以绿豆淀粉为基质的模拟脂肪生产工艺研究

毛迪锐杨 瑾

（1.北华大学林学院，吉林 吉林 132013；2.安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽 合肥 230036）

以绿豆淀粉为基质的模拟脂肪生产工艺研究

毛迪锐1杨 瑾2

（1.北华大学林学院，吉林 吉林 132013；2.安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽 合肥 230036）

以绿豆淀粉为基质，采用酶水解方法制取淀粉水解产物，通过正交试验，以酶添加量、底物浓度、水解时间、反应温度为因素，确定模拟脂肪的最优水解工艺条件，即酶添加量为6U/g，底物浓度为15%，水解时间为15min，反应温度为95℃。所得到的模拟物与原淀粉相比较，模拟物的凝沉性较原淀粉下降，使得模拟物不易发生回生，增加了产品的储藏稳定性。经酶解后制备的模拟物的水溶性、持水能力、乳化性和乳化稳定性较原淀粉都明显增加。

模拟脂肪；绿豆淀粉；淀粉水解；α－淀粉酶

模拟脂肪是以碳水化合物或蛋白质为基础成分原料经物理方法处理，以水状液体系的物理特性模拟出具有油脂润滑细腻口感特性的模拟物。模拟脂肪在食品中能模拟脂肪的口感和质构等，但不能等量替代脂肪的碳水化合物或蛋白质［1］，其中碳水化合物型模拟脂肪来源广泛，产品最多。以碳水化合物为基质的模拟脂肪的保健功效主要表现在可降低胆固醇含量和提供低热量（其热量值为0～16.8kJ/g，低于脂肪的37.7kJ/g），并且模拟脂肪通过结合大量不产生热量的水来代替脂肪，因此，提供的热量远少于脂肪，可减少因脂肪摄入过量而引起肥胖的危险［2］。

绿豆在中国已有两千多年的栽培历史，是一种药食兼用的食物。绿豆的营养丰富，其种子的淀粉含量达50%以上，蛋白质含量也相当丰富，高达20.8%～33.1%［3］，且氨基酸种类齐全，但中国对于绿豆和绿豆淀粉性质的研究较少。

目前中国对于模拟脂肪的研究主要集中在以不同的碳水化合物为基质的模拟脂肪的研究，如以玉米淀粉［4］、马铃薯淀粉为原料，而以绿豆淀粉为基质研制模拟脂肪的工作尚没有实现，本试验就以绿豆淀粉为基质研制模拟脂肪的生产工艺并对模拟脂肪的基本性状进行研究。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

1.1.1 材料与试剂

绿豆淀粉：市售；

α－淀粉酶：酶活力3 760U/g，北京奥博星生物技术有限责任公司；

盐酸：分析纯，沈阳试剂厂；

氢氧化钠：分析纯，沈阳新兴试剂厂；

氯化钙：分析纯，辽宁沈阳医药股份有限公司；

食用油：金龙鱼牌，市售。

1.1.2 主要仪器

电子天平：JA5002，上海精天电子仪器有限公司；

恒温水浴锅：DK－8D，上海一恒科技有限公司；

离心机 ：LG10－2.4A，北京医用离心机厂 ；

电热恒温鼓风干燥箱：DHG－9140A，上海一恒科技有限公司；

可见分光光度计：722S，上海菁华科技仪器有限公司；

酸度计：PHS－3C，江苏江分电分析仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 生产工艺

160mL蒸馏水＋200mmol/L的Ca2＋→加热到95℃→加入α－淀粉酶→87℃液化→4min内加热到95℃，保持11 min，再调pH到3，灭酶5min后调pH到6.5→喷雾干燥100℃→模拟脂肪［5］

1.2.2 模拟脂肪最优水解工艺条件的确定 先以DE值为检测指标，观察酶添加量、水解温度、水解时间和淀粉浆底物浓度对绿豆淀粉水解程度的影响。再采用正交表“均衡分布”的特点，以酶添加量、水解温度、水解时间和淀粉浆底物浓度作为试验因素，根据预试验结果，确定各自添加量的范围（见表1），采用L9（34）正交试验来优化水解工艺条件。

表1 正交试验的因素水平表Table 1 The orthogonal test table of factors and levels

1.2.3 模拟脂肪性质

（1）水溶性的测定：冷水（25℃）溶解性的测定：取一定量的样品，在25℃条件下配成10%的溶液，混合均匀后置于离心机中，4 000r/min离心15min。取未溶物在105℃下烘干，记录固形物的重量。

