八种淀粉糊化和流变特性及其与凝胶特性的关系

摘要

淀粉的糊化、流变和凝胶特性与淀粉产品的加工及品质有极大关系。目前有关薯类、豆类和谷类淀粉的糊化、流变和凝胶特性的报道并未实现这三种特性的连续检测，也并未将糊化和流变特性与凝胶特性进行相关性分析。本课题在糊化程序中设定了不同的最高处理温度（95/80/65℃），研究了不同温度下马铃薯、红薯、木薯、绿豆、豌豆、荞麦、小麦和玉米淀粉的糊化和流变特性，将形成的淀粉糊冷却后再测定其凝胶特性，实现了三种特性的连续检测，并分析了糊化、流变特性与凝胶特性间的相关性。
　　通过动态流变仪对薯类、豆类和谷类淀粉在5％和10%浓度下的糊化特性和流变特性进行研究。糊化特性表明，5%浓度下小麦淀粉的糊化温度最高，马铃薯和绿豆淀粉的最低；10%浓度下玉米淀粉的最高，马铃薯和小麦淀粉的最低。淀粉的峰值黏度、谷值黏度和终值黏度均随浓度的增大而增大，其中谷类淀粉增加的幅度最大，其次是薯类和豆类淀粉。浓度由5%增加至10%，淀粉的峰值黏度、谷值黏度和终值黏度分别增加2-15、1-10和2-13倍。5%浓度下马铃薯淀粉的峰值黏度、谷值黏度和终值黏度最大，小麦淀粉的最小；10%浓度下则为马铃薯淀粉的最大，荞麦淀粉的最小。糊化程序中最高处理温度能够影响淀粉的糊化，80℃和65℃下部分淀粉颗粒不能完全糊化。
　　淀粉的动态流变特性表明，淀粉的弹性、黏性模量随浓度的增大而增大，其中谷类淀粉的增加幅度最大，其次是豆类和薯类淀粉。在95℃和终止点（50℃）处，5%浓度下玉米淀粉的弹性模量最大，木薯淀粉的最小；10%浓度下豌豆淀粉的最大，木薯淀粉的最小。薯类淀粉的热稳定性最好，其弹性、黏性模量随温度（50→95→50℃）的变化幅度最小。在糊化程序中未能完全糊化的淀粉在动态流变的升温阶段当温度到达65℃或80℃，其弹性、黏性模量显著增加。静态流变特性表明，淀粉的稠度系数和滞后环面积随浓度的增大而增大，流体指数随浓度的增大而减小。稠度系数越大的淀粉黏稠度越高，5%浓度下绿豆淀粉的稠度系数最大，小麦淀粉的最小；10%浓度下则为荞麦淀粉的最大，木薯淀粉的最小。滞后环面积越大的淀粉剪切稳定性越差，5%浓度下马铃薯淀粉的滞后环面积最大，豌豆淀粉的最小；10%浓度下则为豌豆淀粉的最大，木薯淀粉的最小。流体指数越大的淀粉越接近牛顿流体，5%浓度下小麦淀粉的流体指数最大，玉米淀粉的最小；10%浓度下则为豌豆淀粉的最大，玉米淀粉的最小。糊化程序中最高处理温度降低（95/80/65℃），淀粉糊的稠度系数增大，滞后环面积减小。
　　通过质构仪对薯类、豆类和谷类淀粉在5%和10%浓度下形成凝胶的质构特性进行研究，发现凝胶的硬度和胶黏性随浓度的增大而增大，浓度由5%增加至10%，硬度和胶黏性分别增加1.5-5、1.5-12倍，其中豆类淀粉的增加幅度最大，其硬度和胶黏性最高，形成凝胶的能力最强。5%浓度下绿豆淀粉凝胶的硬度和胶黏性最大，木薯淀粉的最小；10%浓度下则为豌豆淀粉的最大，木薯淀粉的最小。糊化程序中最高处理温度对凝胶质构的影响未呈现出规律性变化。将凝胶冻干后用扫描电镜对其微观结构进行观察，发现不同温度下形成的凝胶（浓度为5%、10%）都呈现出海绵状的网络结构，孔洞的大小（30-470μm）、深浅和孔壁的厚度（1-20μm）都存在差异。浓度增大时，凝胶的网孔尺寸减小，孔洞深度增加。马铃薯、红薯、绿豆和玉米淀粉能够形成较完整的网络结构，孔洞分布均一，孔洞致密，网孔壁完整，而木薯、豌豆、小麦和荞麦淀粉的网络结构较松散，网孔中存在小孔结构，孔壁处有小碎片结构和片层结构出现。淀粉凝胶的冻融稳定性测试表明，薯类淀粉的冻融稳定性最差，其次是豆类、谷类淀粉。
　　淀粉的糊化和流变特性与凝胶特性的相关性表明：淀粉的糊化温度和流体指数与凝胶的硬度和胶黏性均呈现负相关；峰值黏度、谷值黏度、终值黏度、稠度系数和滞后环面积与凝胶的硬度和胶黏性呈正相关。以上结果说明，选用糊化温度和流体指数较小，峰值、谷值、终值黏度较高或者稠度系数和滞后环面积较大的淀粉，能够形成硬度和胶黏性高的凝胶。

目录

1前言

1.1淀粉的分类

1.2淀粉的性质

1.3淀粉的结构

1.4国内外研究进展

1.5本课题目的、意义及主要研究内容

2淀粉的糊化及流变特性测定

2.1前言

2.2材料与方法

2.3实验方法

2.4结果与讨论

2.5本章小结

3淀粉凝胶特性的测定

3.1前言

3.2材料与方法

3.3实验方法

3.4结果与讨论

3.5本章小结

4淀粉糊化、流变和凝胶特性相关性分析

4.1前言

4.2淀粉的糊化、流变特性与凝胶特性间的关系

4.4本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

6论文创新点

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录

攻读学位期间参加学术会议的情况

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