高級(jí)食品化學(xué)PPT

1、Methods for measuring temperature of gelatinization and examples Page 22一、淀粉及其糊化一、淀粉及其糊化 淀粉是植物能量的貯存形式之一, 也是人類食物重要的來源, 除食品工業(yè)外, 淀粉在紡織、造紙、醫(yī)藥、石油以及化工等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。Page 33 淀粉的糊化（Gelatinization）:淀粉在常溫下不溶于水，但當(dāng)水溫在53以上時(shí)，淀粉的物理性能發(fā)生明顯變化。淀粉在高溫下溶脹、分裂成均勻糊狀溶液的特性稱為糊化。 影響淀粉糊化的因素有：A、淀粉的種類和顆粒大??；B、食品中的含水量；C、添加物：高濃度糖降低淀粉的糊化

2、，脂類物質(zhì)能與淀粉形成復(fù)合物降低糊化程度，提高糊化溫度，食鹽有時(shí)會(huì)使糊化溫度提高，有時(shí)會(huì)使糊化溫度降低；D、酸度：在 pH 4-7的范圍內(nèi)酸度對(duì)糊化的影響不明顯，當(dāng)pH大于10.0，降低酸度會(huì)加速糊化。 Page 44二、測(cè)定淀粉糊化的方法二、測(cè)定淀粉糊化的方法 淀粉糊化性能的測(cè)定方法多種多樣, 所采用的手段有粘度的測(cè)定、 偏振光下雙折射現(xiàn)象的馬耳他十字( M alt anese Cr oss ) 的顯微觀察、 光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察、 差示掃描量熱分析、 動(dòng)態(tài)流變儀法、光散射分析、 光透射分析、 膨脹性和溶解度測(cè)定、 酶分析以及核磁共振分析等。Page 551. 1. 布拉本德糊粘度測(cè)定

3、儀布拉本德糊粘度測(cè)定儀（BV)BV) 第一臺(tái)布拉本德糊粘度測(cè)定儀(Brabender Amylo graph,BV)的使用是在30年代,該粘度測(cè)定儀,現(xiàn)在稱為Viscoamy lograph,成了工業(yè)界廣泛用于淀粉和含淀粉制品特性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。該儀器最初是用來評(píng)價(jià)黑麥面粉的質(zhì)量和控制添加了麥芽的小麥面粉中A-淀粉酶的活性大小的。 Page 66 測(cè)定步驟測(cè)定步驟： 根據(jù)來源不同,選用一定濃度的淀粉懸浮液從室溫開始以1.5/min的升溫速率加熱至95,在95保持一定時(shí)間(1060min),然后以同樣的速率降溫至50,保持一定的時(shí)間(1060min)。 測(cè)定過程中的溫度受程序控制,按恒定的速率上

4、升或下降,以粘度對(duì)時(shí)間作圖可以得到所謂的粘度曲線,這是評(píng)價(jià)淀粉糊化性質(zhì)的依據(jù)。 圖上通常截取六個(gè)特征點(diǎn),即起始糊化溫度(一般定義為粘度達(dá)到20單位時(shí)的溫度),最大粘度或者稱為峰值粘度(糊化開始后出現(xiàn)的最高粘度),95保溫時(shí)的粘度,95保溫30min(也有用1h的)后的粘度,溫度降低到50時(shí)的粘度以及50保溫30min(或1h)的粘度,粘度的單位BU(Brabender Unit)。 根據(jù)粘度曲線上的特征值,可以計(jì)算出破損值(Breakdown，亦稱降落值)和回值(Setup),粘度熱穩(wěn)定性和冷穩(wěn)定性。Page 77 升溫至95（1.5/min） 配制淀粉懸浮液保持一定時(shí)間(1060min)在圖

