范文一:淀粉糊化过程影响因素
淀粉糊化过程影响因素
过程
淀粉要完成整个糊化过程,必须要经过三个阶段:即可逆吸水阶段、不可逆吸水阶段和颗粒解体阶段。
1)可逆吸水阶段
淀粉处在室温条件下,即使浸泡在冷水中也不会发生任何性质的变化。存在于冷水中的淀粉经搅拌后则成为悬浊液,若停止搅拌淀粉颗粒又会慢慢重新下沉。在冷水浸泡的过程中,淀粉颗粒虽然由于吸收少量的水分使得体积略有膨胀,但却未影响到颗粒中的结晶部分,所以淀粉的基本性质并不改变。处在这一阶段的淀粉颗粒,进入颗粒内的水分子可以随着淀粉的重新干燥而将吸入的水分子排出,干燥后仍完全恢复到原来的状态,故这一阶段称为淀粉的可逆吸水阶段。
2)不可逆吸水阶段
淀粉与水处在受热加温的条件下,水分子开始逐渐进入淀粉颗粒内的结晶区域,这时便出现了不可逆吸水的现象。这是因为外界的温度升高,淀粉分子内的一些化学键变得很不稳定,从而有利于这些键的断裂。随着这些化学键的断裂,淀粉颗粒内结晶区域则由原来排列紧密的状态变为疏松状态,使得淀粉的吸水量迅速增加。淀粉颗粒的体积也由此急剧膨胀,其体积可膨胀到原始体积的50~100倍。处在这一阶段的淀粉如果把它重新进行干燥,其水分也不会完全排出而恢复到原来的结构,故称为不可逆吸水阶段。
3)颗粒解体阶段
淀粉颗粒经过第二阶段的不可逆吸水后,很快进入第三阶段—颗粒解体阶段。因为,这时淀粉所处的环境温度还在继续提高,所以淀粉颗粒仍在继续吸水膨胀。当其体积膨胀到一定限度后,颗粒便出现破裂现象,颗粒内的淀粉分子向各方向伸展扩散,溶出颗粒体外,扩展开来的淀粉分子之间会互相联结、缠绕,形成一个网状的含水胶体。这就是淀粉完成糊化后所表现出来的糊状体。
影响因素
影响淀粉糊化的因素有: A 淀粉的种类和颗粒大小;
B 食品中的含水量;
C 添加物:高浓度糖降低淀粉的糊化,脂类物质能与淀粉形成复合物降低糊化程度,提高糊化温度,食盐有时会使糊化温度提高,有时会使糊化温度降低;
D 酸度:在 pH 4-7 的范围内酸度对糊化的影响不明显,当 pH 大于10.0,降低酸度会加速糊化
范文二:淀粉糊化的过程及影响因素
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环层结构,有时需要用热水处理或冷水长期浸泡,或用稀薄的铬酸溶液或碘化钾溶液慢慢作用后,会表现出来环层结构。
(2)粒心或核
各环层共同围绕的一点称为粒心或核。
粒心位于中央,为同心环纹,如禾谷类淀粉。粒心偏于一端,为偏心环纹,如马铃薯淀粉。粒心位置和显著程度依淀粉种类而异。由于粒心部分含水较多,比较柔软,故在加热干燥时常常造成裂纹,根据裂纹的形态,也可以辨别淀粉粒的来源和种类,如玉米淀粉粒为星状裂纹,甘薯淀粉粒为星状、放射状或不规则的十字裂纹。
淀粉粒依其本身构造(如粒心的数目和环层的排列的不同)又可分为单粒、复粒、半复粒三种。单粒只有一个粒心,如玉米和小麦淀粉粒。复粒由几个单粒组成,具有几个粒心。尽管每个单粒可能原来都是多角形,但在复粒的外围,仍然显出统一的轮廓,如大米和燕麦的淀粉粒。半复粒的内部有两个单粒,各有各的粒心和环层,但是最外围的几个环轮则是共同的,因而构成的是一个整粒。
在同一个细胞中,所有的淀粉粒,可以全为单粒,也可以同时存在几种不同的类型。例如燕麦淀粉粒,除大多数为复粒外,也夹有单粒。小麦淀粉粒,除大多数为单粒外,也有复粒。马铃薯淀粉粒除单粒外,有时也形成复粒和半复粒。
(3)淀粉颗粒的晶体构造
淀粉颗粒的晶体构造有双折
射性及偏光十字两种。双折射性及偏光十字。双折射性是由于淀粉粒的高度有序性(方向性)所引起的,高度有序的物质都有双折射性。淀粉粒配成1%的淀粉乳,在偏光显微镜下观察,呈现黑色的十字,将颗粒分成4个白色的区域,称为偏光十字或马耳他十字。这是淀粉粒为球晶体的重要标志。十字的交叉点位于粒心,因此可以帮助粒心的定位。不同品种淀粉粒的偏光十字的位置、形状和明显程度不同,依此可鉴别淀粉品种,如马铃薯淀粉的偏光十字最明显,玉米、高粱和木薯淀粉明显程度稍逊,小麦淀粉偏光十字最不明显。
3.淀粉颗粒的持水能力
