（农产品加工及贮藏工程专业论文）莲子淀粉品质特性的研究与应用.pdf

摘要 淀粉作为莲子的主要成分，对莲子的加工特性及营养品质有着重要的影响。本文 较为系统的研究了莲子淀粉的颗粒特性、加工特性、功能学特性等品质学特性，并在 此基础上研究了莲子深加工产品中淀粉老化抑制的方法。通过实验研究结果如下： ( 1 ) 莲子淀粉颗粒特性的研究 莲子淀粉颗粒表面光滑，大多数淀粉颗粒呈椭圆形，少数为圆形和不规则形，粒 径范围在3 - 2 5 z m ，平均粒径为1 躯m ：有明显的偏心环纹和偏光十字：结晶结构属 于c 型。淀粉颗粒中脂肪和蛋白质含量较低，但直链淀粉含量较高，达4 0 以上，属 于高直链淀粉含量的特异性淀粉。 。 ( 2 ) 莲子淀粉分子特性的研究 高效液相色谱法测得莲子淀粉的重均分子量为l 7 x1 0 6 ，聚合度为1 0 4 5 0 ；莲子 直链淀粉的重均分子量为6 4 x1 0 5 ，聚合度为3 9 7 0 ：莲子支链淀粉的重均分子量为2 8 x1 0 6 ，聚合度为1 7 4 7 0 。酶解脱支法结合凝胶色谱法分析表明，莲子支链淀粉有5 级 分支，平均聚合度分别为8 、3 3 、5 3 、8 6 、1 1 1 6 。主链上有2 个分支，其它支链上仅 有1 2 个分支。具有主链较长、分支度较少、支链较短的特点。这与其它来源的支链 淀粉分子结构差别较大。 ( 3 ) 莲子淀粉加工特性的研究 莲子淀粉属限制型膨胀淀粉，透明度较低，凝沉速度较快；其凝胶具有较强的冻 融稳定性和较低的凝胶强度；布拉班德粘度曲线显示，莲子淀粉的糊化温度较高，达 7 7 i c ，热稳定性好，凝沉性强，冷粘度稳定性差，提示其易老化。这与莲子淀粉的 分子特性相符合。 利用差示扫描量热仪研究了莲子淀粉的糊化和老化动力学，研究表明：莲子淀粉 的糊化起始温度为6 4 4 1 2 ，糊化终止温度为7 7 9 。莲子淀粉的糊化过程属于一级反 应。利用a r r h e n i u s 方程求得莲子淀粉的糊化活化能e a 为7 2 9 7 1 d m o l 。与玉米淀粉较 接近。在不同温度下，莲子淀粉的老化度随着时间的增加而逐渐提高，其中冷藏条件 下的老化速率最大，室温次之，冻藏最小。a v r a m i 方程的计算结果显示，莲子淀粉储 存于冷藏条件时的老化速率是室温下的1 6 倍，是冻藏条件下的2 9 倍。 食品加工对莲子淀粉( 提取样品) 的改性研究表明，高压均质和超声波处理也能 显著降低莲子淀粉的特性粘度和返生沉淀量，而微波处理对莲子淀粉的返生沉淀量和 特性粘度影响不大，这可能与其高直链淀粉含量有关。提示高压均质和超声波处理在 莲子水磨浆制品( 如莲子汁、莲蓉) 的生产中具有一定的应用价值。 研究了食品工业中几种常用的食品乳化剂( 单甘酯、卵磷酯、硬脂酰乳酸钠、蔗 糖酯) 对莲子淀粉糊稳定性的影响。结果表明：单甘酯与莲子淀粉的络合能力最好， 其它依次为蔗糖酯、硬脂酰乳酸钠、卵磷酯，单甘酯对莲子淀粉糊具有最好的稳定效 果。 ( 4 ) 莲子淀粉功能学特性的研究 莲子生淀粉中抗性淀粉( r s ) 含量较低，仅为3 9 4 2 ，这不同于其他来源的生 淀粉。在2 5 的淀粉浓度，1 2 1 c 温度下糊化后老化产生的r s 含量最高，莲子淀粉的 老化速度非常迅速，冷却后r s 含量即高达3 8 2 ，但随着老化时间的延长，r s 含量 增加缓慢，老化2 4 h ( 4 下) 后可达4 1 2 。莲子淀粉具有制备商用抗性淀粉的价值。 莲子淀粉对双歧杆菌具有显著的增殖效应，其增殖效果接近异麦芽低聚糖，可作为新 的双歧生长因子。 研究了不同干燥方法对莲子( 整粒) 中r s 含量的影响，并将两种莲子形态( 自 然干燥的干莲和速冻鲜莲) 按不同熟化方式进行处理，测定处理后莲子的r s 含量以 及血糖指数。结果表明：自然干燥、熟风干燥、真空干燥和冷冻干燥后的莲子中r s 含量大大提高，均达8 0 ( 占总淀粉量) 以上，而经过微波干燥后r s 含量下降至8 ( 占总淀粉量) 。自然干燥的莲子经过熟化处理后，r s 含量虽比未处理前稍有下降， 但都保持在8 5 ( 占总淀粉量) 以上的较高水平，从总淀粉消化率推测的血糖指数来 看，血糖指数均低于5 5 ，属低血糖指数食品。而鲜莲经过不同熟化处理后，r s 含量 差异较大。其中鲜莲微波干燥后水煮样品r s 含量最低，为2 6 ，这大大低于其他处 理方式。这说明微波处理整粒莲子时，能使其内部的淀粉发生一定程度的改性，降低 了莲子中淀粉的老化率。因此，对于以整粒莲子形态出现的加工产品( 如莲子罐头) 而言，微波技术在防止淀粉老化方面具有的一定的应用价值。鲜莲、鲜莲微波干燥后 水煮样品的血糖指数均大于8 0 ，属于高血糖指数食品，这提示糖尿病患者不宜食用经 微波干燥的莲子，也不宜生食鲜莲。该研究为合理选择莲子的加工和食用方法及利用 莲子开发低血糖指数食品提供了科学依据。 研究了微波干燥后水煮样品( 高血糖指数) ，鲜莲水煮样品( 中血糖指数) ，干莲 水煮样品( 低血糖指数) ，鲜莲高压蒸煮样品( 低血糖指数) 对糖尿病大鼠降血糖作 用的影响。结果表明：莲子不同的加工方法对糖尿病大鼠的降血糖作用有显著差异， 除微波干燥后水煮样品外，其余样品均能显著降低大鼠的空腹血糖并改善其糖耐量( p o 0 5 ) 。微波干燥后水煮样品对大鼠肝肾的抗氧化能力也较其他样品弱。微波干燥后 i i 的莲子不具有降血糖作用，这可能与其较高的血糖指数有关。这有力的证明了不周加 工方式对莲子的降血糖功能有重要影响。 ( 5 ) 莲子加工产品淀粉老化抑制的研究 本文以莲子罐头产品为对象，研究了罐藏莲子硬度变化的动力学模型以及淀粉抗 老化剂和微波前处理工艺对产品品质的影响，并探讨了微波前处理抑制淀粉老化的杌 理。结果表明，莲子制成罐头后，贮藏过程中莲子的r s 含量无显著变化，而莲子的 硬度先迅速上升，而后渐趋平缓并保持在一定的范围，利用a v r a m i 方程建立罐藏莲 子的硬度变化动力学方程为：f = a 1 一e x p ( k t ) 1 。