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        茶葉籽淀粉理化性質(zhì)研究

        2012-10-18 15:41:16肖龍艷齊玉堂張維農(nóng)張海龍
        食品科學(xué) 2012年3期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)量

        肖龍艷,齊玉堂,2,*,張維農(nóng),2,張海龍

        (1.武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖北 武漢 430023;

        2.武漢工業(yè)學(xué)院油脂與植物蛋白工程技術(shù)研發(fā)中心,湖北 武漢 430023)

        茶葉籽淀粉理化性質(zhì)研究

        肖龍艷1,齊玉堂1,2,*,張維農(nóng)1,2,張海龍1

        (1.武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖北 武漢 430023;

        2.武漢工業(yè)學(xué)院油脂與植物蛋白工程技術(shù)研發(fā)中心,湖北 武漢 430023)

        研究茶葉籽淀粉顆粒形貌、大小和糊化溫度,測(cè)定其溶解度和膨脹度、透明度、凍融穩(wěn)定性、凝沉性及黏度等理化性質(zhì),并與玉米淀粉進(jìn)行比較。結(jié)果表明:茶葉籽淀粉顆粒表面光滑,呈橢圓形或球形;不易發(fā)生糊化;溶解度與膨脹度隨溫度變化程度不大;與玉米淀粉相比,透明度與凍融穩(wěn)定性不及玉米淀粉糊,但抗老化性稍強(qiáng),黏度也高于玉米淀粉。

        茶葉籽;淀粉;理化性質(zhì)

        茶葉籽為茶樹果實(shí),作為茶葉生產(chǎn)副產(chǎn)品,每年幾乎所有的茶葉籽都會(huì)被棄之不用,造成極大的浪費(fèi)。茶葉籽中含有豐富的淀粉,以淀粉為原料,采用生物技術(shù)可直接生產(chǎn)各種類型的淀粉糖,如葡萄糖漿、結(jié)晶葡萄糖、麥芽糊精等。也可將淀粉應(yīng)用于食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)中作為增稠劑、填充劑、賦形劑。我國(guó)現(xiàn)有茶園180多萬(wàn)公頃,年產(chǎn)茶葉籽80多萬(wàn)t,如能充分利用這些資源,對(duì)提高茶葉生產(chǎn)深加工和產(chǎn)品附加值,具有重大的意義[1-2]。

        到目前為止,國(guó)內(nèi)外有關(guān)茶葉籽淀粉的研究報(bào)道幾乎沒有。為此,本實(shí)驗(yàn)以茶葉籽為原料,提取茶葉籽淀粉,探討其理化性質(zhì),并與玉米淀粉進(jìn)行比較,以期為茶葉籽淀粉進(jìn)一步開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        茶葉籽由河南省新縣茗尚園生物科技有限公司提供;玉米淀粉 市售。

        乙醚、乙醇、鹽酸、氫氧化鈉、甲基紅、乙酸鉛、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸等均為國(guó)產(chǎn)分析純。

        1.2 儀器與設(shè)備

        JY88-Ⅱ超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新藝超聲設(shè)備有限公司;S-3000N型掃描電子顯微鏡(SEM) 日本Hitachi公司;Q10型差示掃描量熱儀(DSC) 英國(guó)TA公司;NDJ-79型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì) 上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司;DELTA 320 pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;微量凱氏定氮儀 天津市天波玻璃儀器有限公司;7200可見分光光度計(jì) 尤尼柯(上海)儀器有限公司;LXJ-Ⅱ離心機(jī)、SHA-C水浴恒溫振蕩器 江蘇環(huán)宇科學(xué)儀器廠;GZX-9070 MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

        1.3 方法

        1.3.1 茶葉籽淀粉的制備

        將茶葉籽去殼、粉碎,按液料比6.9∶1(V/m)加入pH值為9的蒸餾水,經(jīng)超聲波處理40min后,于搖床中輕微振蕩浸提3.7h。將料漿過(guò)100目篩去除篩上物,濾液以3000r/min的速度離心分離30min,去掉上清液,將沉淀表面非白色雜質(zhì)層輕輕刮去,并用蒸餾水反復(fù)洗滌沉淀,直至雜質(zhì)除盡,最后置于50℃烘箱中烘干并研磨成粉,即得茶葉籽淀粉。

