不同原料羟丙基二淀粉磷酸酯性能比较及在酸乳中应用.docx

不同原料羟丙基二淀粉磷酸酯性能比较及在酸乳中应用何绍凯，郭振福，杨文英，刘文娟，史琦云，田映良(甘肃省马铃薯变性淀粉工程技术研究中心,甘肃圣大方舟马铃薯变性淀粉有限公司,定西 743022)摘要研究了以马铃薯淀粉s木薯淀粉s蜡质玉米淀粉和玉米淀粉为原料制备的羟丙基二淀粉磷酸酯在brabender 黏度曲线s不同介质中黏度s透明度和冻融稳定性等性能差异,探讨了不 同原料羟丙基二淀粉磷酸酯在酸乳的制作中对酸乳黏度s贮藏稳定性及感官评价的影响o实验 结果显示(1)马铃薯羟丙基二淀粉磷酸酯具有较低的糊化温度和较高的峰值黏度:(2)蔗糖和 柠檬酸能不同程度地提高羟丙基二淀粉磷酸酯的黏度:(3)较之玉米羟丙基二淀粉磷酸酯,马铃 薯s木薯和蜡质玉米羟丙基二淀粉磷酸酯具有更好的冻融稳定性:(4)4种羟丙基二淀粉磷酸酯 透明度均不高:(5)4种变性淀粉均可不同程度改善酸乳的品质,提高酸乳的稠度,降低乳清析 出率和提高产品贮藏期o关键词淀粉:羟丙基二淀粉磷酸酯:黏度:性能:酸乳中图分类号ts 252.54文献标志码a文章编号1005-9989(2014)11-0274-05doi:10.13684/ki.spkj.2014.11.058difference in the properties among the hydroxypropyl distarchphosphates from various raw starches and their applications in yoghurt productionhe shao-kai, guo zhen-fu, yang wen-ying, liu wen-juan, shi qi-yun, tian ying-liang(gansu engineering and technology research center of modified potato starch,gansu gldark modified potato starch co, ltd, dingxi 743022)abstract: hydroxypropyl distarch phosphates were prepared from potato starch, tapioca starch, waxycorn starch, and corn starch, respectively. their property difference in the brabender viscosity behavior, viscosity in different media, transparency, and freeze-thaw stability was studied. these four starches were applied in yogurt production and their impacts on yogurt viscosity, storage stability, and sensory evaluation are discussed. the results show: (1)hydroxypropyl potato distarch phosphate has a lower gelatinization temperature and a higher peak viscosity in the brabender viscosity curve; (2)sugar and citric acid can lead to an increase in their viscosities; (3)hydroxypropyl distarch phosphates from potato, cassava, and waxy maize starch have a better freeze-thaw stability than that from corn; (4)these four starches dampen the transparency; (5)these four starches can improve the yogurt quality, enhance the yogurt consistency,收稿日期：2014-05-25基金项目：国家科技支撑计划项目(2012bad32b01)o作者简介：何绍凯(1984),男,硕士,主要从事变性淀粉研究与应用的研究工作o 274 食 品 科 技food science and