差式扫描量热分析法研究糖酯对淀粉糊化和老化特性的影响

刘巧瑜，张晓鸣

（1.仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州510225；2.江南大学食品学院，江苏无锡214122）

差式扫描量热分析法研究糖酯对淀粉糊化和老化特性的影响

刘巧瑜1，张晓鸣2,*

（1.仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州510225；2.江南大学食品学院，江苏无锡214122）

以商品糖酯P1570为对照，运用差式扫描量热分析仪(DSC)探讨糖酯浓度和结构对淀粉糊化和老化性能的影响。结果表明，随着麦芽糖月桂酸单酯浓度的增大，淀粉悬浮液的峰值温度升高、焓变值(ΔH1)增大。为提高淀粉悬浮液的热稳定性，麦芽糖月桂酸单酯的合理浓度为0.09%(质量分数)。糖酯-淀粉复合物的形成需要一定的时间。长碳链脂肪酸所合成的糖酯与淀粉形成的复合物具有更好的热力学稳定性。当酰基相同时，麦芽糖单酯较蔗糖单酯可更有效地改善淀粉悬浮液的热力学稳定性。不同酯化度的蔗糖棕榈酸酯在提高淀粉悬浮液的热稳定性上具有一定的协同作用。

麦芽糖单酯；蔗糖单酯；DSC；糊化特性；老化特性

Abstract:The effect of the sugar esters on pasting and aging properties of starch was determined by Differential Scanning Calorimetric(DSC).The results showed that the endothermic enthalpies(ΔH1)and peak temperatures of starch suspension increased as the concentration of monolauroyl maltose increased.At 0.09%bulk concentration,monolauroyl maltose could improve the hot stability of starch suspension during storage.It needed some times to form sugar esters-starch complex,and the hot stability of Sugar esters-starch complex evidently increased with the fatty acid chain length increasing.The nature of the sugar head group had advantageous between maltose monoesters and sucrose monoester on the hot stability.Mixed palmitroyl sucrose had better effect on the hot stability than puried palmitroyl sucrose.

Key words：maltose monoesters；sucrose monoesters；DSC；pasting properties；aging property

糊化和老化是淀粉的重要特性之一。淀粉的糊化包括淀粉颗粒胀大，晶体熔融，淀粉糊变得黏稠，透明度增加等一系列过程[1]。淀粉的老化是指存放过程中淀粉糊发生凝聚和产生胶体网络结构等现象[2]。淀粉的糊化特性和老化特性都会影响到淀粉质食品的加工和食用品质[3]。淀粉质食品储藏过程中的老化可能导致食品硬度的增大及其特征风味的消失，并可能产生一种特殊的老化臭味，降低食品的营养价值和感官品质[4]。有研究者认为，糖酯同时具有亲水和亲油基团，可进入淀粉颗粒的螺旋体结构中，与直链淀粉结合形成稳定的络合物，抑制淀粉分子的结晶，延缓淀粉的老化[5-9]。目前，研究淀粉糊化和老化特性的主要方法有用偏光显微镜、黏度仪、差示量热扫描仪、X-衍射仪、核磁共振光谱等[10]。

差示扫描量热法在程序温度下测量输入到试样和参比物的功率差与温度关系的技术，是检测物质在热力作用下的物理化学变化的分析技术[11-12]。DSC不仅可用于淀粉的糊化、老化及相变化的定量分析，还具有样品用量少、仪器操作简单、测定时间短等优点，是目前研究淀粉糊化和老化特性的最重要的手段。为探讨糖酯对淀粉糊化和老化特性的影响，本文以P1570为对照，选用DSC探讨了糖酯浓度和结构对淀粉糊化和老化特性的影响，以期为糖酯在食品加工中的应用提供具体的理论参考。

1 材料与方法

1.1 主要试验材料

商品糖酯P1570（食用级）：日本三菱公司；麦芽糖单酯和蔗糖单酯（色谱纯）：实验室自制；玉米淀粉（食用级）：湖北新太阳保健制品有限公司。

1.2 主要试验仪器

204 F1 Phoenix型差示扫描量热仪(DSC)：德国耐驰公司；BCD-215KA冰箱：海尔集团；JA12002型电子天平：北京赛多利斯天平有限公司；AL204型电子分析天平：梅特勒-托利多公司。

1.3 糖酯-淀粉悬浮液的制备

淀粉于105℃干燥至恒重，用蒸馏水配成10%(质量分数)的悬浮液，加入麦芽糖月桂酸单酯配成麦芽糖月桂酸单酯含量分别为0、0.03%、0.06%、0.09%、0.12%和0.15%（质量分数）的麦芽糖月桂酸单酯-淀粉悬浮液，其它糖酯配成糖酯含量为0.09%（质量分数）的糖酯-淀粉悬浮液。

1.4 糖酯-淀粉悬浮液DSC分析

将麦芽糖月桂酸单酯-淀粉悬浮液密封后于4℃静置48 h，然后测定悬浮液的DSC特性。其它糖酯-淀粉悬浮液和0.09%（质量分数）麦芽糖月桂酸单酯-淀粉悬浮液密封后于 4 ℃静置 2、5、10、20、30 d，然后测定悬浮液的DSC特性，以不加糖酯的淀粉悬浮液作为对照。用移液枪取15 μL糖酯-淀粉悬浮液置于铝坩锅中，将悬浮液均匀地平铺于坩埚底部后密封，然后放入差示量热扫描仪中分析。以空铝坩埚作空白。温度控制程序：2℃/min的速度将样品从30℃上升到120℃，然后立即以5℃/min的速度下降到30℃。

