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        不同提取方法下藏豌豆淀粉的理化性質(zhì)研究

        2021-06-16 07:44:38于翠翠張文會(huì)
        現(xiàn)代食品 2021年7期
        關(guān)鍵詞:直鏈溶解度豌豆

        ◎ 于翠翠,張文會(huì)

        (西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)與食品科學(xué)研究所,西藏 拉薩 850009)

        豌豆(Pisum sativumL.)為豆科一年生草本植物,又稱畢豆、寒豆、麥豆等,形狀為卵形[1]。豌豆?fàn)I養(yǎng)全面均衡,富含蛋白質(zhì)、碳水化合物和膳食纖維,同時(shí)脂肪含量低,是B族維生素、葉酸和鈣、鐵、鉀等物質(zhì)極好來(lái)源[2],具有食用、飼用和藥用等多種利用價(jià)值?,F(xiàn)代藥理表明,豌豆有防癌治癌、增強(qiáng)機(jī)體免疫等功效,高豌豆飲食可有效降低結(jié)腸癌、低密度脂蛋白膽固醇、Ⅱ型糖尿病和心臟病的發(fā)病率[3]。與其他谷物和薯類淀粉相比,豌豆淀粉中直鏈淀粉所占比例較大,既是食品工業(yè)原料,又可直接食用,還可廣泛用于紡織輕化醫(yī)藥等方面[4]。胡美杰等[5]研究了不同提取方法對(duì)菠蘿蜜種子淀粉性質(zhì)的影響,確定了中性蛋白酶法為最適宜淀粉提取的方法;張偉麗等[6]研究不同提取方法對(duì)苦蕎淀粉理化特性的影響,確定了水提法為最適宜淀粉提取的方法。因此,本試驗(yàn)通過(guò)水法、堿提法、中性蛋白酶法3種方法提取淀粉,比較豌豆淀粉基礎(chǔ)組分含量、淀粉溶解性、膨潤(rùn)特性等理化性質(zhì),通過(guò)對(duì)藏豌豆淀粉理化性質(zhì)的研究,為藏豌豆淀粉的提取和加工利用提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 主要材料與試劑

        實(shí)驗(yàn)材料為藏豌豆,來(lái)自西藏日喀則市。

        氫氧化鈉、硫酸鉀、無(wú)水硫酸銅、乙醇、石油醚等,均為分析純;直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品,購(gòu)自阿拉丁試劑(上海)有限公司;Megzyme淀粉總量檢測(cè)試劑盒,購(gòu)自愛(ài)爾蘭Megazyme公司。

        1.2 主要儀器與設(shè)備

        101-1AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱:天津市泰斯特儀器有限公司;Sxl-1008型消化爐:上海精宏儀器設(shè)備有限公司;N6000型紫外分光光度計(jì):上海佑科儀器儀表有限公司;TDL-5-A臺(tái)式離心機(jī):上海安亨科學(xué)儀器廠;Foss凱氏定氮儀:瑞典富斯-特卡脫公司。

        1.3 試驗(yàn)方法

        1.3.1 豌豆淀粉的提取

        (1)水提法。用粉碎機(jī)將清洗后豌豆磨粉,過(guò)60目篩。按固液比1∶20(g∶mL)加入純水,室溫條件下放入磁力攪拌器中36 h。所得溶液經(jīng)過(guò)4 000 r·min-1離心10 min,去除上清液,刮去上層黃灰色物質(zhì),所得淀粉經(jīng)過(guò)3次純水清洗后離心除去上清液,將淀粉倒入平皿中在常溫下晾干[6]。

        (2)堿提法。用粉碎機(jī)將清洗后豌豆磨粉,過(guò)60目篩。以1∶15(g∶mL)固液比加入3 g·L-1NaOH溶液,室溫條件下放入磁力攪拌器中16 h。所得溶液過(guò)4 000 r·min-1離心10 min,去除上清液,刮去上層黃灰色物質(zhì),所得淀粉經(jīng)過(guò)3次純水清洗離心除去上清液,將淀粉倒入平皿中在常溫下晾干[4]。

        (3)酶提法。用粉碎機(jī)將清洗后豌豆磨粉,過(guò)60目篩。以1∶15(g∶mL)固液比加入0.6%中性蛋白酶處理,室溫條件下放入磁力攪拌器中攪拌16 h。所得溶液過(guò)4 000 r·min-1離心10 min,去除上清液,刮去上層黃灰色物質(zhì),所得淀粉經(jīng)過(guò)3次純水清洗離心除去上清液,將淀粉倒入平皿中常溫下晾干[7]。

        1.3.2 成分檢測(cè)

        水分:根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》(GB 5009.3—2016)測(cè)定;蛋白質(zhì):根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》(GB 5009.5—2016)測(cè)定;粗脂肪:根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》(GB 5009.6—2016)中索氏抽提法測(cè)定;灰分:根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測(cè)定》(GB 5009.4—2016)測(cè)定;總淀粉含量:利用Megzyme試劑盒法測(cè)定。