感官品尝显示莲子罐头在4 c 下贮藏3 0 天即出现轻微返生味。添加一定量的淀粉抗老化剂( 海藻糖、单甘酯、蔗糖酯) ，能 够不同程度的降低莲子的硬度并延迟返生味的出现，通过正交实验，得出最优组合为 海藻糖2 o ，单甘酯0 1 5 ，蔗糖酯o 0 5 ，该组合能使罐藏莲子的硬度( f m 。) 降 低约3 0 ，返生味的产生时间推迟至9 0 天。对莲子进行微波前处理能使罐藏莲子的 硬度再降低约4 6 ，改善了产品的口感，并且在1 年观察期内未出现返生味。微波前 处理结合淀粉抗老化剂的工艺技术具有重大的商业应用价值。 关键词：莲子；淀粉；品质特性；老化抑制；莲子罐头 1 1 1 a b s t r a c t a sam a j o rc o m p o n e n to fl o t u s - s e e d ，s t a r c ha f f e c t si t sp r o c e s s i n gc h a r a c t e r i s t i c sa n d n u t r i t i o n a lq u a l i t yl a r g e ly t h eg r a n u l a r , p r o c e s s i n g ，a n df u n c t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c so f l o t u s - s e e dw e r es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e di nt h i s p a p e r o nt h eb a s i s ，t h em e t h o d so f a n t i r c t r o g r a d a t i o ni nl o t u s s e e dp r o d u c t sw e r ea l s os t u d i e d t h er e s u l t sa sf o l l o w i n g ： ( 1 ) s t u d i e do nt h eg r a n u l a rc h a r a c t e r i s t i c so fl o t u s s e e ds t a r c h t h el o t u s s e e ds t a r c hg r a n u l eh a ss m o o t hs u r f a c e ，e l l i p t i cs h a p em o s t l y , f e wo ft h e m w a sr o u n do ri r r e g u l a r t h eg r a n u l eh a v eas i z er a n g eo f3 - 2 5 u m ，a n d1 私mi na v e r a g e t h eg r a n u l eh a so b v i o u se c c e n t r i cr i n gv e i n i n ga n dp o l a r i z a t i o nc r o s s t h es t a r c hp o s s e s s e s c x r dp a t t e r n t h ec o n t e n to ff a ta n dp r o t e i nw a sl o w b u t i tw a sas p e c i f i cs t a r c hw i t h h j g ha m y l o s ec o n t e n tw h i c hw a sa b o v e4 0 ( 2 ) s t u d i e do nm o l e c u l a rc h a r a c t e r i s t i e so fl o t u s s e e ds t a r c h m e a s u r e db yh i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) m e t h o d ，t h ew e i 曲t a v e r a g em o l e c u l a rw e i g h ta n dp o l y m e r i z a t i o nd e g r e eo fl o t u s - s e e ds t a r c hw e r e1 ，7 x 1 0 6a n d 1 0 4 5 0r e s p e c t i v e l y , t h a to fa m y l o s ew e r e6 4 x 1 0 sa n d3 9 7 0 ，a m y l o p e c t i nw e r e2 8 x 1 0 6a n d 1 7 4 7 0 ， m e t h o d so fe n z y m a t i cd e b r a n c h i n gc o m b i n e dw i t hg e lc h r o m a t o g r a p h yw e r eu s e dt o i n v e s t i g a t et h em o l e c u l a rs t r u c t u r eo fl o t u s - s e e da m y l o p e c t i n 1 1 l er e s u l t ss h o w e dt h e r e w e r ef i v ed e g r e eb r a n c h e dc h a i n si na na m y l o p e c t i nm o l e c u l e ，w