        1.3.2 茶葉籽淀粉基本成分測(cè)定

        取由1.3.1節(jié)制備的茶葉籽淀粉,采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法對(duì)水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白及淀粉的含量[3-7]進(jìn)行測(cè)定。

        1.3.3 茶葉籽淀粉顆粒形貌與大小測(cè)定

        淀粉顆粒形貌與大小的測(cè)定參見文獻(xiàn)[8]。

        1.3.4 淀粉糊化溫度測(cè)定

        用杜邦液體坩堝稱取4.0mg左右(干質(zhì)量)的茶葉籽淀粉樣品,按質(zhì)量比1∶2的比例加入去離子水,密封后隔夜放置平衡。用差示掃描量熱儀從20℃開始以10℃/min的升溫速度升溫至100℃進(jìn)行糊化。

        1.3.5 淀粉溶解度與膨脹度測(cè)定

        分別在30、40、50、60、70、80℃條件下水浴加熱并攪拌質(zhì)量濃度為2g/100mL的茶葉籽淀粉乳和玉米淀粉乳30min,冷卻至室溫,然后3000r/min離心20min。分別傾出上清液于已恒質(zhì)量的鋁盒中,置于90℃水浴上蒸干,再在105℃條件下烘至恒質(zhì)量。分別稱得沉淀物質(zhì)量(m1)和上清液烘干至恒質(zhì)量(m2)。

        式中:m為淀粉樣品質(zhì)量/g,以干基計(jì)。

        1.3.6 淀粉糊透明度測(cè)定

        分別稱取一定量的茶葉籽淀粉及玉米淀粉樣品,配成質(zhì)量濃度為1g/100mL的淀粉乳。取50mL 1g/100mL的淀粉乳于100mL燒杯中,置沸水浴中加熱攪拌30min并保持淀粉乳的體積不變,冷卻至25℃,以蒸餾水作參照,用1cm比色皿在620nm波長(zhǎng)處測(cè)定淀粉糊的透光率。以透光率表示淀粉糊的透明度,透光率越高,淀粉糊的透明度也越高。

        1.3.7 淀粉糊的凍融穩(wěn)定性[9]

        分別稱取一定量的茶葉籽淀粉及玉米淀粉樣品,配成質(zhì)量濃度為6g/100mL的淀粉乳,于沸水浴上加熱糊化并維持15min,然后冷卻至室溫。放入-10~-20℃的冰箱內(nèi),冷凍一晝夜后取出自然解凍。于3000r/min離心分離15min,棄上清液,得沉淀物,計(jì)算析水率。然后再放入冰箱中凍藏,反復(fù)冷凍、解凍,記錄冷凍次數(shù)及淀粉的持水情況。淀粉的持水力用析水率表示,即滲出水的質(zhì)量與原來(lái)的淀粉糊質(zhì)量之比。

        式中:m1為離心前淀粉糊質(zhì)量/g;m2為離心后淀粉糊沉淀質(zhì)量/g。

        1.3.8 淀粉糊的凝沉性

        分別稱取一定量的茶葉籽淀粉及玉米淀粉樣品,加蒸餾水配成質(zhì)量濃度為1g/100mL的淀粉乳,置沸水浴中加熱攪拌30min以完全糊化,糊化后加入蒸餾水保持淀粉乳的體積不變。冷卻至室溫后,裝入50mL滴定管中,每隔1h記錄上層清液的體積,以上清液體積分?jǐn)?shù)表示,24h時(shí)上層清液體積分?jǐn)?shù)記為沉降積。

        1.3.9 淀粉糊黏度測(cè)定

        分別稱取一定量的茶葉籽淀粉及玉米淀粉樣品,加蒸餾水配成質(zhì)量濃度為4g/100mL的淀粉乳。將淀粉乳由室溫?cái)嚢杓訜嶂练序v并糊化,保溫30min使淀粉完全糊化,然后分別冷卻到90、80、70、60、50℃,并在相應(yīng)溫度下維持10min,用旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)測(cè)定樣品在不同溫度下的黏度,得到淀粉糊的黏度-溫度曲線。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 茶葉籽淀粉基本成分分析

