食盐及pH对马铃薯淀粉－亲水胶体体系物性的影响

王慧云 赵 阳 陈海华 王雨生，2 冷 云

（青岛农业大学食品科学与工程学院1，青岛 266109）（青岛农业大学学报编辑部2，青岛 266109）

食盐及pH对马铃薯淀粉－亲水胶体体系物性的影响

王慧云1赵 阳1陈海华1王雨生1，2冷 云1

（青岛农业大学食品科学与工程学院1，青岛 266109）（青岛农业大学学报编辑部2，青岛 266109）

利用快速黏度分析仪、质构分析仪、离心法等测定了食盐、酸、碱对不同种类的马铃薯原淀粉－亲水胶体复合体系糊化黏度特性、凝胶特性、溶解度、膨胀势及持水力等的影响。结果表明：亲水胶体种类、食盐、酸碱等均显著影响马铃薯淀粉－亲水胶体复合体系的糊化、凝胶及膨润性质。以纯马铃薯淀粉体系为对照，添加海藻酸钠、卡拉胶、黄原胶的马铃薯淀粉的热稳定性增强，但凝胶性减弱；除亚麻多糖外，添加其他亲水胶体均不同程度地导致马铃薯淀粉的膨胀势、持水力降低。与不添加食盐的对照样品相比，添加食盐后，复合体系的热稳定性增强，但凝胶硬度、膨胀势和持水力均显著降低。相同种类的亲水胶体，在碱性条件下比在酸性条件的热稳定性高。

亲水胶体 马铃薯淀粉 糊化性质 凝胶性质 膨润性质

马铃薯淀粉（PS）是食品工业重要的原辅料。食品加工过程中加入的添加剂（如盐、糖、柠檬酸、苏打等）可能使马铃薯淀粉的性质发生变化，从而导致食品的性质发生改变［1－3］。因此，改善马铃薯淀粉的品质可同时提高淀粉基食品的品质。

亲水胶体是亲水性的高分子化合物，且能与马铃薯淀粉相互作用，增强马铃薯淀粉的功能性质［4－5］。廖瑾等［6］的研究结果表明阿拉伯胶可显著提高淀粉糊的热稳定性，并且体系具有较好的耐盐、耐酸性。吕振磊等［7］研究结果表明，添加卡拉胶能增强马铃薯淀粉的热稳定性。Wang等［8］研究结果表明添加亚麻多糖能增加天然玉米淀粉糊的黏度。Montri等［9］研究报道，添加瓜儿胶或黄原胶均不同程度地降低了阳离子木薯淀粉的膨胀度。此外，食品成分的加入会影响淀粉－亲水胶体体系的性质。赵阳等［10］研究表明，在盐、糖环境碱性条件下，亚麻多糖可增加木薯、红薯淀粉的峰值黏度。研究表明，亲水胶体及食品成分对淀粉性质影响显著。本试验探究了不同种类的亲水胶体对马铃薯淀粉糊化、凝胶及膨润特性的影响以及食盐和pH值对马铃薯淀粉及马铃薯淀粉－亲水胶体复合体系的糊化、凝胶及膨润特性的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

亚麻多糖 （FG，水分9.86%）：新疆利世得生物科技有限公司；黄原胶 （XG，水分14.53%）：山东中轩生化有限公司；魔芋胶 （KG，水分10.79%）、海藻酸钠（AG，水分16.67%）：海南多环进出口有限公司；卡拉胶 （CA，水分9.47%）：海南梦园食品有限公司；马铃薯淀粉 （PS，水分16.56%）：天津顶峰淀粉开发有限公司；其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器

物性测定仪：TA－XT.Plus型，英国Stable Micro Systems公司；快速黏度分析仪：RVA Starchmaster，澳大利亚New－port公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品含水量

