改性甘薯淀粉及其在食品工业中的应用研究进展

甘薯淀粉常作为粉丝和粉条等食品加工原料,具有稳定和增稠作用。但受其固有性质的限制(如热稳定性差、淀粉糊透明度低等),难以满足现代食品工业发展的需求,而改性(如物理法、化学法、酶法及复合法等)能赋予甘薯淀粉良好的功能、流变学和加工特性(如抗老化性、淀粉糊透明度高、凝沉性小、冻融稳定性好、抗酸性和成膜性好等),可用于改善食品的物化特性、质构特性及食用品质。该文首先分析了甘薯淀粉的结构及性质,并总结了改性方法,最后概述了甘薯淀粉在食品工业(从粉丝、面制品、调味料及其他食品等方面)中的应用情况,以期为扩大甘薯淀粉资源的研究和应用提供参考。

山药淀粉的改性及其在食品工业中的应用研究进展

介绍了近年来国内外山药淀粉的改性方法,综述了改性山药淀粉在乳制品、食品添加剂、功能性食品和食品包装中的应用,旨在为山药资源的开发利用提供参考。

紫外光谱结合人工神经网络识别不同品种红薯淀粉

为了识别不同品种红薯淀粉,建立紫外光谱的红薯淀粉品种识别模型。采用单因素试验优化提取条件,对不同品种红薯淀粉提取液进行紫外光谱扫描,将原始光谱数据预处理后进行主成分分析,比较不同数据处理方法区分品种的效果,并进行聚类分析,利用人工神经网络建立识别模型。结果表明:最佳提取溶剂为甲醇,最佳超声时间为20 min;紫外光谱图有相似的吸收峰,但吸光度存在差异;以小波降噪后一阶求导处理数据进行主成分分析的品种识别效果最好。建立的人工神经网络识别模型对13个品种预测的准确率为100%。因此,紫外光谱结合人工神经网络模型可作为红薯品种淀粉快速、准确识别的新方法。

莓茶黄酮提取物对粉葛淀粉结构和体外消化的影响

将莓茶黄酮提取物(VTE)加入粉葛淀粉(KS)中制备复合物,采用激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)对复合物进行结构表征,通过体外消化模型预测复合物的消化性和血糖生成指数(GI)。结果表明:FT-IR和XRD图谱显示成功制备的复合物为A+V型复合物;CLSM图像检测证明VTE直接作用于KS;体外模拟消化试验结果显示,复合物的抗性淀粉(RS)含量较KS提高20.56%,预测GI为63.83±0.46,属于中GI食物。

不同射频极板间距处理对马铃薯淀粉结构、理化特性及其凝胶3D打印性能的影响

本实验以不同极板间距(90、100、110、120、130mm)为研究变量,研究经射频电磁场处理后马铃薯淀粉直链淀粉含量、晶型、傅里叶变换红外光谱特性、糊化性能和流变特性的变化,确定适合3D打印的射频处理参数。结果表明,在低极板间距下,直链淀粉含量降低,淀粉的晶型由B型变为C型,在90mm极板间距条件下射频处理淀粉制成的凝胶可提供最佳的形态指标,包括透明线均匀性和高保留率。综上所述,在低极板间距下射频处理淀粉是制备3D打印淀粉凝胶的有效方法。

高支化修饰木薯淀粉及产物的理化性质研究

木薯淀粉在食品工业中应用广泛,但通常需要经过改性才可用于食品中。相较于传统的改性手段,酶法改性因环保安全、副产物少、产物得率高等优点成为淀粉领域的研究热点。采用来源于极端嗜热菌Rhodothermus obamensis STB05(R.obamensis STB05)的淀粉分支酶(GBE)对木薯淀粉进行高支化修饰,并分析了高支化修饰对木薯淀粉分子结构、稳定性及体外消化性能等理化性质的影响。结果表明,在酶添加量为100 U/g、反应时间为12 h的条件下对木薯淀粉进行改性,所得产物中α-1,6糖苷键摩尔分数达到7.85%,比天然木薯淀粉增加152.41%;木薯淀粉分子中长链比例降低,短链比例上升,平均链长降低。木薯淀粉糊液的稳定性研究表明,经高支化修饰后,木薯淀粉糊的溶解度、凝沉性、透明度稳定性及冻融稳定性等性质均有不同程度的改善,且体外消化性能提高。该研究结果为木薯淀粉生物改性及其工业化应用提供了理论依据。

