司富美 熊 柳 孫慶杰

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，青島 266109)

低取代度乙酰化大米淀粉的性質(zhì)研究

司富美 熊 柳 孫慶杰

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，青島 266109)

以大米淀粉為原料，乙酸酐為酯化劑，制備了5種取代度分別為0.056、0.079、0.091、0.098和0.124的乙酰化淀粉。結(jié)果表明乙酰化大米淀粉的透明度隨著取代度的增大而增加。大米淀粉經(jīng)酯化后，凝沉性明顯減弱，不易回生。乙?；竺椎矸鄣娜芙舛群团驖櫫﹄S溫度的升高而增加，且明顯高于原大米淀粉;糊化溫度顯著降低，衰減值也降低。乙?；竺椎矸勰z的硬度比原淀粉明顯降低，彈性和內(nèi)聚性變化不大。通過乙酰化處理，大米淀粉的功能性質(zhì)得到明顯改善。

大米淀粉 乙?；?取代度 理化性質(zhì)

淀粉是一種非常豐富的可再生資源。淀粉分子中有許多羥基，因此可以對其進行衍生。乙?；矸劬褪瞧渲幸环N，它是淀粉分子中的羥基在一定條件下直接與乙酸反應(yīng)或間接與乙酸衍生物反應(yīng)得到的一種淀粉衍生物［1］。低取代度乙酰化淀粉化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，比原淀粉具有更好的成膜性，膜的透明度和光澤度好，柔軟性、伸長性高，被廣泛用于紡織、食品、飼料、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域［2］。前人對乙?；矸圩髁艘恍┭芯浚阴；憬兜矸廴芙舛群团驖櫫Φ玫教岣撸?］。也有報導(dǎo)乙?；衩椎矸鄣目鼓列栽鰪姡该鞫仍黾樱?］。大米淀粉因其顆粒小、容易回生等特殊的理化性質(zhì)也是近年研究的熱點［5］。因此，本試驗制備了低取代度的乙?；竺椎矸郏⒀芯苛怂睦砘再|(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大米淀粉自制;乙酸酐:AR，上海市試一化工有限公司;氫氧化鈉:AR，天津市塘沽濱?；S;鹽酸:AR，萊陽市康德化工公司。

723型紫外可見分光光度計:上海光譜儀器有限公司;Newport－4D快速黏度分析(RVA):澳大利亞新港公司;TA.XT plus物性儀:英國Stable Micro Systems公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 大米淀粉的制備工藝［6］

早秈米→0.1%的NaOH溶液浸泡24 h(堿液的量以淹沒原料為準(zhǔn))→組織粉碎機粉碎→0.1%的NaOH溶液浸泡24 h→水洗中和→3 000 r/min離心10 min取下層淀粉→45℃干燥48 h→粉碎 →過100目篩

1.2.2 淀粉乙?；?］

將大米淀粉用蒸餾水調(diào)成40%的淀粉乳，轉(zhuǎn)入250 mL燒杯中，安裝攪拌裝置，中速并保持不停攪拌，按淀粉質(zhì)量的4%，6%，8%，10%，12%分別稱取乙酸酐，先用3%NaOH溶液調(diào)節(jié) pH，pH控制在8.0～8.5，再用滴管滴加數(shù)滴乙酸酐，等待片刻，再加數(shù)滴NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，使pH保持在8.0～8.5。如此反復(fù)，大約20 min內(nèi)滴加完乙酸酐，繼續(xù)反應(yīng)1 h。用0.5 moL/L的HCL調(diào)節(jié)到pH 7，以終止反應(yīng)。水洗，離心3～4次，50℃干燥48 h，粉碎，過100目篩，得乙?；矸?。

1.2.3 取代度的測定［8］

準(zhǔn)確稱取5 g絕干樣品于250 mL碘量瓶中，加入50 mL蒸餾水，3滴酚酞指示劑，混勻后用0.1 mol/L NaOH溶液滴至呈微紅色，再加入0.5 mol/L NaOH溶液25 mL;放在電磁攪拌器上攪拌60 min(或機械振蕩30 min)進行皂化。用洗瓶沖洗碘量瓶的塞子及瓶壁，用0.5 mol/L HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紅色消失即為終點，體積為V1。

空白樣:準(zhǔn)確稱取約5 g(絕干)原淀粉，耗用0.5 mol/L標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液，體積為V2。

A=(V2－V1)c×0.043/m

式中:A為乙酰基質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%;V2為空白樣消耗鹽酸的體積/mL;V1為樣品消耗鹽酸的體積/mL;c為鹽酸溶液的濃度/mol/L;m為稱樣量，g。

