謝新華 趙悄然 朱鴻帥王亞茹 岳 雙 李艷芳 艾志錄

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院1，鄭州 450002) (河南省冷鏈食品工程技術(shù)研究中心2，鄭州 450002)

亞麻籽膠對糯米淀粉凝膠凍融穩(wěn)定性的影響

謝新華1,2趙悄然1,2朱鴻帥1,2
王亞茹1岳 雙1李艷芳1艾志錄1,2

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院1，鄭州 450002) (河南省冷鏈食品工程技術(shù)研究中心2，鄭州 450002)

為了解亞麻籽膠對糯米淀粉凝膠凍融穩(wěn)定性的影響，利用差示掃描量熱儀、X-射線衍射、傅里葉變換紅外光譜儀和掃描電鏡測定添加不同比例亞麻籽膠的糯米淀粉凝膠經(jīng)過7次凍融循環(huán)后的熱力學(xué)特性、結(jié)晶性、分子結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示，亞麻籽膠能顯著降低糯米淀粉凝膠的析水率；淀粉凝膠熔融焓/糊化焓降低顯示糯米淀粉凝膠老化受抑制；隨著亞麻籽膠添加量增大糯米淀粉凝膠相對結(jié)晶度降低，顯示亞麻籽膠抑制了淀粉凝膠的重結(jié)晶；亞麻籽膠使淀粉凝膠羥基伸縮振動峰發(fā)生較大的位移，增強分子間氫鍵作用力，而沒有生成新的基團；添加亞麻籽膠的淀粉凝膠微觀結(jié)構(gòu)表面光滑平整，凹洞較小，基質(zhì)較緊密。說明亞麻籽膠能提高糯米淀粉凝膠的凍融穩(wěn)定性。

亞麻籽膠 糯米淀粉凝膠 凍融穩(wěn)定性

速凍食品方便快捷，逐漸成為消費熱點。但是淀粉基速凍產(chǎn)品在貯藏運輸過程中由于溫度的改變引起解凍，進而引起淀粉老化，使產(chǎn)品品質(zhì)劣變[1]。速凍米制品作為速凍食品中的一類，特別是糯米制品，常常由于凍融導(dǎo)致口感變差。國內(nèi)外研究表明親水膠體與淀粉的協(xié)同作用可以提高淀粉的凍融穩(wěn)定性[2]。有研究表明黃原膠可以明顯降低馬鈴薯淀粉凝膠的凍融析水率及木薯淀粉凝膠凍融析水率，且效果優(yōu)于刺槐豆膠和魔芋膠[3-4]；瓜爾豆膠能明顯降低蓮子淀粉凝膠的析水率，提高蓮子淀粉凝膠的凍融穩(wěn)定性[5]。

亞麻籽膠是一種陰離子多糖，具有良好的增稠性、凝膠性、乳化性和穩(wěn)定性，而且在加熱、冷凍、不同pH等環(huán)境中有較好的穩(wěn)定性[6]。國內(nèi)外關(guān)于亞麻籽膠對糯米淀粉凍融穩(wěn)定性的影響報道較少。本研究將亞麻籽膠添加到糯米淀粉中制作成凝膠，經(jīng)過7次凍融循環(huán)，分析探討在凍融循環(huán)過程中亞麻籽膠對糯米淀粉凝膠析水率、老化性、結(jié)晶性、分子結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的影響，旨在為亞麻籽膠在速凍糯米制品中的應(yīng)用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 原料

武育糯16：江蘇省大華種業(yè)集團有限公司；亞麻籽膠：新疆利世得生物科技有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

RVA4500快速黏度分析儀：瑞典波通儀器公司；Flexi-Dry冷凍干燥機：FTS SYSTEM，INC USA；JSM-7500F場發(fā)射電鏡：日本電子株式會社；DSC-Q200差示掃描量熱儀：美國TA公司；X’Pert PRO X-射線衍射儀：荷蘭PANalytical公司；傅里葉變換紅外光譜儀：美國Thermo Fisher公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 淀粉凝膠制備