不同提取工艺下甘薯淀粉得率、微观结构及理化特性的变化比较

该研究以商薯19为原料,比较了传统磋磨法、常温静置法、传统磋磨-CaCl_(2)协同法、剪切乳化法对甘薯淀粉得率的影响,结合环境扫描电镜、透射电子显微镜、激光共聚焦显微镜观察提取淀粉后甘薯渣的微观结构,明确每种工艺提取甘薯淀粉的最佳参数;在此基础上,测定最佳工艺下甘薯淀粉的结构及理化特性。结果表明,常温静置法、传统磋磨-CaCl_(2)协同法、剪切乳化法提取甘薯淀粉的最佳工艺参数分别为:静置3 d;CaCl_(2)质量分数0.5%(m/m)、提取时间16 h;剪切乳化时间15 min、剪切乳化速率22000 r/min;在此条件下甘薯淀粉得率分别为10.89%、11.56%、18.81%,比传统磋磨法分别提高2.71%、3.38%、10.63%。同时,剪切乳化法所得甘薯渣中几乎无淀粉颗粒。此外,不同处理未改变甘薯淀粉的颗粒形貌及晶型,且剪切乳化法所得甘薯淀粉糊化特性、ΔH(14.07 J/g)最低,说明该淀粉抗剪切和耐热性较强,易于回生,有利于形成结构稳定性强的淀粉凝胶。上述结果以期为剪切乳化法应用于产业化提取甘薯淀粉提供理论指导。

阿魏酸协同韧化处理对马铃薯淀粉的改性作用

为了探讨阿魏酸(FA)协同韧化处理对马铃薯淀粉(PS)的改性作用,采用电子扫描电镜、流变仪、傅里叶红外光谱仪等技术手段研究了阿魏酸协同韧化处理构建的改性马铃薯淀粉糊化及凝胶特性。结果表明:阿魏酸协同韧化处理条件下,FA-PS复合体系颗粒的粒径增大,FA 1%时,平均粒径达到最大值(41.52±0.01)μm;白度增强,峰值为(97.10±0.01);FA-PS的峰值黏度、崩解值及回生值均有降低;FA-PS凝胶黏弹性提高,FA添加量为3%时,损失角正切值(tanδ)最低。韧化处理使马铃薯淀粉凝胶结构紧密,阿魏酸的加入又使其凝胶孔径变得均匀,进而影响复合体系短程有序结构。韧化处理促进了复合体系中马铃薯淀粉与阿魏酸的相互作用,能够有效地改善马铃薯淀粉的糊化特性及流变学特性。

甘薯抗性淀粉研究进展

甘薯是重要的淀粉作物,其块根中抗性淀粉(RS)含量较高,具备良好的产品开发潜力。要进一步促进甘薯RS的应用和推广,不仅需要筛选或培育出RS含量更高的甘薯品种,还需要加大开发甘薯深加工淀粉产品。除调控淀粉合成相关基因的表达外,生产实际中还可通过调整栽培措施等方式提高甘薯RS的含量。通过化学修饰法、物理法和酶解法等方法可制备甘薯RS产品,也能提高产品中RS的含量。本文系统综述了近年来甘薯淀粉的保健效果、RS含量的测定方法、影响甘薯淀粉中RS含量的因素、RS的制备方法及其特性等方面的进展,为未来甘薯中RS的制备、产量提高、产品开发和推广提供参考。