因为淀粉颗粒中有很多暴露的羟基,所以淀粉具有较强的持水能力。淀粉的持水能力与淀粉颗粒的大小、结构的紧密程度以及环境的相对湿度有关。一般情况下,玉米淀粉的含水量约为12%、马铃薯和甘薯淀粉的含水量均为20%左右。在一定温度和相对湿度条件下,淀粉的持水性会达到一个平衡状态,此时的水分含量称作平衡水分。如果产品中的水分高于平衡水分,则产品中的水分向空气中转移;如果产品中的水分低于平衡水分,则产品吸收空气中的水分。所以,在一定的水分含量以下时产品可以安全贮藏而不会变质,此时的水分含量又称为安全水分。◇
栏目主持人:段军义
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淀粉在水中是不溶解的,在不断搅拌的情况下,可形成均一的悬浮液,如果将淀粉悬浮液加热到一定温度,淀粉乳液的黏度会逐渐增大,形成具有很大黏性的淀粉糊,这种现象就是淀粉的糊化。黏度开始增加的温度叫做糊化温度。淀粉糊化的实质是,在加热的作用下结晶或非结晶的淀粉分子间的氢键缔合被破坏,淀粉分子由紧密的有序排列变成散乱的无序排列,这时的淀粉称糊化淀粉,也称α-淀粉,它是容易分散于冷水的无定形粉末,晶体结构完全被破坏。日常生活中人们经常用面粉加热后作成糨糊就是利用淀粉糊化的性质。
淀粉颗粒的形状和颗粒内部淀粉分子间结合的紧密程度决定了淀粉糊化的难易,即糊化温度的高低。颗粒形状为卵形和圆形的淀粉比多角形的淀粉容易糊化,直链淀粉含量低的比直链淀粉含量高的淀粉容易糊化。
1.淀粉糊化的过程
淀粉的糊化不是一步完成的,经过观察,整个糊化过程可以分成3个阶段。
第一阶段,暴露在淀粉颗粒外部的羟基或颗粒空隙中的羟基与溶液中的水分子通过氢键作用,使得淀粉吸收有限的水分,淀粉颗粒的体积只发生有限的膨胀,而淀粉悬浮液的黏度并没有任何的变化,水分子只是进入了无定形区,而结晶结构没有受到影响,因为偏光显微镜下仍能看到偏光十字,整个淀粉颗粒的外形和性质与原来没有区别。此时若是将水分子在温和的条件(较低的温度)下去除,则可得到原来的淀粉。
第二阶段,当给淀粉悬浮液加热到前面所述的糊化温度时,淀粉颗粒迅速
18农产品加工
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应用推广
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及
质。
淀粉糊化的过程影响因素
□杨毅才
(2)使糊化温度下降的外界因素
①电解质,
可破坏分子间氢键,因而促进淀粉的糊化。不同阴离子促进糊化的顺序是OH->水杨酸根>CNS->I->Br->NO3->Cl->酒石酸根>柠檬酸根>SO42-,阳离子促进糊化的顺序是Li+>Na+>K+>NH4+>Mg2+。如大
第三阶段,随着温度进一步升高,更多的水分
部分淀粉在稀碱(NaOH)和浓盐溶液中(如水杨可常温糊化,但在1mol/L酸钠、NH4CNS、CaCl)2硫酸镁溶液中,加热至100℃,仍保持其双折射性。②非质子有机溶剂,盐酸胍、脲等在室温或低温下可破坏分子氢键促进淀粉糊化。③物理因素,如强烈研磨、挤压蒸煮、γ射线等物理因素也能使淀粉的糊化温度下降。④化学因素,淀粉经酯化、醚化等化学变性处理,在淀粉分子上引入亲水性基团,使淀粉糊化温度下降。
(3)使糊化温度升高的外界因素
①糖类、盐
类,能破坏淀粉粒表面的水化膜,降低水分活度,使糊化温度升高。②脂类,直链淀粉与硬脂酸形成复合物,加热至100℃不会被破坏,所以谷类淀粉(含有脂质多)不如马铃薯易糊化,如果脱脂,则
破坏分子间的
糊化温度降低3℃ ̄4℃。③亲水性高分子(胶体),如明胶、干酪素和CMC等与淀粉竞争吸附水,使淀粉糊化温度升高。④物理、化学因素,淀粉经酸解及交联等处理,使淀粉糊化温度升高。这是因为酸解使淀粉分子变小,增加了分子间相互形成氢键的能力。⑤生长环境因素,生长在高温环境下的淀粉糊化温度高。◇
吸水膨胀,体积突然增加,悬浮液的黏度迅速上升,成为淀粉糊。淀粉颗粒的偏光十字逐渐消失,淀粉颗粒的晶体结构被破坏。此时若将悬浮液冷却、干燥,淀粉颗粒也不能恢复到原来的形状和性
子进入淀粉晶体内部,同时更多的淀粉分子被沥滤出来,淀粉颗粒成为无定形的空囊,体积继续增大至原来的50倍 ̄100倍,黏度也进一步提高。如果温度上升到足够高,淀粉颗粒会完全溶解。
