張洪微 崔素萍 唐彥君 曲 穎

2種前處理方法對(duì)多孔淀粉吸油率的影響

張洪微 崔素萍 唐彥君 曲 穎

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶 163319）

為了制備高吸油率的馬鈴薯多孔淀粉，分別采用超聲波和加熱預(yù)處理輔助酶法處理馬鈴薯淀粉，研究超聲波條件與加熱預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)多孔淀粉吸油率的影響。研究結(jié)果表明：超聲波法最佳條件為超聲時(shí)間30 min、超聲功率600 W、酶解溫度55℃、pH 6.5、酶用量1.5%，所得多孔淀粉的吸油率為71.34%；加熱預(yù)處理最佳反應(yīng)條件為淀粉乳質(zhì)量濃度30 g／100 mL，加熱溫度50℃，加熱時(shí)間為15 min，過(guò)篩細(xì)度80目，酶解條件同超聲波法，制備的多孔淀粉吸油率為69.05%。因此，兩種前處理方法都可用于制備多孔淀粉，但超聲波輔助酶法優(yōu)于加熱預(yù)處理輔助酶法。

超聲波法 加熱預(yù)處理法 多孔淀粉 吸油率

多孔淀粉與天然淀粉相比，具有較大的比表面積，較低的顆粒密度及良好的吸水、吸油、分散等優(yōu)良性能，可用于食品色素、香料、調(diào)味料、維生素、酶制劑、糖果、油脂、粉末食品等產(chǎn)品中，應(yīng)用價(jià)值很高［1－4］。

多孔淀粉的制備方法有物理法、化學(xué)法及生物酶法3種，物理法難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，化學(xué)法生產(chǎn)的多孔淀粉成孔效果不好，因此生物酶法是目前制備多孔淀粉的主要方法。有研究表明［5－6］，葡萄糖酶、α－淀粉酶、普魯蘭酶、糖化酶等可用于多孔淀粉的制備，且葡萄糖酶與α－淀粉酶組合使用效果較好，制備的多孔淀粉吸水率和吸油率都較高。而不同來(lái)源的淀粉對(duì)酶的敏感性也不同，F(xiàn)annon等［7］研究發(fā)現(xiàn)，玉米、高粱、小麥、黑麥及大麥等淀粉粒表面自然存在小孔，因此有利于酶的作用，使孔徑和孔深增加，并提高孔的數(shù)量；而稻米、燕麥、馬鈴薯和木薯等淀粉表面沒(méi)有發(fā)現(xiàn)小孔，酶作用后成孔數(shù)量少，孔徑小，尤其是馬鈴薯淀粉表面只形成雜亂的紋路，這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明，淀粉粒表面的孔洞可能是酶最初的作用位點(diǎn)，其允許酶分子進(jìn)入淀粉粒內(nèi)部發(fā)揮作用，所以對(duì)于馬鈴薯淀粉制備多孔淀粉時(shí)，在酶解前的處理是非常關(guān)鍵的步驟。由于馬鈴薯淀粉與玉米、小麥等淀粉相比，淀粉顆粒較大，有更高的表面積，因此能夠形成更多孔徑，更適宜生產(chǎn)多孔淀粉。

在適宜的超聲波強(qiáng)度與頻率下，淀粉粒表面會(huì)形成不同程度的蜂窩狀凹陷或小孔，隨著超聲波作用時(shí)間的增加，淀粉顆粒表面的凹陷和小孔的數(shù)量都會(huì)增加，因此超聲波的前處理也可以提高酶作用的效率［8］。淀粉乳在加熱的條件下淀粉粒逐漸吸水膨脹，開(kāi)始糊化，淀粉粒間的氫鍵慢慢打開(kāi)，結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，這樣使酶液更易于進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部反應(yīng)，加快酶反應(yīng)效率，進(jìn)而增大淀粉的孔徑和孔深［9－10］。本試驗(yàn)分別采用超聲波和加熱預(yù)處理2種方法輔助酶法制備馬鈴薯多孔淀粉，確定了2種前處理方法的最優(yōu)工藝參數(shù)，對(duì)比了2種前處理方法對(duì)多孔淀粉的吸油率的影響，為工業(yè)生產(chǎn)馬鈴薯多孔淀粉提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

