颗粒粒径对马铃薯淀粉糊黏弹性的影响
2008年3月第23卷第2期
中国粮油学报
JournaloftlleChineseCerealsandOilsAssociation
V01.23.No.2
Mar.2008
颗粒粒径对马铃薯淀粉糊黏弹性的影响
李晓文1
熊兴耀2
(长沙理工大学生物与食品工程学院1,长沙410076)(湖南农业大学园林与园艺学院2,长沙410128)
摘要讨论了超细粉碎马铃薯淀粉颗粒粒径对淀粉糊黏度及弹性的影响。分析结果表明:机械研磨作用能够明显地破坏淀粉分子的结晶结构,导致其结晶度降低,而无序化程度增加。淀粉糊的静态黏度随样品颗粒粒径的增大而增大,随球磨时间的增长而减小,静态弹性也同样随样品颗粒粒径的增大而增大,随球磨时
间的增长而减小;当颗粒粒径为10~30肿,淀粉糊黏度呈现最小值,但是淀粉的弹性不变。
关键词超细颗粒粒径马铃薯淀粉黏弹性
马铃薯淀粉是所有植物淀粉中分子量最大、黏度最高的淀粉,是制造各种变性淀粉的优质原料,同时也广泛地应用于食品、纺织、造纸、石油钻探等工业行业…1。淀粉是以颗粒形式存在的,经细微化粉碎,机械力化学效应使淀粉从多晶结构向非晶结构
射仪(日本理学公司);KH
镜(美国科视达公司)。1.3试验与方法
3
000型多功能视频显微
准确称取马铃薯淀粉,以乙醇为介质,通过球磨方法调节不同的球磨时间,制备出粒度大小分布不同的细微化马铃薯淀粉。用激光光散射粒度分析仪测得粒度分布,用显微镜观察其形貌,并应用x一射线衍射仪测试不同粒度细微化淀粉的结晶情况。1.3.1淀粉糊化黏度的测定
取4g马铃薯淀粉(不同颗粒粒径的马铃薯淀粉),蒸馏水定容到100mL;将定容淀粉液倒人
250
转化,同时影响了淀粉一系列的理化性质的变化[2-3]。淀粉一般是先制成糊再使用,糊的性质非常重要。研究淀粉糊的流变性质及其他理化性质意义重大,以便适应各种用途的使用要求。有报道采用流变仪研究了马铃薯淀粉及不同细微化程度产物在不同浓度、温度条件下的流变特性【4“J。但是,未见关于细微化马铃薯淀粉颗粒粒径对淀粉静态黏弹性影响的报道。本文研究了马铃薯淀粉不同颗粒粒径对马铃薯淀粉静态黏弹性的影响,以便为高品质马铃薯淀粉的生产提供依据。
rrl螟塞三角瓶中,然后将该三角瓶放入500
mL
烧杯中,杯子盛有70.80℃的热水;将此烧杯与三角瓶放到已预热到70℃以上的磁力搅拌器上,搅拌加热升温到80℃,并在此温度下保温10min,使淀粉彻底糊化;取出三角瓶在冷水中冷却至(25±1)℃(在
1
材料与方法
马铃薯淀粉:青岛正天食品有限公司;细微化马
15
min内),然后在25cc下测定黏度3次,剔除异常
1.1实验原料
值,取平均值为测定结果。1.3.2糊化淀粉弹性的测定
取50g马铃薯淀粉(不同颗粒粒径的马铃薯淀粉),放人250mL烧杯中,加入150mL中性蒸馏水,在磁力搅拌下加热到90℃,保温30min,将形成的凝胶冷却到25℃倒出,切成长x宽×高=3
×330
Gin×3em
mm×
铃薯淀粉:实验室自制。1.2实验仪器
旋转黏度计:NDJ一79型,同济大学机电厂生产;501一超级恒温器:上海第三医疗仪器厂产;恒温磁力搅拌器:81—2型,上海司乐仪器厂产;激光粒度分析仪(日本SHMADZU公司);D/max—RA型x一射线衍
基金项目:湖南省自然科学基金项目(06JJ50155)收稿日期:2007—01—08
作者简介:李晓文,女,1968年出生,副教授,食品加工与保藏,食
cm的立方体凝胶块。在胶块上覆一块60
mm×1咖的涂油玻璃片,用手指均匀下压玻璃
片,使胶块下缩15him,然后除去玻璃片和手压力,令胶块自然回弹,测定回弹后顶部距桌面的距离h
品物性学
(mm),则胶块的弹性8=h一15。8值越小说明弹性
万方数据
中国粮油学报
2008年第2期
愈差。
2
结果与讨论
2.1球磨时间对马铃薯淀粉颗粒粒径的影响
选择球磨时间范围为0—80h中的6个马铃薯
淀粉样品进行颗粒粒度分布分析。表1为不同球磨时间的马铃薯淀粉颗粒的粒度分布。从表中的数据可以看出,马铃薯原淀粉颗粒粒度基本分布在20.