参照GB 5009.3—2010《食品国家标准 食品中水分的测定》的直接干燥法测定。

1.3.2 样品的制备

参照参考文献［10］的方法制备样品。

1.3.2.1 PS悬浊液的制备

称取质量分数为7%的PS（以体系质量计）分散于适量蒸馏水中充分混匀，待用。

1.3.2.2 PS－亲水胶体复合体系的制备

称取质量分数为0.3%（以淀粉干基计）的亲水胶体分散于蒸馏水中，用磁力搅拌器搅拌30 min后于85℃水浴加热8 min，冷却至室温，加入适量PS，充分混匀，待用。

1.3.2.3 添加NaCl的PS－亲水胶体复合体系的制备

称取质量分数为6%（以体系质量计）的NaCl，分别加入PS－亲水胶体复合体系中，充分混匀，待用。

1.3.2.4 不同pH的PS－亲水胶体复合体系的制备

分别用0.1 mol／L柠檬酸或碳酸钠溶液，配制pH 2或pH 10的溶液。以此溶液代替蒸馏水按照

1.3.2.2中方法分别制备PS－亲水胶体复合体系。

1.3.3 PS－亲水胶体复合体系物化特性的测定

参照参考文献［11］，测定复合体系的物化特性。

1.3.3.1 PS－亲水胶体复合体系糊化特性的测定

取1.3.2配制好的样品，采用快速黏度分析仪进行测定，测定方法参照参考文献［7］，记录糊化过程中的糊化温度、峰值黏度、末值黏度、衰减值。试验进行5次重复，结果取平均值。

1.3.3.2 PS－亲水胶体复合体系凝胶硬度的测定

取1.3.2配制好的样品，于沸水浴糊化10 min后于4℃保存24 h得凝胶样品，取出恢复至室温后采用物性测定仪P／0.5探头测定凝胶样品硬度。

测定条件：测定速度0.5 mm／s，下压形变量90%。探头下压过程中的最大力记为凝胶硬度。试验进行5次重复，结果取平均值。

1.3.3.3 PS－亲水胶体复合体系膨润性质的测定

取40 mL 1.3.2配制好的样品（样品中溶质的质量为W），分别于55、75、95℃下加热30 min后迅速冷却至室温，然后3 000 r／min离心20 min。取上清液，置于105℃的烘箱中干燥称重，记为A，计算其溶解度；取沉淀物称重，记为P，计算其膨胀势；将下层沉淀物在105℃下干燥称重，记为D，计算其持水力。试验进行5次重复，结果取平均值。溶解度SOL、膨胀势SP、持水力WSI按式（1）～式（3）计算：

1.3.4 统计分析方法

采用SPSS17.0统计分析软件对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同亲水胶体对PS糊化、凝胶及膨润性质的影响

由表1可以看出，添加亲水胶体显著影响PS的糊化特性和凝胶特性。与对照（不添加亲水胶体的PS特性）相比，添加亲水胶体的复合体系的糊化温度均显著升高，其中，PS－XG复合体系的糊化温度最高，其次是PS－FG、PS－CA复合体系。这一方面可能是由于亲水胶体水溶性较高，与PS竞相争夺体系中的水分，使得PS与水结合的几率降低，难以糊化，因此糊化温度升高［9］；另一方面可能是由于这些亲水胶体都属于阴离子多糖，与马铃薯淀粉分子的磷酸基产生静电斥力，从而影响了马铃薯淀粉的膨胀、崩解，因而糊化温度升高［3，12］。与对照相比，PSFG、PS－KG复合体系的峰值黏度显著升高，衰减值无显著变化，说明添加FG、KG对PS的热稳定性无显著影响；PS－AG、PS－CA、PS－XG复合体系的峰值黏度显著降低，衰减值显著降低，说明添加AG、CA、XG能增强PS的热稳定性。与对照相比，添加亲水胶体对PS的末值黏度无显著影响。本研究结果与Cai等［13］的研究结果不完全相同，他们的研究结果表明在马铃薯淀粉中添加黄原胶后，复合体系的峰值黏度、衰减值均显著下降，末值黏度基本不变，但糊化温度显著增加。