technology添加剂与调味品2014年 第39卷 第11期lower the whey separation rate, and prolong the storage time, at different levels.key words: starch; hydroxypropyl distarch phosphate; viscosity; property; yoghurt华高压均质机厂；722-n可见分光光度计：上海欣茂仪器有限公司；ndj-1型旋转式黏度仪：上 海昌吉地质仪器有限公司；fa2004型电子天平： 上海良平仪器仪表有限公司；hh-1型恒温水浴 锅、jj-1型电动搅拌器：金坛市恒丰仪器厂；酸 乳机：润盈生物工程(上海)有限公司；phs-3c型 酸度计：上海大普仪器有限公司。1.3 实验方法羟丙基二淀粉磷酸酯是淀粉与环氧丙烷和 磷酸化试剂反应得到的一种复合变性淀粉，产品 兼有羟丙基淀粉和交联淀粉的特性：黏度热稳定 性好、耐酸性强、抗剪切、抗老化等1-2。我国 gb2760规定：羟丙基二淀粉磷酸酯可作为增稠剂 在各类食品中根据生产需要适宜添加使用，其ins 号为1442，cns号为20.0163。目前，羟丙基二淀 粉磷酸酯已广泛应用于果酱、酸乳、蚝油等食品中4-7。酸乳是由鲜奶通过乳酸发酵得到的一种乳制 品，它具有良好的口味、优良的质构、较高的营 养价值以及独特的保健功能，受到人们的喜爱。 但是，酸乳产品在生产、储藏和运输过程中，易 出现乳清析出的现象，致使品质下降，存储时间 缩短。人们发现，通过添加变性淀粉可有效地解 决酸乳中乳清析出的问题，同时又可以提高酸乳 的稠度、质地、持水性、口感等品质特性8-9。由于种类和品种不同，淀粉在颗粒形貌、 分子聚合度、支链含量等诸多方面存在着较大差 异。所以，由不同原料生产的羟丙基二淀粉磷酸 酯势必在性能上也大相径庭。本文研究了以马铃 薯、木薯、蜡质玉米和玉米淀粉为原料制成的羟 丙基二淀粉磷酸酯在brabender 黏度曲线、不同介 质中的黏度特性、透明度以及冻融稳定性等性质 上的差异，将其应用于酸乳中，比较了它们对酸 乳品质的影响，以期为酸乳用羟丙基二淀粉磷酸 酯的生产和应用提供理论依据。brabender黏度曲线的测定 10 1.3.1 使 用viscograph-e型brabender黏度仪进行淀粉黏度测定，测试条件：淀粉乳浓度6%；转速75 r/min；范 围700 cmg；起始温度30 ；升温速率3 /min； 升温到92 ，保温15 min，然后以3 /min的速度 降温到55 ，保温15 min。测试结束后，保存测 试数据，得到一条黏度随温度和时间连续变化的 黏度曲线。为了便于数据分析，在曲线上选取6个 关键点：a.开始糊化的温度，；b.峰值黏度， bu；c.92 恒温开始的黏度，bu；d.冷却阶段 开始的黏度，bu；e.冷却阶段结束的黏度，bu； f.最终恒温阶段结束的黏度，bu。1.3.2 不同介质中淀粉黏度的测定7 分别用4%质 量浓度的蔗糖水溶液和ph为3.0的柠檬酸水溶液配 置质量浓度为4%的淀粉乳液，在95 水浴中加 热糊化20 min，取出冷却至25 ，用ndj-1型黏 度计测其黏度。同时用纯水配置淀粉样品作为对 照，研究不同介质对羟丙基二淀粉磷酸酯黏度的 影响。1.3.3 透明度测定11 用纯水配置1%浓度的淀粉 乳，在95 水浴中糊化20 min后取出，冷却至25，于620 nm下测定其透光率。透光率反映了淀 粉颗粒在水中的分散程度，分散程度越大，光线 透过量就越大，透明度就越高。1.3.4冻融稳定性测定11 用纯水配置6%浓度的 淀粉乳，在95 水浴中加热糊化20 min取出，冷 却至25 ，倒入塑料杯中，加盖置于冰箱内，在-18 下冷冻24 h取出，自然解冻，观察淀粉糊的 组织状态。如此重复多次，至糊液的胶体结构破 坏，有水析出，记录有水析出时的冻融次数。冻 融次数越多，淀粉的冻融稳定性越好。1.4 酸乳的制作及评价 275 1 材料与方法1.1 实验材料马铃薯羟丙基二淀粉磷酸酯(gaf 002d)、木 薯羟丙基二淀粉磷酸酯(gaf 107c)、蜡质玉米羟 丙基二淀粉磷酸酯(gaf 301a)、玉米羟丙基二淀 粉磷酸酯(gaf 201e)：甘肃圣大方舟马铃薯变性 淀粉有限公司；蔗糖、柠檬酸：食品级；酸乳发 酵剂：嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌，润盈生物 工程(上海)有限公司。