90邮之间,10肿以下的颗粒几乎不存在。随着球
磨时间的延长,淀粉中的大粒径颗粒减少,小粒径颗粒急剧增加。当粉磨至20h时大部分淀粉颗粒的粒度分布在10一30,tan,并有15.5%的颗粒被粉碎到
10
t,.ml?2下。从20h继续粉磨至60h,83.3%的颗粒
粒度分布在30/.an以下,10tan以下的颗粒占31.3%。从60~80h的粉磨时间范围内,淀粉颗粒的粒度分布变化缓慢,还出现了大粒径颗粒含量略有升高的逆向变化现象。
这是在细微粉碎初期,马铃薯淀粉颗粒在球磨介质的滚动、碰撞和下落等运动的作用下,受到了研磨和冲击,内能不断增加,在颗粒的缺陷处、裂纹处、
结晶区域处等产生应力动态集中,当在机械力不断作用下,淀粉颗粒塑性形变超过极限时,颗粒首先由这些脆弱面破碎,故颗粒粒度分布发生急剧变化。随着淀粉颗粒粒度逐渐变小,新表面在机械力作用下处于激活状态,颗粒表面的范德华力和静电引力增大,高表面能的微细颗粒很容易产生相互团聚,即形成二次颗粒,使颗粒的粒径增大,越细的颗粒团聚趋势越大【6J6。因此,当马铃薯淀粉球磨至80h时,出现了大粒径颗粒含量升高的逆向变化现象。
表1粉磨时间与马铃薯淀粉颗粒粒度分布
2.2不同颗粒粒径对马铃薯淀粉糊黏度的影响
臭
魁
攥
lO20304050607080
90粒径肛m
图1颗粒粒径对马铃薯淀粉黏度的影响
万
方数据图1可以看出,当颗粒粒径为10~30/an,淀粉
糊黏度呈现最低值,低于10pan时黏度反而有所上
升。从图中可以看到,马铃薯淀粉随颗粒粒径减小,
黏度开始急剧下降,这是由于马铃薯淀粉在细微化
过程中,分子内氢键受到破坏,结构变得松散,使得分子缠结点减少,对流动产生的黏性阻力减小,缠绕的分子链被拉直取向,流层问的剪切应力减少,从而使淀粉糊黏度下降。图2和图3分别为球磨60h和
80
h淀粉的显微镜照片(无水乙醇分散),可以看出,
球磨60h的淀粉比球磨80h的淀粉分散性好,颗粒间的团聚作用小。当淀粉颗粒细化到一定程度时,由于表面能的增加,颗粒间相互吸引力随之增大,造成颗粒间的重新聚集成团,这种微粒间的再团聚直接影响着细微化淀粉糊的黏度,因此当颗粒粒径低于10tan时黏度反而有所上升。
图2球磨60h细微化淀粉显微照片
圈3球厝80h细微化淀粉显微照片
分析图4可知,当淀粉颗粒粒径在10~30/an,p.m,随着颗粒ttm以上时,弹性迅速上升,这一现象尚2.3颗粒粒径对马铃薯淀粉弹性的影响
时,对糊化淀粉弹性影响不大,高于30粒径的上升,马铃薯淀粉的凝胶弹性呈上升趋势,当粒径达到40未见资料报道。分析原因,可能是由于大颗粒粒径
在一定浓度下本身就可以形成弹性凝胶,对于凝胶
第23卷第2期李晓文等颗粒粒径对马铃薯淀粉糊黏弹性的影响
61
体,由于胶体网络更加紧密,因此弹性提高[7|。颗粒
粒径在30脚以上时,随着粒径的增加,弹性均在上
升,与文献报道[8J相同。因天然淀粉是具有一定刚度的高分子,分子结构存在一定的结晶度,强烈的机械研磨作用使天然淀粉颗粒破碎,产生晶格缺陷及结晶度降低。理论上讲,如果达到粉碎极限,淀粉应呈现完全非晶态,结晶度为零,但实际操作中是不可能达到这种理想状态的[9】9。应用x一射线衍射仪对原淀粉及球磨60h的淀粉和球磨80h的淀粉淀粉结晶特征进行分析,见图5。
