淀粉基脂肪替代物的兩種制備方法及應用研究_唐文婷

1、 182008,No .4收稿日期:2007-12-04;修回日期:2008-03-04作者簡介:唐文婷(1981-,女,碩士,助教,主要從事糧油加工方面的研究工作。淀粉基脂肪替代物的兩種制備方法及應用研究唐文婷,蒲傳奮,趙 梅(青島農業(yè)大學食品科學與工程學院,山東青島 266109摘 要:采用酸法、酶法水解大米淀粉制備脂肪替代物,對比研究兩種制備方法,并將制備產品應用于蛋糕中,考察其代脂效果。酶解大米淀粉制備的脂肪替代物在淀粉乳質量分數(shù)30%,酶用量0.8%,酶解時間100m i n ,酶解溫度80e 時產品凝膠強度最大。酸解產品在淀粉用量25%、酸用量2%、乙醇體積分數(shù)70%、酸解時間60

2、m i n 和溫度70e 條件下凝膠強度最大。蛋糕添加試驗表明DE 值2.05,添加量為30%時,添加效果比對照樣好。關鍵詞:大米淀粉;脂肪替代物;DE 值;凝膠強度;應用中圖分類號:TS231 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6202(200804-0018-04S tud ies on t wo P reparation M ethods and App lication of Starch based Fat Substitu teAB STRACT :T he acid process and hydro lysis o f a -a m ylase we re used to p

3、repare t he fa t substitute ,and t he prepared products w ere ap -p lied i n cakes fo r st udy i ng the e ffect of fat substit ute .In the hydro lysis of a -a m y lase ,ge l strength w as b i ggest as starch concentra tion at 30%,quantity of a m ylase a t 0.8%,ti m e at 100m in and te mperature at 8

4、0e .In t he aci do l ys i s ,ge l streng t h w as b i ggest as sta rch concentration at 25%,quantity o f ac i d at 2%,ti m e at 60m in and te m perature a t 70e .T he addition test o f cake showed t hat the e ffect o f add i tion w as better as DE va l ue of product at 2.05and dosage at 30%.K EY W O

5、RDS :rice starch ;fat substitute ;DE v al ue ;g el strength ;app licati on 脂肪在賦予食品特殊的風味、口感、質構及香氣的同時也導致攝食者過多熱量的攝入,引發(fā)肥胖、心血管等疾病的產生。因此脂肪替代物的開發(fā)與其在低脂、無脂食品中的應用成為國內外的研究熱點。脂肪替代物按原料可分為脂肪基、蛋白質基和碳水化合物基三種13。脂肪基類成本較高,蛋白質基類受熱易變性,碳水化合物基類來源較為廣泛,且代替效果較好,安全性高,加入品貨架期延長1、4。碳水化合物基脂肪替代物的原理主要是通過提供凝膠或提高水相的黏性,產生類似于脂肪的軟滑口感,增加

6、食品的黏稠度1。其中淀粉液化后DE 值較小并形成具有一定黏度的凝膠,即可作為脂肪替代物5。大米中淀粉含量約占80%左右,其獨特的理化、糊化和穩(wěn)定特性使之及其衍生物在食品、飼料、化工、醫(yī)藥、水產、紡織、造紙等行業(yè)得以廣泛應用6。本研究以大米淀粉為原料,采用酸法、酶法兩種不同水解方法制備脂肪替代物,對比研究兩種制備方法,并將制備產品應用于蛋糕中,考察其代脂效果。1 材料與方法1.1 實驗材料淀粉乳質量分數(shù)30%,酶解時間100m i n ,酶用量0.5%,酶解溫度分別取40、60、80、90e ,制得的產品分別測定其DE 值和凝膠強度。酸解溫度80e ,時間60m in ,酸用量2%,乙醇體積分數(shù)

7、60%,淀粉乳質量分數(shù)分別取15%、20%、25%、30%、35%、40%、50%,制得的產品分別測定其DE 值和凝膠強度。 將產品于90e 條件下配制成質量分數(shù)25%溶液,再于4e 下靜置2h ,采用TA.XT pl us 質構儀進行測定。凝膠強度定義為單位面積上最大破裂力。1.4 大米淀粉脂肪替代物的蛋糕應用試驗將兩種方法制得的不同DE 值的脂肪替代物按一定添加量(脂肪替代物與所有原料的總質量之比添加到蛋糕中,常溫下靜置2h 后,對最終產品分別從外觀、組織結構、口感、色澤進行評分,分別計10分,以添加相同量奶油的蛋糕為對照樣。蛋糕配方:小麥粉1000g 、雞蛋1000g 、白糖1000g