        1.3.3 直鏈淀粉含量

        利用碘能與淀粉形成淀粉-碘復(fù)合物,直鏈淀粉與碘生成深藍(lán)色復(fù)合物,支鏈淀粉與碘形成紅棕色復(fù)合物。將兩種淀粉分散液配制成一定比例的混合液,在一定的酸度和波長(zhǎng)條件下與碘顯色,根據(jù)朗伯-比爾定理,直鏈淀粉濃度與吸光度成線性關(guān)系的原理[8],參考文獻(xiàn)[9]的方法略作修改對(duì)豌豆淀粉中的直鏈淀粉含量進(jìn)行測(cè)定。

        1.3.4 凝沉性的測(cè)定

        配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉乳100 mL,沸水浴中糊化30 min,加熱過(guò)程中保持淀粉乳體積不變,糊化結(jié)束后將其冷卻到室溫。將100 mL淀粉糊置于100 mL的量筒中封口,靜置,每2 h觀察并記錄上層清液體積,以上清液體積分?jǐn)?shù)ω表示淀粉糊的凝沉性[10-11]。計(jì)算公式為:

        式(1)中:ω-上清液體積分?jǐn)?shù),用%表示;V1-上清液體積,單位為mL;V-淀粉糊總體積,單位為mL。

        1.3.5 溶解度與膨脹度的測(cè)定

        配制2%的淀粉乳50 mL,分別在60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃水浴鍋中加熱30 min,加熱過(guò)程中不斷攪拌,冷卻后3 000 r·min-1離心20min,將上清液倒入平皿中干燥至質(zhì)量恒重,稱量被溶解淀粉的質(zhì)量,根據(jù)公式(2)得淀粉的溶解度S[12]。對(duì)離心后離心管中剩的沉淀物進(jìn)行稱量,根據(jù)公式(3)得淀粉的膨脹度E[13]。

        式中:S-淀粉的溶解度;A-上清液干燥至質(zhì)量恒定后質(zhì)量,單位為g;W-淀粉樣品質(zhì)量,單位為g;m-離心后沉淀物質(zhì)量,單位為g;s-淀粉含水量,%。

        1.3.6 透明度的測(cè)定

        配制50 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉乳,在沸水浴中加熱糊化30 min,糊化結(jié)束后將其冷卻到室溫,在可見(jiàn)分光光度計(jì)620 nm波長(zhǎng)下測(cè)定淀粉糊透光率,以蒸餾水作空白對(duì)照[14]。

        1.3.7 糊凍融穩(wěn)定性的測(cè)定

        配制50 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的淀粉乳,在沸水浴中加熱糊化30 min,糊化結(jié)束后將其冷卻到室溫,倒入離心管中,放入-18 ℃冰箱中冷凍24 h,取出自然解凍后在3 000 r·min-1條件下離心20 min,棄去上清液,稱量離心沉淀物的質(zhì)量,根據(jù)公式(4)得淀粉糊的析水率[15],計(jì)算公式為:

        式(4)中:M1-淀粉糊質(zhì)量,單位為g;M2-沉淀物質(zhì)量,單位為g。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同提取方法下豌豆淀粉基本組分含量

        3種提取方法下豌豆淀粉基本組分含量見(jiàn)表1,水分含量在7.18%~10.07%,灰分含量在0.16%~0.23%,粗脂肪含量在0.38%~0.97%,粗蛋白含量在0.81%~1.14%,豌豆淀粉總淀粉含量分布在88.68%~91.53%。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,3種提取方法下豌豆淀粉的灰分、粗蛋白和總淀粉含量沒(méi)有顯著差異,水分含量存在顯著性差異,酶法提取淀粉粗脂肪含量與其他提取方法顯著性差異。

        表1 不同提取方法下豌豆淀粉基本組分含量表

        2.2 豌豆淀粉直鏈淀粉含量

        直鏈淀粉是植物淀粉的重要組成部分,也影響著淀粉理化性質(zhì),如溶解度、透明度及糊化特性等[6]。不同提取方法下豌豆淀粉中直鏈淀粉含量如圖1所示。由圖1可知,3種提取方法下水提法提取的直鏈淀粉含量略低于其他兩種方法,酶法提取中質(zhì)量淀粉含量最高。但3種提取方法下豌豆淀粉中直鏈淀粉含量并無(wú)顯著性差異。