α－淀粉酶、糖化酶：北京奧博星生物技術(shù)責(zé)任有限公司；馬鈴薯淀粉：黑龍江省如意淀粉食品有限公司；九三色拉油：大連九三油脂廠(chǎng)。

1.2 儀器與設(shè)備

PHS－3C型精密pH計(jì)：上海雷磁儀器廠(chǎng)；TD5A型離心機(jī)：長(zhǎng)沙英泰儀器有限公司；DGG－9140型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；水浴恒溫振蕩器：金壇市順華儀器有限公司；SHZ－D（III）型循環(huán)水真空泵裝置：上海予正儀器設(shè)備有限公司；722S型分光光度計(jì)：上海光學(xué)儀器廠(chǎng)；JY92－2D型超聲波細(xì)胞破碎機(jī)：東莞市精工儀器廠(chǎng)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 多孔淀粉制備的工藝流程

淀粉→調(diào)漿→前處理（超聲波作用或加熱預(yù)處理）→α－淀粉酶酶解→滅酶活→離心→烘干→粉碎→過(guò)篩→成品

1.3.2 超聲波輔助酶法制備多孔淀粉

精確稱(chēng)取20 g馬鈴薯淀粉（干基），置于250 mL碘量瓶中，加入40 mL相應(yīng)的緩沖液調(diào)漿，進(jìn)行超聲波處理，再離心烘干后溶于磷酸氫二鈉－檸檬酸緩沖液中，調(diào)節(jié)pH值，加入α－淀粉酶，恒溫水浴反應(yīng)8 h后，用4%的NaOH溶液終止反應(yīng)。反應(yīng)停止后將懸浮液在3 000 r／min的情況下離心15 min，并把剩余淀粉用蒸餾水洗滌并離心，如此重復(fù)3次后，將所得淀粉置于恒溫鼓風(fēng)干燥箱中于40℃干燥至恒重，粉碎過(guò)100目篩，得馬鈴薯多孔淀粉。

1.3.3 加熱預(yù)處理輔助酶法制備多孔淀粉

精確稱(chēng)取20 g馬鈴薯淀粉（干基），置于250 mL碘量瓶中，加入一定量的蒸餾水調(diào)配成適宜濃度的淀粉乳，在不同溫度下恒溫水浴反應(yīng)一定時(shí)間后停止加熱攪拌，淀粉乳在3 500 r／min離心10 min，沉淀經(jīng)常壓干燥后粉碎，過(guò)篩，得加熱預(yù)處理淀粉。再取預(yù)處理淀粉10 g，加入20 mL磷酸氫二鈉－檸檬酸緩沖液，再加入一定量的α－淀粉酶，恒溫水浴反應(yīng)（酶反應(yīng)條件同超聲波法）8 h后終止反應(yīng)。將懸浮液在3 000 r／min的情況下離心15 min，沉淀反復(fù)用蒸餾水洗滌離心后，將所得淀粉干燥至恒重，粉碎過(guò)篩，得馬鈴薯多孔淀粉。

1.3.4 檢測(cè)方法

1.3.4.1 多孔淀粉吸油率的測(cè)定

即多孔淀粉所吸收的色拉油占多孔淀粉的質(zhì)量比。精確稱(chēng)取烘干淀粉樣品5.00 g，室溫下與色拉油混合攪拌30 min后，用布氏漏斗抽濾，直至沒(méi)有液滴滴下。按以下公式計(jì)算吸油率：