淀粉糊化的本质是给淀粉水悬浮液加热时,体系中的水分子获得了足够的热运动能力进入淀粉分子内部并与其争夺氢键,热水分子的能量超过了淀粉分子间结合的氢键的键能时,氢键受到破坏,使淀粉分子微晶束由原来的紧密结合状态变成疏松状态,淀粉分子充分伸展,淀粉糊体系混乱度增加,淀粉分子失去了平行排列取向的可能,淀粉分子上的氢键与水分子发生了高度的水化作用。
2.影响糊化的各种因素(1)颗粒大小与直链淀粉含量
氢键需要外能,分子间结合力大,排列紧密者,拆开微晶束所需的外能就大,因此糊化温度就高。由此可见,不同种类的淀粉,其糊化温度不会相同。一般来说,小颗粒淀粉内部结构紧密,糊化温度比大颗粒高;直链淀粉分子间结合力较强,因此直链淀粉含量高的淀粉比直链淀粉含量低的淀粉难糊化。因此,可从糊化温度上初步鉴别淀粉的种类。
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范文三:淀粉糊化的过程及影响因素
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的铬酸溶液或碘化钾溶液慢慢作用后,会表现出来环层结
构。
(2) 粒心或核 各环层共同围绕的一点称为粒心或核。
粒心位于中央,为同心环纹,如禾谷类淀粉 。粒心偏于一
。粒心位置和显著秳度依淀 端,为偏心环纹,如马铃薯淀粉
。由于粒心部分含水较多,比较柔软,故在加热 淀粉在水中是不溶解的,在不断搅 粉种类而异
拌的情况下,可形成均一的悬浮液,如 干燥时常常造成裂纹,根据裂纹的形态,也可以辨别淀粉粒
果将淀粉悬浮液加热到一定温度,淀粉 的来源和种类,如玉米淀粉粒为星状裂纹,甘薯淀粉粒为星 、放射状或不觃则的十字裂纹。 乳液的黏度会逐渐增大,形成具有很大 状淀粉粒依其本身构造 ,如粒心的数目和环层的排列的不 黏性的淀粉糊,这种现象就是淀粉的糊 化 。 黏 度 开 始 增 加的温度叫做糊化温 同, 又可分为单粒、复粒、半复粒三种。单粒只有一个粒
度。淀粉糊化的实质是,在加热的作用 。复粒由几个单粒组成,具有几个 心,如玉米和小麦淀粉粒
。尽管每个单粒可能原来都是多角形,但在复粒的外 下结晶或非结晶的淀粉分子间的氢键缔 粒心
。半复粒 围,仍然显出统一的轮廓,如大米和燕麦的淀粉粒合被破坏,淀粉分子由紧密的有序排列
的内部有两个单粒,各有各的粒心和环层,但是最外围的几 变成散乱的无序排列,这时的淀粉称糊 α- 淀粉,它是容易分散 。 个环轮则是共同的,因而构成的是一个整粒化淀粉,也称 在同一个细胞中,所有的淀粉粒,可以全为单粒,也可 于冷水的无定形粉末,晶体结构完全被
。日常生活中人们经常用面粉加热 。例如燕麦淀粉粒,除大多数为 以同时存在几种不同的类型破坏
。 。小麦淀粉粒,除大多数为单粒外,也 后作成糨糊就是利用淀粉糊化的性质复粒外,也夹有单粒
淀粉颗粒的形状和颗粒内部淀粉分 。马铃薯淀粉粒除单粒外,有时也形成复粒和半复粒。 有复粒
子间结合的紧密秳度决定了淀粉糊化的 (3) 淀粉颗粒的晶体构造 淀粉颗粒的晶体构造有双折
。颗粒形状为 。双折射性及偏光十字。双折射性是由 难易,即糊化温度的高低射性及偏光十字两种
卵形和圆形的淀粉比多角形的淀粉容易 于淀粉粒的高度有序性 ,方向性, 所引起的,高度有序的物
。淀粉粒配成 1,的淀粉乳,在偏光显微镜 糊化,直链淀粉含量低的比直链淀粉含 质都有双折射性
。 4 个白色的区域,称 下观察,呈现黑色的十字,将颗粒分成 量高的淀粉容易糊化
1. 淀粉糊化的过程。这是淀粉粒为球晶体的重要标 为偏光十字或马耳他十字
淀粉的糊化不是一步完成的,经过 。十字的交叉点位于粒心,因此可以帮助粒心的定位。不志
过 秳 可 以 分 成 3 个 阶 观察,整个糊化同品种淀粉粒的偏光十字的位置、形状和明显秳度不同,依
。 段此可鉴别淀粉品种,如马铃薯淀粉的偏光十字最明显,玉
第一阶段,暴露在淀粉颗粒外部的 、高粱和木薯淀粉明显秳度秴逊,小麦淀粉偏光十字最不 米
。 羟基或颗粒空隙中的羟基不溶液中的水 明显
3. 淀粉颗粒的持水能力分子通过氢键作用,使得淀粉吸收有限