h i c hp o l y m e r i z a t i o n d e g r e e sw e r er e s p e c t i v e l y8 ，3 3 ，5 3 ，8 6 ，1 1 1 6 t h e r ew e r e2b r a n c h e dc h a i ni nt h em a i n c h a i n a n do n l y1 - 2i ne v e r yb r a n c h e dc h a i n t h el o t u s - s e e da m y l o p e c t i nh a st h el o n g e r m a i nc h a i n ，t h el o w e rb r a n c hd e g r e ea n dt h es h o r t e rb r a n c h e dc h a i n ，w h i c hw a sd i f f e r e n t f r o mt h eo t h e ra m y l o p e c t i ns t r u c t u r e ( 3 ) s t u d i e do up r o c e s s i n gc h a r a c t e r i s t i c so fl o t u s s e e ds t a r c h l o t u s - s e e ds t a r c hw a sar e s t r i c t i v es w e l l i n gs t a r c h i th a sl o w e rc l a r i t y , m o r er a p i d r e t r o g r a d a t i o n ，b e t t e rf r e e z e - t h a ws t a b i l i t ya n dl o w e rg e ls t r e n g t h i tc a nb cs e e nf r o mt h e b r a b e n d e rv i s c o s i t yt h a tt h el o t u s s e e ds t a r c hh a sah i g h e rg e l a t i n i z a t i o nt e m p e r a t u r e ( 7 7 1 ) ，b e t t e rt h e r m o s t a b i l i t y , s t r o n g e rr e t r o g r a d a t i o n ，w e a k e rc o l dv i s c o s i t ys t a b i l i t y n e r e s u l t sa c c o r d e dw i t hi t sm o l e c u l a rc h a r a c t e r i s t i c s g e l a t i n i z a t i o na n dr e t r o g r a d a t i o nd y n a m i c so fl o t u s s e e ds t a r c hw a ss t u d i e db yd s c t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h ei n i t i a lg e l a t i n i z a t i o nt e m p e r a t u r eo fl o t u s s e e ds t a r c hw a s6 4 4 c i v a n dt h ef i n a lt e m p e r a t u r ew a s7 7 9 c i tw a sf o u n dt h a tg e l a t i n i z a t i o no fl o t u s s e e ds t a r c h w a saf i r s t o r d e rr e a c t i o na n dg e l a t i n i z a t i o na c t i v a t i o ne n e r g yo b t a i n e db ya r r h e n i u s e q u a t i o nw a s7 2 9 7 k j t o o l ，w h i c hw a s c l o s ei ot h a to fc o r ns t a r c h a td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s , t h ed e g r e eo fr e t r o g r a d a t i o ni n c r e a s e dw i t hs t o r a g et i m e i ti n d i c a t e dt h a tt h er e t r o g r a d er a t e u n d e r r e f r i g e r a t e dc o n d i t i o n sw a sh i i g h e s t ，t h en e x tw a s u n d e rt h er o o m t e m p e r a t u r e , a n d t h e l o w e s tw a su n d e rt h ef r o z e ns t o r a g et e m p e r a t u r e t h er e s u l t sc a l c u l a t e db ya v r a m ie q u a t i o n i n d i c a t e dt h a tt h er e t r o g r a d er a t es t o r e du n d e rr