冷 云 趙 陽(yáng) 陳海華 趙 霞 王雨生,2

LENG Yun1 ZHAO Yang1 CHEN Hai-hua1 ZHAO Xia1 WANG Yu-sheng1,2

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266109；2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)編輯部，山東 青島 266109）

(1.College of Food Science and Engineering,Qingdao Agricultural University,Qingdao,Shandong 266109,China;2.Editorial Departmentof Journal of Qingdao Agricultural University,Qingdao,Shandong 266109,China)

糖是食品加工中常用的輔料，用以改善食品的口感及品質(zhì)。呂振磊等[1]指出，蔗糖可以提高馬鈴薯淀粉糊的凝膠性、凝沉性質(zhì)及熱穩(wěn)定性。曹清明等[2]通過(guò)研究蔗糖對(duì)蕨根淀粉糊化性質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，蔗糖能使蕨根淀粉的糊化溫度值上升。Hirashima等[3]報(bào)道，蔗糖的添加量低于20%，可提高玉米淀粉分子的溶脹能力；若添加量超過(guò)20%，能降低玉米淀粉分子的溶脹能力。

食品膠是一類親水的、天然的高分子化合物[4]。在淀粉類產(chǎn)品加工中，由于原淀粉存在易析水、穩(wěn)定性和溶解性差等問(wèn)題，往往通過(guò)添加食品膠來(lái)改善淀粉本身的不良性狀[5,6]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)淀粉的性質(zhì)已有大量的研究，但對(duì)食品膠與淀粉的相互作用研究較少。Shi等[7]通過(guò)研究不同食品膠對(duì)玉米原淀粉糊化特性的影響，發(fā)現(xiàn)添加卡拉膠、黃原膠、海藻酸鈉均能降低玉米原淀粉的峰值黏度。Achayuthakan等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，黃原膠能提高糯玉米淀粉的熱穩(wěn)定性。Pongsawatmanit等[9]研究發(fā)現(xiàn)，添加黃原膠能提高木薯淀粉的凍融穩(wěn)定性。Sasaki等[10]指出，魔芋膠或黃原膠能使大米淀粉形成較脆弱的凝膠。Parada等[11]報(bào)道，添加瓜爾豆膠能改善淀粉（玉米、馬鈴薯、大米、小麥淀粉）類擠壓制品的糊化特性及凝膠特性。

迄今為止，關(guān)于糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物的影響，國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)探究了添加蔗糖或葡萄糖對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物的糊化特性、凝膠特性、膨潤(rùn)特性及凍融穩(wěn)定性的影響，以期為糖類化合物及食品膠在淀粉食品生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

亞麻多糖(FG)：水分含量9.86%(m/m)，新疆利世得生物科技有限公司；

黃原膠(XG)：水分含量14.53%(m/m)，山東中軒生化有限公司；

魔芋膠(KG)：水分含量10.79%(m/m)，海南多環(huán)進(jìn)出口有限公司；

海藻酸鈉(AG)：水分含量16.67%(m/m)，海南多環(huán)進(jìn)出口有限公司；

卡拉膠(CA)：水分含量9.47%(m/m)，海南夢(mèng)園食品有限公司；

馬鈴薯淀粉(PS)：水分含量16.56%(m/m)，天津頂峰淀粉開(kāi)發(fā)有限公司；

蔗糖：水分含量0.13%(m/m)，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；

葡萄糖：水分含量8.69%(m/m)，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；

其余試劑：均為分析純。

1.2 儀器

物性測(cè)定儀：TA-XT.Plus型，英國(guó)Stable Micro Systems公司；

快速黏度分析儀：RVA Starchmaster型，澳大利亞Newport公司；

電子天平：BS224S型，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；

PH計(jì)：DELTA320型，梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司；

離心機(jī)：LXJ-IIB型，上海安亭科學(xué)儀器廠；

恒溫磁力攪拌器：85-2型，北京華人行創(chuàng)科技有限公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9070A型，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH-2型，上海雙捷實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品水分含量 參照GB 5009.3——2010《食品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》的直接干燥法測(cè)定。

1.3.2 樣品的制備

(1)馬鈴薯淀粉懸濁液：稱取適量的馬鈴薯淀粉分散于蒸餾水中配制成7%（m/m，干基計(jì)）的懸濁液，待用。

(2)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物的配制：稱取適量的食品膠分散于蒸餾水中配成0.3%（m/m，干基計(jì)）的懸濁液，用磁力攪拌器充分?jǐn)嚢?0min，然后在85℃下加熱8min后冷卻至室溫，再將馬鈴薯淀粉加入到食品膠溶液中，充分混勻，待用。