因为淀粉颗粒中有很多暴露的羟基,所以淀粉具有较强 的水分,淀粉颗粒的体积只发生有限的 。淀粉的持水能力不淀粉颗粒的大小、结构的紧 的持水能力膨胀,而淀粉悬浮液的黏度并没有任何 。一般情况下,玉米淀粉的 密秳度以及环境的相对湿度有关的变化,水分子只是进入了无定形区, 20、马铃薯和甘薯淀粉的含水量均为 %左 含水量约为 12,
而结晶结构没有受到影响,因为偏光显 。在一定温度和相对湿度条件下,淀粉的持水性会达到一 右
微镜下仍能看到偏光十字,整个淀粉颗 。此时 。如果产品中的 个平衡状态,此时的水分含量称作平衡水分
粒的外形和性质不原来没有区别若是将水分子在温和的条件 ,较低的温 水分高于平衡水分,则产品中的水分向空气中转秱;如果产
度, 下去除,则可得到原来的淀粉。 。所 品中的水分低于平衡水分,则产品吸收空气中的水分
第二阶段,当给淀粉悬浮液加热到 以,在一定的水分含量以下时产品可以安全贮藏而不会变
。? 前面所述的糊化温度时,淀粉颗粒迅速质,此时的水分含量又称为安全水分
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淀粉糊化的过程
影响因素
及
? 杨毅才
吸水膨胀,体积突然增加,悬浮液的黏度迅 速 上(2) 使糊化温度下降的外界因素 ?电解质, 升,成为淀粉糊。淀粉颗粒的偏光十字逐渐消失, 可破坏分子间氢键,因而促进淀粉的糊化。不同阴
- -- 序 是 OH> 水 杨 酸 根 >CNS>I 。此时若将悬浮 液 冷 离子促进糊化的顺淀粉颗粒的晶体结构被破坏
-3--2 -、干燥,淀粉颗粒也不能恢复到原来的形状和性 >Br>NO>Cl> 酒石酸根 > 柠檬酸 根 >SO, 阳 离却4
+++4+2+ 。子促进糊 化 的 顺 序 是 i>Na>K>NH>Mg。如 大 L质
部分淀粉在秲碱 ,NaOH, 和浓盐溶液中 ,如水杨 第三阶段,随着温度进一步升高,更多的水分
酸钠、NHCNS、CaCl,可常温糊化,但在 1 mol/L 42 子进入淀粉晶体内部,同时更多的淀粉分子被沥滤
硫酸镁溶液中,加热至 100 ?,仍保持其双折射 出来,淀粉颗粒成为无定形的空囊,体积继续增大
。?非质子有机溶剂,盐酸胍、脲等在室温或低 50 倍 ~ 100 倍,黏度也进一步提高。如 性至原来的 。?物理因素, 。 温下可破坏分子氢键促进淀粉糊化果温度上升到足够高,淀粉颗粒会完全溶解
、挤压蒸煮、γ 射线等物理因素也能 淀粉糊化的本质是给淀粉水悬浮液加热时,体 如强烈研磨
。?化学因素,淀粉 经 酯 使淀粉的糊化温度下降系中的水分子获得了足够的热运动能力进入淀粉分
、醚化等化学变性处理,在淀粉分子上引入亲水 化子内部并不其争夺氢键,热水分子的能量超过了淀
。 性基团,使淀粉糊化温度下降粉分子间结合的氢键的键能时,氢键受到破坏,使
(3) 使糊化温度升高的外界因素 ?糖类、盐 淀粉分子微晶束由原来的紧密结合状态变成疏松状
类,能破坏淀粉粒表面的水化膜,降低水分活度, 态,淀粉分子充分伸展,淀粉糊体系混乱度增加, 。?脂类,直链淀粉不硬脂酸形成 使糊化温度升高淀粉分子失去了平行排列取向的可能,淀粉分子上 。 100 ?不会被破坏,所以谷类淀粉 复合物,加热至
的氢键不水分子发生了高度的水化作用 ,含有脂质多, 不如马铃薯易糊化,如果脱脂,则 2. 影响糊化的各种因素
(1) 颗粒大小与直链淀粉含量 破坏分子间的 糊 化 温 度 降 低 3 ? ~4 ? 。 ?亲水性高分 子 ,胶
、干酪素和 CMC 等不淀粉竞争吸附 氢键需要外能,分子间结合力大,排列紧密者,拆 体,,如明胶
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。 。这 此可见,不同种类的淀粉,其糊化温度不会相同粉经酸解及交联等处理,使淀粉糊化温度升高一般来说,小颗粒淀粉内部结构紧密,糊化温度比 是因为酸解使淀粉分子变小,增加了分子间相互形
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。因此,可从糊化温度上初步鉴别淀粉的种类。 化
农产品加工 19 20092?
