酸水解_湿热处理对豌豆淀粉特性的影响

粮油食品科技第20卷2012年第6期

粮食加工

酸水解—湿热处理对豌豆

淀粉特性的影响

韩忠杰，熊柳，孙庆杰，孙盈乾

(青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛266109)

摘要:以豌豆淀粉为原料，利用不同pH值和水分含量的酸水解结合湿热处理对其进行复合改

性。结果表明，复合改性后豌豆淀粉直链淀粉含量升高，溶胀度和溶解度降低。经酸解结合湿热处理改性后淀粉的峰值黏度(PKV)，谷值黏度(TV)、终值黏度(FNV)，衰减值(BD)和回生值(SB)都

pH4时达到最高值86．75℃，降低但是糊化温度(PT)升高。糊化温度在水分含量为30%，比原淀

pH粉高13．45℃。复合改性豌豆淀粉的凝胶硬度，黏度，内聚力都比原淀粉低。水分含量为30%，3改性后的豌豆淀粉凝胶硬度降低了426．33g。豌豆淀粉改性后的特性可使其制作的粉丝耐蒸

煮，不易糊汤，质构柔滑。

关键词:酸水解;湿热处理;豌豆淀粉;性质

中图分类号:TS232文献标识码:A文章编号:1007－7561(2012)06－0011－05

Effectofacidhydrolysiscombinedwithmoistheattreatment

onthepropertiesofpeastarch

HANZhong－jie，XIONGLiu，SUNQing－jie，SUNYing－qian

(CollegeofFoodScience＆Engineering，QingdaoAgriculturalUniversity，QingdaoShandong266109)Abstract:PeastarchwasmodifiedbydifferentpHandacidhydrolysiswithdifferentmoisturecontentcombinedwithmoistheattreatment．Theresultsshowedthattheamylosecontentofmodifiedpeastarchincreased，buttheswellingdegreeandsolubilitydecreased．Thepeakviscosity，troughviscosity，finalviscosity，attenuationandsetbackofmodifiedstarchweredecreasedbutthegelatinizationtemperaturewasincreased．Thegelatinizationtemperaturereachedto86．75℃whilestarchtreatedbymoisturecon-tent30%，pH4，whichwasabout13．45℃higherthanthatoftheoriginalstarch．Thehardness，vis-cosityandcohesivenessofthegelofthemodifiedstarchwerelowerthantheoriginalstarch．Gelhardnessofpeastarchtreatedbymoisturecontentof30%andpH3decreased426．33gcomparedwiththeorigi-nalstarch．Thesefeaturescancontributetovermicellimadeofmodifiedpeastarchresistancecooking，noteasytopastesoupandtexturesmooth．

Keywords:acidhydrolysis;moistureheattreatment;peastarch粉丝是我国传统食品，深受人们的喜爱，而龙口粉丝是中国重要的传统特产之一，在国内外都享有盛誉。以前通常以绿豆淀粉为原料生产龙口粉丝，但是绿豆最近几年涨价很快，所以目前龙口粉丝基本不用绿豆淀粉生产。豌豆淀粉在食品工业中应用很广泛，可以降低龙口粉丝生产成本，扩大粉丝原料来源。但是受天然物理化学性质的限制，原淀粉不

收稿日期:2012－04－17

基金项目:青岛农业大学高层次人才启动基金(630511)

1988年出生，作者简介:韩忠杰，男，硕士．

通讯作者:孙庆杰，男，博士，教授．

须进行处能满足现代工业发展和食品生产的要求，

［1］

理，产生变性淀粉。常用的改性方法有物理改性，化学改性和酶处理改性。

湿热处理是一种重要的物理改性方法，可以提高淀粉功能特性，有利于增加淀粉在现代食品工业中的应用

［2］

。湿热处理通常指淀粉在低水分含量

(＜35%w/w)、温度高于玻璃化温度但低于糊化温度的条件下反应一段时间(15min～16h)，使直链－直链和支链－直链间产生相互作用［3］。湿热处理可以提高淀粉糊化温度，降低淀粉颗粒溶胀度和

［4］

溶出直链淀粉量，增加淀粉的热稳定性。酸处理

瑏瑡

粮食加工

是淀粉化学改性的一种方法，酸处理条件是在淀粉

［5］

糊化温度以下，用酸处理淀粉一段时间。

尽管已经有关于通过湿热处理或酸处理进行淀

但是却没有关于酸解结合湿热处理粉改性的报道，

对豌豆淀粉复合改性研究。在豌豆淀粉制取过程中采用酸浆法会造成环境污染，本研究采用现代的酶法提取工艺，几乎不损坏淀粉颗粒而且环保。研究为通过酸解结合湿热处理对淀粉理化性质的影响，改性淀粉在现代工业上应用提供科学依据。1材料与方法1．1材料与仪器

