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          保圣快速黏度分析儀助力西北農林科技大學(xué)李文浩副教授團隊發(fā)表文章

          點(diǎn)擊次數:113 更新時(shí)間:2024-06-04

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          1研究背景

          淀粉是一種復雜的層次結構,包括塊狀體、分子鏈、結晶和非晶層、生長(cháng)環(huán)和外層薄殼。然而,淀粉的密實(shí)外殼阻礙了改性劑的滲透,限制了深層反應的發(fā)生。紅小豆淀粉具有密實(shí)而堅硬的外殼,不利于與改性劑的深層反應,從而限制了其營(yíng)養價(jià)值和加工性能的發(fā)揮。表面糊化是提高淀粉的改性效率和深度,破壞或適當去除淀粉外殼的一種可行方法。目前,這種表面糊化主要通過(guò)鹽離子溶液與淀粉分子間的相互作用來(lái)實(shí)現。作為一種非毒性和安全的食品添加劑,GaCl2能夠在淀粉顆粒的周邊誘導表面其表面糊化。然而,這種作用對淀粉特性的影響尚不清楚。

          酯化是一種常見(jiàn)的化學(xué)改性方法。它是通過(guò)引入烷基脂肪酸或烯丙基琥珀酸基團與淀粉分子進(jìn)行化學(xué)反應,賦予淀粉高營(yíng)養價(jià)值和較好加工性能。檸檬酸是一種重要的酯化劑,具有無(wú)毒、溫和、環(huán)保和低成本等特點(diǎn),應用廣泛。然而,酯化反應時(shí)間長(cháng)、效率低是其中的主要問(wèn)題。

          西北農林科技大學(xué)李文浩副教授團隊在《Food Chemistry》期刊(IF=8.3)上發(fā)表了題目為“Investigating the influence of CaCl2 induced surface gelatinization of red adzuki bean starch on its citric acid esterification modification: Structure–property related mechanism"的文章(DOI:10.1016/j.foodchem.2023.137724)。本研究探究了CaCl2誘導的淀粉表面糊化對紅小豆淀粉檸檬酸酯化改性的影響。結果顯示,CaCl2處理誘導了淀粉表面的明膠化,并且酯化反應進(jìn)一步促進(jìn)了淀粉斷裂。這種協(xié)同改性作用在保持淀粉晶體結構的同時(shí),降解了淀粉鏈,減小了其分子量。此外,這種糊化預處理降低了淀粉的糊化特性,增加了其溶解度;并且通過(guò)酯基的引入,提高抗性淀粉的含量??傊?,表面糊化可以破壞淀粉顆粒的外殼結構,從而增加活性反應位點(diǎn),成為增強酯化淀粉在食品和制藥領(lǐng)域深層應用的潛在預處理方法。

          2實(shí)驗方法

          2.1樣品制備

          2.1.1淀粉分離

          紅豆用水清洗,然后用碎漿機以15的比例用水制漿,濾液通過(guò)紗布過(guò)濾,沉淀量較低的是粗淀粉。此外,濾液通過(guò)尼龍網(wǎng)篩過(guò)濾,尼龍網(wǎng)篩通過(guò)50目、100目和200目篩過(guò)濾,直到濾液中沒(méi)有雜質(zhì)。接下來(lái),濾液沉降12小時(shí)后,倒掉上層液體,下層淀粉用水洗滌并再次沉降。重復洗滌沉降5個(gè)循環(huán),直到下部淀粉沉淀無(wú)雜質(zhì)。此外,倒出上清液,將淀粉沉淀在托盤(pán)中在烤箱(45°C)中干燥24小時(shí)。最后,將干燥的淀粉用粉碎機粉碎,并保存在100目篩中以備使用。淀粉堿性成分的測定按照Wang等人(2017的方法進(jìn)行:直鏈淀粉含量(22.63%)、粗蛋白(0.26%)、脂肪(0.33%)和灰分含量(0.19%)。