表1 亲水胶体种类对PS糊化特性和凝胶特性的影响

由表1可知，与对照相比，添加亲水胶体使PS凝胶体系的硬度均显著降低。几种亲水胶体相比，PS－FG复合凝胶体系的硬度最低，PS－AG复合凝胶体系的硬度最强。这与Tomoko等［14］的研究结果相似，其研究表明在大米淀粉中添加相同添加量的魔芋胶或黄原胶，混合凝胶体系的硬度相近，且均显著低于对照。

表2 亲水胶体种类对PS膨润特性的影响

由表2可以看出，亲水胶体显著影响PS的膨润特性。与对照相比，在同一温度下，添加亲水胶体对PS的溶解度均无显著影响；添加FG对PS的膨胀势、持水力无显著影响，但添加其他亲水胶体均不同程度地导致PS膨胀势、持水力降低。这可能是由于亲水胶体覆盖在PS颗粒表面，阻碍PS颗粒吸水膨胀；另一方面可能是由于亲水胶体与水结合使得与PS相互作用的水分不足［9，15］。由表2还可以看出，随着温度的升高，对照及PS－亲水胶体复合体系的溶解度、膨胀势及持水力均显著升高。这是由于当温度升高时，破坏了复合体系中分子之间的氢键，促进了马铃薯淀粉的吸水膨胀，因而体系的溶解度、膨胀势及持水力升高［8］。王颖等［15］的研究结果表明，木薯淀粉和木薯淀粉－AG复合体系的膨胀势均随温度的升高而升高，与本研究结果一致。

2.2 食盐对PS－亲水胶体复合体系糊化、凝胶及膨润性质的影响

结合表1和表3可以看出，食盐对PS和PS－亲水胶体复合体系的糊化特性和凝胶特性的影响显著。与不添加食盐的PS－亲水胶体复合体系（即对照样品）相比，添加食盐后，PS－亲水胶体复合体系的糊化温度、末值黏度显著升高；除PS－XG复合体系的峰值黏度和衰减值显著升高，其他几种PS－亲水胶体复合体系的峰值黏度和衰减值均显著降低。由表3可知，添加食盐的PS－亲水胶体复合体系的糊化温度和末值黏度显著高于添加食盐的PS体系；与添加食盐的PS体系相比，添加食盐的PS－FG、PS－XG、PS－KA复合体系的峰值黏度和衰减值均显著升高，而添加食盐的PS－AG、PS－CA复合体系的峰值黏度和衰减值均显著降低；这可能是由于NaCl在水中电离后，影响了亲水胶体和马铃薯淀粉分子本身所带的电荷，进而影响了亲水胶体和马铃薯淀粉分子间的静电斥力，导致复合体系的糊化特性发生不同的变化［16－17］。上述结果与 Hyun等［18］的研究结果一致，添加NaCl能显著提高豌豆淀粉－XG的峰值黏度。

表3 NaCl对PS－亲水胶体复合体系的糊化特性和凝胶硬度的影响

结合表1和表3可知，与不添加食盐的对照样品相比，添加食盐后，除了卡拉胶－PS复合凝胶体系外，其他几种PS－亲水胶体复合凝胶体系的硬度均显著降低。由表3可知，与添加食盐的PS相比，添加食盐的PS－亲水胶体复合凝胶体系的硬度均显著降低。本研究结果与王振兴［19］的研究结果基本一致，他们的研究表明当NaCl浓度超过0.1 mol／L，瓜尔豆胶－变性淀粉－大豆分离蛋白复合凝胶体系的硬度呈降低的趋势。