式中：m1為吸油質(zhì)量／g；m2為多孔淀粉質(zhì)量／g。

1.3.4.2 糊化度的測(cè)定

測(cè)定糊化后的淀粉，使用酶水解法：樣品經(jīng)酶水解產(chǎn)生葡萄糖的量與樣品完全糊化后酶水解產(chǎn)生的葡萄糖量之比即為糊化度。

操作方法：稱(chēng)取糊化淀粉樣品各1.000 g，分別放入2個(gè)100 mL的錐形瓶（V1、V2），另取1個(gè)錐形瓶（V0）做空白。3個(gè)錐形瓶中各加入50 mL蒸餾水，搖勻。將V1錐形瓶在電爐上用小火微沸20 min使其完全糊化（注意不能燒干），時(shí)時(shí)搖動(dòng)。然后冷卻至室溫，將3個(gè)錐形瓶中各加入糖化酶3 mL，搖勻后放入50℃恒溫水浴中保溫1 h，并不斷攪拌。到時(shí)取出立即加入1 mol／L鹽酸各2 mL終止反應(yīng)。然后分別定容至100 mL，過(guò)濾備用。

分別取濾液10 mL于3個(gè)250 mL的碘量瓶中，準(zhǔn)確加入10 mL 0.05 mol／L 碘液和18 mL 0.1 mol／L氫氧化鈉溶液，密封置于暗處15 min之后各加入2 mL 10%硫酸，用0.05 mol／L硫代硫酸鈉溶液滴定至無(wú)色，記錄各用去硫代硫酸鈉的體積（mL）。

式中：V0為滴定空白消耗硫代硫酸鈉的體積／mL；V1為滴定完全糊化樣品消耗硫代硫酸鈉的體積／mL；V2為滴定樣品消耗硫代硫酸鈉的體積／mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 超聲波法對(duì)多孔淀粉吸油率的影響

試驗(yàn)分別考察了超聲波作用時(shí)間、超聲波功率、酶解溫度、酶用量及反應(yīng)pH對(duì)多孔淀粉吸油率的影響，單因素試驗(yàn)結(jié)果表明各因素均對(duì)吸油率有影響，因此設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)及正交試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表1～表2。

表1 超聲波法正交試驗(yàn)因素水平表

表2 超聲波法正交試驗(yàn)結(jié)果L16（45）

根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析可知，五因素對(duì)多孔淀粉吸油率的影響力依次為酶用量＞溫度＞超聲時(shí)間＞超聲功率＞pH。酶水解的最佳工藝條件為A3B3C4D4E2即超聲時(shí)間30 min、超聲功率600 W、酶解溫度55℃、pH 6.5和酶用量1.5%。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，制得的多孔淀粉吸油率為71.34%。

2.2 加熱預(yù)處理對(duì)多孔淀粉吸油率的影響

2.2.1 單因素試驗(yàn)的結(jié)果與分析

試驗(yàn)考察了淀粉乳濃度、加熱溫度、加熱時(shí)間、過(guò)篩細(xì)度等4個(gè)因素對(duì)糊化度及多孔淀粉吸油率的影響，加熱預(yù)處理后，酶解條件同超聲波輔助酶法中的酶解條件，即酶解溫度55℃、pH 6.5和酶用量1.5%。按表3所示，分別進(jìn)行加熱預(yù)處理的單因素試驗(yàn)，各因素的試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)方差分析結(jié)果見(jiàn)圖1。