木薯纳米淀粉的制备及乳化性能研究

以木薯淀粉为原料,采用沉淀法制备木薯纳米淀粉,探究淀粉添加量、超声波振幅、乙醇体积分数、搅拌时间对纳米淀粉粒径的影响,同时分析了木薯纳米淀粉的基本特质和乳化性能。结果表明,淀粉添加量5%(质量分数)、超声波振幅70%、乙醇体积分数60%、搅拌时间15 min时,粒径最小为75.91 nm。核磁共振氢谱、扫描电镜、透射电镜分析表明,沉淀法成功制备木薯纳米淀粉,淀粉基本化学结构不变;与原淀粉相比,用纳米淀粉为乳化剂制备的Pickering乳液粒径较小,乳化活性、乳化稳定性及贮藏稳定性均得到显著提升。该研究结果可为木薯淀粉应用提供参考依据。

不同凝胶化程度马铃薯淀粉的体外发酵特性研究

虽然天然B型晶体结构的淀粉是一种2型抗性淀粉,但是绝大多数在食用前都要经过不同程度的热加工,导致其酶抗性显著下降。在一定的条件下,即使是易被酶水解的淀粉也有可能会逃脱小肠的消化进入结肠而被微生物利用,然而易消化淀粉进入结肠中对肠道菌群和人体健康的影响还未被关注。本研究通过精准控制水分含量和加热温度制备出不同凝胶化程度(DG)的马铃薯淀粉样品,通过体外粪便发酵试验明确其产气量、短链脂肪酸产量、肠道菌群组成等发酵特性。试验结果表明:在发酵前半阶段(0~12 h),产气量从低凝胶化程度淀粉样品(DG16)的9.8 mL增加到高凝胶化程度淀粉样品(DG100)的14 mL,乙酸和丙酸的产量也随着凝胶化程度的增加而逐渐增加,高凝胶化淀粉样品(DG100)的乙酸(67.26 mmol/L)和丙酸产量(61.19 mmol/L)显著高于低凝胶化淀粉样品(DG16,乙酸41.29 mmol/L,丙酸21.27 mmol/L);中、低凝胶化程度的马铃薯淀粉组(DG16、DG49)在发酵结束时具有最高的丁酸产量,这与发酵过程中罗斯氏菌属、毛螺菌科和布劳特氏菌属等菌群的增殖有关;中、高凝胶化程度淀粉组(DG49、DG65和DG76)在发酵结束时促进了巨单胞菌属的增殖,产生较高的乙酸和丙酸。结论:能够促进丁酸菌增殖及具有良好丁酸生成能力的低、中凝胶化程度的马铃薯淀粉(DG16、DG49)具有改善结肠健康的功能。

不同取代度乙酰化淀粉的制备、表征及热塑性分析

为了使淀粉作为高分子材料更好地应用在材料行业,需要将淀粉进行改性,本研究以木薯淀粉为原料,依次对其进行预处理和无水介质的乙酰化处理,通过控制反应时间的变化,制备了不同取代度乙酰化淀粉。并且通过X射线衍射、偏光显微镜、扫描电子显微镜、接触角测量、差示扫描量热分析等表征手段探究了预处理对乙酰化淀粉颗粒理化性质的影响、高取代度淀粉与低取代度淀粉理化性质的差异。结果表明:预处理可缩短原淀粉乙酰化所需时间,高取代度乙酰化淀粉晶体衍射峰消失,偏光十字消失,形貌由圆形变为多孔状,可以在丙酮等有机溶剂中溶解,预处理淀粉乙酰化反应0.5 h其疏水接触角就可达69.006°±0.520°,淀粉熔融温度降到155℃,分解温度由280℃增加到340℃,使淀粉热稳定性增强,具有热塑性。该研究可在半小时内制备出取代度为2.5的乙酰化淀粉,可以溶解在有机溶剂中,为淀粉在材料行业的应用提供了新思路。