1
l
{
掣徽
粒径/ttm
图4颗粒粒径对马铃薯淀粉弹性的影响
蟹淀粉
≮魁黑摇姥
lO.O
20.0
30.040.0
20尸
图5原淀粉与细微化淀粉的X一射线衍射图
图5中,原淀粉X一射线衍射峰呈现典型“A”峰,峰形尖锐,说明天然淀粉具有较高的结晶度。而细微化淀粉的X一射线衍射图呈现无定形状态,表明其结晶结构受到了破坏,强烈的机械作用导致淀粉的层状结构的层间质点结合力减弱,致使结晶度降低,形成非晶态层,使其无定形区增加,结构趋于无序
化[10J,致使淀粉的弹性降低。
3
结论与讨论
考察了不同球磨时间对马铃薯淀粉颗粒粒径、
以及不同颗粒粒径对马铃薯淀粉静态黏弹性的影响,并结合粉碎及机械力化学理论对实验结果进行
万
方数据了研究。实验证明:
3.1随着球磨时间的延长,淀粉中的大粒径颗粒减少,小粒径颗粒增加。当粉磨至20h时淀粉颗粒的粒度发生很大变化,大部分颗粒的粒度分布在
lo一30
tan,并有15.5%的颗粒被粉碎到lO胛以下。
当球磨至80h时,出现大粒径颗粒含量有所升高的逆向变化。
3.2马铃薯淀粉糊的静态黏弹性随球磨时间和颗粒粒径的变化有明显的变化。一般说来,静态黏度随样品颗粒粒径的增大而增大穸随球磨时间的增大而减小,静态弹性随样品颗粒粒径的增大而增大,随球磨时间的增大而减小。
3.3机械力化学效应对马铃薯淀粉静态黏弹性有显著影响,特别是球磨时问较长的淀粉样品糊的静态黏弹性与马铃薯原淀粉差别很大,因天然淀粉是具有一定刚度的高分子,分子结构存在一定的结晶
度,强烈的机械研磨作用使天然淀粉颗粒破碎,产生晶格缺陷及结晶度降低,形成非晶态层,结构趋于无序化。
’
参考文献
[1]张力田.变性淀粉[M].广州:华南理工大学出版社,1992:
78—108
[2]陈克复编译.食品流变学及其测量[M].北京:轻工业出版
社,1989:94一118
[3]胡飞.微细化马铃薯淀粉的颗粒显微结构和粒度变化研究[J].化学工程,2001(4):22—24
[4]陈玲.马铃薯淀粉的球磨破碎方式和微细化效果[J].中国粉体技术,2000(6):57—60[5]Shinji
Tamaki.StructuralCh锄geofMaizeStarch
Granules
by
Ball—Mill
Treatment[J].Starch,1988(50):42—348
[6]姚献平,郑丽萍.淀粉衍生物及其在造纸中的应用技术[M].北京:轻工业出版社,1999:33—34
[7]沈钟,王果庭.胶体表面化学(第二版)[M].北京:化工出
版社,1997:93,111—128
[8]潘薏文,许增民.提高鳗鱼饲料黏结剂a淀粉黏弹性的研
究[J].粮食与饲料工业,1990(5):17—19[9]Austin
LG.Experimentalfo唱findinsstudies
Oil
starchinlabol"a-
torymills[J].PowderTechnology,1992,5:261—264
[10]--国二郎[日].淀粉科学手册EM].北京:中国轻工业出
版社,1990:307—317.