热水溶解性的测定：取一定量的样品，配成10%的溶液，加热到70℃，混合均匀后置于离心机中，4 000r/min离心15min。取未溶物在105℃下烘干，记录固形物的重量。溶解度按式（1）计算：

（2）持水性的测定：取一定量的绿豆淀粉和模拟物，分别配制浓度为15%和30%的溶液，7 500r/min离心15min，弃去上清液。持水性按式（2）计算：

（3）回生凝沉性的测定：取一定量的样品，配制1.0%的淀粉乳，搅拌均匀，在沸水中加热糊化并保持15min，然后自然冷却至室温。将冷却后的淀粉糊放入具塞刻度管中，在室温下静置，分别记录0，1，2，4，6d后上清液的体积。

（4）冻融性和冻融稳定性测定：取一定量的样品，配制成浓度为7%的浆液，加热至70℃并保温20min，在－18℃下冷冻24h，取出在室温下自然解冻8h，然后在3 000r/min条件下离心20min，析水率按式（3）计算：

（5）乳化性和乳化稳定性的测定：准确称取2.0g模拟物，配制2.0%的浆液，沸水中加热糊化并保持10min，冷却后向糊中加入100mL大豆色拉油，在2 500r/min，每次30s的条件下均质2次，再将乳化液转移至10mL离心管中，以3 500r/min离心15min，记录乳化层高度和液体总高度。计算其乳化能力。

乳化能力（emulsion ability，EA）按式（4）计算：

式中：

H—— 离心管中液体总高度，cm；

H1—— 离心管中乳化层高度，cm。

乳化稳定性（emulsion stability，ES）的测定方法：将乳化后的样品放置24h后以3 500r/min离心15min，记录乳化层高度和液体总高度。乳化稳定性按式（5）计算。

式中：

H—— 离心管中液体总高度，cm；

H2——离心管中仍保持乳化层的高度，cm。

2 结果与分析

2.1 最佳工艺条件的确定

DE（dextrose equivalent）值，又称葡萄糖值，是指淀粉水解液中还原糖的含量（以干物质计）占干物质的百分率，它可以间接的表示淀粉水解程度。前人的研究［6－7］表明，DE值在2～3之间的产品具有模拟脂肪的性质。因此，本试验选择DE值在2～3的产品作为脂肪模拟物。正交试验设计及结果见表2。

由表2可知，影响模拟脂肪DE值的因素主次顺序为D（水解温度）、C（水解时间）、B（底物浓度）、A（酶添加量），其最佳水解工艺条件为A1B2C2D3，即酶添加量为6U/g淀粉、底物浓度为15%、水解时间为15min、水解温度为95℃。但该条件不在正交试验的9组试验中，故按该工艺进行验证试验，所得制品DE值为2.64。故该条件为最佳工艺条件。

2.2 模拟脂肪性质的分析

2.2.1 模拟脂肪的基本物理性状 绿豆淀粉色洁白而有光泽，表面细腻光滑。而模拟物呈白色粉末状，表面粗糙且无光泽。

2.2.2 水溶性的测定结果 由表3可知，在25℃条件下，模拟物的溶解性为100%，原淀粉的溶解性为14.26%，两者相比，模拟物的溶解性明显增加。在70℃条件下，两者的溶解性均为100%，且离心后无上清液。这是因为经酶水解后的绿豆淀粉基质脂肪模拟物，由于其淀粉分子的降解和分子量的降低，其分子结构脆弱，当其加入水中时，易于水分子的进入，所以溶解度增加。但原淀粉和模拟物在热水中都会形成凝胶，凝胶吸水性较强，因此，离心后没有上清液出现［8］。

表2 L9（34）正交试验结果分析Table 2 L9（34）Analysis of orthogonal test results

表3 原淀粉与模拟物的水溶性比较Table 3 Water solution of the original starch and simulation /%

2.2.3 持水性的测定结果 由表4可知，在室温条件下，浓度为15%的绿豆淀粉的持水能力较差，为33.3%，而模拟物持水能力则显著增加，为253%，这是因为原淀粉分子间由于羟基而形成的氢键作用，使得分子之间结成较大的颗粒和束状结构，不利于水分子进入淀粉内部，因而绿豆淀粉的持水能力较差。而模拟物在冷水中润胀，吸水形成网状的弱凝胶，可以把大量的水束缚在胶束内。当溶液浓度为30%时，模拟物和原淀粉的持水能力持衡。因为浓度升高，溶液凝胶强度和粘性也会升高，可以束缚较多的水［9］。

2.2.4 回生凝沉性的测定结果 由表5可知，在6d的时间里，模拟物形成上清液的高度是22.8cm，而原淀粉形成上清液的高度是24.4cm。上清液的体积越大，凝沉性越大，回生现象越明显。说明原淀粉的凝沉性较大，回生现象比较明显。模拟物的凝沉性较小，较原淀粉有下降趋势，回生现象较原淀粉有所减弱［8］。