干燥方法对山芋全粉微观结构和品质的影响

以新鲜山芋及经熟化的山芋为原料,分别采用热风干燥(Hot air drying,HAD)、远红外干燥(Far infrared drying,FID)、真空冷冻干燥(Vacuum freeze drying,VFD)、真空干燥(Vacuum drying,VD)法制备山芋生、熟全粉,比较各干燥方式得到的山芋全粉微观结构,并利用主成分分析法评价山芋全粉品质。结果表明,HAD和FID制备的山芋全粉颗粒表面凹凸不平,有许多裂纹和孔洞;VFD和VD制备的山芋全粉微观结构保持度较好,表面结构较光滑,表面附着的小颗粒也较少。经熟化处理后,山芋粉体颗粒体积膨胀,折叠起皱。VFD制备的山芋全粉亮度较大且色泽较白,持水性、持油性、复水能力较佳,总酚和VC含量最高。根据主成分分析法得到综合评分,其中,VFD山芋生粉得分最高,品质最好。综上,不同干燥方法对山芋全粉的微观结构和品质有较大影响,要综合考虑生产需求和成本来选择制备山芋全粉的最佳方法。

西藏马铃薯淀粉的形态及组成研究

采用粒径分布仪、扫描电镜、紫外双波长法分别测定西藏不同产地马铃薯淀粉的粒径分布、微观颗粒形态以及淀粉中的直链淀粉和支链淀粉含量,并与市售马铃薯淀粉原料和内地不同产地马铃薯的淀粉进行比较。结果表明,西藏马铃薯淀粉的粒径及微观形态与市售淀粉、内地马铃薯淀粉无明显差异;西藏马铃薯淀粉的直链淀粉含量平均为36.73%,支链淀粉含量平均为45.87%,市售马铃薯淀粉的直链淀粉含量平均为30.76%,支链淀粉含量平均为49.94%,内地马铃薯淀粉的直链淀粉含量平均为31.73%,支链淀粉含量平均为46.80%,与市售和内地的马铃薯淀粉相比,西藏马铃薯淀粉的直链淀粉含量极显著增高(P<0.001),支链淀粉含量显著降低(P<0.05)。西藏马铃薯淀粉与市售及内地的马铃薯淀粉的组成存在显著差异,为西藏马铃薯淀粉的高值开发提供了试验依据。

甘薯全粉滚筒干燥生产工艺

选用甘薯(徐薯23)为原料进行滚筒干燥加工工艺的研究,以甘薯全粉的堆积密度及色差值为指标,采用响应面分析法,研究了进料温度、进料质量分数、滚筒转速、滚筒表面温度对滚筒干燥工艺的影响。确定的甘薯全粉滚筒干燥工艺最佳组合为:进料温度42℃,进料质量分数13.6%,滚筒转速3.0 r/min,滚筒表面温度143℃。该条件下生产的甘薯全粉堆积密度为0.51 g/mL,多项验证试验值在95%的置信区间内很好地符合了预测值,说明利用该模型在实践中进行预测是可行的。

甘薯淀粉磷酸单酯的制备及凝沉性质的研究

以甘薯淀粉为原料与混合正磷酸盐作用,采用湿法工艺制备甘薯淀粉磷酸单酯。利用五因素二次正交旋转组合试验法研究了淀粉磷酸单酯制备的工艺条件并得出回归方程,直观地揭示了取代度与诸因素之间的数量关系。甘薯淀粉磷酸单酯是很好的食品添加剂,在应用中淀粉糊的凝沉性质对食品的外观和品质有着重要影响,因此本文专门对甘薯淀粉磷酸单酯的凝沉特性进行了研究。结果表明,酯化反应导致了淀粉糊凝沉性降低,透明度和冻融稳定性提高;而NaCl的加入可显著增加糊的凝沉倾向,蔗糖则有减弱凝沉倾向的作用。