(下转第72页)
72
中国粮油学报
2008年第2期
PropertiesofOctenylSuccinicAnhydrideModifiedPotato
StarchwithLowViscosity
Wu
Yinglong
ZengZhen
LuYang(Sichuan
AgriculturalUniversity,Ya’all
625014)
Abstract
Octenylsuccinicanhydridemodifiedpotatostarch(OSAS)with
low—viscositywaspreparedusingacid—
treatment,andthepropertiesinsubmicroscopicmorphology,RVAprofilecharacteristics,transparency,let-stabilityandemulsificationstabilitywerecompared
among
nativepotatostarch,acid—alcoholtreatedstarch,
acid—alcoholtreatedOSAS.Resultsindicatethatthetransparency,retrogradafionstabilityandemulsification
ofpotatostarch
ale
obviouslyimprovedaftertheacid—alcoholysisandtheoctenylsuccinicanhydridenlodi矗cation.
Keywords
acid—alcoholysis,low—viscosity,octenylsuccinicanhydridemodifiedpotato
starch(OSAS),potato
stability
EffectofParticleSize
on
ViscosityandElasticityof
PotatoStarchPaste
LiXiaowenl
XiongXingya02
(Biologyand
FoodEnginnecringCollegeChan铲IlaUniversityofScienceandTechnologyl,Changsha
410076)
(Horticultureand
LandscpeCoHegeHunanAgriculturalUniversity2,Changsha
410128)
Abstract
Theeffectofextra—micronization
on
theviseosit)randelasticityofpotatostarchpasteWasstudied.Results
thatthemechanicalgrindingobviouslydestroysthecrystalstructureofstarchmolecule,decreasingitscrystalde・
andenhancingits
disorder.The
staticviscosityofthestarchpasteincreaseswithincreasingparticlesizeanddecreases
prolonginggrindingtime;andthestailcelasticityfollowsthesametrend.Astheparticlesizeofstarchis10—30肛m,
starchpasteexhibitsthe
mininlm
viscosity,butthepasteelasticity
no
change.