8、、水560m l 、脂肪替代物(奶油、香蘭素、精鹽。工藝流程:打蛋漿y 和粉y 成型y 烘烤y 涂油y 脫模y 冷卻 2 結果與討論圖1表明,淀粉乳質量分數(shù)小于30%時,產品DE 值和和凝膠強度均隨淀粉乳質量分數(shù)的增加而增加,當?shù)矸廴橘|量分數(shù)大于30%時,兩者皆降低,在DE 值2.0左右凝膠強度達最大。 圖1 淀粉乳質量分數(shù)對DE 值和凝膠強度的影響由圖2可見DE 值隨酶用量的增加而升高,凝膠強度在酶用量0.8%附近達最大值。圖2 酶用量對DE 值和凝膠強度的影響圖3顯示酶解時間越長,DE 值越大,40100m i n 內增幅較大,呈線性增加,凝膠強度在酶解100m in 后,急劇下降。圖3

9、酶解時間對DE 值和凝膠強度的影響圖4中DE 值隨酶解溫度的增高而增大,因為溫度增高,分子擴散速度增大,反應易于進行,但達到一定溫度后,增幅減小。凝膠強度隨酶解溫度的增高呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢,在80e 附近達最大值。圖4 酶解溫度對DE 值和凝膠強度的影響2.2 酸法制備大米淀粉脂肪替代物條件優(yōu)化圖6可見酸用量從2%增加到5%,產品DE 值因水解程度的增加而急劇增大,之后趨于平緩。而凝膠強度則隨酸用量的提高,從最高值降低至0.14N /c m 2。 圖5 淀粉乳質量分數(shù)對DE 值和凝膠強度的影響圖6 酸用量對DE 值和凝膠強度的影響圖7中在乙醇體積分數(shù)70%凝膠強度達最大,此后凝膠 強度

10、則開始減小。圖8表明隨著酸解時間的增加,反應體系各組分有充分的接觸時間發(fā)生反應,產品DE 值隨之增大。凝膠強度在酸解時間60m in 附近達最大值,隨后,反應時間繼續(xù)延長,凝膠 強度急劇下降。圖8 酸解時間對DE 值和凝膠強度的影響由圖9可知酸解溫度越高,分子熱運動加劇,大米淀粉水解加快,DE 值增大。而凝膠強度也是先增加后減小,在酸解溫度70e 附近最大 。圖9 酸解溫度對DE 值和凝膠強度的影響實驗表明,DE 值合適時,產品的凝膠強度最大。淀粉水解度高、DE 值較大時,大分子鏈被切斷,凝膠強度反而降低或難以形成凝膠,制備脂肪替代物的效果較差。2.3 蛋糕應用實驗結果取DE 值均為2.05的

11、兩種不同方法制得的脂肪替代物按不同添加量添加到蛋糕配方中。結果見表1。表1 不同添加量對蛋糕感官品質的影響添加量%方法評分外觀組織結構口感色澤9106.48.0 5.57.227.1可見酸解脂肪替代物的添加效果與對照樣無較大差別,酶解產品的添加效果明顯優(yōu)于酸解產品,酶解產品在添加量30%時添加效果最佳。而酸解產品除添加量10%時感官指標超過30,其他均小于30。故相同DE 值(2.05時,酶解產品的添加效果較好。兩種不同方法制得的不同DE 值得脂肪替代物按30%的添加量添加到蛋糕配方中。結果見表2。表2 不同DE 值對蛋糕感官品質的影響添加量%DE 值評分63.65 5.28.84.85.82