增塑剂甘油对甘薯淀粉膜性能的影响研究

采用甘油作为增塑剂制备甘薯淀粉膜，研究了甘油／淀粉比对甘薯淀粉膜性能的影响。结果表明：加入甘油后，淀粉糊各特征点黏度值发生不同程度的变化；随着甘油量的增加，膜的断裂伸长率和水蒸气透过率呈递增的趋势，淀粉膜的热封性能逐步得到提高，抗拉强度呈递减的趋势；随着甘油的加入，膜的透光率增大；甘油分子与淀粉分子之间有较弱的作用，在20=14．8。处产生了一个新的峰；淀粉颗粒的分散和分布随着甘油的加入有明显改善，淀粉膜表面变得平整；紫外老化试验表明随着甘油量的增加，延缓了淀粉膜的老化作用。当甘油／淀粉比在0．3／1～0．4／1之间时，甘油和淀粉的相容性较好，甘油对淀粉有较好的塑化效果。

超声波对木薯淀粉性质及结构的影响

考察了超声波对木薯淀粉理化性质及结构的影响.结果表明,经超声处理后淀粉表观粘度下降,凝沉增强;经超声处理2min,淀粉糊透明度提高,抗酶解能力降低;延长超声时间则导致糊透明度下降和抗酶解能力增强.FT-IR和XRD分析结果表明,超声作用未破坏淀粉分子基团,但淀粉结晶结构遭到破坏,结晶度下降.SEM分析显示,淀粉团粒结构减弱,受侵蚀的颗粒数量增多;淀粉-碘复合物分析表明,超声波造成淀粉大量降解,破坏支链结构和淀粉长链,直链淀粉含量增加.DSC分析表明,淀粉经超声处理后糊化焓基本不变,糊化温度升高.

双波长法测定木薯淀粉中直链和支链淀粉的含量

目的:分离纯化木薯淀粉中的直链和支链淀粉,建立同时测定木薯淀粉中直链与支链淀粉含量的双波长法。方法:采用正丁醇结晶法分离纯化直链和支链淀粉,蓝值比较法表征直链与支链淀粉的纯度;根据双波长法原理,分别在测定波长624、538nm,参比波长440、750nm处测定木薯淀粉中直链与支链淀粉含量。结果:分离纯化得到的直链与支链淀粉蓝值分别为0.979和0.144,分别落在0.8～1.2与0.08～0.22范围内,表明纯化后木薯直链与支链淀粉的纯度较高;直链淀粉在0～80mg/L质量浓度范围内其碘复合物与吸光度呈线性关系(r=0.9992),支链淀粉在0～220mg/L质量浓度范围内其碘复合物与吸光度呈线性关系(r=0.9995)。结论:正丁醇结晶法能有效地分离木薯直链与支链淀粉;双波长法操作快速、准确,无需分离即可同时测定木薯淀粉样品中直链和支链淀粉含量。

小分子糖对马铃薯淀粉晶体结构、糊化特性和冻融稳定性的影响

为了探究小分子糖(蔗糖、葡萄糖、果糖)对马铃薯淀粉性质的影响,采用偏光显微镜、快速黏度分析仪、差示量热扫描仪和扫描电子显微镜对马铃薯淀粉的晶体结构、糊化特性和冻融稳定性进行研究。结果表明:小分子糖可以提高马铃薯淀粉的糊化温度和糊化热焓值,提高峰值黏度和最终黏度,降低衰减值和回生值;同时小分子糖能够使冻融后的淀粉凝胶孔洞变小,基质层变薄,析水率降低,冻融稳定性提高。3种糖中,蔗糖对于马铃薯淀粉的晶体结构、糊化特性和冻融稳定性的影响作用最显著(P<0.05)。本研究结果为进一步利用和控制马铃薯淀粉的糊化特性以及提高其冻融稳定性提供了理论依据。