食品添加剂对糜子淀粉糊化特性的影响
糜子是我国西北地区的主要粮食作物和制米作物，其营养丰富，蛋白质含量１３６ｇ／ｋｇ左右，并且含有人体必需的８种氨基酸，脂肪含量约占４０ｇ／ｋｇ，膳食纤维在１２ｇ／ｋｇ左右，矿物质很丰富，籽粒中淀粉含量约７００ｇ／ｋｇ，是一种很好的提取淀粉的作物［１］。研究表明，糜子淀粉的颗粒较小，多为多角形，具有抗性，可用于开发适合糖尿病、高血压病和心脑血管病等人群食用的保健产品［２－４］。淀粉可以作为原料加工成食品，也可以作为一种食品添加剂用于改善食品的质地和风味，食品工业上广泛添加糖、盐和酸等来改善产品的风味，但是，糖、盐和酸等介质会通过与淀粉亲水胶体的相互作用，来影响淀粉的糊化性质、老化性质及食品的风味和质地［５－６］。吕振磊等［７］研究表明，随着马铃薯淀粉浓度的增加，淀粉糊的热稳定性和凝沉性变差，凝胶性增强，容易回生；在ｐＨ ７．０时马铃薯淀粉的热稳定性、凝沉性和凝胶性较差；添加蔗糖、ＮａＣｌ后，马铃薯淀粉的热稳定性、凝沉性、凝胶性增强。任顺成等［５］研究表明，绿豆淀粉的成糊温度和峰值黏度最高，而鹰嘴豆淀粉的热糊稳定性和冷糊稳定性最好。林鸳缘等［８］研究表明，添加瓜尔豆胶后，莲子淀粉糊起糊温度降低，峰值黏度显著提高，热稳定性、冷稳定性均下降，且添加量越大影响越显著。有关糜子淀粉的高纯度制备及不同食品添加剂对其糊化性质影响等方面的报道很少。本研究采用碱提法制备糜子淀粉，测定基本理化指标，用快速黏度测定仪（ＲＶＡ）监测糊化过程，并研究了不同食品添加剂对糜子淀粉糊化特性的影响，以期为糜子产业发展提供参考和理论依据。
１ 材料与方法
１．１ 试验材料
糜子品种为“榆黍１号”，由陕西杨凌西北农林科技大学小杂粮课题组提供；马铃薯、糯米和小米样品购于当地市场。
１．２ 糜子淀粉的制备方法
１．２．１ 工艺流程 糜子→粉碎→碱液浸泡→过筛→淀粉粗浆→离心→刮去黄褐色软层→加等体积蒸馏水稀释→淀粉乳→调ｐＨ至７．０→洗涤（等体积蒸馏水洗３次）→淀粉精浆→干燥（５０℃）→糜子淀粉。
１．２．２ 操作要点 用万能粉粹机粉碎糜子后取１００ｇ，放置在大烧杯中，按照固液比１∶１０加入３ｇ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液，搅拌均匀，置５０℃下浸泡２２ｈ后，过孔径７５μｍ筛除去粗纤维和其他杂质，得到淀粉粗浆，在４ ０００ｒ／ｍｉｎ离心１０ｍｉｎ，弃去上清液，小心刮去沉淀上层黄褐色软层，加２０ｍＬ蒸馏水，搅拌均匀后用１ｍｏｌ／Ｌ的ＨＣｌ调节ｐＨ至７．０，４ ０００ｒ／ｍｉｎ离心１０ｍｉｎ，弃去上清液，刮去灰褐色沉淀，再用蒸馏水洗涤淀粉沉淀３次，以除去淀粉中的蛋白质和各种离子。将最后得到的湿淀粉置５０℃的烘箱中干燥２０ｈ，经过粉碎，过筛，得到纯度较高的糜子淀粉。
１．３ 淀粉基本理化指标的测定
１．３．１ 主要成分的测定 水分含量采用直接干燥法测定（ＧＢ ５００９．３－２０１０）；蛋白质含量采用凯氏定氮法测定（ＧＢ ５００９．５－２０１０）；粗脂肪含量采用索氏提取法测定（ＧＢ／Ｔ ５００９．６－２００３）；淀粉含量采用酸水解法测定（ＧＢ／Ｔ ５００９．９－２００８）；直链淀粉含量采用碘比色法测定（ＧＢ／Ｔ１５６８３－２００８）；粗纤维含量采用酸碱水解法测定（ＧＢ／Ｔ ５００９．１０－２００３）；灰分含量采用灼烧法测定（ＧＢ ５００９．４－２０１０）。