5、上截取6個(gè)特征點(diǎn)原料選取溫度降低到50時(shí)的粘度以粘度對(duì)時(shí)間作圖得到粘度曲線起始糊化溫度降溫至50（1.5/min）保持一定時(shí)間(1060min)95保溫時(shí)的粘度95保溫30min后的粘度峰值粘度50保溫30min(或1h)的粘度Page 88結(jié)果計(jì)算： 根據(jù)粘度曲線上的特征值, 可以計(jì)算出破損值(Breakdown,亦稱降落值回值(Setup),粘度熱穩(wěn)定性和冷穩(wěn)定性, 如下所示: 破損值=95終了粘度- 最大粘度; 回值=50終了粘度- 最大粘度;粘度熱穩(wěn)定性=95終了粘度-95開始粘度; 粘度冷穩(wěn)定性=50終了粘度-50開始粘度。 總回值= 50終了粘度- 95終了粘度。Page 992.

6、 2. 快速粘度分析儀快速粘度分析儀( Rapid Visco Analyser , RVA ) 這種快速測(cè)定方法是澳大利亞CSIRO小麥研究機(jī)構(gòu)和面包研究所1987年共同研制開發(fā)成功的,最初的目的是為了測(cè)定小麥芽損傷。RVA在澳大利亞19861987年收獲季節(jié),在對(duì)發(fā)芽小麥損失的篩選工作中起了很重要的作用,這一方法所需樣品量少(4g),操作簡(jiǎn)單,最顯著的特點(diǎn)是3min就能得出結(jié)果。 RVA粘度單位有兩個(gè),一是儀器的單位RVU(Rapid Visco Unit),另一則是法定計(jì)量單Pas,改變標(biāo)尺設(shè)置可以選擇所需的單位。 RVA測(cè)定淀粉粘度的普通方法有2個(gè)程序,如下所示:Page 1010 方

7、法 1時(shí)間 參數(shù)數(shù)值0 0: 00: 00 溫度, 500 0: 00: 00 轉(zhuǎn)速, r / min 9600 0: 00: 10 轉(zhuǎn)速, r / min 1600 0: 01: 00 溫度, 500 0: 04: 42 溫度, 950 0: 07: 12 溫度, 950 0: 11: 00 溫度, 500 0: 13: 00 結(jié)束數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)間: 2s方法 2時(shí)間 參數(shù)數(shù)值0 0: 00: 00 溫度, 500 0: 00: 00 轉(zhuǎn)速, r / min 9600 0: 00: 10 轉(zhuǎn)速, r / min 1600 0: 01:00 溫度, 500 0: 08: 30 溫度, 950

8、0: 13: 30 溫度, 950 0: 21: 00 溫度, 500 0: 23: 00 結(jié)束數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)間: 4sPage 1111 與 BV 不同的是, RVA 糊化曲線上的特征點(diǎn)有成糊溫度(PastingTemperature)、出峰時(shí)間(Peak Time)、最大粘度(Peak Viscosity)、 最小粘度(Holding Strength)和最終粘度( Final Viscosity)。破損值和回值的概念與BV也不完全相同。下圖是方法1的糊化曲線示意圖, 圖中標(biāo)出了測(cè)定過程中的溫度變化特征和各個(gè)特征參數(shù)。Page 12123. 3. 差示掃描量熱分析差示掃描量熱分析(Diff

9、erential(Differential ScanningScanning Calorimetry,DSC)Calorimetry,DSC) 這是熱分析方法之一, 國(guó)際熱分析和量熱分析聯(lián)盟(theInternational Confederation for Thermal Analysis and Calorimetry,ICTAC)給該法下的定義是: 這是一種監(jiān)測(cè)在特定的氛圍中, 通向樣品的熱流速率與時(shí)間或溫度的關(guān)系的技術(shù), 過程中樣品的溫度是受程序控制的,它可以用于一切有熱量變化的反應(yīng)過程。Page 13133.1 DSC法用于測(cè)定蕨根淀粉糊化溫度法用于測(cè)定蕨根淀粉糊化溫度 蕨根中淀粉

