荔浦芋淀粉的性质表征及加工条件对其乳化性和应用的影响

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荔浦芋(Colocasia esculenta)隶属于广西的一个特色农产品。淀粉作为其主要成分,具有非常高的开发利用价值。但长期以来,荔浦芋局限于作为肉制品辅料或用于制作油炸食品等初级加工,其开发利用一直处于初级阶段。为促进荔浦芋的深加工和应用,本研究以荔浦芋淀粉为主要研究对象,对其性质进行系统地表征,发现其颗粒较小,在作为乳化剂方面具有一定应用潜力。因此进一步探究不同加工条件等因素对其乳化性的影响,以期为荔浦芋淀粉基乳化剂的开发与应用做基础性研究。主要研究结果如下:1.采用扫描电镜、激光粒度分析仪、X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、固体核磁和高效凝胶排阻色谱(HPGPC)等方法对荔浦芋、粳米、玉米、小麦和山药淀粉的结构特性和工艺学特性进行表征,结果发现:荔浦芋淀粉呈不规则多边形,平均粒径最小(2.29μm),是粳米淀粉平均粒径的一半,而与其它淀粉相差较大。荔浦芋淀粉呈与粳米等淀粉一样的A型晶体结构,而山药淀粉呈C型晶体结构;荔浦芋淀粉的结晶度(38.36%)最大,比粳米淀粉的结晶度大15%,而远大于其它淀粉;FTIR及固体核磁分析进一步表明荔浦芋淀粉具有更多的有序结构。HPGPC结果显示荔浦芋淀粉的分子量最小且分布集中。荔浦芋淀粉的直链淀粉含量最少(17.21%),与粳米淀粉的相近,而与其它淀粉相差较大,且碘吸收曲线显示其吸收峰强度、平均聚合度(56)和碘蓝值(0.23)最小,表明荔浦芋淀粉直链淀粉分子量分布较大。受直链淀粉含量的影响,荔浦芋淀粉的溶解度和膨润力受温度影响的变化量最大,分别为1.68~68.86%、2.86~38.54g/g;且荔浦芋淀粉表现出最优的抗凝沉特性,淀粉糊静置七天其析水率为2.5%,而其它淀粉的析水率较大;荔浦芋淀粉冻融一次的析水率最小(20.97%),冻融稳定性较其它淀粉的优。此外,荔浦芋淀粉的持油率(158.33%)和持水率(136.24%)最大。2.采用流变仪、差示扫描量热仪(DSC)和快速粘度分析仪(RVA)对淀粉的流变学特性、热特性和糊化特性进行表征,结果发现:在一定条件下,荔浦芋淀粉糊的凝胶结构硬度和黏度值最小;荔浦芋淀粉的糊化温度最高(80.37℃),其黏度值、回生值和崩解值等均较小,表明其颗粒受热易膨胀和破裂,但抗老化性能较好。对淀粉的乳化性进行表征,在水相中淀粉含量为2%、油相体积50%的条件下制备乳液,荔浦芋淀粉基乳液在30天储藏内稳定且液滴粒径最小(34.64~52.20μm),其它淀粉不能稳定乳液,表明荔浦芋淀粉在作为乳化剂方面具有一定应用潜力。3.采用超声波法、冻融法、复合酶(α-淀粉酶和糖化酶)、普鲁兰酶和硫酸对荔浦芋淀粉进行处理,获得不同加工处理荔浦芋淀粉,分别为ULTS、FLTS、ELTS、PLTS和ALTS,对其乳化性进行表征,结果发现:具有最小平均粒径和最大湿润性的PLTS表现出最优乳化能力,其乳化指数(EI)为79%,比ALTS的EI高5%,而与其它样品相差较大,且在30天储藏期内其液滴粒径最小(10.83~23.81μm)。4.探究PLTS的制备工艺及其乳液环境条件对PLTS乳化效果的影响,结果发现:分别在酶量为30 U/g、酶解温度为60℃、酶解时间为8 h和重结晶时间为24 h下获得的PLTS表现出最优乳化能力;水相中PLTS含量小于3%、油相为液体石蜡、油水比为2:3~3:2、体系Na Cl浓度为0~1 m M和体系p H为3~7时,PLTS基乳液稳定性更好。5.将PLTS代替部分油脂用于沙拉酱的制作,结果发现:与市售沙拉酱相比,PLTS基沙拉酱的脂肪减少了30.8~42.9%,能量降低了42~49%,碳水化合物含量提高了1.3~10.3%;PLTS基沙拉酱呈咸酸味,质地均匀,固态特征较不明显。对荔浦芋淀粉应用的进一步探索具有重要的现实意义。
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