        表1 茶葉籽淀粉基本成分含量Table 1 Basic components of tea seed starch

        由表1可知,茶葉籽淀粉的粗脂肪含量很低,淀粉純度較高,水分、灰分以及蛋白質(zhì)3項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了工業(yè)玉米淀粉及食用玉米淀粉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中二級(jí)品的要求(水分含量≤14%,灰分含量≤0.2%,蛋白質(zhì)含量≤0.8%)[10],淀粉表觀質(zhì)量高。

        2.2 茶葉籽淀粉顆粒的形貌與大小

        由圖1可知,茶葉籽淀粉顆粒表面光滑,呈橢圓形或球形,粒徑范圍為4~11μm,屬中等偏小的顆粒。淀粉顆粒之間的結(jié)合較為緊密,界限比較模糊。

        圖1 茶葉籽淀粉掃描電鏡圖(×2000)Fig.1 SEM image of tea seed starch granules (×2000)

        2.3 茶葉籽淀粉的糊化溫度

        圖2 茶葉籽淀粉DSC圖Fig.2 DSC chart of tea seed starch

        由圖2可知,茶葉籽淀粉糊化起始溫度t0為66.16℃,頂點(diǎn)溫度tP為73.02℃,終止溫度tc約為86.50℃,熱焓ΔH為30.92J/g。茶葉籽淀粉比燕麥淀粉(t053.60℃,tc69.00℃)[11]、普通小麥淀粉(t065℃,tc67.5℃)、大米淀粉(t058℃,tc61℃)[12]等的糊化起始溫度和終止溫度均高,表明茶葉籽淀粉相對(duì)難以糊化。

        2.4 淀粉的溶解度與膨脹度

        淀粉的溶解度和膨脹度是淀粉性質(zhì)的一項(xiàng)基本指標(biāo),反映了淀粉與水之間相互作用大小。淀粉加水分散后,隨著體系溫度的上升,淀粉的微晶束結(jié)構(gòu)開始松動(dòng),暴露出來(lái)的極性基團(tuán)與水結(jié)合,淀粉開始部分溶解,與此同時(shí),未溶解的淀粉顆粒也充分吸水膨脹。

        圖3 茶葉籽淀粉和玉米淀粉的溶解度Fig.3 Effect of temperature on the solubility of tea seed starch and corn starch

        圖4 茶葉籽淀粉和玉米淀粉的膨脹度Fig.4 Effect of temperature on the swelling strength of tea seed starch and corn starch

        由圖3、4可知,兩種淀粉的溶解度與膨脹度隨溫度變化程度不大,總體趨勢(shì)是平緩上升的,而茶葉籽淀粉的變化趨勢(shì)則更緩和一些。

        2.5 淀粉糊的透明度

        表2 茶葉籽淀粉與玉米淀粉糊的透光率Table 2 Comparison of the transparency of tea seed starch and corn starch

        淀粉糊的透明度是食品加工上的重要品質(zhì)因素之一,可以通過(guò)光澤和不透明性來(lái)影響食品的色澤。透光率反映了淀粉與水的互溶能力以及膨脹溶解能力[13],由表2可知,茶葉籽淀粉糊的透光率小于玉米淀粉糊,表明茶葉籽淀粉的溶解能力及膨脹度不及玉米淀粉,這也與圖3、4所得結(jié)論一致。

        2.6 淀粉糊的凍融穩(wěn)定性

        圖5 茶葉籽淀粉糊和玉米淀粉糊的凍融穩(wěn)定性Fig.5 Effect of repeated freeze-thaw cycles on the stability of tea seed starch and corn starch

        淀粉應(yīng)用于冷凍食品時(shí),需要在低溫下冷凍,若淀粉糊的凍融穩(wěn)定性不好,經(jīng)冷凍和重新融化后,膠體結(jié)構(gòu)被破壞析出游離水分,使食品不能保持原有的質(zhì)構(gòu),影響食品的品質(zhì)[14]。因此,淀粉糊的凍融穩(wěn)定性對(duì)其能否應(yīng)用于冷凍食品很重要。圖5是茶葉籽淀粉和玉米淀粉糊凍融4次后析水量的比較狀況,可以看出,兩種淀粉糊的持水能力隨凍融次數(shù)的增加而降低,茶葉籽淀粉糊的凍融穩(wěn)定性不及玉米淀粉糊,不適宜用于冷凍食品。