10、含量最高可達(dá)46%。蕨粉可作為上等補(bǔ)品, 能生產(chǎn)蕨根粉條、蕨粉羹等保健食品。淀粉的糊化是淀粉利用的第一步驟,對(duì)于淀粉加工和利用具有重要意義。Page 14143.1.1 3.1.1 材料與方法材料與方法 原料與設(shè)備 蕨: 采自湖南省株洲市明照鄉(xiāng); 直鏈淀粉: Sigma A0512,土豆淀粉中提取; 支鏈淀粉: Fluka10118,土豆淀粉中提取; DSC2010差示掃描量熱儀:美國(guó)Thermal Analysis公司; FZ102微型植物樣品粉碎機(jī)、DKZ-2型電熱恒溫振蕩水 DMLP熱臺(tái)偏光顯微鏡:西德Leica公司; WZZ-2A數(shù)顯自動(dòng)數(shù)字旋光儀:上海浦東物理光學(xué)儀器廠; UV-16

11、00紫外-可見分光光度計(jì):北京瑞利分析儀器公司;Page 15153.1.2 蕨根淀粉制備工藝流程蕨根淀粉制備工藝流程 蕨根淀粉采用水磨法提取:將當(dāng)天采集的蕨根放入清水中浸泡一夜,次日洗凈泥沙和雜物,刮除表皮用鍘刀切成長(zhǎng)12cm的根段,用斬肉機(jī)斬碎,裝入80目濾袋中,放入缸水中反復(fù)擦揉,將漿渣分離開,棄去根渣,將淀粉漿用200目過濾和300目過濾數(shù)遍后,靜置、沉淀24h,取中間層濕淀粉,用45的通風(fēng)箱干燥48h,粉碎過100目包裝室溫保存?zhèn)溆?。原料清洗過濾搗爛沉淀洗滌烘干Page 16163.1.3 蕨根淀粉的化學(xué)組成測(cè)定蕨根淀粉的化學(xué)組成測(cè)定水分的測(cè)定索氏抽提法總脂肪的測(cè)定旋光法灼燒法總灰分

12、的測(cè)定常壓干燥法總淀粉的測(cè)定蛋白質(zhì)的測(cè)定半微量凱氏定氮法Page 1717 3.1.4 3.1.4 蕨根淀粉中直鏈淀粉、支鏈淀粉含量的測(cè)定蕨根淀粉中直鏈淀粉、支鏈淀粉含量的測(cè)定按國(guó)標(biāo)GB864887方法:粉碎過100目篩冷卻稀釋，調(diào)PH沸水中加熱10min加無(wú)水乙醇及NaOH溶液（0.5mol/L，10mL）定容至50mL,混勻稱?。ê?0克淀粉）定容后放置10min加碘（0.5mL）在620nm波長(zhǎng)處測(cè)定其光密度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線樣品脫脂Page 18183.1.5 3.1.5 測(cè)糊化溫度測(cè)糊化溫度 采用美國(guó)Thermal Analysis公司DSC2010測(cè)定。將幾毫克干燥的淀粉樣品置于特制的

13、鋁碟中,加入數(shù)微升的水或電解質(zhì)溶液,配成30%的淀粉乳,加蓋密封后置于冰箱(24)平衡一定的時(shí)間,取樣計(jì)量,將樣品置于DSC加熱器上,同時(shí)用一空碟作對(duì)照,從30開始,以10/min加熱至130,結(jié)果以吸熱曲線表示,曲線上的吸熱峰是計(jì)算糊化溫度和反應(yīng)熱的依據(jù)。從峰的形成到結(jié)束可以得到起始溫度(T0)、峰值溫度(TP)和結(jié)束溫度(TC),峰的面積則表示糊化所需的熱焓H(J/g)。DSC儀用銦校正,樣品室的氮?dú)饬髁繛?0mL/min。將淀粉樣品置于特制的鋁碟中加入數(shù)微升的水或電解質(zhì)溶液將樣品放在DSC的加熱器上用一空碟作對(duì)照加蓋密封平衡繪制吸熱曲線 加熱至130（10/min）Page 19193.