范文四:影响水产饲料淀粉糊化度的因素
刘恬 过世东江南大学食品学院
淀粉糊化度是评价水产饲料质量的一个重要指标。淀粉糊化度低,意味着饲料中生淀粉含量较高。生淀粉不易被水生动物消化吸收,会降低饲料系数。此外,生淀粉表面粗糙,黏合能力弱,不仅会使制粒过程中产量下降,增加能耗,而且导致饲料耐水性差。因此,提高水产饲料中淀粉糊化度显得尤为重要。文章主要从饲料配方中的淀粉含量与来源、脂肪含量与类型及加工过程中的粉碎、调质、制粒和稳定化等方面探讨影响水产饲料淀粉糊化度的因素。
l 饲料配方
1.1 淀粉含量及来源
原料中淀粉含量的高低是影响淀粉糊化程度的基本因素。淀粉含量高,则水热作用充分,淀粉糊化度高。水产饲料中,蛋白质含量较高,所以对淀粉原料的用量有一定限制。淀粉含量过高,将会影响其他成分的含量及营养平衡性。
原料中直链淀粉和支链淀粉的比例不同,淀粉颗粒的大小不同,也会影响淀粉糊化的温度范围(见表1)。一般而言,小粒淀粉内部颗粒紧密,糊化温度比大粒淀粉高;直链淀粉分子问结合力比支链淀粉强,直链淀粉含量越高,淀粉糊化温度也越高。在水产饲料加工中,小麦和小麦副产品是最普遍的淀粉来源。
1.2 脂肪含量及类型
脂类与直链淀粉能形成稳定的螺旋复合物,抑制淀粉糊化。谷类的含脂量比马铃薯高,因此前者的糊化温度比后者高。此外,对褐色鱼粉的专题研究发现,在其他组分相同的条件下,褐色鱼粉制取的粉末饲料,其黏弹性差于白鱼粉。主要原因在于,褐色鱼粉中含有较高的游离脂肪酸,它能与预糊化淀粉结合,形成不溶于水的复合物,从而使淀粉糊化度降低,黏合能力下降。虽然脂类有抑制淀粉膨胀的作用,但磷脂中卵磷脂的作用是特异的,它能显著促进小麦淀粉的糊化。
2 饲料加工工艺
2.1 粉碎粒度
原料经适当粉碎后,饲料中有限的淀粉数变成更多的粒子数,淀粉颗粒的表面积增加,就有更多的机会水热作用。此外,粒度的减小减少了水分达到颗粒中心的距离,缩短了水分渗透时问。总之,粒度的减小有利于糊化度的提高。L G Obaldo等研究了对虾饲料原料粉碎粒度对淀粉糊化度的影响。结果表明,随着原料粒度的减小,淀粉糊化度增加,二者呈负相关。
2.2 调质
调质是影响淀粉糊化的一个关键的加工工艺过程。在此过程中,对物料进行水热处理,淀粉糊化,提高淀粉糊化度。淀粉由生淀粉变为糊化淀粉必须具备水分、时间和温度3个条件。调质过程中通入热蒸气,使物料水分和温度增加,同时又经一定时间,满足了淀粉糊化所需要的条件。淀粉糊化是3个条件的综合作用,任何一个条件的改变都会影响淀粉糊化。
2.2.1 调质水分
淀粉糊化就是在外界热能的作用下,打开淀粉颗粒内部相互作用的氢键使亲水基团(一0H)外露,并与水分子亲和,吸水膨胀的过程。因此,水分在淀粉糊化过程中起重要作用。胡友军等研究了玉米中淀粉糊化度与温度、时间及水分的关系。结果表明,水分是影响淀粉糊化的第一限制性因素,水分低,不利于淀粉糊化。French认为,淀粉颗粒在高温低水分中加热,将导致淀粉晶相熔融,熔点温度超过100℃。Lineback也认为,淀粉糊化与水分活度呈正相关,水分含量过高,易造成物料在环模内壁和压辊之间打滑,导致模孔堵塞,不仅降低饲料产量,而且影响颗粒饲料质量。在硬颗粒饲料的生产过程中,调质后的水分含量常控制在15%-18%。
2.2.2 调质温度
淀粉糊化是一个吸热过程,具有一定的温度范围。调质过程主要是通过热蒸气加热物料使淀粉糊化。由图1可见,淀粉糊化过程中温度与黏度的变化关系。温度过低,达不到淀粉糊化的温度范围,不利于淀粉糊化,颗粒之间的黏合作用下降,影响制粒机的产量和颗粒的加工质量;温度过高,特别是当温度超过95℃,膨胀颗粒内部分子的剧烈运动使颗粒内聚力减弱,脆弱的膨胀颗粒有可能破裂,导致淀粉糊变得稀薄,黏度下降,降低颗粒间的黏合作用。此外,过高的温度也会导致颗粒表面焦化,影响颗粒的表观质量。
2.2.3 调质时间
李启武研究了调质过程中一级调质和二级调质后淀粉糊化度的变化(见表2)。随着调质时间的增加,淀粉分子与水热的作用程度增加,淀粉糊化度明显增加。
在生产过程中,可通过以下3种途径控制调质时间:1)调节调质器的桨叶转速。2)调节调质器的桨叶与主轴的倾斜角,使桨叶推动物料的速度按“快,慢,快”进行。3)采用多轴调质器或多级调质。
此外,调质过程中高质量的饱和蒸气、配套的水气分离设备、稳定的蒸气压力及进料速度也有助于改善调质效果,提高淀粉糊化度。
2.3 制粒
制粒是将经水热处理后的粉状饲料通过机械压缩并强制通过模孔聚合成型的过程。常见的制粒机有软颗粒制粒机、硬颗粒制粒机和挤压机。颗粒制粒机主要是利用压模与压辊的挤压及与物料的摩擦作用,使粉料空隙缩小,形成一定密度和强度的颗粒。在制粒过程中,压力和温度升高,也有利于淀粉糊化。模辊的间隙、压模的长径比及模孔的开孔率在制粒过程中对颗粒受到的压力与温度都有影响。
二次制粒工艺中,若物料未经调质,前一台制粒机实际上就起着调质的作用;若已经过调质工序,则起强化调质的作用,可进一步提高糊化度。后者已在欧洲一些饲料企业得到应用。