表3 單因素試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表

圖1 單因素對(duì)糊化度與吸油率的影響

由圖1可知，加熱預(yù)處理的4個(gè)因素對(duì)糊化度及多孔淀粉的吸油率都有明顯的影響，淀粉乳濃度越高糊化度越低，而加熱溫度越高、加熱時(shí)間越長(zhǎng)、淀粉過(guò)篩細(xì)度越高糊化度就越高，這一規(guī)律符合淀粉糊化性質(zhì)。制備成多孔淀粉后，其吸油率也受到加熱條件的影響。在4個(gè)因素的不同水平范圍內(nèi)，多孔淀粉的吸油率具有先升高后下降的趨勢(shì)，這也說(shuō)明糊化度對(duì)多孔淀粉的吸油率是有一定影響的。4個(gè)因素中，吸油率的最高點(diǎn)都出現(xiàn)在糊化度為45%左右范圍內(nèi)，這說(shuō)明適宜的糊化度可以提高多孔淀粉的吸油率，而過(guò)高的糊化度對(duì)吸油率有明顯的不利影響，這主要是因?yàn)檫^(guò)度的糊化會(huì)導(dǎo)致淀粉粒崩潰，進(jìn)而影響多孔淀粉的生成。

2.2.2 加熱預(yù)處理正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，因?yàn)榈矸廴闈舛?、加熱溫度、加熱時(shí)間、過(guò)篩細(xì)度均是影響多孔淀粉吸油率的主要因素，所以采用L9（34）做四因素三水平正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表見(jiàn)表4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 正交試驗(yàn)因素水平表

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果表L9（34）

采用極差分析法，對(duì)各因素的k值及R值的大小進(jìn)行分析可知，影響多孔淀粉吸油率的主次因素為C＞D＞A＞B，最優(yōu)組合為A2B1C2D2。按此條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)得制備的多孔淀粉吸油率為69.05%，試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于正交試驗(yàn)組。因此加熱預(yù)處理法輔助酶法制備多孔淀粉的最佳工藝條件為：淀粉乳質(zhì)量濃度30 g／100 mL，加熱溫度50℃，加熱時(shí)間為15 min，過(guò)篩細(xì)度80目。

3 結(jié)論

超聲波輔助法最佳工藝條件為超聲時(shí)間30 min、超聲功率600 W、酶解溫度55℃、pH 6.5和酶用量1.5%。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，吸油率為71.34%。加熱預(yù)處理法輔助酶法制備多孔淀粉的最佳工藝條件為：淀粉乳質(zhì)量濃度30 g／100 mL，加熱溫度50℃，加熱時(shí)間為15 min，過(guò)篩細(xì)度80目，制備的多孔淀粉吸油率為69.05%。

加熱預(yù)處理輔助酶法與超聲波輔助酶法制備多孔淀粉的吸油率都高于酶法制備多孔淀粉的吸油率，說(shuō)明2種前處理方法都可有效提高多孔淀粉的吸油率，且超聲波法對(duì)多孔淀粉吸油率的提高要優(yōu)于加熱預(yù)處理法。

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Influences of Pretreatment Methods on the Oil Adsorption Rate of the Porous Starch

Zhang Hongwei Cui Suping Tang Yanjun Qu Ying
（College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

In order to prepare porous potato starch with high oil adsorption rate，two pretreatment methods of ultrasonic and heating which assisted enzymic method were adopted to process the potato starch，and the effects of ultrasonic conditions and heating conditions on the oil adsorption rate of the porous starch were researched.Results of the present studies saggested that the best ultrasonic conditions were as follows：ultrasonic time：30 min，ultrasonic power：600 W，enzyme solution temperature：55 ℃，pH：6.5，enzyme dosage：1.5%，the oil adsorption rate of porous starch：71.34%.The best preheated treatment conditions were as follows：the starch concentration：30%，heating temperature：50 ℃，heating time：15 min，sieving fineness：80 mesh，and the enzymatic hydrolysis conditions were the same as that of the ultrasonic treatment，the oil adsorption rate of porous starch：69.05%.Therefore，two pretreatment methods could be used to prepare the porous starch，but the method of ultrasonic assisted enzymation was superior to the preheated treatment assisted enzymation.

ultrasonic，preheated treatment，porous starch，oil adsorption rate

TS235.2

文章編號(hào)：1003－0174（2016）08－0013－04

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（12511365）

2014－12－17

張洪微，女，1975年出生，講師，食品基礎(chǔ)原料開(kāi)發(fā)