不同取代度羟丙基淀粉的理化性质研究

2016-06-27孙健

长江大学学报(自科版) 2016年15期

关键词：理化性质应用

孙健

(长江大学生命科学学院，湖北荆州 434025；湖北达雅生物科技股份有限公司，湖北荆州 434000)

徐焱春，杜昆，徐振明

(湖北达雅生物科技股份有限公司，湖北荆州 434000)

田志宏

(长江大学生命科学学院，湖北荆州 434025)

不同取代度羟丙基淀粉的理化性质研究

孙健

(长江大学生命科学学院，湖北荆州 434025；湖北达雅生物科技股份有限公司，湖北荆州 434000)

徐焱春，杜昆，徐振明

(湖北达雅生物科技股份有限公司，湖北荆州 434000)

田志宏

(长江大学生命科学学院，湖北荆州 434025)

[摘要]对不同取代度羟丙基淀粉的理化性质进行了研究，结果发现，不同取代度羟丙基淀粉的黏度、透明度、冻融稳定性、凝沉稳定性、热稳定性、耐酸性以及抗剪切性都有明显差异。除0.5取代度外，其余取代度的羟丙基淀粉的透明度较高，冻融性、凝沉性和耐热性比较稳定，耐酸性和抗剪切性较好，可以在饮料、冰激凌、酸奶、果酱、速冻食品中应用。

[关键词]取代度；羟丙基淀粉；理化性质；应用

羟丙基淀粉是食品工业中应用最为广泛的变性淀粉之一。淀粉分子上引入一定量的羟丙基能够增强淀粉糊的亲水保水性能，提高淀粉糊的透明度和冻融稳定性[1～3]。因此，在魔芋仿生制品、肉制品及冷冻食品行业等大量应用[4]。此外，羟丙基淀粉能够部分代替昂贵的天然胶(琼脂、明胶、果胶等)，具有较大的经济价值[5]，并且在速冻米面制品中有广泛的应用前景[6,7]。

目前，国内外对羟丙基变性淀粉特性的研究已有较多报道，如羟丙基淀粉的制备工艺优化[8～10]、不同原淀粉及其羟丙基淀粉性质研究[11]、与其他不同变性淀粉的性质比较[12]。然而，在系统研究不同取代度的羟丙基淀粉性质方面却鲜有报道，而不同的取代度会直接影响到淀粉粘度、透明度、流变性质等物理化学性质，甚至还能影响到淀粉的应用。因此，本研究对不同取代度的羟丙基淀粉的性质进行比较，并对其在食品工业上的应用进行了探讨。

1材料与方法

1.1试验材料

羟丙基淀粉系湖北达雅生物科技股份有限公司生产，产品型号为DY-A(0.3)、DY-B(0.4)、DY-C(0.5)、DY-H(0.58)、DY-F(1.18D)和MDY-H(1.18M)。

1.2仪器设备

高精密电子天平：福州科迪电子技术有限公司生产;XMTD-4000电热恒温水浴锅：北京市永光明医疗仪器有限公司生产;凝胶强度测定仪：中国科学院海洋研究所生产;MXD-E1100实验室分散搅拌砂磨多用机：上海沐轩实业有限公司生产;80-1型离心机：江苏金坛市大地自动仪器厂生产;NDJ-5S旋转粘度计：上海昌吉地质仪器有限公司生产;DZF型真空干燥箱：北京市永光明医疗仪器厂生产;TU-1901双光束紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限公司生产。

1.3试验方法1.3.1羟丙基淀粉的透光率测定

称取干燥后的不同型号羟丙基淀粉试样于100mL烧杯中，加入蒸馏水，配成质量分数为2%(w/v)的淀粉乳液，在沸水浴中加热30min，充分糊化，冷却至室温，并调整体积为原来的体积，转移到1cm比色皿中，用双光束紫外可见分光光度计，以蒸馏水为空白对照(透光率为100%)，在620nm处分别测定其透光率。将淀粉糊分别冷藏保存24、48h和72h后，再测定其透光率，观测冷藏保存对其透光率的影响。

1.3.2羟丙基淀粉的冻融稳定性测定

分别称取不同型号羟丙基淀粉绝干样品于100mL烧杯中，加蒸馏水，配成6%(w/v)的淀粉乳，在沸水中加热糊化后，再冷却至室温，取10mL加入到具塞的塑料离心管中，称重记为m1，置于-18℃冰箱中冷冻，24h后取出室温下自然解冻，静置，观察糊液稳定性，看是否有水析出，然后在离心机中(3000r/min)离心20min，弃去上清液，称取沉淀物质量，沉淀物和离心管重记为m2，按如下公式计算析水率。