豌豆:购于青岛城阳批发市场;直链淀粉、支链淀粉标准品:Sigma公司;瓜尔豆胶:F－21，深圳市嘉力士贸易有限公司;猪胰α－淀粉酶:290U/mL，Sigma公司;中性蛋白酶:50000U/g青岛康地恩生物科技有限公司;其它试剂为分析纯。

PlusTA．XT物性分析仪:英国SMS公司;快速黏度分析仪RVA:波通瑞华(北京)科学仪器有限公

MA45型红外水分测定仪;司;BS224S型电子天平、

北京赛多利斯仪器系统有限公司;电热恒温水浴锅:龙口市先科仪器公司;DHG－9070A型电热恒温鼓风干燥箱:上海精宏实验设备有限公司;高速万能粉碎机:天津市泰斯特仪器有限公司;紫外可见分光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司;LXJ－ⅡB

TDL－40B离心机:上海安亭仪器公司;组离心机、

织捣碎匀浆机:常州国华电器有限公司;510型pH计:新加坡优特。1．2实验方法

1．2．1豌豆淀粉的制备

称取豌豆2．5kg，加入清水7．5kg，室温下浸泡24h。将浸泡好的豌豆进行磨浆，用100目筛进行分离，所得淀粉渣二次磨浆，再分离。将所得滤液在pH7下，加入200mg/kg的中性蛋白酶，并于50℃酶解3h。静置12h使淀粉凝沉，实现蛋白质和淀粉的分离，上层为蛋白液，下层为淀粉。将淀粉乳于3000r/min离心15min，将沉淀物放入45℃烘箱中干燥，粉碎，过100目筛，得到淀粉。

1．2．2酸水解结合湿热处理淀粉的制备［6］

pH=3、4、5的盐酸调节淀粉的水用去离子水，30%，分含量为20%、密闭后放在冰箱里24h，均衡

水分。将调节好水分含量的豌豆淀粉放在干燥箱

110℃湿热处理30min，中，自然冷却干燥。干燥至室温后，用蒸馏水洗涤几次，洗去淀粉表面残留的酸液。3000r/min离心15min后，放在干燥箱中烘干，将烘干后的淀粉粉碎，过100目筛，即为酸水解结合湿热处理淀粉。瑢瑏

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1．2．3豌豆淀粉直链淀粉含量的测定［7］

1．2．3．1直链淀粉标准曲线的绘制

准确称取直链淀粉、支链淀粉各100mg，放入50mL锥形瓶中，加入1mL95%乙醇湿润样品，再加1mol/LNaOH溶液9mL，沸水浴中分散10min，取出冷却至室温后转入100mL容量瓶中，用水定容，即为1mg/mL的标准溶液。再取6个100mL

0．25、容量瓶，加入1mg/mL直链淀粉标准溶液0、

0．50、1．00、1．50、2．00mL，再依次加入1mg/mL支4．75、4．50、4．00、3．50、3．00链淀粉标准溶液5、mL，总量为5mL。另取1个100mL容量瓶，加入5mL的0．09mol/LNaOH溶液作空白。然后与各瓶

1mol/L的乙酸1mL，中依次加入约50mL水、碘试剂2mL，用水定容后显色10min，在620nm处读取

吸光度。以直链淀粉含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

1．2．3．2直链淀粉含量的测定

准确称取样品100mg置于50mL三角瓶中，加入体积分数为95%的乙醇1mL和1mol/LNaOH9mL在沸水浴中加热10min，淀粉糊化。冷却后，转移至100mL容量瓶中稀释至刻度。准确称取5mL上述试样放入另一个100mL容量瓶中，1mol/L乙酸和1mL加入1mL，0．2%的碘液(I－KI)，用蒸馏水定容至刻度。准确称取1mL上述试样放入100mL容量瓶中，加入0．09mol/LNaOH，用蒸馏水定容至刻度，用作空白对照。静置20min后，在波长620nm下用1cm比色皿测定其吸光值，查标准曲线，即可求得试样中直链淀粉的含量。

［6］

1．2．4豌豆淀粉溶胀度、溶解度的测定

称取0．4g样品置于具塞离心管中，加入40mL

65℃、75℃、85℃、95℃蒸馏水溶解。分别在55℃、

等不同的水浴温度加热并搅拌30min，每隔2～5min取出震荡，一般每2min取出振荡一次。再以3000r/min离心15min，分离上层清液，取上清液在105℃下烘干称重为水溶性淀粉量，计算溶解度。下层为溶胀淀粉部分，由溶胀淀粉重量计算溶胀度，公式为:

溶解度S(%)=C/W×100%，溶胀度=D/W(1－S)，C:水溶性淀粉干重;W:淀粉样品重(干);D:溶胀淀粉重(湿)。

1．2．5豌豆淀粉糊化特性的测定［8］

豌豆淀粉的糊化特性由快速黏度分析仪(RVA)测定。称取适量的淀粉，加25mL蒸馏水于铝罐中，用旋转桨充分搅拌后，放置20min，开始测定。具体测定参数为:首先以960r/min搅拌10s，形成均匀悬浊液后，保持160r/min转速至实验结束。测定程序为初始温度50℃保持1min，然后以

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由表1可以看出，豌豆淀粉经过酸处理结合湿热处理的复合改性后，随着湿热处理水分含量的增加直链淀粉含量也有所增加，且直链淀粉含量都比原淀粉高，直链淀粉含量最高达到了63．25%。Sul-ingLi［10］对绿豆淀粉湿热处理后发现在一定范围内随着湿热处理水分含量的增加直链淀粉含量也增加。可能原因是复合改性使支链淀粉被水解成直链淀粉，导致直链淀粉含量增加;也可能是因为在淀粉颗粒无定形区的淀粉链发生反应导致湿热处理后的直链淀粉含量增加。

表1

不同pH值，水分含量湿热处理对豌豆淀粉直链淀粉含量的影响

样品

原淀粉水分含量20%pH=7

pH=5pH=4pH=3

水分含量30%

pH=7pH=5pH=4pH=3

直链淀粉含量/%

51．54

55．2059．4059．9862．2559．4060．4060．2063．25

12℃/min提高到95℃，在95℃保持2．5min，再以12℃/min降至50℃并保持2min，整个测定过程13min。记录淀粉的糊化温度、峰值黏度、谷值黏度、末值黏度、衰减值和回生值。

1．2．6豌豆淀粉凝胶质构特性的测定［9］

采用plusTA．XT物性仪对豌豆淀粉的凝胶质构特性进行测定。将用快速黏度分析仪测定好黏度变化的淀粉样品放在冰箱3h，均衡水分后进行测定。运行模式:TextureProfileAnalysis(TPA);测前速度:3．00mm/s;测试速度:1．00mm/s;测后速度:3．00mm/s;形变量为:30．00%;探头:10mm圆柱型(P/0．5R)。记录淀粉凝胶质构特性参数。1．3数据处理

采用SPSSv17．0软件进行数据统计。2结果与分析

2．1复合改性对豌豆淀粉直链淀粉含量的影响

直链淀粉含量的标准曲线见图1

。

随着酸浓度的增加，豌豆淀粉的直链淀粉含量逐渐升高，可能是因为随着酸浓度的增加，长链淀粉

［11］

被水解，所以直链淀粉含量升高。MingMiao在酸处理玉米淀粉时也得出了相同的结论。

2．2复合改性对豌豆淀粉溶解度和溶胀度的影响

图1

直链淀粉含量的标准曲线

表2

样品

原淀粉持水力/(g/g)pH=7持水力/(g/g)pH=5持水力/(g/g)pH=3持水力/(g/g)

551．65±0．05a1．03±0．02b0．98±0．01c0．82±0．06d

复合改性对豌豆淀粉溶解度和溶胀度的影响见表2～表5。

30min湿热处理对豌豆淀粉溶解度的影响不同pH值，水分含量20%，

654．25±0．06b4．59±0．10a3．61±0．09c0．57±0．06d

温度/℃

7511．92±0．35a6．89±0．07b6．02±0．16c5．40±0．09d

8512．25±0．03b12．39±0．14a10．44±0．33c8．09±0．08d

9515．24±0．50a12．22±0．37b10．8±0．30d10．85±0．41c

注:同一列不同字母表示存在显著性差异(P﹤0．05)。

表3

样品

原淀粉持水力/(g/g)pH=7持水力/(g/g)pH=5持水力/(g/g)pH=3持水力/(g/g)