结合表2和表4可以看出，食盐对PS和PS－亲水胶体复合体系的膨润特性影响显著。与不添加食盐的对照样品相比，添加食盐后，PS－亲水胶体的溶解度均显著升高，膨胀势、持水力均显著降低。这可能是因为NaCl在水中解离出的Na＋，改变了复合体系分子与水分子的作用，从而使复合体系的膨胀势和持水力下降［12］。由表4可知，与添加食盐的PS相比，55℃时，添加食盐的PS－AG、PS－KG复合体系溶解度显著升高，PS－FG、PS－CA、PS－XG、PS－KG复合体系膨胀势显著升高，所有PS－亲水胶体复合体系的持水力均显著升高；75℃时，添加食盐的PS－亲水胶体复合体系的溶解度、膨胀势均显著降低，持水力均显著升高；95℃时，除PS－XG外，添加食盐的其他几种PS－亲水胶体复合体系的溶解度、膨胀势均显著降低；除PS－KG外，其余几种PS－亲水胶体复合体系的持水力均显著升高。这说明添加亲水胶体能显著改变盐环境中马铃薯淀粉的膨润特性。

表4 食盐对PS－亲水胶体复合体系的膨润特性的影响

2.3 pH对PS－亲水胶体复合体系糊化、凝胶及膨润性质的影响

结合表1和表5可以看出，pH影响PS－亲水胶体复合体系的糊化特性和凝胶特性。与pH 7的对照样品相比，在强酸（pH 2）条件下，复合体系的糊化温度、峰值黏度、末值黏度显著降低，衰减值显著升高，即稳定性降低；而强碱（pH 10）条件下，复合体系的糊化温度、末值黏度、衰减值基本不变，即稳定性基本不变，除PS－CA外，其余几种PS－亲水胶体的峰值黏度均显著降低。由表5可知，在强酸（pH 2）条件下，除PS－CA外，其余几种PS－亲水胶体复合体系的糊化温度、峰值黏度、末值黏度、衰减值均显著高于PS，表明在酸性条件下PS－CA的热稳定性比PS高，其余几种PS－亲水胶体的热稳定性比PS差。在强碱（pH 10）条件下，PS－亲水胶体的糊化温度均显著高于PS；PS－FG、PS－KG的峰值黏度、末值黏度、衰减值均显著高于PS，表明在碱性条件下PS－FG、PS－KG热稳定性比 PS差；PS－AG、PS－CA、PS－XG的衰减值均显著低于PS，表明PSAG、PS－CA、PS－XG在碱性条件下的热稳定性比PS高。结果表明酸碱对PS－亲水胶体复合体系的糊化特性的影响不同；相同种类的PS－亲水胶体复合体系，在碱性条件下比在酸性条件的热稳定性高。

表5 pH对PS－亲水胶体复合体系的糊化特性和凝胶特性影响

表6 pH对PS－亲水胶体复合体系的膨润特性的影响

结合表1和表5可知，PS－亲水胶体复合凝胶体系的硬度受酸碱的影响很大。与pH 7的对照样品相比，酸、碱条件均导致PS－FG、PS－XG、PS－KG复合凝胶体系的硬度显著降低；在酸性条件下，PSAG、PS－CA复合凝胶体系的硬度基本保持不变或略有升高，而在碱性条件下，其硬度显著降低。由表5还可以看出，在强酸（pH 2）条件下，PS－AG、PSCA、PS－XG复合凝胶体系的硬度显著高于PS，而PS－FG、PS－XG复合凝胶特性的硬度略低于PS；在强碱（pH 10）条件下，PS－亲水胶体复合凝胶体系的硬度均显著高于PS。可能是因为酸或碱一方面影响了亲水胶体分子、马铃薯淀粉分子的带电情况，使其分子内和分子间的静电斥力显著改变；另一方面可能酸或碱导致亲水胶体分子、马铃薯淀粉分子发生水解，因而在强酸或强碱条件下，复合凝胶体系的硬度显著降低［17］。本研究结果与王振兴［19］的研究结果一致。

