基于改善粉条品质的湿热处理甘薯淀粉性质及结构研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Nick0409
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甘薯是我国南方地区的一种常见作物,以其淀粉为原料制成的甘薯粉条呈灰色细长条状,烹调后的粉条晶莹剔透,口感爽滑香甜,深受人们的喜爱,是合理利用和转化甘薯淀粉的重要途径之一。民以食为天,如今,人民对美好生活的需求日益增长,人们开始更多地关注着食品的生理调节、疾病预防等营养健康功能,仅仅改善食品的食用品质逐渐已不能满足消费者的要求。因此,开发味道好、口感佳,同时具有一定营养功能的甘薯粉条,符合社会需求,有较大的市场潜力。为了安全地提高甘薯粉条品质,本研究主要采用了湿热处理(heat-moisture treatment,HMT)技术对甘薯淀粉进行改性,在获得改善甘薯粉条品质的最优湿热处理条件下,采用快速黏度仪(rapid visco-analyser,RVA)模拟了粉条加工的糊化过程,探索甘薯淀粉糊化和回生过程中的流变学特性及其淀粉内部结构的变化,以阐明湿热处理对甘薯粉条品质的改善机制,全文主要研究内容及结果如下:1、基于改善粉条品质的响应面优化甘薯淀粉湿热处理条件研究以甘薯粉条蒸煮品质、质构品质和消化特性为粉条品质评价指标,分别考察了湿热处理温度、时间、淀粉含水量对甘薯粉条食用品质(断条率、拉伸强度)及消化特性(快消化淀粉含量、慢消化淀粉含量、抗性淀粉含量)的影响,并在此基础上通过响应面优化法建立了湿热处理温度、时间、淀粉含水量对粉条品质影响的数学模型。研究发现:湿热处理的最佳条件为:温度95℃、淀粉含水量26%、时间1 h。在此条件下处理的甘薯粉条的断条率降低了33.33%,拉伸强度提高了60.27%,快消化淀粉含量降低了29.94%、慢消化淀粉含量降低了31.78%、抗性淀粉含量提高了108.84%。2、湿热处理对甘薯淀粉糊化过程中流变行为的影响在确定改善甘薯粉条的最佳湿热处理条件的基础上,以湿热处理前后的甘薯淀粉为研究对象,利用RVA的升温/降温循环模式制备湿热处理前后的甘薯淀粉各个糊化阶段的样品,采用动态流变仪对比分析湿热处理前后甘薯淀粉糊化过程中各阶段的流变学行为,全面了解湿热处理甘薯淀粉糊化过程中的流变行为。研究发现:湿热处理后甘薯淀粉糊化特征值均与原淀粉差异显著(P<0.05),其峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、回生值和糊化温度均呈上升趋势,崩解值降低。湿热处理前后甘薯淀粉均呈现假塑性流体的特性,表现为剪切稀化和触变性。结合糊化和静态流变数据分析表明:湿热处理对甘薯淀粉糊的崩解有延缓和抑制作用。原甘薯淀粉和经湿热处理的甘薯淀粉在各个糊化阶段(S1~S6)的样品储能模量(G’)均大于其损耗模量(G"),即凝胶表现固体特性。湿热处理后的淀粉凝胶的弹性变强,随着糊化的进行,甘薯凝胶的弹性总体先降低(S1~S4),后升高(S4~S6)。湿热处理前后的S2~S6样品均表现出瞬时变形,并且对柔度具有非线性响应,表明所有淀粉糊均为典型的黏弹性材料。静态流变、动态流变、糯变和恢复试验表明:与原甘薯淀粉相比较,湿热处理甘薯淀粉在S3~S6阶段表现出更好的黏弹性能和回生性能,均有利于制作品质更好的粉条。3、湿热处理对甘薯淀粉糊化过程中淀粉多尺度结构的影响以湿热处理前后的甘薯淀粉各糊化阶段(S1~S6)制得的淀粉糊作为研究对象,采用现代化分析技术研究了甘薯淀粉的聚集态结构和链结构,探讨了湿热处理甘薯淀粉多尺度结构的变化规律。研究结果发现:未经糊化时湿热处理甘薯淀粉粒径显著高于原甘薯淀粉(P<0.05);但在糊化阶段S1~S6,同阶段下湿热处理甘薯淀粉粒径显著低于原甘薯淀粉粒径(P<0.05)。相较于原甘薯淀粉,湿热处理后的淀粉颗粒产生稍许凹陷,无黏结现象,整体形貌变化不显著。糊化各阶段的糊化淀粉体颗粒大小不一,表面光滑、紧密,为不规则的多边形块状结构;表面出现细条纹,随着糊化过程的进行(S1~S6),糊化淀粉的细条纹逐渐增加,推测是未参与重结晶直链淀粉导致。湿热处理前后的甘薯淀粉偏光十字无明显变化;糊化开始后,在不完全糊化的S1阶段仍有少量偏光十字,且经湿热处理的甘薯淀粉表现出更明显的偏光十字,自S2阶段开始,偏光十字消失。原甘薯淀粉在2θ为5°、15°、17°、23°附近出现吸收峰,即典型的C型晶体特征,在20°时出现弱峰,表明有少量的直链淀粉脂质复合物。结晶性质测试结果显示,各淀粉样品衍射峰位置未发生变化,表明湿热处理和糊化作用并没有导致甘薯淀粉的晶型发生改变,HMT甘薯淀粉结晶度增加了3.39%,表明湿热处理会引发淀粉微晶的完美化。有序结构测试结果表明,湿热处理甘薯淀粉糊化过程中各阶段的淀粉样品吸收峰一致,说明淀粉分子结构未改变。湿热处理后的甘薯淀粉在1044 cm-1/1015 cm-1的比值略有上升,表明湿热处理使甘薯淀粉有序化程度提高。湿热处理前后的甘薯淀粉糊化各阶段(S1~S6)在C1区的结晶部分的特征峰消失,但无定型和V型淀粉特征峰无明显变化。
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