551．65±0．05a0．89±0．10c0．94±0．08b0．65±0．17d

30min湿热处理对豌豆淀粉溶解度的影响不同pH值，水分含量30%，

654．25±0．06a1．22±0．39c0．78±0．05d1．90±0．17b

温度/℃

7511．92±0．18a2．30±0．25d3．05±0．07b2．95±0．01c

8512．25±0．03a9．05±0．07d9．48±0．05c9．67±0．10b

9515．24±0．50a10．23±0．39c9．21±0．19d11．08±0．09b

注:同一列不同字母表示存在显著性差异(P﹤0．05)。

表4

样品原淀粉溶胀度/%pH=7溶胀度/%pH=5溶胀度/%pH=3溶胀度/%

30min湿热处理对豌豆淀粉溶胀度的影响不同pH值，水分含量20%，

65

5．42±0．10a4．85±0．08c5．24±0．09b4．71±0．08d

温度/℃75

8．56±0．11a6．51±0．13c7．35±0．32b5．98±0．09d

85

9．65±0．21a7．83±0．19d8．16±0．11b8．05±0．25c

95

11．23±0．33a8．86±0．09d9．51±0．20b9．03±0．10c

55

2．30±0．09d2．47±0．03b2．59±0．10a2．45±0．07c

注:同一列不同字母表示存在显著性差异(P﹤0．05)。

瑏瑣

粮食加工

表5

样品原淀粉溶胀度/%pH=7溶胀度/%pH=5溶胀度/%pH=3溶胀度/%

温度/℃75

8．56±0．11a6．78±0．07d7．06±0．15b6．89±0．10c

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30min湿热处理对豌豆淀粉溶胀度的影响不同pH值，水分含量30%，

65

5．42±0．10a3．77±0．11d4．15±0．07c4．35±0．11b

85

9．65±0．21a7．70±0．09d7．79±0．15c7．88±0．07b

95

11．23±0．33a7．79±0．13d8．11±0．11b8．05±0．19c

55

2．30±0．09d3．12±0．07c3．18±0．08b3．20±0．02a

注:同一列不同字母表示存在显著性差异(P﹤0．05)。

由表2和表3可以看出，豌豆淀粉经过酸水解结合湿热处理的复合改性后，溶解度降低，且变化显著。由表4和表5可以看出复合改性后除了在温度55℃时有所升高外，其他温度改性条件下豌豆淀粉

［4］

溶胀度都降低。这与罗志刚等人的研究结果相似。这可能是因为淀粉颗粒内直链淀粉与直链淀粉之间、直链淀粉与支链淀粉之间形成了新的结构。新结构的颗粒内部的键变强，双螺旋结构结合的比较紧密，使淀粉分子从颗粒内部溶出变难。Gunarat-ne［3］等湿热处理块茎类淀粉使其溶解度降低，与本

［12］

研究结果一致。Sang等对甜马铃薯湿热处理淀粉进行结构分析及性能测定时发现，甜马铃薯湿热处理淀粉的膨胀度和溶解度都降低了。这可能由于在酸解结合湿热处理过程中支链淀粉分子发生降

表6

样品原淀粉水分含量20%

pH=7pH=5pH=4pH=3水分含量30%

pH=7pH=5pH=4pH=3

糊化温度/℃73．30±0．85d78．4577．9077．8577．2086．7086．4586．7586．40

±0．07b±0．28bc±0．35bc±0．00c±0．57a±0．35a±0．21a±0．99a

解，结果导致产生比原淀粉多的直链淀粉分子，也有可能是淀粉内部结构发生了变化，淀粉内部的直链淀粉向螺旋状转化，降低了直链淀粉在颗粒内的溶出，直链淀粉间的相互作用增加，结晶区和无定形区间的相互作用被改变，不利于淀粉分子从颗粒内溶出。2．3复合改性对豌豆淀粉糊化特性的影响

由表6可以看出酸解结合湿热处理的淀粉糊化温度比原淀粉升高，最高达到了86．75℃，比原淀粉升高了13．45℃，这可能是由于酸解结合湿热处理结晶区的双螺旋结构转变使晶体的排列更有序，无