１．３．２ 白度的测定 将ＤＳＢＤ－１数字白度仪（温州鹿东仪器厂）经２号白板校正后，将样品放置在白度仪上测定淀粉白度。
１．４ 淀粉糊化特性的测定
当淀粉含水量为１２０ｇ／ｋｇ时，称取样品２．０ｇ，加蒸馏水２５．０ｍＬ，５０℃下保温１ｍｉｎ，在３．７ｍｉｎ内升温至９５℃，保持２．５ｍｉｎ，然后在３．８ｍｉｎ内冷却至５０℃，保持２ｍｉｎ，然后放入ＲＶＡ－３Ｄ型快速黏度测定仪（澳大利亚Ｎｅｗｓｐｏｒｔ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ仪器公司）中，前１０ｓ内以９６０ｒ／ｍｉｎ搅拌，之后的整个过程以１６０ｒ／ｍｉｎ搅拌［９－１３］。整个过程历时１３ｍｉｎ，用Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｙｃｌｅ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ配套软件进行分析。
１．５ 食品添加剂对糜子淀粉糊化特性的影响
１．５．１ 淀粉乳 称取适量淀粉和蒸馏水分别配制
质量分数４．０％，６．０％，８．０％，１０．０％，１２．０％的淀粉乳，分析不同淀粉乳含量对糜子淀粉糊化特性的影响。
１．５．２ 蔗 糖 以糜子淀粉乳质量为基准，分别添加质量分数０．０％，３．０％，６．０％，９．０％，１２．０％的蔗糖，分析蔗糖对糜子淀粉糊化特性的影响。
１．５．３ ＮａＣｌ 以糜子淀粉乳质量为基准，分别添加质量分数０．０％，２．０％，３．０％，５．０％，７．０％的ＮａＣｌ，分析ＮａＣｌ对糜子淀粉糊化特性的影响。１．５．４ ｐＨ 以糜子淀粉乳质量为基准，用ＨＣｌ和ＮａＯＨ分别配制ｐＨ为３．０，５．０，７．０，１０．０，１２．０的溶液添加到淀粉中，分析不同ｐＨ对糜子淀粉糊化特性的影响。
２ 结果与分析
２．１ 糜子淀粉的基本理化指标
由表１可知，“榆黍１号”的淀粉白度可达到９８．２％，与糯米淀粉相差不大，优于马铃薯和小米淀粉；同时其淀粉含量可达到８９５．８ｇ／ｋｇ，但直链淀粉含量仅为１２．６ｇ／ｋｇ，表明淀粉黏度大、不易老化回生；糜子淀粉中的蛋白质、粗脂肪含量较低，不易变质。表明“榆黍１号”的淀粉符合国家食用淀粉优级品的标准［４］，可以满足食品工业的使用要求。
２．２ 糜子淀粉的糊化特性
表２表明，糜子淀粉的峰值黏度低于马铃薯淀粉，高于小米淀粉，与糯米淀粉比较接近；破损值低于马铃薯、糯米和小米淀粉；回生值低于马铃薯、小米淀粉，与糯米淀粉接近。与糯米淀粉相比，糜子淀粉的峰值黏度、谷值黏度、破损值、终黏度相差不大，但糊化温度升高。可见，糜子淀粉的糊化特性接近糯米淀粉，黏度较大，热稳定性较好，不易老化回生，可用作食品增稠剂和稳定剂。
２．３ 食品添加剂对糜子淀粉糊化特性的影响