结合表2和表6可以看出，pH对PS和PS－亲水胶体复合体系的膨润特性影响显著。在强酸、强碱条件下，PS－亲水胶体复合体系的溶解度、膨胀势和持水力均随温度的升高而升高。与pH 7的对照样品相比，强酸、强碱均导致PS－亲水胶体的溶解度显著升高、持水力显著下降，但PS－亲水胶体复合体系的膨胀势在强酸条件下显著升高，而在强碱条件下则显著下降。这可能是因为酸碱导致亲水胶体分子与马铃薯淀粉分子不同程度的降解，增强了复合体系的溶解度，降低了复合体系的膨胀势及持水力［20］。PS－亲水胶体复合体系在强碱条件下溶解度、膨胀势和持水力均显著低于其在强酸条件下的溶解度、膨胀势和持水力，这说明强碱条件下复合体系的膨润性质比强酸条件下复合体系的膨润性质更为稳定。

3 结论

3.1 亲水胶体的种类影响PS的糊化、凝胶及膨润性质。与PS相比，PS－AG、PS－CA、PS－XG复合体系的热稳定性增强；添加亲水胶体使复合凝胶体系的凝胶性减弱；同一温度下，除FG外，添加其他亲水胶体均不同程度地导致PS的膨胀势、持水力降低，但对溶解度无显著影响；随着温度的升高，对照及PS－亲水胶体复合体系的溶解度、膨胀势及持水力均显著升高。

3.2 食盐对PS和PS－亲水胶体复合体系的糊化、凝胶和膨润特性影响显著。与不添加食盐的对照样品相比，添加食盐后，复合体系的糊化温度、末值黏度、溶解度显著升高；除PS－XG外，其它几种PS－亲水胶体复合体系的峰值黏度、衰减值、凝胶硬度、膨胀势和持水力均显著降低。

3.3 pH影响PS－亲水胶体复合体系的糊化、凝胶和膨润特性。与pH 7的对照样品相比，在强酸条件下，PS－亲水胶体复合体系的糊化温度、峰值黏度、末值黏度显著降低，衰减值、溶解度、膨胀势和持水力显著升高；而强碱条件下，PS－亲水胶体复合体系的糊化温度、末值黏度、衰减值基本不变；酸、碱条件均导致PS－FG、PS－XG、PS－KG复合凝胶体系的硬度显著降低。PS－亲水胶体复合体系在强碱条件下溶解度、膨胀势和持水力均显著低于其在强酸条件下的溶解度、膨胀势和持水力。

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Physical Properties of Potato Starch－Hydrocolloid System at Different Level of NaCl and pH

Wang Huiyun1Zhao Yang1Chen Haihua1Wang Yusheng1，2Leng Yun1

（College of Food Science and Engineering，Qingdao Agricultural University1，Qingdao 266109）（Editorial Department of Journal of Qingdao Agricultural University2，Qingdao 266109）

Effect of different hydrocolloids，salt，acid／alkali on the pasting，gelling and swelling properties of potato starch－hydrocolloid complex system have been investigated by rapid viscosity analyser，texture analyzer and centrifugation in the paper.The results showed that the type of hydrocolloids，salt，acid／alkali had significant influence on the pasting，gelling and swelling properties of hydrocolloids－potato starch complex systems.Compared with pure potato starch control，addition of carrageenan，xanthan gum，alginate had improved the thermostability of potato starch，whereas the gel strength was decreased.Except for flaxseed polysaccharide，the potato starch＇s swelling power and water holding capacity were decreased in line with addition of other hydrocolloids.Compared with the no－salt sample，the thermostability of the hydrocolloid－potato starch complex system was increased in line with salt addition，while the gel strength，swelling power and water holding capacity decreased significantly.The thermostability of the complex system under alkali condition was better than that on the acid condition with the same kind of hydrocolloids.

hydrocolloid，potato starch，pasting properties，gelling properties，swelling properties

TS231

A

1003－0174（2015）09－0039－06

山东省高等学校优秀中青年骨干教师国际合作培养项目（SD－20130875），国家级特色专业建设项目（TS10943），2012年度国家级大学生创新创业训练计划项目（201210435010），2011年度青岛农业大学第五届大学生创新教育立项（青农大201202）

2014－03－14

王慧云，女，1989年出生，硕士，食品化学

陈海华，女，1973年出生，教授，食品化学