在挤压成型过程中,物料水分较高,约在20%-30%之间。进入套筒的物料在螺杆的作用下,受到强烈的剪切和挤压作用,压力可达10-15 MPa,温度高达100-200℃。在高压、高温及高水分的作用下,淀粉糊化度大大提高。一般来说,用挤压机生产的水产饲料的淀粉糊化度超过85%,而用制粒机生产的饲料的淀粉糊化度只有40%,有的甚至更低。
2.4 后熟化
后熟化是将颗粒置于高温高湿的密闭箱体中,停留一定时间后,颗粒内部结构得以稳定,淀粉熟化程度增加的过程。在水产饲料生产过程中,常通过稳定器(又称后熟化器)来提高淀粉糊化度。由表3可见,鲤鱼前期、中期和后期配合饲料在调质后和稳定后淀粉糊化度的比较。饲料经稳定后,淀粉糊化度得到明显提高。
在后熟化过程中,熟化时间对淀粉糊化度的提高有显著影响。由表4可见,某厂颗粒饲料后熟化的生产试验测定结果。随着后熟化时间的增加,糊化度不断提高,颗粒饲料的耐水性提高。在生产过程中,后熟化时问一方面取决于稳定器的容积大小,另一方面,对于立式稳定器可通过调整料位器的高度改变停留时间,对于转筒稳定器可通过调整转筒的旋转速度调整。
3 小结
在水产饲料生产过程中,淀粉糊化度主要受原料中淀粉和脂肪的含量与来源及加工过程中粉碎、调质、制粒和稳定化等方面的影响。因此,只有从这些方面着手,改进饲料配方,完善加工工艺条件,才能提高水产饲料中淀粉糊化度。
范文五:不同因素对淀粉糊化特性的影响_傅晓丽
摘要:淀粉是饲料与食品工业进一步加工利用的基础原料,淀粉的糊化性质决定了淀粉的应用
品质,对淀粉深加工利用有重要意义。文中综述了基因调控、淀粉结构变化、静电相互作用、酸碱度、改性以及工业加工等几个方面对淀粉糊化特性的影响,为淀粉在食品及饲料工业的广泛应用奠定基础。
关键词:淀粉;淀粉糊化;糊化性质中图分类号:S816.11
文献标识码:A
文章编号:1001-991X (2012)03-0054-04
Effect of different factors on the starch pasting properties
Fu Xiaoli, Wang Shunxi, Long Lei
Abstract :Starch is the basic material of food and feed industry, the starch application was determined by its pasting property, and it has special significance on starch processing. This paper reviews pasting properties affected by gene regulation, structure, electrostatic interaction, pH value, starch modify and processing, and laid the foundation for a wide range of application in food and feed industry. Key words :starch ;starch pasting ;pasting property 淀粉是人体及各种动物热量的主要来源,它是由
葡萄糖组成的天然高分子碳水化合物。淀粉颗粒具有半晶体结构,是由许多排列成放射状的微晶束构成的,支链淀粉分子侧链和直链淀粉分子链之间可通过氢
傅晓丽,中国农业大学工学院,100083,北京市海淀区清华东路17号287信箱。
王顺喜(通讯作者)、龙蕾,单位及通讯地址同第一作者。收稿日期:2011-11-23
项目来源:国家科技支撑计划课题资助[2011BAD26B00]
生淀粉在水中加热至胶束结构全部键形成微晶胶束。
崩溃,淀粉分子形成单分子,并为水所包围形成具有黏性的糊状溶液的现象称为淀粉的糊化,淀粉糊化过糊化后淀粉分子间淀程的实质是微晶束溶融的过程。
粉颗粒中微晶束之间氢键断裂,水分子进入淀粉微晶
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 化秸秆品质的下降,原因可能在于前期氨化生成的铵盐在高温条件下分解释放;相反,低温氨化(15℃)虽然氨化时间较长,但氨化秸秆却可以保存较长时间。因此,秸秆氨化后若需长期保存的,最好在较低温度(<>
秸秆氨化处理的原理为NH 4+的氨化作用提高CP 含量和OH-的碱化作用降解CF ,因此适当的切短秸秆有利于NH 4+和OH-与秸秆内物质的充分接触,提高氨化效果,但切短需要花费人力和物力,故秸秆也不易过短,一般以2~3cm 为宜。5结论
氨化可以明显改善水稻秸秆质地,显著提高粗蛋白含量。氨水是水稻秸秆氨化的适宜试剂,其氨化成
[4][1][2][3]
本低,氨化效果较好,氨水适宜添加量为8%。水稻秸秆氨化的适宜水分含量为30%,切短2cm ,密度为60kg/m3;高温氨化秸秆最好立即利用,不易长期在高温条件下贮藏,氨化完成后即转到低温条件保存;低温氨化秸秆则可保存较长时间。
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(编辑:刘敏跃,lm-y@tom.com)