表4 不同浓度的原淀粉与模拟物的持水性比较Table 4 Water holding capacity of the original starch and simulation in different concentration /%

表5 原淀粉和模拟物上清液体积的比较Table 5 Supernatant volume of the original starch and simulation

2.2.5 冻融稳定性的测定结果 通过试验结果计算出绿豆淀粉的析水率为58.04%，而模拟脂肪的析水率为76.28%。脂肪模拟物的析水率增大，而析水率越大说明冻融稳定性越差。分析其原因可能是原淀粉在高温下糊化，低温冷却后形成强度很大的凝胶，把大量的水分截留在凝胶束内，即使在冻融解冻后水分也不会析出。模拟物在高温加热冷却后形成的网状结构的凝胶，强度较弱，冻融解冻后会有水分析出，因此模拟物的冻融稳定性降低［7］。

2.2.6 乳化性和乳化稳定性的测定结果 由表6可知，脂肪模拟物具有一定的乳化性。而原淀粉不具备在油水界面定向吸附并降低界面张力的能力，不具备乳化性。因此脂肪模拟物的应用性质比原淀粉有较大的提高［7］。

表6 模拟物的乳化性和乳化稳定性Table 6 Emulsifying ability and Emulsion stability of the simulation

3 结论

（1）通过实验确定了模拟脂肪最佳水解工艺条件：酶添加量为6U/g淀粉、底物浓度为15%、水解时间为15min、水解温度为95℃。该工艺制备的模拟物DE值为2.64，具有模拟脂肪的性质。

（2）模拟物的凝沉性较原淀粉下降，使得模拟物不易发生回生，增加了产品的储藏稳定性，但其冻融稳定性有所下降，不适于冷藏制品的储存。经酶解后制备的模拟物的水溶性、持水能力、乳化性和乳化稳定性较原淀粉都明显增加。

1 Donald E Pszczol A.Fat replacers［J］.Where do we go from here food tech，1998（3）：84～97.

2 周建芹，罗发兴.碳水化合物型模拟脂肪［J］.食品科技，2000（1）：15～17.

3 FAO.食用豆类作物的改良和生产［M］.北京：中国对外翻译出版公司，1986：125.

4 郝晓敏，谷长生，刘继伟，等.淀粉基脂肪模拟物的性质及代脂研究［J］.食品研究与开发，2007，28（2）：32～35.

5 刘怀伟，孔保华，武晗，等.马铃薯淀粉基质脂肪模拟物制备工艺的研究［J］.食品与发酵工业，2006，32（11）：45～54.

6 Fred S，Kaper Harry G.Food Technology［J］.Replace oil and fat with potato－based ingredient，1987（3）：112～114.

7 刘怀伟，孔保华，徐聃.马铃薯淀粉基质脂肪模拟物物理性质的研究［J］.中国粮油学报，2007，22（4）：250～261.

8 高嘉安.淀粉与淀粉制品工艺学［M］.北京：农业出版社，2001：41～46.

9 Wang Ya－jane，Wang Ling－feng.Structure and properties of commercial malto dextrins from corn，potato，and rice starches［J］.Starch/Starke，2000（52）：296～304.

The research on the production technology of simulated fat with mung bean starch as matrix

MAO Di－rui1YANG Jin2

（1.Forestry College of Beihua University，Jilin，Jilin132012，China；2.The College of Tea and Food Technology，Anhui Agricultural University，Hefei，Anhui230036，China）

In this experiment we produced starch hydrolysis product from mung bean starch as matrix using enzyme hydrolysis method.Through the orthogonal experiment，we took the enzyme recruitment，the substrate concentration，the hydrolysis time and the reaction temperature as the factor，to determine the optimal technological conditions for hydrolysis of simulated fat，namely the enzyme recruitment was 6U/g，the substrate concentration was 15%，the hydrolysis time was 15min，the reaction temperature of 95℃.Compared with the original starch，the simulation obtained showed lower retrogradation，caused the simulation not to be easy to retrograde，increased storage stability of the product.The simulation after enzymatic hydrolysis appeared remarkable higher water－solubility，waterholding capacity，emulsifying and the emulsion stability than that of the original starch.

simulated fat；mung bean starch；starch hydrolysis；α－amylase

10.3969 /j.issn.1003－5788.2010.05.009

毛迪锐（1978－），女，北华大学林学院讲师，硕士。E－mail：mdrteacher＠163.com

2010－06－11