14、1.6 DSC3.1.6 DSC測(cè)糊化溫度的結(jié)果測(cè)糊化溫度的結(jié)果 采用美國(guó)Thermal Analysis公司DSC2010差示掃描量熱儀以10/min升溫,測(cè)定淀粉糊化過程中的熱焓變化見下圖。從吸熱峰可判斷顆粒的糊化開始溫度(T0)、峰值溫度(TP)和結(jié)束溫度(TC)以及熱焓H(J/g)。其值見下表。Page 2020 從下表可看出,淀粉的糊化為吸熱反應(yīng)。蕨根淀粉的糊化溫度為57.5065.5470.30,T為12.8,H為9.65J/g。Page 2121 偏光十字消失法是測(cè)定淀粉糊化溫度的一種方法，使用的儀器為偏光十字顯微鏡。該法操作簡(jiǎn)便, 具有較好的重現(xiàn)性和一定的準(zhǔn)確性。4. 4. 偏

15、光十字消失法偏光十字消失法Page 2222 4.1.1 蓮藕淀粉制備4.1 4.1 偏光十字消失法偏光十字消失法測(cè)定蓮藕粉糊化溫度測(cè)定蓮藕粉糊化溫度新鮮蓮藕浸泡（NaCl和NaHSO3，30min）粉碎，打漿勻漿，過濾烘干去皮切塊淀粉沉淀 抽提脫脂脫蛋白水洗烘干純淀粉Page 2323 4.1.2 試驗(yàn)方法加水混勻取樣 (0.5g)測(cè)定溫度保溫（5min）復(fù)測(cè)，取平均值 取淀粉試樣 0 . 5 g , 加 50 mL 蒸餾水, 混勻, 在一定溫度下保溫 5 m i n ,取一滴淀粉漿 ( 或糊 )于載玻片上,在偏光顯微鏡下分別記 錄視野內(nèi)淀粉 粒偏光十字2%消失和 98 % 消失時(shí)的溫度并測(cè)

16、定不同溫度下的粒徑, 重復(fù)測(cè)定三次, 取平均值。Page 2424 4.1.3 結(jié)果與分析 從圖中可以清楚的看到原始淀粉和淀粉在糊化過程中淀粉顆粒的變化。偏光十字法測(cè)定蓮藕淀粉的糊化溫度為63.871.8。Page 2525 5.1 原理及方法 通過測(cè)定凝膠體的耗能模量G和儲(chǔ)能模量G以及二者的比值tg來反應(yīng)凝膠體的彈性和粘性的變化。儲(chǔ)能模量G對(duì)應(yīng)著凝膠體的剛度和彈性，耗能模量G對(duì)應(yīng)凝膠體的粘度和流動(dòng)，二者比值tg反應(yīng)凝膠體中彈性組分和粘性組分的比值。 稱取蓮藕淀粉4.8g，加入80ml蒸餾水，攪拌均勻后上樣進(jìn)行流變特性測(cè)試。將稱取好的淀粉乳放置在載物臺(tái)上，啟動(dòng)儀器使平板進(jìn)入設(shè)置間隙，刮去平板外

17、多余淀粉乳，加上蓋板，并加上液體石蠟防止水分蒸發(fā)。采用動(dòng)態(tài)振蕩程序，設(shè)置三個(gè)溫度掃描步驟：從20升溫到100使淀粉體系糊化，然后從100降溫至20使凝膠形成，最后再?gòu)?0升溫到100考察凝膠的破壞情況，升降溫速率均為5/min。5. 5. 動(dòng)態(tài)流變儀法動(dòng)態(tài)流變儀法測(cè)定蓮藕粉糊化溫度測(cè)定蓮藕粉糊化溫度Page 2626 方法：方法： 用1%NaCl和0.2NaHSO3的水溶液浸泡30min 勻漿反復(fù)幾次加水過濾，濾液靜置后傾去上清液，取沉淀 用石油醚在索氏提取器中抽提脫脂，用1%NaCl洗三次，然后用 0.01mol/LNaOH洗一次脫蛋白，蒸餾水洗三次后40烘干 配制淀粉乳 模具選用直徑為30