          2.1.2. 淀粉的表面糊化

          20 g 淀粉分散在 3.3 M 150 mL CaCl2 中,磁力攪拌溶液(800 rpm/min,12小時(shí))之后,向系統中加入 1000 mL 冰水以終止淀粉糊化過(guò)程。然后,將其離心(3000×g,10分鐘)并用去離子水沖洗2-3次。最后,將制備的樣品在烘箱(45°C)中干燥,并通過(guò)100目篩進(jìn)行后續實(shí)驗。淀粉的糊化程度(GD)由以下公式計算:

           

          研究(i)不同糊化度對淀粉的影響,以及(ii)檸檬酸改性與不同糊化度組合的影響。在這項研究中,按照上述方法,使用3.3 M 150 mL CaCl2溶液對淀粉顆粒進(jìn)行表面糊化約10分鐘和25分鐘,得到糊化程度約為10%30%的樣品(由公式1計算,分別命名為G10G30)。

          2.1.3. 檸檬酸酯化

          20g淀粉與25mL 1.5M的檸檬酸溶液混合,在室溫條件下(25℃)磁力攪拌器上(600rpm/min)攪拌18h。離心(3000xg, 10min)后倒出上層。將得到的樣品在60℃的烤箱中熱處理6h,然后將得到的樣品粉碎。進(jìn)一步,將粉碎后的樣品在130℃的烘箱中熱處理4h。冷卻后,用蒸餾水洗滌3次,去除多余的檸檬酸。最后將洗凈后的樣品再次放入烘箱中烘干(45℃),烘干后在粉碎機中粉碎,通過(guò)100目篩進(jìn)行后續實(shí)驗。

          為了考察(i)濃度對檸檬酸酯化淀粉的影響,本研究將25mL的檸檬酸溶液(以淀粉的20g干基重量為基準)分別設為10%、20%30%,將一定量的檸檬酸分散在蒸餾水中制備溶液體系,再用得到的1M NaOH調至pH 3.5。因此,根據檸檬酸溶液的濃度,將酯化淀粉分別命名為E10、E20E30。(ii)為考察不同酯化水平對糊化改性顆粒的影響,對G10G30水平的糊化淀粉進(jìn)行進(jìn)一步酯化。樣品分別命名為:原生、G10、G30、E10、E20、E30、d G10-E10、G10-E20、G10-E30、G30-E10、G30-E20、G30-E30。

           

          2.2黏性測量

          淀粉樣品的糊化特性是用快速粘度分析儀RVA,保圣)測定的。簡(jiǎn)單地說(shuō),用25mL蒸餾水稱(chēng)量3.0g淀粉制備淀粉懸浮液,RVA攪拌器以160rpm/min的固定轉速旋轉。步驟如下:將淀粉糊在50℃下平衡1 min,然后以12℃/min的速度從50℃加熱到95℃,95℃保溫2.5min,然后以相同的速度冷卻到50℃,50℃保溫2min。記錄淀粉的糊化性能,如峰值粘度(PV)、谷值粘度(TV)、衰減值BD)、最終粘度(FV)、回生值SB)和糊化溫度(PT)。然后以相同的速度冷卻至50°C,并在50°C下保持2分鐘。

          3實(shí)驗結果

          淀粉的峰值粘度(PV)、谷值粘度(TV)、衰減值BD)、最終粘度(FV)、回生值SB)和糊化溫度(PT)反映了其糊化特性。如表2所示,隨著(zhù)表面糊化處理強度的增加,淀粉的峰值粘度顯著(zhù)降低(從4754 cP降至4183 cP),主要是由于殘留顆粒的結晶結構更加緊密,使淀粉難以吸水和膨脹。隨著(zhù)表面糊化度的增加,淀粉的谷值粘度增加,而衰減值趨于降低,表明該處理改善了淀粉的糊化穩定性。隨著(zhù)表面糊化處理強度的增加,淀粉的最終粘度增加,糊化溫度也顯著(zhù)提高。此外,酯化改性降低了淀粉的糊化特性(PV、TV、BD、FVSB)。這可能是由于檸檬酸水解引起的非晶區的降解,導致了淀粉支鏈的糖苷鍵變化和粘度降低。同時(shí),淀粉酯化可能導致更多的短鏈生成,從而削弱鏈與分子之間的相互作用,影響淀粉顆粒的結構完整性。

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          2 檸檬酸酯化脫殼紅豆淀粉的糊性能和熱性能

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