取代度DS按下式計算:

DS=162A/(4 300－42A)

式中:DS為取代度。

1.2.4 透明度的測定［9］

準(zhǔn)確稱取1.00 g樣品，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的淀粉乳放在沸水浴中加熱30 min，并不斷攪拌，使其充分糊化后，冷卻至室溫，用蒸餾水調(diào)整至原濃度。以蒸餾水作空白液，在620 nm下測透光率，對同一樣品測定3次，取平均值。

1.2.5 凝沉性的測定［10］

如1.2.2所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的淀粉乳，將其轉(zhuǎn)入帶有刻度的100 mL量筒中，用蒸餾水加至100 mL;搖勻，靜置，每隔一段時間記錄上清液的體積。

1.2.6 溶解度和膨潤力［3］

稱取0.4 g淀粉于具塞離心管內(nèi)，調(diào)成1%的淀粉乳，分別在55、65、75、85、95 ℃下水浴加熱 30 min，隔2～5 min取出振蕩，然后將淀粉乳離心，3 000 r/min，15 min，將上清液水浴蒸干，于105℃下繼續(xù)烘干至恒重，稱其中水溶淀粉的含量，計算其溶解度，稱離心管中殘余淀粉的質(zhì)量，計算其膨潤力。計算公式為:

溶解度=干燥物質(zhì)量/樣品質(zhì)量×100%

膨潤力=沉淀物質(zhì)量/樣品質(zhì)量×(1－溶解度)

1.2.7 糊化特性的測定

接通RVA的電源，預(yù)熱30 min。開啟聯(lián)用的計算機，運行RVA控制軟件并輸入下述之測試程序:淀粉漿先在50℃下平衡1 min，然后以12℃/min的速率加熱到95℃，在95℃保持2.5 min，再以相同的速率冷卻到50℃，最后在50℃保持2 min。攪拌葉片的轉(zhuǎn)速在前10 s為960 r/min，其他時間均為160 r/min。量取25.00 mL蒸餾水(應(yīng)按12%濕基根據(jù)試樣水分補償)移入樣品筒中。以稱量皿稱取3.00 g粉碎的淀粉試樣(%濕基)并轉(zhuǎn)移到樣品筒內(nèi)的水面上。樣品經(jīng)粉碎過100目篩。將攪拌器置于樣品筒中并用攪拌器槳葉在試樣中上下劇烈攪拌10次。將攪拌器插入樣品筒中并將樣品筒插接到儀器上。按下塔帽，啟動測試循環(huán)。測試結(jié)束后，取下樣品筒。

1.2.8 淀粉的質(zhì)構(gòu)特性比較

在RVA分析后，糊液于樣品筒中保存，冷卻至室溫封保鮮膜密封，防止水分蒸發(fā)，并在冰箱保鮮層放置4 h，使用TA－X2i物性測試儀測定凝膠結(jié)構(gòu)，選用型號為P/0.5R柱狀探頭，在5 N力作用下以1.0 mm/s速度進入凝膠3 mm，再回復(fù)至初位。

2 結(jié)果與討論

2.1 乙?；竺椎矸廴〈?/p>

乙?；竺椎矸鄣囊阴；亢偷矸廴〈纫姳?。乙酰化大米淀粉的取代度最大是0.124，均屬于低取代度乙?；矸邸Ｓ袌髮?dǎo)，用不同方法處理乙?；t薯淀粉的乙?；|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.72% ～2.29%［11］。

表1 乙?；竺椎矸鄣囊阴；亢腿〈?/p>

2.2 乙?；竺椎矸弁该鞫?/p>

圖1表示在620 nm下，以蒸餾水作對照，大米淀粉和乙?；竺椎矸鄣耐该髀?。由圖1看出，隨著淀粉取代度的增大，淀粉糊的透明度增加，最大增加了4%。這和前人的研究結(jié)果是一致的［4］，因為酯化引入的乙酰基是親水基團，它阻礙了淀粉分子間的締合作用，減弱了光線的折射和反射強度，從而提高了透明度。

圖1 大米淀粉和不同DS的乙?；竺椎矸鄣耐该鞫?/p>

2.3 乙酰化大米淀粉凝沉性質(zhì)