1.2 实验仪器viscograph-e型brabender黏度仪：德国 brabender公司；gyb30-65型高压均质机：上海东 食 品 科 技food science and technology添加剂与调味品2014年 第39卷 第11期1.4.1 酸乳制作 将鲜奶加热至50 ，加入变性淀粉(鲜奶量的0.5%)、白糖(鲜奶量的7%)，待 白糖溶解后，在l820 mpa下进行均质，95 杀菌15 min，冷却至43 ，加入菌种，搅拌均 匀后放入酸乳机中发酵6 h，取出于4 冰箱中 后熟和贮存。1.4.2 酸乳黏度的测定 将4 贮存24 h的酸乳取 出，用ndj-1型黏度计，4号转子，以60 r/min的转 速对样品进行黏度测定。1.4.3 酸乳离心析水率 将4 贮存24 h的酸乳取 出，倒入10 ml塑料离心管内，于4000 r/min转速 下离心10 min。取出离心管，将上清液倒入另一 只刻度离心管中，读出上清液的体积，并计算析 水率。1.4.4 酸乳储存稳定性的测定 将酸乳放置在冰箱 内4 下储存21 d，每天观察酸乳的组织状态变 化，记录有乳清析出时的时间。乳清析出的量越 少，时间越长，说明酸乳的稳定性越好。1.4.5感官评分 参照文献12方法，对酸乳的滋 味、组织状态、色泽等进行感官评价。粉所制备的羟丙基二淀粉磷酸酯的brabender黏度也会大相径庭。由图1和表1可得，4种不同羟丙基 二淀粉磷酸酯糊化温度大小关系是：gaf 002d gaf 107cgaf 301agaf 201e；在相同温度 和加热时间条件下，4种淀粉的黏度大小关系是： gaf 002dgaf 301agaf 107cgaf 201e。 蜡质玉米、木薯和玉米淀粉的羟丙基二淀粉磷酸 酯brabender黏度曲线较为平滑，在保温和冷却过 程中黏度变化不大；马铃薯羟丙基二淀粉磷酸酯 在加热和保温过程中，黏度逐渐增大，冷却后黏 度上升较大，这是由于马铃薯的淀粉颗粒最大， 淀粉链长，导致其黏度高，凝胶性强。2.1.2 不同介质中黏度的比较 蔗糖和柠檬酸是 食品加工中常用的配料，蔗糖会产生一定的渗透 压，柠檬酸会加速淀粉糊化过程中颗粒的膨胀和 破裂，研究不同介质对羟丙基二淀粉磷酸酯黏度 的影响，将对其在不同食品中的应用具有指导意 义。蔗糖和柠檬酸对4种羟丙基二淀粉磷酸酯黏度 的影响结果见图2。16002 结果与讨论2.1 不同原料羟丙基二淀粉磷酸酯特性比较2.1.1 brabender黏度曲线 不同原料羟丙基二淀粉 磷酸酯brabender黏度曲线示于图1中，曲线上各关 键点值列于表1。1200800400 0200010080 (002%1s00图2 不同介质对淀粉黏度的影响在相同测定条件下，4种羟丙基二淀粉磷酸 酯黏度大小顺序依次是：gaf 002dgaf 301a gaf 107cgaf 201e，该结果与brabender黏度曲 线测定中峰值黏度(b)相一致。蔗糖和柠檬酸均使4种羟丙基二淀粉磷酸酯的黏度增加，作用程度不 同：柠檬酸蔗糖纯水。与纯水中相比，4种羟 丙基二淀粉磷酸酯在蔗糖中的黏度：gaf 002d增 大了400 mpas，gaf 301a增大了300 mpas， gaf 107c增大了95 mpas，gaf 201e增大了70 mpas。蔗糖通过形成大量氢键吸纳了淀粉乳 中的一部分水分，间接增大了淀粉糊的浓度，导 致淀粉糊黏度升高。由于羟丙基二淀粉磷酸酯中 交联键的存在，增强了淀粉颗粒结构强度，抑制 了颗粒膨胀和破裂，使其在纯水中加热时黏度不 大。与纯水中相比，gaf 002d、gaf 301a、gaf60402001000s00107$001020s040s060 7njo图1 羟丙基二淀粉磷酸酯的brabender黏度曲线表1 brabender黏度曲线上各关键点的值淀粉a/?b/buc/bud/bue/buf/bugaf 002dgaf 301a gaf 107c gaf 201e58.561.960.267.71149573382909125403248111495733829016377886351411920833680140注：gaf 002d：马铃薯羟丙基二淀粉磷酸酯；gaf 301a：蜡质玉米羟丙基二淀粉磷酸酯；gaf107c：木薯羟丙基二淀粉磷酸酯；gaf201e：玉米羟丙基二淀粉磷酸酯。由于不同原料的淀粉在颗粒形貌、分子聚合度、支链含量等方面存有差异，导致不同原料淀 276 叻7#67叻7(.1bet)(s01( 201&q)=s食 品 科 技food science and technology添加剂与调味品2014年 第39卷 第11期107c和gaf 201e在柠檬酸溶液中的黏度分别增长了2.5倍、5.0倍、9.6倍和10.0倍。