        表3 茶葉籽淀粉和玉米淀粉糊的凝沉性質(zhì)Table 3 Comparison of the retrogradation resistance of tea seed starch and corn starch %

        2.7 淀粉糊的凝沉性

        淀粉的凝沉性質(zhì)是淀粉老化快慢的指標(biāo)之一。淀粉乳糊化后的冷卻過(guò)程中,分子重排,分子鏈間以氫鍵結(jié)合,使淀粉分子脫水收縮,其黏附性能下降,保水性減弱[14]。上清液體積百分比越大,表示該淀粉越易凝沉。影響凝沉的主要原因是淀粉分子的大小、直鏈淀粉含量以及鏈長(zhǎng)等。由表3可知,茶葉籽淀粉和玉米淀粉具有相同的凝沉性質(zhì),兩者凝沉速率基本一致,在24h內(nèi)持續(xù)發(fā)生凝沉。茶葉籽淀粉的抗老化性稍優(yōu)于玉米淀粉。

        2.8 淀粉糊的黏度

        圖6 茶葉籽淀粉糊和玉米淀粉糊的黏度-溫度曲線Fig.6 Viscosity-time curves of tea seed starch and corn starch

        淀粉無(wú)論用于食品(增稠)、紡織(上漿)以及其他各方面,首先要在水中糊化,淀粉糊化后黏度增加,冷卻時(shí),由于分子聚集形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),顯示相當(dāng)?shù)谋3中螤畹牧α縖15]。由圖6可知,茶葉籽淀粉的黏度高于玉米淀粉,而兩種淀粉糊的黏度隨著溫度的升高均降低。溫度升高促進(jìn)了分子的運(yùn)動(dòng),增大了淀粉糊的體積,使每一分子平均占有的體積增大,從而使黏度降低。

        3 結(jié) 論

        3.1 實(shí)驗(yàn)條件下制得的茶葉籽淀粉表觀質(zhì)量好,除粗脂肪含量較高外,其他指標(biāo)均符合國(guó)家工業(yè)玉米淀粉及食用玉米淀粉對(duì)二級(jí)品的要求。若要達(dá)到相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),還需進(jìn)一步除去脂肪。

        3.2 茶葉籽淀粉顆粒表面光滑,呈橢圓形或球形;糊化溫度較高,不易發(fā)生糊化;溶解度與膨脹度隨溫度的升高而平緩上升;與玉米淀粉相比,透明度與凍融穩(wěn)定性不及玉米淀粉糊,但抗老化性稍強(qiáng),黏度也高于玉米淀粉。原料茶葉籽資源豐富,具有很好的開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。

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        Physical and Chemical Properties of Tea Seed Starch

        XIAO Long-yan1,QI Yu-tang1,2,*,ZHANG Wei-nong1,2,ZHANG Hai-long1
        (1. College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China;
        2. Research Center of Oils and Plant Proteins Technology, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

        In order to provide a theoretical basis for development and utilization of tea seed starch, the granular morphology and size, gelatinization temperature, transparency, swelling strength, freeze-thaw stability, retrogradation, viscosity and other physicochemical properties of tea seed starch were measured and compared with those of corn starch. The results showed that tea seed starch granules revealed a smooth surface and were oval or round in shape and not easy to gelatinize. The solubility and swelling strength changed little with temperature. The transparency and freeze-thaw stability were inferior to those of corn starch, but opposite results were observed for the retrogradation resistance and viscosity.

        tea seed;starch;physical and chemical properties

        TS231

        A

        1002-6630(2012)03-0054-04

        2011-02-28

        國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2010AA023003)

        肖龍艷(1985—),女,碩士研究生,研究方向?yàn)橛椭瘜W(xué)與加工工藝學(xué)。E-mail:xly201985@126.com

        *通信作者:齊玉堂(1963—),男,教授,本科,研究方向?yàn)橛椭c植物蛋白工程。E-mail:oilfat@126.com

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