        圖1 不同提取方法下豌豆淀粉中直鏈淀粉含量圖

        2.3 豌豆淀粉凝沉性

        淀粉糊的沉降體積反映其形成凝膠的能力,沉降體積越小,形成凝膠的能力就越強(qiáng)[13]。淀粉糊凝沉與直支鏈淀粉含量和分子的大小有密切相關(guān),直鏈淀粉的空間位阻較小,分子間裸露的氫鍵容易重新締合,形成分子束,容易沉降;而支鏈淀粉側(cè)支鏈較多,空間位阻大,可以在一定程度上阻止氫鍵的締合,減緩沉降[16]。雜豆淀粉糊的沉降速度較快可能與其直鏈淀粉含量高有關(guān)[2]。不同提取方法下豌豆淀粉上清液體積分?jǐn)?shù)如圖2所示。由圖2可知,3種不同提取方式下淀粉糊凝沉速度隨著時(shí)間延長(zhǎng)先增長(zhǎng)后趨于穩(wěn)定,且淀粉糊凝沉速度基本相同。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,藏豌豆淀粉糊極不穩(wěn)定,凝沉速度極快,2 h內(nèi)上清液體積即趨于穩(wěn)定,上清液體積分?jǐn)?shù)約為80%,既體積為80 mL。

        圖2 不同提取方法下豌豆淀粉上清液體積分?jǐn)?shù)圖

        2.4 豌豆淀粉溶解度與膨脹度

        溶解度與膨脹度反映淀粉與水之間相互作用的大小[17]。不同提取方法下豌豆淀粉溶解度如圖3所示。由圖3可知,溫度在60~90 ℃范圍內(nèi)時(shí),3種不同提取方式提取的淀粉溶解度都隨著溫度增加呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。在60 ℃時(shí),利用水提法、堿提法、酶提取法提取的淀粉溶解度分別為0.599%、0.833%和1.295%;在90 ℃時(shí),其淀粉溶解度分別為9.618%、9.155%和13.02%。酶法提制得淀粉的溶解度在80~90 ℃呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)。

        圖3 不同提取方法下豌豆淀粉溶解度圖

        淀粉的溶解和膨脹與淀粉的分子大小、形態(tài)、直鏈和支鏈淀粉的比例以及支鏈淀粉中長(zhǎng)鏈、短鏈所占的比例、溫度等有關(guān)所占的比例有關(guān)[18]。不同提取方法下豌豆淀粉膨脹度如圖4所示。由圖4可知,溫度在60~90 ℃范圍內(nèi)時(shí),利用3種不同提取方式提取的淀粉膨脹度都隨著溫度增加呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。在60 ℃時(shí),利用水提法、堿提法、酶提取法提取的淀粉膨脹度分別為3.388%、4.072%和4.529%;在90 ℃時(shí),淀粉膨脹度分別為9.588%、10.339%和10.476%。

        圖4 不同提取方法下豌豆淀粉膨脹度圖

        2.5 豌豆淀粉透明度

        目前,常用吸光度來(lái)反映淀粉糊的透明度,吸光度低則說(shuō)明其透光度高。淀粉糊透光度反映淀粉與水互溶能力以及膨脹程度,是其表現(xiàn)出來(lái)的重要的外在特征之一,直接關(guān)系到淀粉質(zhì)產(chǎn)品的外觀和用途,進(jìn)而影響產(chǎn)品的可接受性[19]。不同提取方法下豌豆淀粉的吸光度如圖5所示。由圖5可知,3種提取方法下酶法提取的吸光度值最高,其透明度最低;水提法次之,堿法提取淀粉的吸光度值最小,其透明度最好,但3種提取方法下淀粉透明度沒(méi)有顯著性差異。

        圖5 不同提取方法下豌豆淀粉的吸光度圖

        2.6 豌豆淀粉糊凍融穩(wěn)定性

        淀粉糊經(jīng)過(guò)冷凍和解凍會(huì)出現(xiàn)脫水收縮的現(xiàn)象,這是由于冷凍使淀粉糊的膠體結(jié)構(gòu)被破壞,導(dǎo)致游離水析出,析水率越低,凍融穩(wěn)定效果越好[20]。不同提取方法下豌豆淀粉糊吸水率如圖6所示。由圖6可知,水法提取的淀粉析水率最小,凍融穩(wěn)定性最好,但3種方法提取下淀粉析水率無(wú)顯著性差異,說(shuō)明3種提取方法對(duì)淀粉糊的凍融穩(wěn)定性影響不顯著。

        圖6 不同提取方法下豌豆淀粉糊析水率圖

        3 結(jié)論

        3種提取方法下豌豆淀粉的灰分、粗蛋白和總淀粉含量沒(méi)有顯著差異,水分含量存在顯著性差異,酶法提取淀粉粗脂肪含量與其他提取方法顯著性差異;說(shuō)明3種提取方法下淀粉的基本組分差異較小,僅酶法提取淀粉脂肪含量有較大差異,不同方法提取下的豌豆淀粉直鏈淀粉含量、透明度及淀粉糊凍融穩(wěn)定性無(wú)顯著差異,說(shuō)明三種提取方法下淀粉的理化性質(zhì)變化較?。煌瑫r(shí)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知藏豌豆淀粉糊極不穩(wěn)定,凝沉速度極快。

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