12、4.6(下轉第23頁王 新等:基于CFD 的淀粉分離旋流器數(shù)值模擬/2008年第4期23 圖6 Y =0縱截面總壓分布云圖4 兩相體積分布圖7和圖8分別為Y =0縱截面混合相體積分布云圖和物料顆粒在不同截面沿徑向分布曲線,從圖7可以看出相的分布規(guī)律為:當旋流器內部流場達到穩(wěn)定狀態(tài)以后,密度比較大的次相分布在外圍器壁附近,主要是淀粉顆粒;密度比較小的主相(水主要分布在中心,密度大的次相也就是顆粒相分布在外圍。這種分布狀態(tài)也可以從圖8得出,在不同截面旋流器沿徑向分布的淀粉顆粒累積體積分數(shù)呈現(xiàn)從邊界到軸心逐漸遞減的趨勢。這是因為流體沿旋流器器壁旋轉時,密度大的次相所受離心力大,切向速度小,密度小的主

13、相所受離心力小,切向速度大;一段時間后,兩相自然分層。該結果直觀地反映了旋流器的分離作用。 圖7 Y =0縱截面混合相體積分布云圖圖8 各截面顆粒相體積分布沿徑向分布曲線5 結論應用R eyno l ds 應力模型及歐拉方法對馬鈴薯分離用淀粉旋流器內部三維流場進行詳細的數(shù)值模擬和分析,得到了旋流管內的速度場、壓力場以及淀粉顆粒的體積分布,據(jù)此獲得了內部流場的流動規(guī)律。并與實際數(shù)據(jù)對比,說明了CFD 技術的可靠性,這為食品機械內部流場的數(shù)值模擬研究及進一步的優(yōu)化設計提供了重要設計依據(jù)。參考文獻1 黃 思.水力旋流器內油水分離過程的三維數(shù)值模擬J.華南理工大學學報,2006,34(11:2528.

14、2 單永波,李玉星.雷諾應力(RS M 模型對旋流器分離性能預測J.煉油技術與工程,2005,35(1:1821.3 K Udaya Bhaskar Y ,Ra m a M u rthy ,M RaviR aj u .CFD S i m ula -tion and Exp eri m en tal V ali dation S t ud i es on H yd rocycl one J .M ineral s Eng i neeri ng ,2007,20:6071.4 王衛(wèi)國,周慎杰.圓柱旋流器多相流場的數(shù)值模擬J.化工裝備技術,2006,27(2:1719.5 林亞玲.全旋流分離馬鈴薯淀

15、粉實驗及數(shù)學模型的研究D .北京:中國農業(yè)機械化科學研究院,2002.6 趙國慶,張明賢.水力旋流器分離技術M .北京:化學工業(yè)出版社,2003.(責任編輯:黃小平(上接第20頁表2顯示,DE 值2.05的酶解產品添加量30%時效果最好,酸解產品的添加效果則隨DE 值的增大而變差。添加DE 值2.05的酸解脂肪替代物與對照樣評分接近。酸解脂肪替代物在蛋糕的外觀、口感和色澤上影響較酶解替代物稍差。3 結論酶解大米淀粉制備脂肪替代物在淀粉乳質量分數(shù)30%,酶用量0.8%,酶解時間100m i n ,酶解溫度80e 時,產品凝膠強度最大。酸解制備時產品DE 值隨淀粉乳質量分數(shù)、酸用量、乙醇體積分數(shù)、

16、酸解時間和溫度的增大而增大最后趨向平穩(wěn),產品在淀粉乳質量分數(shù)25%、酸用量2%、乙醇體積分數(shù)70%、酸解時間60m i n 和溫度70e 條件下凝膠強度最大。蛋糕添加試驗表明DE 值2.05,添加量為30%時,添加效果較對照樣好。參考文獻1 陳 穎,姚惠源.淀粉基質的脂肪模擬物及其在冰淇淋中的應用現(xiàn)狀J.糧油加工與食品機械,2004(10:6465.2 包怡紅,生慶海.脂肪替代物的應用J.世界農業(yè),2001(2:4244.3 顧正彪,李兆豐,洪 雁,等.大米淀粉的結構、組成與應用J.中國糧油學報,2004,19(2:2127.4 王 琴,鐘 明.木薯淀粉制備脂代品的工藝研究J.仲愷農業(yè)技術學院學報,2001,14(2:6467.5 王俊芳,劉來婷,彩鳳英,等.變性淀粉用作油脂替代物工藝條件的確定J.糧食科技與經濟,2002(3:3537.6 于泓鵬,徐 麗,高群玉.大米淀粉的制