析水率=[(m1-m2)/m1]×100%

1.3.3羟丙基淀粉的凝沉稳定性测定

分别称取不同型号羟丙基淀粉绝干样品100mL烧杯中，加蒸馏水，配成6%(w/v)的淀粉乳，在沸水中加热糊化后保温15min，再冷却至室温，取50mL淀粉糊移入具塞的50mL量筒中，静置，每隔2h记录一次上层清液体积。

1.3.4羟丙基淀粉的抗剪切性测定

分别称取不同型号羟丙基淀粉绝干样品于1000mL塑料烧杯中，配置成2%(w/v)的淀粉乳，于沸水中加热糊化并保温15min，冷却至室温，用NDJ-5S旋转粘度计测定其粘度，然后分别在600r/min条件下剪切5、10、15、20min后测定其粘度。

粘度差值=剪切前粘度-剪切后粘度

相对差值=粘度差值/剪切前差值

1.3.5羟丙基淀粉的耐酸性测定

分别称取不同型号羟丙基淀粉绝干样品于100mL烧杯中，加入配置好的不同pH(3、4、5、6、7)的蒸馏水，配成不同浓度1%的淀粉乳溶液，测定其粘度。

1.3.6羟丙基淀粉的保温性测定

分别称取不同型号羟丙基淀粉的绝干样品于100mL烧杯中，加入蒸馏水，配置成2%(w/v)的淀粉乳溶液，超低粘度型号的样品可配置成6%(w/v)淀粉乳溶液，分别置于30、45、60、75、90℃水浴锅中保温1h，测定保温前后的粘度。

1.3.7羟丙基淀粉保水性测定

准确称取不同型号羟丙基淀粉绝干样品4g，加入196g蒸馏水，配制成2%(w/w)浓度的淀粉乳溶液，待室温下溶解充分，置于105℃恒温干燥箱内，每隔2h(0、2、4、6、8h)取出称量(速度要快，称完立刻再放入干燥箱内)，记录数值。

2结果与分析

2.1不同型号羟丙基淀粉的透光率

由图1可知，6种不同型号羟丙基淀粉经糊化后透光率有一定的差异。以透光率为指标，可将6种型号的产品分为3类：高透明型、一般透明型和不透明型。型号0.3、0.4和1.18D为高透明型，透光率均高于50%；型号0.58和1.18M为一般透明型，透光率大致为30%～40%；型号0.5为不透明型，其透光率低于10%。根据不同透明度需要，可以将高透性产品0.3、0.4和1.18D应用于饮料、果冻以及糖果等食品生产中。

图1　不同型号羟丙基淀粉的透光率

图2　不同羟丙基淀粉的冻融稳定性

2.2不同型号羟丙基淀粉的冻融稳定性

由图2可知，不同型号的羟丙基淀粉其冻融性有一定的区别。6种型号产品随着时间的延长，析水率均是逐渐增大的。其中表现最明显的是0.5型号羟丙基淀粉，其24h的析水率为1.5%，48h时达到14.4%，96h后析水率超过18%，表明0.5型号淀粉的冻融性较不稳定。与0.5型号羟丙基淀粉相比，其他型号的析水率较低，不到5%，而且96h的析水率也表现不明显，表明其冻融性是比较稳定的，且粘度基本无变化。因此，可以利用其(除了0.5型号羟丙基淀粉)良好的冻融稳定性应用于冰淇淋、速冻食品生产中。

2.3不同型号羟丙基淀粉的凝沉稳定性

从表1可看出，型号0.58、1.18M和1.18D的羟丙基淀粉凝沉性均比较稳定，在12h内，均无沉降现象出现。型号0.3和0.4在6h后出现沉降现象，但表现不明显。型号0.5的羟丙基淀粉在2h内就已经出现沉降现象，而且随着时间的延长，沉降速度有逐渐加快的趋势，沉降现象明显，表明其凝沉性不稳定。

表1　不同型号羟丙基淀粉沉降积

2.4不同型号羟丙基淀粉的抗剪切性

由图3可见，由于0.3和0.4型号6%浓度的淀粉糊粘度较低，其粘度在不同时间随着剪切速率的增加没有很明显的改变，为牛顿流体。剩余4种6%的淀粉糊中，0.58、1.18M和1.18D型号的羟丙基淀粉有更高的黏性，0.58、1.18M和0.5型号的羟丙基淀粉均随着剪切速率和剪切时间的增加而发生明显稀化，尤其是0.5型号的羟丙基淀粉表现更为明显，呈现典型假塑性流体特性，为非牛顿流体，在冰淇淋、冷饮以及肉制品中具有很好的增稠性能和加工性能。

