)potato(g)sweet potato(h)cassava starch
300
250
200
150
100
50
0
0 5001000150020002500
0.5%
黏
度
(
B
U
)
时间(s)
0.35%
0.1%
0 %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
温
度
(℃
)
(g) 300
250
200
150
100
50
0
0 5001000150020002500
0.5%
黏
度
(
B
U
)
时间(s)
0.35%
0.1%
0 %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
温
度
(℃
)
(h)
157※基础研究 食品科学 2007, Vol. 28, No. 11
粉与MBG之间的协同作用为负作用。从图中比较可以
发现,绿豆原淀粉的糊化温度为74.8℃,而在添加0.5%
的MBG后,糊化温度也只是降低为70.2℃,其最大峰
黏度也只是从89.0BU增大为90.0BU,相应的回生黏度
也只从57.0BU增大为80.0BU,这说明绿豆淀粉与MBG
之间仍然还存在相互的协同增效作用,但这种作用比较
微弱了。甘薯原淀粉的糊化温度为74.8℃,加入0.5%
的MBG后,其糊化温度也只是降为74.3℃,其最大峰
黏值则由201.0BU下降为194.0BU,回生黏度则由93.0BU
略有提升到97.0BU,这说明甘薯淀粉与MBG之间仍然
存在相互增效的协同作用,但比绿豆淀粉还弱。马铃
薯原淀粉的糊化温度为60.7℃,加入0.5%MBG后,其
糊化温度只降为60.3℃,最大峰黏值则由410.0BU下降
为313.0BU,回生黏度也由159.0BU下降为119.0BU,这
说明马铃薯淀粉与MBG之间的相互作用成为减效作用
或负作用。木薯原淀粉的糊化温度为65.8℃,再添加
0.5%MBG后,糊化温度反而上升到67.1℃,最大峰黏
值由236BU增大到237BU,但回生黏度却由166.0BU下
降到116.0BU,这些变化说明木薯淀粉与MBG之间的相
互作用也成为负作用。
八种淀粉中添加不同量的MBG后糊化曲线上的E-D
值分布如图2所示。从图2可以直观地看到,随胶的加
入,大米淀粉与MBG混合体系糊化曲线的E-D值逐渐
升高,至0.5%的MBG时其值变为最高,这说明大米
淀粉与MBG之间的相互作用为协同增强的效应,尽管
马铃薯和木薯原淀粉糊化曲线的E-D值较高,但随胶的
加入,其值逐渐减小,这说明这两种薯类淀粉与MBG
之间的相互作用为协同减弱的效应。此外,小麦淀粉、
豌豆淀粉、玉米淀粉与MBG为协同增效作用,而绿豆
和甘薯淀粉与MBG具有较弱的协同增效性。
MBG的混合体系的糊化温度较低,且黏度很快达到最
大的峰值黏度后便开始下降,显示出对热明显的不稳定
性,但马铃薯淀粉/MBG混合体系和甘薯淀粉/MBG混
合体系的回生程度明显大于木薯淀粉/MBG混合体系
的,峰黏值远高于禾谷类淀粉/MBG与豆类淀粉/MBG,
豆类(绿豆和豌豆)淀粉和禾谷类淀粉的糊化特性曲线差别
不显著,但论及个别,仍然有豌豆淀粉无峰黏度,小
麦淀粉有较弱的峰黏度,而大米和绿豆淀粉则在糊化阶
段先出现一个小峰,再出现一个比较显著的大峰,在
高温保温阶段时,除豌豆淀粉仍有略微上升外,其它
淀粉都有略微下降,冷却时所有淀粉黏度都显著上升,
保温时除大米淀粉下降幅度较大(也远低于薯类淀粉的)
外,其余淀粉的黏度都只有略微下降。6%大米淀粉与
0.5%MBG形成的凝胶的E-D值最大,与大米淀粉/MBG
表2 八种淀粉分别与 0、0.1%、0.35%和 0.5% MBG混合体系
的 Brabender参数值
Table 2 Brabender parameters of the mixed system between
MBG at different concentration with eight types of starch
淀粉 MBG(%)A(℃) B(BU)C(BU)D(BU)E(BU)E-D(BU)
0 91.5*35 33 32 75 43
小麦
0.1 90.8 37 34 29 80 51
0.35 86.2 53 52 46 99 53
0.5 84.3 61 61 53 138 85
0 88.4 50 48 35 99 64
大米
0.1 85.7 55 55 41 117 76
0.35 65.0 74 74 54 150 96
0.5 65.2 87 87 60 194 134
0 76.8 44 37 44 71 27
豌豆
0.1 75.2 45 40 43 78 35
0.35 74.8 52 47 50 82 32
0.5 68.7 55 50 52 106 54
0 84.7 82 75 58 128 70
玉米
0.1 77.9 80 72 50 113 63
0.35 74.5 90 75 52 127 75
0.5 73.8 96 80 60 175 116
0 74.8 89 73 60 118 58
绿豆
0.1 74.4 82 71 55 101 46