(3)糖對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物加工特性的影響：分別在馬鈴薯淀粉懸濁液及食品膠—馬鈴薯淀粉的懸濁液中，添加6%（m/m，干基計(jì)）的蔗糖或葡萄糖，充分混勻，待用。

1.3.3 淀粉糊化性質(zhì)的測(cè)定 取1.3.2配制好的樣品，用快速黏度分析儀進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[1]，記錄糊化過(guò)程中樣品的糊化溫度、峰值黏度、末值黏度、衰減值。結(jié)果取5次試驗(yàn)的平均值。

1.3.4 淀粉凝膠硬度的測(cè)定 取1.3.2中配制好的樣品，在沸水浴中糊化10min，冷卻至室溫后，-4℃下放置24 h，此為凝膠樣品。測(cè)定前，取出樣品恢復(fù)至室溫后，用質(zhì)構(gòu)儀的P/0.5探頭測(cè)定凝膠樣品的硬度。測(cè)定速度0.5mm/s，下壓形變量90%，探頭下壓過(guò)程中的最大力記為凝膠硬度。結(jié)果取5次試驗(yàn)的平均值。

1.3.5 膨潤(rùn)性質(zhì)的測(cè)定 移取40mL 1.3.2中配制好的樣品于50mL具塞離心管中（所盛樣品中溶質(zhì)的質(zhì)量為W），在55，75，95℃下加熱30 min，然后迅速冷卻至室溫，以3 000 r/min離心20min。倒出離心管中的上清液，置于105℃的恒溫干燥箱中蒸干后稱重，得到質(zhì)量A，計(jì)算其溶解度；將除去上層清液的下層沉淀物稱重，得到質(zhì)量P，計(jì)算其膨脹勢(shì)；將除去上層清液的下層沉淀物在105℃下干燥至質(zhì)量恒定后稱重，得到質(zhì)量D，計(jì)算其持水力。結(jié)果取5次試驗(yàn)的平均值。溶解度SOL、膨脹勢(shì) SP、持水力 WSI按式(1)～(3)計(jì)算：

1.3.6 淀粉凍融穩(wěn)定性的測(cè)定 將1.3.2中配制好的樣品糊化后冷卻至室溫，移取30mL于50mL具塞離心管中（所盛樣品糊的質(zhì)量為M），在-18℃下放置24 h，然后在37℃下放置12 h，隨機(jī)取出一個(gè)樣品，其余的樣品-18℃放置，如此重復(fù)凍融循環(huán)5次。將取出的樣品以4 500 r/min離心10min，將除去上清液的下層沉淀物稱重，得到質(zhì)量m，計(jì)算其析水率。結(jié)果取5次試驗(yàn)的平均值。析水率WS按式(4)計(jì)算：

1.3.7 統(tǒng)計(jì)分析方法 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物糊化特性的影響

由圖1可知，與不添加糖的對(duì)照樣品相比，添加蔗糖或者葡萄糖后，PS及食品膠—PS混合物的糊化溫度均顯著升高。與添加糖類化合物的PS相比，添加蔗糖或葡萄糖的食品膠—PS混合物的糊化溫度均顯著升高。這可能是因?yàn)樘砑犹穷惢衔锖螅欠肿优c淀粉分子競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合水，限制了淀粉分子的溶脹，使混合物的糊化溫度升高[12-14]。這與Sudhakar等[15]的研究結(jié)果相似，蔗糖能提高瓜爾豆膠—玉米淀粉混合物的糊化溫度和末值黏度。

表1 糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物糊化溫度的影響Table1 Effectof Sugar on the Pasting Temperature of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

由圖1可知，與不添加糖的對(duì)照樣品相比，添加蔗糖或者葡萄糖后，除AG—PS、KG—PS混合物的峰值黏度基本無(wú)變化外，其它3種食品膠—PS混合物的峰值黏度顯著升高。與添加糖的PS相比，除FG—PS、KG—PS混合物的峰值黏度基本無(wú)變化外，添加糖的其它3種食品膠—PS混合物的峰值黏度顯著降低。對(duì)于相同的食品膠—PS混合物，添加蔗糖的混合物與添加葡萄糖的混合物的峰值黏度無(wú)明顯差別。