采用堿浸提法提取糯米淀粉[7]，于40 ℃烘箱烘干，粉碎后過100目篩，密封保存。采用凱氏定氮法測得所提淀粉的蛋白質(zhì)量分數(shù)為0.35%，用GB 5009.3—2003的方法測得淀粉含水量約為10%。用燒杯取適量蒸餾水放于磁力攪拌器上加熱至50 ℃左右，加入不同質(zhì)量分數(shù)的亞麻籽膠(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)，待亞麻籽膠完全溶解，停止加熱，降溫至40 ℃以下，緩慢加入稱量好的糯米淀粉，使其充分混勻，制成質(zhì)量分數(shù)為12%的糯米淀粉乳，用RVA進行糊化[8]。倒入50 mL離心管中，加蓋置于-20 ℃冰箱中凍結(jié)22 h后，于30 ℃水浴中解凍2 h，為1個凍融循環(huán)，備用，每個樣品做3個平行。

1.3.2 析水率測定

將每次凍融后的樣品置于離心機中，在3 000r/min下離心15 min，棄去上清液，稱取沉淀物質(zhì)量，計算析水率[9]。

1.3.3 熱力學(xué)特性分析

用1.3.1加膠的方法制取淀粉與水質(zhì)量比為1∶2的糯米淀粉乳，稱取6 mg糯米淀粉乳置于鋁質(zhì)坩堝中密封，樣品在室溫下平衡24 h。用標準銦對儀器進行校正，以空白的坩堝作參比，置于差示掃描量熱儀中測定。測量參數(shù)：升溫速率10 ℃/min，溫度范圍20～100 ℃，根據(jù)峰面積確定糊化焓值(ΔHg)。糊化后的樣品按照1.3.1進行凍融處理，解凍后進行回生測定，測量參數(shù)與糊化時相同，根據(jù)DSC測得曲線計算出樣品的熔融焓值(ΔHr)。老化程度以ΔHr/ΔHg表示[10]。

1.3.4 X-射線衍射分析

將凍融后的糯米淀粉凝膠切成均勻的小段，于-40 ℃冰箱中凍結(jié)48 h，迅速放入真空冷凍干燥機中干燥24 h。將冷凍干燥后的淀粉凝膠樣品粉碎，過100目篩，取20 mg樣品進行X-射線衍射測定。XRD掃描范圍為5°～35°(2θ)，掃描速度為5(°)/min，管電壓40 kV，管電流30 mA。結(jié)果用Excel和Origin軟件進行分析，用曲線作圖法計算相對結(jié)晶度。

1.3.5 傅里葉紅外光譜分析

運用傅里葉紅外光譜儀測定亞麻籽膠與糯米淀粉之間的作用力。樣品制備如1.3.4，將過100目篩的淀粉凝膠2 mg與200 mgKBr混合進行研磨，用KBr壓片法制備樣品，在室溫下進行紅外光譜分析，數(shù)據(jù)處理用Ominic8.0軟件分析。

1.3.6 凝膠微觀結(jié)構(gòu)觀察

取冷凍干燥后未粉碎的樣品，用雙面導(dǎo)電膠固定樣品，噴金2次，掃描電鏡觀察樣品微觀結(jié)構(gòu)[10]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS13.0數(shù)據(jù)分析軟件進行處理和分析，采用Origin軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與討論

2.1 亞麻籽膠對糯米淀粉凝膠凍融析水率的影響

由表1可知，糯米淀粉凝膠和添加亞麻籽膠的糯米淀粉凝膠隨著凍融次數(shù)增加，析水率顯著增大，凍融5次后，繼續(xù)凍融，析水率基本保持不變；糯米淀粉凝膠凍融1次析水率為5.9%，隨著凍融次數(shù)的增加，析水率明顯增大，凍融5次后，析水率增加到35.13%?？赡苁莾鋈谶^程中糯米淀粉與水分子作用力減弱，糯米淀粉分子之間的作用力增強，從而析出大量的水。添加亞麻籽膠能顯著降低淀粉凝膠的析水率，且隨添加量增加，對淀粉凝膠析水率的抑制越好。添加0.5%亞麻籽膠的淀粉凝膠凍融7次后的析水率僅為7.53%，可能是因為亞麻籽膠為連續(xù)相，分布于淀粉顆粒周圍，與淀粉分子相互作用，使淀粉分子之間的相互作用力減弱；在凍融過程中含有亞麻籽膠的淀粉凝膠結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，淀粉分子在凝膠體系中能較大程度保持糊化狀態(tài)，與水分子結(jié)合較緊密，從而抑制水分析出體系外；另一方面，亞麻籽膠上的羥基與水分子結(jié)合形成氫鍵，包裹大量的水分子[11]。