２．３．１ 淀粉乳 由表３可以看出，淀粉乳对糜子淀粉的糊化特性影响较大。随着淀粉乳质量分数的增加，糜子淀粉的峰值黏度、谷值黏度、破损值、回生值均增大，表明糜子淀粉热稳定性下降，抗老化能力减弱。当淀粉乳质量分数为１２．０％时，糜子淀粉的峰值黏度高达２ ２１３ｃＰ，与马铃薯淀粉接近，但破损值、回生值均高于马铃薯淀粉，表明糜子淀粉易于老化回生。这可能是由于随着淀粉乳含量的增加，单位体积内直链淀粉和支链淀粉的数量增多，淀粉分子之间接触的机会也就增多，糜子淀粉的糊化特性也随之发生变化［１４］。
２．３．２ 蔗 糖 由表４可以看出，随着蔗糖质量分数的增加，糜子淀粉的糊化温度明显升高，峰值黏度、谷值黏度、破损值、终黏度、回生值均呈增加的趋势，这表明添加蔗糖会使糜子淀粉的黏度增加，热稳定性变差，抗老化能力减弱。究其原因可能是因为具有可形成更多氢键位的单双糖分子取代了水分子，其与淀粉分子键间以氢键相联，形成糖桥，使淀粉粒子变大，从而导致淀粉糊的黏度增大［１５］。
２．３．３ ＮａＣｌ 由表５可见，随着ＮａＣｌ质量分数的增加，糜子淀粉的糊化温度升高，峰值黏度、回生值增加，破损值减小，表明添加ＮａＣｌ使糜子淀粉热稳定性增加，抗老化能力减弱。分析原因，可能是由于ＮａＣｌ为中强电解质，在水中可以完全水解为Ｎａ＋和Ｃｌ－，Ｎａ＋与淀粉中的羟基发生作用，导致电荷下降，斥力减小，从而引起淀粉糊化性质发生变化；也可能是因为含有ＮａＣｌ的淀粉乳受热发生糊化作用时，ＮａＣｌ的存在降低了水的活度，影响了淀粉分子与水分子之间的相互作用，进而使淀粉的糊化特性受到影响［６］。
２．３．４ ｐＨ 由表６可以看出，与ｐＨ＝７．０相比，酸性或碱性条件均会使糜子淀粉的峰值黏度、谷值黏度和破损值增加，回生值减小。可知酸性或碱性条件下，糜子淀粉热稳定性变差，抗老化能力增强。ｐＨ＝１２．０时，糊化温度最高；ｐＨ＝３．０时，糊化温度最低。
３ 讨 论
本研究结果表明，通过碱提法得到的糜子淀粉白度为９８．２％，仅次于糯米淀粉，优于马铃薯和小米淀粉；糜子淀粉中的蛋白质和粗脂肪残留量最少，在放置过程中不易氧化变味；并且淀粉含量可达到８９５．８ｇ／ｋｇ。
本研究中，不同质量分数淀粉乳对糜子淀粉的糊化特性影响明显。随着淀粉乳质量分数的增加，峰值黏度、谷值黏度、破损值、终黏度、回生值均大幅度上升，其中当淀粉乳的质量分数为１２．０％时，糜子淀粉以上指标均最大，表明糜子淀粉此时的热稳定性最差，最易老化，凝胶性最强，这与马铃薯淀粉［７］、荞麦淀粉［１６］、玉米淀粉［１７］的性质一致。本研究中，常见食品添加剂ＮａＣｌ、蔗糖、酸或碱的存在，均影响了糜子淀粉的糊化特性。随着蔗糖的加入，糜子淀粉的热稳定性变差，抗老化能力减弱，糊化温度升高。这与前人研究的添加蔗糖后，马铃薯淀粉［１６］热稳定性变差；荞麦淀粉［１６］黏性增加，糊化温度升高，热稳定性和抗老化能力变化不大及玉米淀粉［１７］的黏性降低，热稳性增强，抗老化能力增强有差异。ＮａＣｌ的加入使糜子淀粉的热稳定性增加，抗老化能力减弱，糊化温度升高，这与前人对马铃薯淀粉［７］、荞麦淀粉［１６］、玉米淀粉［１７］的研究结论一致。本试验中，在酸性或碱性条件下，糜子淀粉的峰值黏度增加，热稳定性变差，抗老化能力增强，糊化温度变化不大，这与前人对荞麦淀粉［１６］的研究结果一致。由此可知，不同的食品添加剂对不同品种的淀粉糊化特性影响不同，具体原因有待进一步研究。因此，在加工食品时，应该根据加工目的选择适宜的淀粉种类、加工条件和添加物，以达到更好的加工效果。