圖1 糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物峰值黏度的影響Figure 1 Effectof Sugar on the Peak Viscosity of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

由圖2可知，與不添加糖的對(duì)照樣品相比，添加蔗糖后，除CA—PS混合物的末值黏度顯著降低外，其它4種食品膠—PS混合物的末值黏度顯著升高；添加葡萄糖后，食品膠—PS混合物的末值黏度均顯著升高。與添加糖的PS相比，添加蔗糖后，除CA—PS混合物的末值黏度顯著降低外，其它4種食品膠—PS混合物的末值黏度基本無(wú)變化；添加葡萄糖后，除XG—PS的末值黏度顯著升高外，其它4種食品膠—PS混合物的末值黏度基本無(wú)變化。

由圖3可知，與不添加糖的對(duì)照樣品相比，添加蔗糖后，CA—PS混合物的衰減值顯著降低，其余4種食品膠—PS混合物的衰減值基本不變；添加葡萄糖后，除AG—PS、CA—PS混合物的衰減值基本不變外，其余3種食品膠—PS混合物的衰減值均顯著升高。與添加糖的PS相比，添加蔗糖的食品膠—PS混合物衰減值均顯著降低；添加葡萄糖，除FG—PS、KG—PS混合物的衰減值基本無(wú)變化外，其余3種的食品膠—PS混合物衰減值均顯著降低。

圖2 糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物末值黏度的影響Figure 2 Effectof Sugar on the Final Viscosity of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

圖3 糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物衰減值的影響Figure 3 Effectof Sugar on the Breakdown of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

上述結(jié)果表明，添加糖會(huì)影響食品膠—PS的糊化特性。食品膠—PS的糊化溫度隨糖的添加均顯著升高；添加糖類后，F(xiàn)G—PS、CA—PS、XG—PS的峰值黏度、末值黏度均顯著高于不添加糖的對(duì)照；添加蔗糖基本不影響食品膠—PS的衰減值，但添加葡萄糖則導(dǎo)致食品膠—PS的衰減值顯著升高，說(shuō)明添加葡萄糖會(huì)降低食品膠—PS的熱穩(wěn)定性。

2.2 糖類化合物對(duì)食品膠-馬鈴薯淀粉混合物凝膠特性的影響

由圖4可知，與不添加糖的對(duì)照樣品相比，添加蔗糖后，F(xiàn)G—PS、AG—PS的凝膠硬度顯著增加，XG—PS的凝膠硬度顯著降低，其余2種食品膠—PS的凝膠硬度基本不變；而添加葡萄糖后，F(xiàn)G—PS的凝膠硬度增加，CA—PS、KG—PS的凝膠硬度基本不變，AG—PS、XG—PS混合物的凝膠硬度顯著降低。與添加糖的PS相比，添加糖的食品膠—PS的凝膠硬度顯著降低。對(duì)于相同的食品膠—PS，添加葡萄糖的混合物的凝膠硬度顯著低于添加蔗糖的，這可能是因?yàn)槠咸烟堑挠H水性好于蔗糖，使蔗糖與淀粉的結(jié)合力增強(qiáng)所致[16,17]。王振興[18]的研究與本試驗(yàn)的研究結(jié)果相似，添加蔗糖后的瓜爾豆膠—變性淀粉—大豆分離蛋白混合物的硬度降低。

上述結(jié)果表明，添加糖的FG—PS的凝膠硬度顯著高于不加糖的對(duì)照樣品，XG—PS的凝膠硬度則顯著低于不加糖的對(duì)照樣品，CA—PS和KG—PS的凝膠硬度則基本不受糖的影響；此外，添加葡萄糖的混合物的凝膠硬度顯著低于添加蔗糖的混合物。

圖4 糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物凝膠硬度的影響Figure 4 Effectof Sugar on the Hardness of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

2.3 糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物膨潤(rùn)特性的影響

由表2可知，與不添加糖的對(duì)照樣品相比，添加糖后，食品膠—PS混合物的溶解度均顯著升高。這可能是因?yàn)樘潜旧淼挠H水作用增強(qiáng)了混合物的溶解度[15,16]。與添加糖的PS相比，添加糖的食品膠—PS混合物的溶解度基本不變。隨著溫度升高，添加糖的混合物的溶解度呈降低的趨勢(shì)。