图3　4种不同型号6%的淀粉糊在不同剪切速率下的流变性

2.5不同型号羟丙基淀粉的耐酸性

由图4可见，0.3、0.4和0.5型号的羟丙基淀粉1%浓度的淀粉糊粘度非常低，为牛顿流体，在酸性条件下粘度也很低，不耐酸。0.58、1.18M和1.18D型号的淀粉糊pH为3.0以上时，粘度开始增加，为非牛顿流体，而且随着酸性的减弱粘度逐渐增大，说明这3种型号的淀粉比较耐酸，可应用于酸奶、果酱、酸性饮料等食品生产中。

图4　不同型号羟丙基淀粉耐酸性

图5　不同型号羟丙基淀粉耐温性

图6　不同型号羟丙基淀粉的失水率

2.6不同型号羟丙基淀粉的耐温性

由于0.3、0.4和0.5这3种型号的羟丙基淀粉的粘度几乎为零，故在耐温性试验中不作要求。只考察型号0.5、1.18M和1.18D的耐温性，从图5可以看出，整体上，在不同温度保温前和保温后，3种型号的粘度值均无显著变化，均表现出较优异的耐温性。可应用于酱制品、烘焙果膏等具有高温加工工艺的食品生产中，以提高产品的耐高温加工性能。

2.7不同型号羟丙基淀粉的保水性

如图6所示，型号0.58、1.18M和1.18D的羟丙基淀粉在8h内均表现出优异的保水性能，而型号0.4和0.5的羟丙基淀粉保水性能较差，均接近CK组。根据结果可以将型号0.58、1.18M和1.18D的羟丙基淀粉应用于需要保水性能较高的产品生产中，比如速冻食品、湿面、糕点等食品，可使其具有很好的保水性。

3结论

通过对湖北达雅生物科技股份有限公司生产的6种不同型号羟丙基淀粉进行理化性质的分析，可以得出，型号0.58、1.18M和1.18D羟丙基淀粉在冻融稳定性、保水性、凝沉性等性质上具有显著优势，且这3种型号的羟丙基淀粉均具有很高的粘度，增稠效果十分明显，冷水即溶，可以充分应用于速冻米面制品、饮料、糕点、冷饮、冰淇淋等食品生产中。型号0.3和0.4的羟丙基淀粉可定性为低粘高透性，冷水即溶，在透明度、冻融稳定性等性质中具有较明显的优势，可作为果冻、透明型饮料、速冻型等食品中的填充剂、稳定剂。型号0.5的羟丙基淀粉为冷水不溶型，在各种性质测定中均表现不佳，但其糊化后具有很好的抗老化能力、粘弹性，可后续再探索其性质和应用领域。

[参考文献]

[1]赵凯.食品淀粉的结构、功能及应用[M].北京：中国轻工业出版社，2009.

[2]何绍凯,曹余,郭振福,等.交联和羟丙基改性对蜡质玉米淀粉糊性能的影响[J].中国食品添加剂,2014,(2):75～79.

[3]梁露锋,玉琼广,冯琳,等.食用木薯变性淀粉的发展与应用[J].轻工科技,2014,(12):1～3,21.

[4]温其标,卢声宇.羟丙基淀粉消化性能的研究[J].华南理工大学学报(自然科学版),2002,30(11):134～137.

[5]申曙光,张玉虎,申明华.羟丙基马铃薯淀粉制备的优化研究[J].太原理工大学学报,2000,(2):187～190.

[6]林莹,辛志平,古碧,等.两种羟丙基淀粉对速冻饺子品质影响[J].粮食与油脂,2011,(8):10～13.

[7]锦辉,郑永妮,徐吉祥.羟丙基淀粉在冷冻春卷皮生产中的应用[J].包装与食品机械,2010,28(3):62～64.

[8]赵伟,李红利,段莹莹.羟丙基糯玉米淀粉的制备及其性质的研究[J].粮食与饲料工业,2011,(9):28～30.

[9]徐忠,赵丹.羟丙基淀粉制备的影响因素及性能研究[J].农产品加工,2011,(5):7～9.

[10]曹余,韩舜愈,吴隆民,等.小麦羟丙基淀粉的制备及其特性研究[J].粮食加工,2012,37(5):48～51.

[11]邬应龙,陈杭,陈小欢.不同原淀粉及其羟丙基淀粉性质的研究[J].食品科学,2008,29(5):116～119.