［13］

定形区的直链淀粉向双螺旋结构转变。Hoover等人研究了马铃薯淀粉湿热处理后糊化温度的变化情况，结果发现糊化温度分别提高了约30℃。

湿热处理对豌豆淀粉糊化特性的影响

谷值黏度/RVU201．04±1．00a171．08

185．00169．50179．2593．17107．88105．8399．83

±2．24c±2．59b±5．54c±2．00b±2．00f±4．89d±1．06de±1．30e

末值黏度/RVU395．29±4．42a272．33291．33272．13295．00139．88158．79155．79159．46

±1．89c±0．35b±12．43c±8．84b±3．36e±5．13d±6．07d±7．60d

衰减值/RVU92．50±4．24a15．8819．3321．5028．881．880．541．082．42

±4．77c±2．12c±2．59c±5．95b±0．41d±0．06d±0．47d±0．71d

回生值/RVU194．25±5．42a101．25106．33102．63115．7546．7150．9249．9656．04

±4．12c±2．24bc±6．89c±6．84b±1．36d±0．24d±5．01d±1．24d

峰值黏度/RVU293．54±3．24a186．96204．33191．00208．1395．04108．42106．92107．58

±2．53c±0．47b±8．13c±7．95b±1．59e±4．83d±0．59de±9．55de

注:同一列不同字母表示存在显著性差异(P＜0．05)。

表6酸解结合湿热处理的淀粉化黏度降低，这可能是因为酸解和热使淀粉链发生降解，黏度变小。湿热处理的马铃薯淀粉黏度起始温度升高，峰黏度

［14］

降低。有学者对玉米淀粉进行酸处理发现经过酸处理后的玉米淀粉峰值黏度，衰减值，末值黏度都降低，并且随着酸解时间的增加峰值黏度，衰减值，末值黏度降低的更明显

［15］

。

酸解结合湿热处理复合改性水分含量为30%比20%酸解结合湿热处理时对淀粉糊化特性影响显著，酸处理效果不是很明显。当水分含量为20%pH=4时酸处理促进湿热处理在其它pH值时酸处理抑制湿热改性。水分含量为30%比20%酸解结合湿热处理淀粉糊化温度明显升高，峰值黏度，谷值黏度，末值黏度，衰减值和回生值明显降低。但pH对淀粉糊化性质的影响效果不是很明显。汪树瑤瑏

生等人对玉米淀粉进行湿热处理也得出随着淀

粉水分含量的升高湿热处理淀粉糊化温度升高的结

［17］

论。Olufunmi等人通过研究湿热处理对高粱淀粉理化特性的研究，发现淀粉水分含量的增加酸解结合湿热处理淀粉峰值黏度，谷值黏度，末值黏度，衰减值和回

［18］

生值明显降低。Watcharatewinkul等人研究了美人蕉

18%，20%，22%和25%，淀粉在水分含量为15%，温度为

100℃条件下湿热处理16h发现改性导致美人蕉淀粉糊化温度上升，峰值黏度，终值黏度和衰减值降低。他们认为淀粉糊化特性的可能是因为颗粒无定形区结晶区中的淀粉链在湿热处理时相互反应，并且随着湿热处理时水分含量的增加这种反应也增强。2．4

复合改性对豌豆淀粉质构特性的影响由表7可以看出，豌豆淀粉经过酸水解结合湿热处理的复合改性后，硬度、弹性、内聚性、回复性等

［16］

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表7

样品原淀粉水分含量20%

pH=7pH=5pH=4pH=3水分含量30%

pH=7pH=5pH=4pH=3

硬度

615．63±10．98a490．56538．60448．94503．24214．39205．34215．23189．30

±15．33ab±36．66b±29．32c±10．51b±26．23d±12．96d±31．36d±11．02d

湿热处理对豌豆淀粉凝胶质构特性的影响

弹性0．98±0．00a0．870．970．960．980．980．890．820．77

±0．14ab±0．01a±0．04a±0．00a±0．07a±0．05ab±0．08ab±0．09b

内聚力0．72±0．07a0．590．490．540．480．460．440．460．46

±0．07ab±0．13b±0．03b±0．02b±0．02b±0．05b±0．03b±0．02b

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回复力0．48±0．07a0．370．290．290．240．200．200．210．26

±0．09ab±0．09bc±0．04bc±0．02c±0．02c±0．02c±0．02c±0．05bc

注:同一列不同字母表示存在显著性差异(P﹤0．05)。

pH3改性后的豌物性指标降低。水分含量为30%，

豆淀粉凝胶硬度降低了426．33g。SukhcharnSingh［19］等人对于湿热处理后的甜薯淀粉凝胶研究发现，湿热处理后的甜薯淀粉凝胶硬度和弹性都显著

［20］［21］

降低。Wurzburg和Fleche也发现酸处理后的

［8］

淀粉凝胶硬度显著降低。舒庆尧认为淀粉含量的多少可以明显影响淀粉凝胶的硬度、弹性、内聚性、回复性等物理性指标。酸解结合湿热处理使豌豆淀粉分子发生重新排列，分子排列方式的改变导致豌豆淀粉凝胶结晶区域结构产生变化。3结论

通过不同pH值和不同水分含量在110℃条件下酸水解结合湿热处理对豌豆淀粉进行复合改性的研究。结果显示酸解结合湿热处理复合改性对豌豆淀粉糊化特性的影响主要为湿热处理，酸处理效果不是很明显。复合改性后的豌豆淀粉有更低的溶解度和溶胀度，更高的糊化温度等特性。改性后的豌豆淀粉可以生产出耐蒸煮，不易糊汤和断条的龙口粉丝。参考文献:

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