由表3可知，與不添加糖的對(duì)照樣品相比，添加糖后，食品膠—PS的膨脹勢(shì)均顯著降低。這可能是因?yàn)樘堑膹?qiáng)親水性，限制了馬鈴薯淀粉的膨脹，使混合物的膨脹勢(shì)降低[13,14]。與添加糖的PS相比，添加糖的食品膠—PS混合物的膨脹勢(shì)基本無(wú)變化。隨著溫度升高，添加糖的食品膠—PS混合物的膨脹勢(shì)呈升高的趨勢(shì)。

由表4可知，與不添加糖的對(duì)照樣品相比，55℃時(shí)，添加糖后，混合物的持水力基本不變；75℃或95℃時(shí)，添加糖后，混合物的持水力顯著降低。與添加糖的PS相比，混合物的持水力基本無(wú)顯著變化。隨著溫度升高，添加糖的食品膠—PS混合物的持水力呈升高趨勢(shì)。相同的食品膠—PS樣品相比，添加蔗糖的混合物的持水力顯著低于添加葡萄糖的混合物。這可能是因?yàn)槠咸烟墙Y(jié)合水的能力優(yōu)于蔗糖，從而使得添加蔗糖的混合物的持水力比添加葡萄糖的混合物較低[16,19]。

上述結(jié)果表明，添加糖后，食品膠—PS的溶解度顯著升高，膨脹勢(shì)顯著降低，持水力則基本不變。糖的種類對(duì)食品膠—PS的溶解度和膨脹勢(shì)無(wú)顯著影響，但顯著影響混合物的持水力。

2.4 糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物凍融穩(wěn)定性的影響

表2 糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物溶解度的影響Table2 Effectof Sugar on the Solubilization of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

表3 糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物膨脹勢(shì)的影響Table3 Effectof Sugar on the Swelling Power of Food Hydrocolloids-Potato Starch Complex

由圖5可知，凍融循環(huán)次數(shù)的增加，添加或不添加糖的食品膠—PS的析水率均呈增加的趨勢(shì)。與不添加糖的對(duì)照樣品相比，添加糖后，均顯著降低了食品膠—PS的析水率；對(duì)于

FG—PS、KG—PS，蔗糖與葡萄糖的效果相似，對(duì)于XG—PS和CA—PS，添加葡萄糖的效果顯著好于添加蔗糖的；對(duì)于AG—PS，添加蔗糖的效果顯著好于添加葡萄糖的。與不添加糖的PS相比，添加糖的食品膠—PS的析水率均顯著降低，這說(shuō)明5種食品膠均能提高加糖環(huán)境下馬鈴薯淀粉的凍融穩(wěn)定性。這可能是因?yàn)殛庪x子型的食品膠與帶負(fù)電荷的馬鈴薯淀粉靜電斥力使凍融的淀粉顆粒增大，且食品膠的親水基團(tuán)能與糖分子羥基形成較穩(wěn)定的氫鍵，抑制馬鈴薯淀粉凝膠的凝沉，從而改善了食品膠—馬鈴薯淀粉混合物的凍融穩(wěn)定性[19-21]。

表4 糖類化合物對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物持水力的影響Table4 Effectof Sugar on theWater Holding Capability of Food Hydrocolloids—Potato Starch Complex

圖5 糖對(duì)食品膠—馬鈴薯淀粉混合物析水率的影響Figure 5 Effectof Sugar on theWater Separation of Food Hydrocolloids—Potato Starch Complex

3 結(jié)論

(1)食品膠—PS的糊化溫度隨糖的添加均顯著升高；添加糖類后，F(xiàn)G—PS、CA—PS、XG—PS的峰值黏度、末值黏度均顯著高于不添加糖的對(duì)照；添加蔗糖基本不影響食品膠—PS的衰減值，但添加葡萄糖則導(dǎo)致食品膠—PS的衰減值顯著升高，說(shuō)明添加葡萄糖會(huì)降低食品膠—PS的熱穩(wěn)定性。

(2)添加糖的FG—PS的凝膠硬度顯著高于不加糖的對(duì)照樣品，XG—PS的凝膠硬度則顯著低于不加糖的對(duì)照樣品，CA—PS和KG—PS的凝膠硬度則基本不受糖的影響；此外，添加葡萄糖的混合物的凝膠硬度顯著低于添加蔗糖的混合物。