e f r i g e r a t e dc o n d i t i o n sw a g1 6t i m e sh i g h e r t h a nt h a to fu n d e rt h er o o mt e m p e r a t u r e ，a n d2 9t i m e sh i 9 1 l e rt h a nt h a to fu n d e rt h ef r o z e n s t o r a g et e m p e r a t u r e m o d i f i c a t i o no fl o t u s - s e e ds t a r c hb yf o o dp r o c e s s i n gi n d i c a t e dt h a th i g h - p r e s s u r e h o m o g e n i z a t i o na n du l t r a s o n i ct r e a t m e n tc o u l dd e c r e a s et h ev i s c o s i t yc h a r a c t e r i s t i c sa n d r e t r o g r a d ed e p o s i t i o ns i g n i f i c a n t l y b u t ，m i c r o w a v et r e a t m e n th a df e we f f e c t s ；i tm a y b e r e f e rt ot h eh i g h e ra m y l o s ec o n t e n to fs t a r c h t h er e s u l t ss u g g e s t e dt h a th i g h p r e s s u r e h o m o g e n i z a t i o na n du l t r a s o n i ct r e a t m e n th a v eac e r t a i na p p l i c a t i o nv a l u ef o rm a n u f a c t u r i n g l o t u s - s e e dl i q u i dp r o d u c t s ( s u c ha sl o t u s - s e e dj u i c c ，l o t u s s e e dp a s t e ) c e r t a i n l y e f f e c to ff o o de m u l s i f i e ro ns t a b i l i t yo fl o t u s - s e e ds t a r c hp a s t ew a ss t u d i e d t h er e s u l t s s h o w e dt h a tm o n o s t e a r i nh a dh i g h e s tc o m p l e x i n gc a p a c i t yw i t hl o t u s s e e ds t a r c h ，f o l l o w e d b ys u c r o s ee s t e r , s t e a r y ll a c t y l a t ea n dl e c i t h i ni nt u r n a n dm o n o s t e a r i nh a dt h eb e s t s t a b i l i z i n ge f f e c to nl o t u s s e e ds t a r c hp a s t e ( 4 ) s t u d i e do nn u t r i t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c so fl o t u s s e e ds t a r c h t h ec o n t e n to fr e s i s t a n ts t a r c h 但s ) i nc r u d es t a r c ho fl o t u s s e e di sl o w e r , j u s to n l y 3 9 4 2 w h i c hi sd i f f e r e n tf r o mo t h e rc r u d es t a r c h e s 。i tc o u l do b t a i nt h eh i g h e s tc o n t e n t o fr sb yt h ec o n d i t i o no f2 5 s t a r c hp a s t eg e l a t i n i z e da t1 2 1 c ，r e t r o g r a d e da t4 c l o t u s s e e ds t a r c hr e t r o g r a d e dv e r yq u i c k l y t h er sc o n t e n ti ns t a r c hp a s t er e a c h e du pt o 3 8 2 a ss o o na sb e i n gc o o l e d a n di n c r e a s e ds l o w l ya sp r o l o n g e dt h er e t r o g r a d a t i o nt i m e i tc o u l dr e a c hu pt o4 1 2 f o rr e t r o g r a d e d2 4 h ( a t4 ) l o t u s s e e ds t a r c hh a st h e c o m m e r c i a lv a l u eo fr sm a n u