2.2 亞麻籽膠對糯米淀粉凝膠熱力學(xué)特性的影響

由表2可知，淀粉糊化溫度在59.24～78.56 ℃的范圍內(nèi)，糊化焓值為2.46 J/g，加入亞麻籽膠糯米淀粉凝膠的糊化溫度和糊化焓值顯著提高，加入0.5%亞麻籽膠的樣品糊化溫度范圍為59.89～79.58 ℃，糊化焓值升高為4.05 J/g。經(jīng)過7次凍融循環(huán)，樣品的熔融溫度和熔融焓均明顯降低，相轉(zhuǎn)變溫度在48.88～66.08 ℃之間，熔融焓值降低為1.08 J/g。而加入0.5%亞麻籽膠的樣品相轉(zhuǎn)變溫度在47.27～65.13 ℃之間，熔融焓值降低為0.85 J/g。說明加入亞麻籽膠可以顯著提高糯米淀粉的糊化溫度和糊化焓值，而凍融過程中亞麻籽膠能有效降低糯米淀粉凝膠的糊化溫度和熔融焓值。從熔融焓值/糊化焓值可以看出，亞麻籽膠的加入顯著抑制了糯米淀粉凝膠老化?？赡苁莵喡樽涯z與淀粉相互作用阻止了淀粉分子之間相互締合，抑制了淀粉重結(jié)晶[12]。

表1 亞麻籽膠對糯米淀粉凝膠凍融析水率的影響/%

注：WRS為糯米淀粉，F(xiàn)G為亞麻籽膠；同列不同字母表示數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.05)，下同。

表2 亞麻籽膠對糯米淀粉凝膠熱力學(xué)特性的影響

2.3 亞麻籽膠對糯米淀粉凝膠相對結(jié)晶度的影響

圖1是糯米淀粉凝膠凍融循環(huán)7次后的X-射線衍射圖譜。糊化后糯米淀粉凝膠的結(jié)晶峰型較原淀粉發(fā)生了變化，形成了B-型結(jié)晶，B-型峰主要是凝膠體系中淀粉發(fā)生老化形成的[13]。隨著亞麻籽膠添加比例增大，糯米淀粉凝膠體系形成的B-型特征峰強度變?nèi)?，隨著亞麻籽膠添加量的增加，糯米淀粉凝膠的相對結(jié)晶度降低，糯米淀粉凝膠凍融7次后相對結(jié)晶度為13.56%，添加0.5%亞麻籽膠的糯米淀粉凝膠相對結(jié)晶度為9.29%，表明亞麻籽膠對糯米淀粉凝膠體系的重結(jié)晶具有抑制作用，提高了糯米淀粉凝膠的凍融穩(wěn)定性。

圖1 糯米淀粉凝膠凍融循環(huán)7次后X-射線衍射圖

2.4亞麻籽膠對糯米淀粉凝膠傅里葉紅外結(jié)果影響

圖2是糯米淀粉凝膠凍融7次后的傅里葉紅外光譜圖。圖中在3 500～3 200 cm-1之間有1個強而寬的吸收峰，這是多聚體分子間典型的締合羥基特征峰[14]。隨著亞麻籽膠添加量的增加，羥基伸縮振動峰1向低波數(shù)發(fā)生較大的位移，從3 431 cm-1降低到3 402 cm-1，分子間氫鍵增強，亞麻籽膠和糯米淀粉相互作用力增大，但加入亞麻籽膠的糯米淀粉凝膠體系除了羥基伸縮振動峰有位移，其他吸收峰基本不變，說明亞麻籽膠和糯米淀粉之間沒有形成新的基團?？赡苁莵喡樽涯z和糯米淀粉之間氫鍵的相互作用，阻止了凍融過程中淀粉分子間的結(jié)合，從而降低了淀粉的老化，提高了淀粉凝膠的凍融穩(wěn)定性。