束结构,分子的混乱度增加。在偏光显微镜下观察,糊化以后的淀粉颗粒偏光十字消失。
淀粉只有在糊化后糖化酶才能更好地对其作用,将其转化成可发酵性糖,被动物吸收消化。淀粉也是进一步加工利用的基础原料,淀粉的糊化性质决定了淀粉的应用品质,对淀粉深加工利用有重要意义。引起淀粉糊化的方法目前主要有热糊化法、高压糊化法、挤压糊化法以及化学糊化法[1-2],检测手段目前常用的有差示扫描量热法(DSC ),快速黏度分析仪(RVA )等方法。
不同品种淀粉糊化特性存在很大差别,且淀粉溶透明度、糊化温度、糊黏度、黏度稳定性、抗剪切解度、
能力、凝胶形成能力、凝沉性等特性均会直接影响淀粉糊用途。淀粉的糊化性质受到很多因素的影响,目前,不同加工处理条件下淀粉糊化性质的变化是淀粉研究领域的一个热点方向,其意义为通过改变淀粉糊化特性使其赋予更好的物化特性,从而改善其在饲料生物化及食品工业领域的应用。本文从分子生物学、学、生物物理学以及农产品加工领域综述目前不同因素对淀粉糊化特性的影响研究,为淀粉在饲料以及食品深加工的应用奠定基础。
1基因调控以及生长条件影响淀粉糊化性质
通过育种等手段改良基因表达可以调控农作物种内差异,这种差异必然会影响到其淀粉的糊化特性,是从根本上改变淀粉糊化特性的方法。
大米的基因图谱显示,ALK 基因是调控大米凝胶温度的关键基因,它能够编码一种可溶性II-3淀粉酶。Zhenyu Gao 等[3]研究发现,将单核苷酸多态性(SNPs )用于植物育种改变ALK 基因表达,可以改变不同品种大米淀粉糊化温度,最多可以相差8℃。其主要原理是通过单核苷酸多态性改变部分氨基酸序列来改支链淀粉结构等,从而使淀粉的糊化变SSSIIa 酶活、
特性发生改变。普通小麦中都有三个Wx 蛋白,与淀粉酶I 的合成以及支链淀粉合成有关。不同基因编码产生的品种中淀粉糊化特性也各不相同,Makoto Ya -mamori 等[4]通过分析Wx-A1蛋白与直链淀粉含量以及淀粉品质发现,等位基因Wx-Ali 与Wx-Ala 编码的蛋白质Wx-A1蛋白产生的直链淀粉含量不同,前者为7.3%,后者为21.5%,这样通过调控等位基因的表达可以控制生产不同糊化特性的淀粉颗粒。
随着航天技术的发展,太空育种已经广泛应用到农作物产品的改良上,有研究显示:太空育种产品与
地球天然品种比对,近地点育种的小麦淀粉在制粉时破损率为对照组的三倍左右,而远地点育种则无变化。因为淀粉在破损后吸水率为淀粉颗粒的6~9倍,并且在室温下不膨胀,黏度也会降低,糊化所需水分也就增多,所以淀粉糊化特性随之改变,这正是太空中失重以及辐照等条件影响了小麦基因组,使得其表达的淀粉性质发生了改变[5]。
淀粉糊化特性还受到农作物的生长条件和环境的影响,即使同一个品种的小麦在不同的种植时间以及土壤条件下所产的淀粉在糊化特性上也表现出明显不同。Sondeep Singh 等[6]研究发现,与正常播种期相比,提早与推后播种的小麦淀粉最终黏度与稳定黏度盐增加,但是消减值降低。Graeme Baxter [7]研究发现,碱地生长的大米,其淀粉糊化特性与普通大米淀粉不相同,在盐碱地生长的大米虽然产量低,但是蛋白含量较高,且多是谷蛋白,谷蛋白的个别肽段结构也发生了改变,并且伴随着部分其他蛋白以及脂肪的改变,随着蛋白含量的增高,峰值黏度,崩解黏度以及最终黏度都会降低,但是消减值增高,糊化温度不会有显著变化。
2淀粉结构改变引起糊化性质变化
淀粉颗粒整体结构,以及内部直链淀粉、支链淀粉的链长,聚合度,以及基团特性在经过一些处理或者添加一些活性成分时会随之发生改变,从而引起淀可以在不改粉颗粒糊化特性的变化。利用这些技术,
变淀粉原材料的情况下调节淀粉糊化特性,以更好的利用到饲料以及食品工业当中。
面制品或者淀粉产品在生产运输过程中都要进行冷冻冷藏,而冷冻以及反复的冻结融解过程会破坏面团的凝胶结构,使得淀粉颗粒更加紧密且直链淀粉结晶在糊化时不容易溶出。HyoYoung Jeong 等[8]研究反复冻融处理对玉米淀粉的糊化特性的影响,他们发现冻干或者反复冻融的淀粉颗粒抗酶解的能力增高,冻融次数的增多会使得淀粉糊化的黏度降低,其糊化温度反而升高。
辐照杀菌是目前饲料以及食品工业新型的一种冷杀菌方法,它是采用γ射线照射进行灭菌,γ射线是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射又称γ粒子流,
线,是波长短于0.2埃的电磁波,其穿透能力极强,在灭菌过程中会引起淀粉性质的变化。在γ射线对马铃薯淀粉进行照射处理后,Rajarathnam Ezekiel 等[9]通过傅里叶变换红外光谱发现辐照对马铃薯淀粉中碳氢
键(C-H )以及氢氧键(O-H )有所影响。在进行强度为0.5kGy 照射处理后马铃薯淀粉的消减值以及糊化温度发生大幅增高,且0.5kGy 照射的淀粉相对于0.1kGy 照射处理的样品在黏度和崩解值都有所降低。3
静电作用引起糊化性质变化