由圖2可看出，在相同靜置時間下原大米淀粉糊析出的上清液體積較乙酰化大米淀粉高，達到平衡所需的時間較短，這說明原淀粉有較強的凝沉性，容易回生。淀粉經(jīng)酯化后，凝沉性明顯降低，不容易回生。這是由于淀粉經(jīng)乙?；?，在分子中引入了乙?；鶊F。乙?；c葡萄糖單元上的羥基形成分子內(nèi)氫鍵，阻礙直鏈淀粉分子間氫鍵的形成;另外，乙?；綦x了淀粉分子，阻礙了分子的聚集。這兩種變化的綜合作用使乙?；矸鄣目鼓列杂兴鰪姡?］。

圖2 大米淀粉和不同DS的乙酰大米化淀粉凝沉性

2.4 乙?；竺椎矸廴芙舛群团驖櫫?/p>

由圖3、圖4可看出，乙?；竺椎矸鄣娜芙舛群团驖櫫S溫度的升高而增加，取代度0.124的乙?；竺椎矸鄣娜芙舛仍黾恿私?0%，乙酰化作用很大程度增加了淀粉的溶解度，即乙?；磻?yīng)增加淀粉的親水性。這和前人的研究結(jié)果是一致的［12］。這是因為酯化引入的乙?；怯H水基團，從而增加了淀粉的親水性。乙?；矸叟驖櫮芰Φ脑黾邮且阴；鶊F的引入削弱了淀粉氫鍵間結(jié)合力，使水合作用加快。

2.5 乙?；竺椎矸酆匦缘臏y定

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，引入乙?；?，乙?；竺椎矸鄣暮瘻囟让黠@降低了，而且隨著樣品取代度的升高而降低，最大降低了8.65℃。與原大米淀粉相比峰值黏度和低谷黏度都降低了。由表2還可以看出衰減值顯著降低，說明乙?；竺椎矸鄣臒岷€(wěn)定性增加。

表2 乙?；竺椎矸鄣暮笜?biāo)

表3 乙?；竺椎矸鄣哪z物性指標(biāo)

圖5 大米淀粉和不同DS的乙?；竺椎矸鄣暮匦詧D

由圖5可看出，乙?；矸鄣姆逯叼ざ让黠@降低。

2.6 乙酰化大米淀粉的質(zhì)構(gòu)特性比較

由表3可看出大米淀粉經(jīng)乙?；竽z硬度明顯降低，因為由圖2可以看出乙?；竺椎矸勰列悦黠@減弱，不易回生，凝膠強度不如原大米淀粉。彈性和內(nèi)聚性變化不大，膠黏性和咀嚼性降低。

3 結(jié)論

以早秈米大米淀粉為原料，乙酸酐為酯化劑，制備了 5 種取代度分別為 0.056、0.079、0.091、0.098和0.124的乙酰化淀粉。通過對大米淀粉和乙酰化大米淀粉的性質(zhì)進行比較發(fā)現(xiàn)，乙酰化大米淀粉的透明度隨著取代度的增大而增加。淀粉經(jīng)酯化后，凝沉性明顯減弱，不易回生。乙酰化大米淀粉的溶解度和膨潤力隨溫度的升高而增加，糊化溫度顯著降低，峰值黏度和衰減值也降低，乙?；黾恿舜竺椎矸鄣臒岷€(wěn)定性。乙?；竺椎矸勰z的硬度比原淀粉明顯降低，彈性和內(nèi)聚性變化不大，膠黏性和咀嚼性降低。通過乙酰化處理，大米淀粉的功能性質(zhì)得到改善。

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Study on Properties of Low－substituted Acetylated Rice Starch

Si Fumei Xiong Liu Sun Qingjie
(College of Food Science ＆ Engineering，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109)

Acetylated rice starch was prepared using acetic anhydride as the esterifying agent.The 5 substitution degrees were 0.056，0.079，0.091，0.098 and 0.124 respectively.The results showed that the transparency of acetylated rice starch increased with increase of acetyl substitution degree.Acetylation decreased retrogradation of rice starch，but increased their swelling power and solubility.The gelatinization temperatures of acetylation rice starch reduced significantly and breakdown values also reduced.Acetylation decreased hardness of the gels，but springiness and cohesiveness changed little.Acetylation obviously improved the functional properties of rice starch.

rice starch，acetylation，substitution degree，physicochemical properties

TS235.3

A

1003－0174(2011)08－0021－05

國家科技攻關(guān)計劃(2001BA501A32－1－5)

2010－10－22

司富美，女，1987年出生，碩士，淀粉科學(xué)

孫慶杰，男，1970年出生，博士，教授，糧食、油脂與蛋白質(zhì)工程