超高壓處理對蓮子淀粉結(jié)構(gòu)及理化特性影響的研究.pdf

1、淀粉是自然界中第二大天然高分子碳水化合物，產(chǎn)量僅次于纖維素，天然淀粉因不溶于冷水，乳化能力差，易老化，機(jī)械穩(wěn)定性和貯藏穩(wěn)定性差等不足，極大限制了淀粉的應(yīng)用。對淀粉進(jìn)行改性處理使之符合工業(yè)化應(yīng)用的要求已成為當(dāng)前淀粉研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。在各種物理改性淀粉方法中，超高壓（Ultra High Pressure）技術(shù)是非熱力物理加工技術(shù)，為淀粉改性提供了一種新方法，具有良好的應(yīng)用前景。本文以蓮子淀粉為研究對象，系統(tǒng)研究不同超高壓壓力、保壓時間和

2、淀粉乳濃度處理對蓮子淀粉結(jié)構(gòu)和理化特性的影響，探明作用機(jī)理，研究經(jīng)超高壓處理后的淀粉對雙歧桿菌體外增殖作用以及對罐藏蓮子品質(zhì)的影響，研究結(jié)果表明：
　?。?）超高壓處理對蓮子淀粉顆粒特性的影響
　　蓮子淀粉乳在超高壓處理下的顆粒形態(tài)、偏光十字、粒徑大小和分布以及淀粉顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的變化。蓮子淀粉乳在500 MPa壓力處理60 min以及600 MPa壓力處理30 min條件下的顆粒特性發(fā)生明顯變化。蓮子淀粉乳經(jīng)6

3、00 MPa壓力后偏光十字消失，顆粒內(nèi)部有序的晶體結(jié)構(gòu)被破壞，淀粉的X-射線衍射圖譜由C-型向B-型轉(zhuǎn)變；淀粉顆粒發(fā)生崩潰，表面出現(xiàn)凹陷，糊化的淀粉顆粒粘連在一起，顆粒粒徑大小和分布達(dá)到最大值。超高壓處理對不同淀粉乳濃度的蓮子淀粉顆粒特性無顯著影響。
　?。?）超高壓處理對蓮子淀粉分子特性的影響
　　傅立葉紅外光譜儀（FTIR）研究發(fā)現(xiàn)蓮子淀粉乳在超高壓處理前后沒有出現(xiàn)新的吸收峰或某個特征峰的消失，沒有產(chǎn)生新的基團(tuán)，表明超高

4、壓處理淀粉乳是物理改性過程。核磁共振波譜儀（NMR）研究結(jié)果表明蓮子原淀粉在C1區(qū)域出現(xiàn)三重峰，表現(xiàn)出A-型晶體結(jié)構(gòu)特征，經(jīng)600 MPa壓力后表現(xiàn)出B-型晶體結(jié)構(gòu)特性。隨著超高壓處理壓力或保壓時間的增加，C1和C4區(qū)域特征峰的強(qiáng)度逐漸減弱，相對結(jié)晶度降低。尺寸排阻色譜與18角度激光光散射儀和示差檢測器串聯(lián)系統(tǒng)（SEC-MALLS-RI）研究結(jié)果表明，蓮子原淀粉的重均分子量（Mw）和數(shù)均分子量（Mn）分別為1.433×107 Da和1.

5、118×107 Da，多分散系數(shù)（Mw/Mn）為1.282。超高壓處理導(dǎo)致蓮子淀粉分子量分布變寬，分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞。
　?。?）超高壓處理對蓮子淀粉糊特性的影響
　　超高壓處理提高了蓮子淀粉在低溫條件下（55℃～75℃）的溶解度和膨脹度；降低了淀粉糊的透光率以及淀粉在高溫條件下（85℃～95℃）的溶解度和膨脹度；經(jīng)500 MPa超高壓處理10～50 min或100～500 MPa處理30 min有利于改善蓮子淀粉糊的凝沉