Zeta 电势结果显示马铃薯淀粉的负电性为-35.2mv [10],淀粉链之间存在静电斥力,通过改变淀粉颗粒内部的静电平衡也可以引起淀粉的糊化特性发生改变。带负电的黄原胶与马铃薯淀粉形成复合物后Zeta 电势增强到-54.6mv ,静电排斥作用增强,在此作用下淀粉峰值黏度降低和糊化温度增高[10]。
表面活性剂是食品工业加工常用的一种添加剂,可分为离子表面活性剂以及非离子表面活性剂,这种添加剂的带电特性必然会影响到淀粉的内部电荷平衡,从而影响淀粉糊化特性。Isabel Mira 等[11]通过研究发现,离子表面活性剂可以降低糯小麦淀粉的糊化温度,而不带电的表面活性剂对其影响非常小。G. S. Radhika 等[12]研究十二烷基磺酸钠(SDS )对淀粉糊化特性的影响后认为SDS 与淀粉颗粒形成了复合物,使得可溶性直链淀粉含量减少,且在SDS 作用下淀粉颗粒形成更加稳定紧密的结构,降低了淀粉黏度。
氨基酸与淀粉颗粒共存于植物组织当中,对淀粉的结构起到一定的影响,经研究发现,带电氨基酸比中性氨基酸对淀粉糊化的影响要大,带正电的赖氨酸可以降低淀粉颗粒破裂,不利于糊化,使得淀粉糊化温度升高1.74℃,并且带负电荷的氨基酸天门冬氨酸使得黏度峰降低[13]。4
酸碱度引起淀粉糊化性质变化
酸碱处理淀粉对淀粉性质的影响是目前研究的热点,其主要作用为使淀粉颗粒的结构发生了微调,引起水溶液或者使得溶胶体系中离子强度发生变化,从而使得淀粉糊化时有黏度降低,崩解值增高的趋势。
JhengHua Lin 等[14]将淀粉在含不同浓度盐酸的甲醇中45℃下处理1h 后发现,直链淀粉浸出程度与链长发生变化,但是支链淀粉没有改变,并且糊化黏度随着盐酸浓度的增加而降低。向淀粉中添加酚类物质也可以引起pH 值的降低,肉桂酸、绿原酸、白杨素Manmeet Kaur 等[16]观察等使得淀粉的崩解值增加[15]。
到淀粉颗粒在经过酸处理后表现出溶解不平滑的外观,并且酸处理后糊化温度升高,究其原因是因为酸水解作用去除了淀粉颗粒的无定形区域。
A.A. Karim 等[17]观察到,碱处理使得西米淀粉膨
化强度以及溶解度的增加,淀粉糊化峰值黏度降低但是糊化温度没有太大变化。这是因为碱处理淀粉时碱进攻淀粉颗粒的无定形区域,加速淀粉颗粒的膨胀,使得直链淀粉浸出量增加,加速淀粉解聚作用[18]。通过碘染色电镜方法可以观察到淀粉颗粒外面有蓝色区域,黏度降低则表明淀粉有部分的解聚现象发生[17]。5
改性引起淀粉糊化性质变化
通过不同的手段对淀粉进行改性处理是目前淀粉加工常用的方法,目前改性淀粉的种类有2000多种,通过对淀粉进行改性处理可以使其糊化特性呈现出不同的特征。Guanglei Li 等[19]用磷酸酯化改性淀粉,使得其糊化特性发生改变,通过改性,淀粉透明程度和冻融稳定性都有显著的增加,经过研究检测改性的玉米和小麦淀粉的最终黏度增高,但是凝胶温度降低。并且在傅里叶变换红外光谱1244cm -1处出现一)。对淀粉个新的峰,生成了一个新的磷氧双键(P=O糊化性质的改变来自于磷酸基团的负电性会引起内部链的静电排斥,使得临近分子间不容易形成氢键,从而使得水分子更加容易渗透进入淀粉颗粒,提高黏度。
次氯酸钠是一种强氧化剂可以对淀粉进行氧化改性。Kawaljit Singh Sandhu 等[20]用它处理糯玉米淀粉后,发现直链淀粉与支链淀粉被氧化降解,其中直链淀粉降解程度更高,处理后的糯玉米淀粉糊化温度以这是因为氧化后,淀粉的羧基及凝胶过程焓变都降低。
以及羰基含量增加,降低了直链淀粉含量以及膨胀力。6
工业加工引起淀粉糊化性质改变
超声以及微波是食品与饲料工业中常用的加工手段,超高压作为一种新兴的非热加工手段其应用也这些加工处理会对淀粉的糊化特性引正在逐渐推广。
起较大的影响。Jenny Yue Zuo 等[21]研究超声对5%糯米淀粉溶液糊化影响发现,波长和溶液温度对其影响都很大,声波处理后糊化峰值黏度和最终黏度都有所微波处理会使玉米淀粉峰值黏度降低。相对于对照,
以及最终黏度降低,黏度峰持续时间延长,糊化温度升高[22]。
叶怀义[23]等通过研究高压对淀粉糊化特性的影响时发现,在150MPa 以下高压处理后淀粉糊化温度升高,在150~250MPa 时,淀粉糊化温度基本不变化,但是压力增到250MPa 以上后糊化温度又有所降低。这些变化可能是因为高压促使淀粉的结构以及其中的蛋白质发生了变化所引起的,将淀粉用超高压在200400600MPa 条件下处理10min ,发现高压能诱
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导淀粉凝胶,而且促进米粉中蛋白二硫键的形成[24]。7结语
本文对影响淀粉糊化特性的各种因素进行了介绍,重点介绍了国内外学者对各种影响方式的检测以及机理的论述。无论哪种影响方式,归根结底都是对淀粉糊化过程中某些关键影响因素进行了改动,从而改变淀粉的糊化特性,进而加深对淀粉糊化的理解,扩展淀粉在饲料以及食品工业中的应用。
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