1.5 数据处理与分析方法

所有数据采用Excel软件及SAS软件(8.1)分析[14]。

2 结果与分析

2.1 麦芽糖月桂酸单酯浓度对麦芽糖月桂酸单酯-淀粉悬浮液DSC特性的影响

图1为麦芽糖月桂酸单酯-淀粉悬浮液的DSC图谱。

图1表明，麦芽糖月桂酸单酯-淀粉悬浮液的DSC图谱中主要有2个吸热峰，其中50℃和80℃附近的峰分别为糖酯熔化和淀粉糊化所产生的吸热峰。由于糖酯的量很少，因此糖酯熔化时的吸热峰较淀粉的糊化吸热峰小得多。

麦芽糖月桂酸单酯浓度对麦芽糖月桂酸单酯-淀粉悬浮液DSC特性的影响见表1。

表1 浓度对麦芽糖月桂酸单酯-淀粉悬浮液DSC特性的影响Table 1 Effect of concentration on DSC paratemers of monolauroyl maltose-starch suspensions

由表1可知，随着麦芽糖月桂酸单酯浓度的增大，淀粉悬浮液的峰值温度升高、焓变值增大。这可能与麦芽糖月桂酸单酯与淀粉形成了热稳定性的复合物有关。当麦芽糖月桂酸单酯的浓度由0%增大到0.09%（质量分数）的过程中，麦芽糖月桂酸单酯-淀粉悬浮液的峰值温度和焓变值均明显增大；继续增大糖酯的浓度，峰值温度和焓变值增大的趋势变慢。焓变值增大，表明淀粉悬浮液糊化时需要吸收更多的热量。由此可知，为提高淀粉悬浮液的热稳定性，麦芽糖月桂酸单酯的合理浓度为0.09%（质量分数）。

2.2 贮藏时间和糖酯结构对糖酯-淀粉悬浮液DSC特性的影响

贮藏时间和糖酯结构对糖酯-淀粉悬浮液DSC特性的影响见表2。

由表2可知，随着贮藏时间的延长，不添加糖酯的淀粉悬浮液(对照)的峰值温度和焓变值逐渐下降。这主要是由淀粉悬浮液贮藏过程中淀粉颗粒逐渐吸水溶胀，从而使淀粉颗粒更容易发生崩解所导致的。与其相反，添加了糖酯的淀粉悬浮液的峰值温度和焓变值基本上随贮藏时间的延长呈平缓的上升趋势，这表明糖酯-淀粉复合物的形成也需要一定的时间。延长脂肪酸的碳链，麦芽糖单酯-淀粉悬浮液和蔗糖单酯-淀粉悬浮液的峰值温度和焓变值均增大，表明长碳链脂肪酸所合成的糖酯与淀粉形成的复合物具有更好的热力学稳定性。当酰基相同时，麦芽糖单酯-淀粉悬浮液的峰值温度和焓变值均高于蔗糖-淀粉悬浮液的，表明麦芽糖单酯较蔗糖单酯可更有效地改善淀粉悬浮液的热力学稳定性。P1570-淀粉悬浮液的峰值温度和焓变值均明显地高于蔗糖棕榈酸单酯的，说明不同酯化度的蔗糖棕榈酸酯在提高淀粉悬浮液的热稳定性上具有一定的协同作用。

表2 贮藏时间和糖酯结构对糖酯-淀粉悬浮液DSC特性的影响(0.09%,质量分数)Table 2 Effect of storage time and structure on DSC paratemers of sugar ester-starch suspensions(0.09%,w/w)

3 结论

随着麦芽糖月桂酸单酯浓度的增大，淀粉悬浮液的峰值温度升高、焓变值增大。为提高淀粉悬浮液的热稳定性，麦芽糖月桂酸单酯的合理浓度为0.09%(质量分数)。糖酯-淀粉复合物的形成需要一定的时间。长碳链脂肪酸所合成的糖酯与淀粉形成的复合物具有更好的热力学稳定性。当酰基相同时，麦芽糖单酯较蔗糖单酯可更有效地改善淀粉悬浮液的热力学稳定性。不同酯化度的蔗糖棕榈酸酯在提高淀粉悬浮液的热稳定性上具有一定的协同作用。

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Effect of Sugar Esters on Pasting and Aging Properties of Starch Determined by Differential Scanning Calorimetric

LIU Qiao－yu1，ZHANG Xiao－ming2，*
（1.School of Light Industry and Food Science，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou 510225，Guangdong,China；2.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，Jiangsu,China）

2009-12-12

国家863计划(2006AA10Z312)；江苏省高新技术资助项目(BG2005015)

刘巧瑜(1977—)，女(汉)，讲师，博士，研究方向：表面活性剂的合成与应用。

*通讯作者：张晓鸣，男，教授，博士，研究方向：食品化学。