圖2 糯米淀粉凝膠凍融循環(huán)7次后傅里葉紅外光譜圖

2.5 亞麻籽膠對糯米淀粉凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖3是糯米淀粉凝膠和添加亞麻籽膠的糯米淀粉凝膠經(jīng)過7次凍融循環(huán)后的掃描電鏡圖。圖3a顯示糯米淀粉凝膠經(jīng)多次凍融后，結(jié)構(gòu)嚴重破壞，凝膠表面變得粗糙，孔壁變厚，斷裂較多，孔洞較大，淀粉基質(zhì)變得疏松。與圖3a相比，隨著亞麻籽膠添加量的增大，糯米淀粉凝膠微觀結(jié)構(gòu)則明顯得到改善，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的凹洞明顯變小，表面光滑平整，且淀粉基質(zhì)變得更加緊密。尤其是添加0.5%亞麻籽膠的糯米淀粉凝膠，經(jīng)過凍融后淀粉凝膠形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為清晰，網(wǎng)孔更加致密整齊，顯著提高了凝膠體系的保水性。掃描電鏡觀察結(jié)果說明亞麻籽膠能與淀粉體系形成連續(xù)相，使糯米淀粉凝膠形成更加致密的結(jié)構(gòu)[15]，從而提高淀粉凝膠在凍融過程中的穩(wěn)定性。

圖3 糯米淀粉凝膠凍融循環(huán)7次后掃描電鏡圖

3 結(jié)論

亞麻籽膠添加量增大，顯著抑制了糯米淀粉凝膠的析水率，凍融循環(huán)5次后，糯米淀粉凝膠的析水率基本不變；凍融循環(huán)7次后，樣品的熔融溫度和熔融焓均明顯降低，熔融焓與糊化焓比值顯著降低表明亞麻籽膠顯著降低了糯米淀粉凝膠的老化度；X-射線衍射測定顯示，加入亞麻籽膠可以顯著降低糯米淀粉凝膠的相對結(jié)晶度，說明亞麻籽膠抑制了糯米淀粉凝膠的重結(jié)晶；隨著亞麻籽膠添加量的增加，羥基伸縮振動峰向低波數(shù)發(fā)生較大的位移，增強分子間氫鍵作用力，使亞麻籽膠和糯米淀粉相互作用力增大，但其他吸收峰基本不變，說明亞麻籽膠和糯米淀粉之間沒有形成新的基團；微觀結(jié)構(gòu)顯示亞麻籽膠與淀粉分子發(fā)生協(xié)同作用，形成的淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為整齊清晰，體系孔洞縮小，結(jié)構(gòu)更加致密。研究結(jié)果表明，亞麻籽膠可以提高糯米淀粉凝膠的凍融穩(wěn)定性。

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Effect of Flaxseed Gum on the Freeze-Thaw Stability of Glutinous Rice Starch Gels

Xie Xinhua1,2Zhao Qiaoran1,2Zhu Hongshuai1,2Wang Yaru1Yue Shuang1Li Yanfang1Ai Zhilu1,2

(College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University1, Zhengzhou 450002) (Henan Engineering Research Center for Cold-Chain Food2, Zhengzhou 450002)

To learn the influence of flaxseed gum on the freeze-thaw stability of rice starch gels, differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), fourier transform infrared spectroscopy and scanning electronic microscope (SEM) were used to measure thermodynamic property, crystallinity, molecular structure and microstructure after 7 times of freezing and thawing cycle. The result showed that flaxseed gum effectively reduced the water separating rate of glutinous rice starch gels. The reduction of melting enthalpy/gelatinization enthalpy showed that the aging of glutinous rice starch gel was restrained. Crystallinity of glutinous rice starch gels decreased with the addition of flaxseed gum, which indicated that flaxseed gum inhibited the recrystallization of the starch gels. The hydroxyl stretching vibration peak of glutinous rice starch gels had a large displacement. Flaxseed gum enhanced intermolecular hydrogen bonding interaction, but there were not the formation of new groups. Smaller pore size and a thicker surrounding matrix corresponded with increasing flaxseed gum concentration. This study showed that flaxseed gum was an effective agent for improving the freeze-thaw stability of glutinous rice starch gel.

flaxseed gum, glutinous rice starch gels, freeze-thaw stability

河南省教育廳科技攻關(guān)(14A550014)，國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃(201510466020)

2016-03-29

謝新華，男，1976年出生，副教授，谷物化學(xué)及速凍食品

TS23

：A

：1003-0174(2017)08-0052-05