18、 mm的平板，狹縫間 隙設(shè)置為1.0mm,形 變?yōu)?%，角頻率為 5 rad/s 新鮮蓮藕去皮切塊 粉碎機(jī)粉碎后經(jīng)膠體磨打漿采用動(dòng)態(tài)震蕩程序，設(shè)置三個(gè)溫度，掃描步驟：從20升溫到100使淀粉體系糊化，然后從100降溫至20使凝膠形成，最后再?gòu)?0升溫到100考察凝膠的破壞情況，升降溫速率均為5/min.放置在載物臺(tái)上，啟動(dòng)儀器使平板進(jìn)入設(shè)置間隙，刮去平板外多余淀粉乳，加上蓋板，并加上液體石蠟防止水分蒸發(fā)。純蓮藕淀粉反復(fù)水洗后40烘干，得到粗淀粉Page 2727 從右圖中可以看出，在升溫糊化階段，隨著溫度的升高，到達(dá)一定溫度時(shí)，淀粉體系耗能模量顯著升高，到達(dá)一定高度后又開始快速下降。這可從淀粉

19、的糊化過程來合理解釋：隨著溫度的升高，淀粉粒吸水膨脹，到達(dá)糊化溫度時(shí)，淀粉粒大量吸水膨脹，直鏈分子從淀粉粒中滲析出來形成凝膠包裹淀粉粒。淀粉體系粘度和流動(dòng)性顯著增加，G值升高；隨著溫度的進(jìn)一 圖2是在蓮藕淀粉升溫糊化、降溫冷 步升高，膨脹的淀粉粒間的碰撞加劇，部 冷卻和重新升溫時(shí)，體系的耗能模分淀粉粒破裂，同時(shí)直鏈的鏈的遷移能力 量圖。增強(qiáng)，凝膠網(wǎng)絡(luò)中的部分氫鍵斷裂。動(dòng)態(tài)流變儀法測(cè)得糊化溫度為60.166.2。5.2 5.2 結(jié)果與分析結(jié)果與分析Page 2828 五種方法的比較： BV耗時(shí)長(zhǎng),樣品需要量大,能較為真實(shí)地反映淀粉糊化的實(shí)際情況;RVA速度快,用料少,用途廣泛,靈活性強(qiáng),可以測(cè)定

20、絕對(duì)粘度;DSC用料少,速度快,可以提供糊化所需熱焓,便于經(jīng)濟(jì)核算,但不能反映粘度,BV和RVA測(cè)定的糊化溫度一致，而DSC測(cè)定的糊化溫度明顯低于前兩者。偏光十字消失法操作簡(jiǎn)便, 具有較好的重現(xiàn)性和一定的準(zhǔn)確性。動(dòng)態(tài)流變儀具有準(zhǔn)確性高, 重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。但儀器價(jià)格昂貴, 需要具備一定技能的專業(yè)人員才能操作, 因此, 在某些實(shí)驗(yàn)室的使用可能會(huì)受到限制。 結(jié)論： 不同類型的淀粉的糊化溫度相差較大,一般來說,顆粒的結(jié)晶度越大,其糊化溫度越低, 不同儀器所測(cè)的糊化溫度不盡相同,所代表的意義也不同,因此,具體的食品加工條件可以參考相應(yīng)的方法測(cè)定的糊化溫度,依此決定產(chǎn)品的加熱溫度。Page 2929參考文獻(xiàn)：1 胡偉建,孫玉敏,盛波.長(zhǎng)白山蕨類山野菜的開發(fā)利用J. 中國(guó)種業(yè),2002(3):36372 周文美.即食蕨粉羹的研制J.食品工業(yè),2003(6):3738.3 范進(jìn)填.淀粉糊化動(dòng)力學(xué)J.食品與機(jī)械,1991(1):26.4 李建生,大衛(wèi)-格洛弗.淀粉糊化的熱力學(xué)研究J.作物學(xué)報(bào),1997，23(1):7681.5 池曉菲,吳殿星,樓向陽(yáng),