柠檬酸的加入会 促进淀粉颗粒进一步膨胀和破裂，使其在柠檬酸 溶液中黏度高于纯水中。2.1.3透明度和冻融稳定性比较 4种淀粉及其羟 丙基二淀粉磷酸酯淀粉糊的透明度和冻融稳定性 测定结果见表2。表2 淀粉的透明度和冻融稳定性ss00s0002s0020001s001000s000 淀粉 透光率/% 析水冻融次数/次 不同淀粉对酸乳黏度的影响gaf 002dgaf 301a gaf 107c gaf 201e 马铃薯淀粉蜡质玉米淀粉 木薯淀粉 玉米淀粉5.844.667742221图32.2.2酸乳离心析水率和储存稳定性4种羟丙基二淀粉磷酸酯对酸乳离心析水率和储存稳定性的 影响测定结果见表3。表3 羟丙基二淀粉磷酸酯对酸乳离心析水率和 储存稳定性的影响淀粉离心析水率/%乳清析水时间/dgaf 002dgaf 301a gaf 107c gaf 201e 对照273437465321 d内未析水21 d内未析水21 d内未析水1254种原淀粉及其羟丙基二淀粉磷酸酯淀粉糊的透明度均呈现：马铃薯木薯蜡质玉米玉 米，羟丙基二淀粉磷酸酯较其原淀粉相比，透明 度明显降低，透光率均不高。这是由于磷酸盐交 联引入羟丙基二淀粉磷酸酯分子，使化学交联键 强度远高于原淀粉中氢键，增强了颗粒结构的强 度，抑制了颗粒膨胀和破裂，减弱了光线的折射 和反射强度，致使淀粉透光率降低。羟丙基二淀 粉磷酸酯中的羟丙基团提高了淀粉颗粒的亲水 性，阻碍淀粉分子间氢键的缔合作用，提高了淀 粉的抗老化性11，所以，较原淀粉相比，4种不 同原料羟丙基二淀粉磷酸酯均有较好的冻融稳定 性，冻融稳定性大小关系为：gaf 107c gaf301agaf 002dgaf 201e。玉米淀粉中含有 较多的直链淀粉，直链淀粉在冷藏过程中易于取 向排列形成氢键，把淀粉分子结合的水分排挤出 来，其冻融稳定性略差。2.2 酸乳中的应用2.2.1 酸乳的黏度 不同羟丙基二淀粉磷酸酯对酸 乳黏度的影响测定结果见图3。4种羟丙基二淀粉磷酸酯均可不同程度地改善 酸乳的品质，提高产品的稠度，4种羟丙基二淀粉 磷酸酯对酸乳黏度增加的大小作用是：gaf 002dgaf 301agaf 107cgaf 201e。该结果与2.1.2中在柠檬酸条件下测定的结果相一致，表明 在酸性条件下黏度越高的淀粉对酸乳的增稠效果 越明显。牛乳中的酪蛋白是一种富含钙的天然磷酸酯蛋白质，在杀菌时会脱水形成不稳定的结构；其 球蛋白等电点的ph值为4.54.6，发酵成酸乳的最 终ph值为4.04.2，该条件下会发生聚集沉淀，这 是酸乳乳清析出的本质原因。离心析水率的大小 可以用来评价酸乳的组织结构，未加淀粉的对照 样品在存储5 d后就有乳清析出，其离心析水率最 大，达53%。添加羟丙基二淀粉磷酸酯均会降低 酸乳离心析水率和延长乳清析出时间，只是程度 不同：离心析水率最低的是gaf 002d，其次是 gaf 301a和gaf 107c，gaf 201e最大；添加马 铃薯、蜡质玉米和木薯羟丙基二淀粉磷酸酯的酸 乳样品在观察期间内均没有乳清析出，对酸乳组 织结构的改善效果较好，而玉米羟丙基二淀粉磷 酸酯的效果最差。2.2.3 感官评价 由表4可以看出，添加羟丙基二 淀粉磷酸酯的酸乳评分均高于对照样品，对照样 品的组织状态及细腻、爽滑度均较差；在色泽方 面，添加淀粉和对照无差异，这是由于变性淀粉 本身具有洁白的性质，加之添加量较低，所以对 色泽影响较小。酸乳均匀的组织形态、爽滑细腻 的口感主要取决于添加淀粉的黏度、低温老化 性、对蔗糖和酸的稳定性等。添加gaf 201e的样 品口感略显粗糙，组织不够均匀；添加gaf 107c 277 叻7(.1bet)食 品 科 技food science and technology添加剂与调味品2014年 第39卷 第11期的酸乳口感细腻，但稠度较差，组织结构不够均匀；添加gaf 002d和gaf 301a的样品，口感爽 滑、细腻，组织均匀，应用效果较佳。表4 酸乳的感官评价参考文献：张燕萍.变性淀粉制造与应用m.北京:化学工业出版 社,2007 张友松.变性淀粉生产与应用手册m.北京:中国轻工业 出版社,1999gb2760,食品添加剂使用标准s.中华人民共和国国家 标准,2011 黄巍峰,周雪松,古川.变性淀粉对烘焙果酱品质的影响 j.现代食品科技,2009,25(8):924-927 李志国,李娟.变性淀粉的性质及在搅拌型酸乳中的应用 j.中国食品添加剂,2005,(5):91-95 罗发兴,聂丽红,汪明振,等.交联羟丙基淀粉在耗油中的 应用j.食品工业科技,2009,(8):204-205 邹建,刘亚伟,郑岩.交联羟丙基木薯淀粉性质研究j.食 品科学,2006,27(9