0.35 73.5 89 81 57 99 42
0.5 70.2 90 84 59 145 86
0 60.7 410 192 119 281 162
马铃薯
0.1 60.9 252 194 104 230 126
0.35 60.6 205 184 112 228 116
0.5 60.3 310 205 131 254 123
0 74.8 201 174 114 208 94
甘薯
0.1 75.1 177 158 120 206 86
0.35 73.9 179 160 132 211 79
0.5 74.3 194 164 136 233 97
0 65.8 236 121 90 258 168
木薯
0.1 66.3 219 116 69 171 102
0.35 66.8 225 140 79 185 106
0.5 67.1 237 142 83 199 116
注:*均为重复测定三次的平均值。180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
小
麦
大
米
豌
豆
玉
米
绿
豆
马
铃
薯
甘
薯
木
薯
0
0.1%
0.35%
0.5%
E
-
D值
淀粉
图2 不同浓度MBG与不同淀粉糊化曲线上的 E-D值图
Fig.2 E-D value of different starchs with different
concentrations of MBG in Brabender curves
八种淀粉在有0.5%MBG的条件下,各自的Brabender
糊化曲线如图3所示。从图3中可以看出,薯类淀粉与
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从TPA分析结果来看,0.5%MBG与6%的各种淀
粉形成凝胶的硬度由大到小的顺序是:大米>马铃薯>
木薯>玉米>甘薯>绿豆>小麦>豌豆。这一顺序与从
Brabender仪上反映出的E-D值的顺序是一致的。这两
种实验相互应证了同一结论。除豌豆和马铃薯淀粉外,
各混合凝胶的硬度与相应淀粉的蓝值之间基本上遵循直
链淀粉含量越高,凝胶硬度越大的规律。
3 结 论
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0 5001000150020002500
黏
度
(
B
U
)
时间(s)
马铃薯
100
90
80
70
60
50
40
30
20
温
度
(℃
)
木薯
甘薯
玉米
绿豆
大米
小麦
豌豆
图3 不同淀粉与 0.5% MBG混合体系的Brabender糊化曲线
Fig.3 Brabender curves of different starches with 0.5% MBG
mixed systems
混合体系这种独特的糊化特性是密切相关的。
2.3不同淀粉与MBG所成凝胶的TPA分析比较
表3 不同淀粉与MBG所成凝胶的 TPA分析比较
Table 3 TPA analysis of gel formed by different starches and
MBG
淀粉 大米 马铃薯 木薯 玉米 甘薯 绿豆 小麦 豌豆
硬度(g)369.1348 293.8283.9168.148.1145.8125.1
弹性 0.9540.1060.0260.0820.800.7550.9330.035
内聚性 0.2240.8240.8420.8750.320.3870.3360.242
MBG对禾谷类淀粉大米糊化性质的影响最为显著,
对豆类淀粉(豌豆、绿豆)、玉米淀粉和小麦淀粉糊化性
质的影响较为显著,对薯类淀粉(马铃薯、木薯和甘薯)
的最不显著,但MBG与这些淀粉混合体系的黏度大小
正好相反。6%大米淀粉与0.5%MBG成糊后它们的凝胶
性最强,所得的凝胶的硬度也最大,其次为马铃薯淀
粉和木薯淀粉,而豌豆淀粉与MBG成糊后其凝胶性最
弱,所得的凝胶的硬度也最小。除豌豆和马铃薯淀粉
外,各混合凝胶的硬度与相应淀粉的蓝值之间基本上遵
循直链淀粉含量越高,凝胶硬度越大的规律。但淀粉
与MBG之间相互作用的强弱不能只从淀粉与MBG形成
的凝胶的硬度来比较,而可以从Brabender糊化曲线上
的特征点值E-D来比较。
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研究显示:用袋鼠肉取代牛肉 更健康更环保
袋鼠堪称澳大利亚国宝。在澳大利亚国内,袋鼠形象无处不在,包括硬币和国徽上。然而,英国《每日邮
报》撰文称,随着绿色和平组织发布一份研究报告,呼吁人们为降低温室气体排放量而多食袋鼠肉,袋鼠爱好者
们不免黯然神伤。
绿色和平组织报告说,袋鼠肉鲜嫩可口,营养丰富,富含蛋白质、铁、锌等元素,含较少胆固醇和脂肪,
是理想的健康食物。更为重要的是,不同于牛肉、羊肉,人们吃过袋鼠肉后不易打嗝胀气,消化不良,因此有
助于降低二氧化碳排放量。报告公布后,袋鼠肉成为一些人饭桌上的新宠。报告预测,人们一旦喜欢上袋鼠肉,
牛肉消耗量将减少20%,肉牛养殖量也相应减少。随着袋鼠肉品种多元化,到2020年,澳大利亚温室气体总排放
量将减少1500万吨。