Keywords
micronization,particlesize,potatostarch,viscosityandelasticity
万
方数据alcoholysismgradationOSAS,andstabilitystarch,SEM,RVA,emulsification-■—-■一-—卜-■—————・卜——+——●—・—卜—・..一-—一-■一—叫———卜・—・卜—+——卜—卜——+・-■一-—+・-——??卜——卜—+..-4-.--4.--——-—+一-—卜・—卜-+——卜——■一—叫呻-_.一-■一-——・——-+——卜——+———●—・..一-・●一--・●一
(上接第6l页)
indicategreewiththe
颗粒粒径对马铃薯淀粉糊黏弹性的影响
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
李晓文, 熊兴耀, Li Xiaowen, Xiong Xingyao
李晓文,Li Xiaowen(长沙理工大学生物与食品工程学院,长沙,410076), 熊兴耀,XiongXingyao(湖南农业大学园林与园艺学院,长沙,410128)中国粮油学报
JOURNAL OF THE CHINESE CEREALS AND OILS ASSOCIATION2008,23(2)2次
参考文献(10条)
1. 张力田 变性淀粉 1992
2. 陈克复 食品流变学及其测量 1989
3. 胡飞 微细化马铃薯淀粉的颗粒显微结构和粒度变化研究[期刊论文]-化学工程 2001(04)4. 陈玲 马铃薯淀粉的球磨破碎方式和微细化效果[期刊论文]-中国粉体技术 2000(06)
5. Shinji Tamaki Structural Change of Maize Starch Granules by Ball-Mill Treatment 1988(50)6. 姚献平;郑丽萍 淀粉衍生物及其在造纸中的应用技术 19997. 沈钟;王果庭 胶体表面化学 1997
8. 潘薏文;许增民 提高鳗鱼饲料黏结剂α淀粉黏弹性的研究 1990(05)
9. Austin L G Experimental fo rarinding studies on starch in laboratory mills 199210. 二国二郎 淀粉科学手册 1990
本文读者也读过(10条)
1. 洪利军. 李庆. 林华. 李元. HONG Li-jun. LI Qing. LIN Hua. LI Yuan 常温下微细化淀粉的制备[期刊论文]-聚酯工业2008,21(3)
2. 李清明. 谭兴和. 熊兴耀. 田开忠. 肖森文. 唐艳红. 张艳艳. LI Qing-ming. TAN Xing-he. XIONG Xing-yao. TIAN Kai-zhong . XIAO Sen-wen. TANG Yan-hong. ZHANG Yan-yan 乙醇-水体系在马铃薯粉中的气相吸附性能研究[期刊论文]-酿酒科技2009(10)
3. 谭义秋. 黄祖强. 农克良. TAN Yi-qiu. HUANG Zu-qiang. NONG Ke-liang 机械活化预处理对木薯淀粉氧化产物理化性质的影响[期刊论文]-食品与机械2008(6)
4. 熊兴耀. 李晓文. Xiong Xingyao. Li Xiaowen 微细化马铃薯淀粉糊流变特性的研究[期刊论文]-中国粮油学报2008,23(6)
5. 孙丹丹. 张宏伟 机械球磨对木薯淀粉颗粒形态及结晶性能的影响[期刊论文]-化学工程与装备2009(8)6. 胡飞. 陈玲. 李琳. 郭祀远 微细化马铃薯淀粉流变学特性的研究(一)[期刊论文]-中国粮油学报2003,18(2)7. 马铃薯淀粉的球磨破碎方式和微细化效果研究[期刊论文]-中国粉体技术2000,6(z1)
8. 陈玲. 温其标. 叶建东. Chen Ling. Wen Qibiao. Ye Jiandong 木薯淀粉微细化及颗粒形貌的研究[期刊论文]-粮食与饲料工业1999(12)
9. 李晓文. LI Xiao-wen 淀粉粒度对马铃薯淀粉糊流变特性的影响[期刊论文]-湖南师范大学自然科学学报2008,31(1)
10. 钟浩. 谭兴和. 熊兴耀. 胡亚平. 苏小军. ZHONG Hao. TAN Xing-he. XIONG Xing-yao. HU Ya-ping. SU Xiao-jun 双酶法液化及糖化马铃薯干粉工艺的研究[期刊论文]-食品研究与开发2009,30(1)
引证文献(2条)
1. 刘松青. 杨婉身. 张祖民. 蔡华 马铃薯羟丙基羧甲基淀粉颗粒及分子结构变化[期刊论文]-中国粮油学报 2010(1)
2. 陆大雷. 闫发宝. 陆卫平 筛分细度对糯玉米淀粉理化特性的影响[期刊论文]-中国粮油学报 2011(9)
本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_zglyxb200802015.aspx