f a c t u r e l o t u s s e e ds t a r c hh a st h es i g n i f i c a n tm u l t i p l i c a t i o n e f f e c to nb i f i d o b a c t e r i u m ，w h i c hi sc l o s et oi s o m a l t o o l i g o s a c c h a r i d e ，s ol o t u s s e e ds t a r c h c a nb eu s e da san e wb i f i d u sf a c t o n e f f e c t o fd i f f e r e n td r y i n gm e t h o d so nt h er sc o n t e n to fl o t u s s e e dw a ss t u d i e d n a t u r a l l yd r ya n df r e s h ( q u i c kf r o z e n ) l o t u s - s e e dw e r eh e a t e db yv a r i o u sp r o c e s s i n g v r e s p e c t i v e l y , a n di t sr sc o n t e n ta n dg l y c e m i ci n d e xw e r ed e t e r m i n e d t h er e s u l t ss h o w e d t h a tt h er sc o n t e n t ( i nt h et o t a la m o u n to fs t a r c h ) o fl o t u s s e e dw a si n c r e a s e dt oo v e r8 0 a f t e rn a t u r a l l yd r y , h o ta i rd r y , v a c u u md r yo rf r e e z ed r y b u tm i c r o w a v ed r yc o u l dd e c r e a s e t h er sc o n t e n td o w nt o8 n om a t t e rw h a th e a t i n gp r o c e s s i n gc o u l dd e c r e a s et h er s c o n t e n to fn a t u r a l l yd r yl o t u s - s e e dl i g h t l y , b u ti tc o u l dm a i n t a i nah i 曲r sc o n t e n to v e r8 5 i t sg l y c e m i ei n d e xw h i c hi n f e r r e df r o mt h et o t a ls t a r c hd i g e s t i b i l i t yw a sa l lb e l o w5 5 s o t h o s el o t u s s e e dw e r ei nt h er a n g eo fl o wg l y c e m i ci n d e x h e a t e db yv a r i o u sp r o c e s s i n g c o u l dm a k eag r e a td i f f e r e n c ei nr sc o n t e n to ff r e s hl o t u s - s e e d t h el o w e s to n ew a s2 6 w h e nf r e s hl o t u s s e e dw a st r e a t e db yw a t e rc o o k i n ga f t e rm i c r o w a v ed r y ( w c m 讲i t i n d i c a t e dt h a ts t a r c hi nl o t u s - s e e dm i g h tb em o d i f i e db ym i c r o w a v et r e a t m e n ts oa st o d e c r e a s et h er e t r o g r a d e dr a t e s o ，f o rt h ep r o d u c t so fl o t u s s e e dw i t hi n t a c ts h a p es u c ha s l o t u s s e e d c a n n e d ，m i c r o w a v et r e a t m e n t h a s ac e r t a i n a p p l i c a t i o n v a l u e i n a n t i r e t r o g r a d a t i o no fs t a r c h f r e s hl o t u s s e e da n dt h ew c m d f r e s hl o t u s s e e dw e l ei nt h e r a n g eo fh i g hg l y c e m i ci n d e xf o ri t sg l y c e m i ci n d e x e se x c e e d e d8 0 i ts u g g e s t e dt h a tt h e m i c r o w a v ed r yl o t u s s e e da n df r e s hl o t u s s e e dw e r en o ts u i t a b l ef o rd