6、性和凍融穩(wěn)定性，而隨著超高壓處理壓力和保壓時間的增加，淀粉糊的凝沉性和析水率顯著升高。與蓮子原淀粉形成的凝膠相比，超高壓處理改變了蓮子淀粉糊的凝膠質(zhì)構(gòu)特性，降低了淀粉的膠黏性、硬度、凝聚性、咀嚼性和粘性，而彈性無顯著性變化。
　?。?）超高壓處理對蓮子淀粉糊化和老化特性的影響
　　快速粘度儀（RVA）研究結(jié)果表明，超高壓處理可以顯著提高蓮子淀粉糊的峰值粘度、谷粘度和最終粘度，而顯著降低淀粉糊的崩解值和回生值，但經(jīng)600 MP

7、a壓力處理后的蓮子淀粉表現(xiàn)出最小的峰值粘度、谷粘度、最終粘度、崩解值和回生值。在適當(dāng)超高壓壓力和保壓時間處理下，蓮子淀粉糊的峰值時間和成糊溫度隨著超高壓處理壓力和時間的增加而增大。差示掃描量熱儀（DSC）研究結(jié)果表明，蓮子淀粉的起始溫度、峰值溫度、終止溫度、糊化溫度范圍和熱焓值均隨著超高壓處理壓力和保壓時間的增加而顯著下降，蓮子淀粉乳經(jīng)600 MPa壓力處理后熱力學(xué)參數(shù)均未檢出。糊化后的蓮子淀粉樣品在4℃條件貯藏期間，與蓮子原淀粉相比，

8、超高壓處理提高了淀粉的Avrami成核指數(shù)，降低了重結(jié)晶速率常數(shù)，表明超高壓處理有利于延緩蓮子淀粉糊在低溫貯藏條件下的老化速率。
　?。?）超高壓處理對蓮子淀粉流變特性的影響
　　靜態(tài)流變學(xué)特性研究結(jié)果表明，經(jīng)超高壓處理前后的蓮子淀粉糊均屬于非牛頓流體，表現(xiàn)出假塑性流體特征，可用Herschel–Bulkley方程對其流變學(xué)特性曲線進(jìn)行較好的擬合。蓮子淀粉糊的表觀黏度經(jīng)超高壓處理后發(fā)生不同程度的變化，在相同處理條件下，淀粉糊

9、的表觀黏度隨剪切速率的增大而減小。超高壓處理前后的淀粉糊均存在剪切稀化現(xiàn)象，具有明顯的觸變性。動態(tài)流變特性研究結(jié)果表明，蓮子淀粉糊的儲能模量（G′）顯著大于損耗模量（G″），二者隨超高壓處理壓力和時間的增加呈先上升后下降的趨勢。剪切結(jié)構(gòu)恢復(fù)力試驗結(jié)果表明，經(jīng)超高壓處理后的淀粉糊在經(jīng)歷低速—高速—低速剪切后較難恢復(fù)到原始結(jié)構(gòu)。
　?。?）超高壓處理蓮子淀粉對雙歧桿菌體外增殖作用的影響
　　以不同超高壓條件處理后的蓮子淀粉作為培

10、養(yǎng)雙歧桿菌的碳源，研究了其體外促進(jìn)雙歧桿菌的增殖效應(yīng)以及對雙歧桿菌耐酸性、耐膽汁酸鹽和模擬胃腸液逆環(huán)境耐受性的影響。結(jié)果表明，經(jīng)超高壓處理后的蓮子淀粉對促進(jìn)雙歧桿菌增殖作用優(yōu)于對照組（蓮子原淀粉組和葡萄糖組）。600 MPa壓力處理30 min的蓮子淀粉對雙歧桿菌的增殖作用以及對模擬胃腸液逆環(huán)境耐受性的效果最顯著。
　　（7）超高壓處理對罐藏蓮子品質(zhì)特性的影響
　　通過選擇能夠延緩淀粉老化的超高壓處理條件，將其應(yīng)用于整顆蓮子