(3)添加糖后，食品膠—PS的溶解度顯著升高，膨脹勢(shì)顯著降低，持水力則基本不變。糖的種類對(duì)食品膠—PS的溶解度和膨脹勢(shì)無(wú)顯著影響，但顯著影響混合物的持水力。

(4)與不添加糖的對(duì)照樣品相比，添加糖后，均顯著提高了食品膠—PS的凍融穩(wěn)定性；與不添加糖的PS相比，添加糖的食品膠—PS的凍融穩(wěn)定性均顯著升高，這說(shuō)明5種食品膠均能提高加糖環(huán)境下馬鈴薯淀粉的凍融穩(wěn)定性。

1 呂振磊，李國(guó)強(qiáng)，陳海華.馬鈴薯淀粉糊化及凝膠特性研究[J].食品與機(jī)械，2010，26(3):22～27.

2 曹清明，鐘海雁，李忠海，等.蕨根淀粉糊化溫度測(cè)定及影響因素研究[J].食品與機(jī)械，2007，23(3):16～19.

3 Hirashima M，Takahashi R，Nishinari K.Changes in the viscoelasticity ofmaize starch pastes by adding sucrose at different stages[J].Food Hydrocolloids，2005，19(2):777～784.

4 呂振磊，王坤，陳海華.親水膠體對(duì)面粉糊化特性和面條品質(zhì)的影響[J].食品與機(jī)械，2011，26(4):26～31.

5 陳海華，亞麻籽膠的功能性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用[D].無(wú)錫:江南大學(xué)，2005.

6 Chen H H，Xu SY，Wang Z.Gelation properties of flaxseed gum[J].Journal of Food Engineering，2006，77(2):295～303.

7 Shi X H，BeMiller N J.Effect of food hydrocolloids on viscosities of starch suspensionsduring pasting[J].Carbohydrate Polymers，2002，50(1):7～18.

8 Achayuthakan P，Suphantharika M.Pasting and rheological properties of waxy corn starch as affected by guar gum and xanthan gum[J].Carbohydrate Polymers，2008，71(1):9～17.

9 Pongsawatmanit R，Srijunthongsiri S.Infcuence of xanthan gum on rheological properties and freeze-thaw stability of tapioca starch[J].Journal of Food Engineering，2008，88(1):137～143.

10 Sasaki T，Kohyama K.Effect of non-starch polysaccharides on the in vitro digestibility and rheological properties of rice starch gel[J].Food Chemistry，2011，127(2):541～546.

11 Parada J，Aguilera M J，Brennan C.Effect of guar gum content on some physical and nutritional properties of extruded products[J].Journal of Food Engineering，2011，103(2):324～332.

12 Gulartea A M，Rosell M C.Physicochemical properties and enzymatic hydrolysis of different starches in the presence of hydrocolloids[J].Carbohydrate Polymers，2011，85(2):237～244.

13 Hester E E，Briant A M，Personius C J.The effect of sucrose on the properties of some starches and flours[J].Cereal Chemistry，1956，33(1):91～101.

14 張根生，孫靜，岳曉霞，等.馬鈴薯淀粉的物化性質(zhì)研究[J].食品與機(jī)械，2010，26(5):22～25.

15 Sudhakar V，Rekha S，Pushpa R.Effect of sucrose on starch-hydrocolloid interactions[J].Food Chemistry，1995，52(2):281～284.

16 孫昌波.加工條件對(duì)蕨根淀粉理化及應(yīng)用特性的影響研究[D].長(zhǎng)沙:中南林業(yè)科技大學(xué)，2010.

17 杜先鋒，許時(shí)嬰，王璋.NaCl和糖對(duì)葛根淀粉糊化特性的影響[J].食品科學(xué)，2002，23(7):34～36.

18 王振興.淀粉—蛋白—膠復(fù)合物的制備和性質(zhì)研究[D].南昌:南昌大學(xué)，2008.

19 Spies R D，Hoseney R C.Effect of sugars on starch gelatinization[J].Cereal Chemistry，1982，59(2):128～131.

20 Ferrero C，Noemi E Z.Effect of freezing rate and frozen storage on starch-sucrose-hydrocolloid systems[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，2000(80):2 149～2 158.

21 Lee M H，Baek M H，Cha D S，et al.Freeze-thaw stabilization of sweet potato starch gel by polysaccharide gums[J].Food Hydrocolloids，2002，16(2):345～352.