秋葵多糖流變特性研究

秋葵多糖流變特性研究

秋葵是科的秋海棠。它也被稱為奎屬、白瓜、咖啡和金戒指。冷凍面團技術是將和好的面團切塊、整形后在低溫(—18℃)下冷凍貯藏的主食面團,在需要時進行解凍、醒發(fā)、烘焙,使面團的性質可以滿足終端生產“即時性”要求的一類技術因此,本文選取秋葵多糖為對象,研究了多糖濃度、蔗糖、金屬離子、熱處理、pH等食品加工過程中的常見因素對秋葵多糖黏度的影響,分析了秋葵多糖動態(tài)流變學特性,并考察了添加秋葵多糖對冷凍面團硬度、彈性和內聚性等質構特性的影響,旨在為秋葵多糖在食品工業(yè)中的進一步應用提供更深入的理論依據(jù)和方向。1材料和方法1.1秋葵多糖的提取與理化測定新鮮秋葵:四川省綿陽市三臺縣秋葵種植基地。秋葵多糖:采用1.3.1所述方法提取,并進行理化測定,測得本論文所提取秋葵多糖含量為8.35mg/mL、蛋白質含量0.42mg/mL,pH值為5.65,為酸性多糖。1.2設備和設備MarsⅢ型流變儀:德國Hakke公司;TA-XTplus型質構儀:英國StableMicroSystes公司。1.3方法1.3.1秋葵多糖的提取參照文獻[8]采用超聲水提-醇沉的方法并加以修改進行秋葵多糖提取。挑選新鮮秋葵嫩果洗凈,除去結蒂部位并切成小塊,于—50℃冷凍干燥后磨成細粉,過60目篩網。按1:25(wet:vol)的料液比加入蒸餾水并攪拌均勻,在超聲功率180W、水浴溫度60℃下提取40min,然后4000r/min離心20min,收集上層清液并加入等體積的濃度為80%的無水乙醇,攪拌均勻后于冰箱放置過夜,然后絮狀沉淀物4000r/min離心20min,收集沉淀,真空抽濾去除殘留乙醇,真空冷凍干燥,即得秋葵多糖。采用酸度計、苯酚-硫酸法和考馬斯亮藍法分別測定秋葵多糖的pH、多糖含量與蛋白質含量。1.3.2秋葵糖的粘度特性研究采用MarsⅢ型流變儀測定,選用DG3型轉子,溫度設定為20℃,取樣20mL,剪切速率600s1.3.2.秋葵多糖黏度測定分別配制濃度為1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的秋葵多糖溶液,取相同體積的多糖溶液于燒杯中,靜置1h后,在20℃下測定秋葵多糖黏度。1.3.2.2.切割速率對秋葵糖含量的影響配制濃度為5%的秋葵多糖溶液,取相同體積的多糖溶液于燒杯中,靜置1h后,在20℃、剪切速率(0~600)s1.3.2.溫度對秋葵多糖黏度的影響配制濃度為5%的秋葵多糖溶液,取相同體積的多糖溶液于燒杯中,分別在溫度20、30、40、50、60、70、80、90℃恒溫下攪拌30min后靜置1h,在20℃下測定秋葵多糖黏度。1.3.2.溫度對秋葵多糖黏度的影響配制濃度為5%的秋葵多糖溶液,取相同體積的多糖溶液于燒杯中,在溫度為80℃下分別加熱攪拌0、10、20、30、40、50、60min后靜置1h,在20℃下測定秋葵多糖黏度。1.3.2.ph對秋葵多糖黏度的影響配制濃度為5%的秋葵多糖溶液,取相同體積的多糖溶液于燒杯中,用1mol/L的NaOH溶液和1mol/L的HCl溶液調節(jié)多糖pH分別為2、3、4、5、6、7、8、9、10,攪拌均勻后靜置1h,在20℃下測定秋葵多糖黏度。1.3.2.蔗糖濃度對秋葵多糖黏度的影響分別向濃度為5%的秋葵多糖溶液中加入不同質量的蔗糖,調節(jié)蔗糖質量濃度為10%、20%、30%、40%、50%,取相同體積的多糖溶液于燒杯中,攪拌均勻后靜置1h,在20℃下測定秋葵多糖黏度。1.3.2.7.金屬離子對秋葵糖含量的影響分別向濃度為5%的秋葵多糖溶液中加入不同濃度的NaCl、KCl、CaCl1.3.3秋葵多糖的穩(wěn)定性測定參照文獻[9]的方法進行動態(tài)流變試驗,采用流變儀振蕩模式下對樣品動態(tài)掃描試驗。測定參數(shù)為:C35TiL平板,平行板間距1mm,溫度20℃,應變1%,頻率(0.1~10)Hz。測定過程為:分別配制濃度為2%、4%、6%、8%、10%的秋葵多糖溶液,放置平板之間,刮掉多余部分,并在平板夾具的邊緣涂上一層硅油,將蓋子蓋上以防止水分揮發(fā),再靜置5min,以使殘留的壓力松弛,最后進行頻率掃描。該測試能夠得到儲能模量(G’)、損耗模量(G’’)與損耗角正切值(tanδ=G’’/G’)隨頻率的變化曲線。1.3.4冷凍面團質構特性的測定準確稱取50g面粉、0.5g干酵母、2.5g白砂糖、0.5g食用鹽,混合均勻后置于和面機中,再分別加入濃度為0%、1%、2%、3%、4%的秋葵溶液25mL,在和面機中攪拌20min后取出覆蓋保鮮膜,置于—30℃冷凍3h,至中心溫度達到—15℃,后置于—18℃冰箱中冷凍貯藏。分別于0、3、6、9、12d后取樣,將樣品放入燒杯中于40℃水浴解凍30min,至中心溫度(0~6)℃,再醒發(fā)30min備用。冷凍面團的質構特性采用TA-XTplus質構儀進行測定,采用TextureProfileAnalysis(TPA)運行模式。參照文獻[10]的方法進行質構測定,以硬度(Hardness)和彈性(Springiness)為研究指標。將各醒發(fā)好的面團切分成大小均一的小面團備用測定。測定時采用的參數(shù)為:測前速度5.0mm/s,測試速度1.0mm/s,測后速度5.0mm/s,壓縮程度50%,停留間隔5s,數(shù)據(jù)采集速率200pps,探頭p/25。各組樣品室溫下平行測定3次。1.4數(shù)據(jù)計數(shù)方法采用SPSS17.0進行試驗數(shù)據(jù)的處理和分析,并采用Origin8.0軟件作圖。2結果與分析2.1秋葵多酚酸性能2.1.1濃度對秋葵多糖黏度的影響如圖1a所示,秋葵溶液的黏度隨秋葵多糖濃度增加而增大。秋葵多糖濃度為1%時,其水溶液黏度為58.53mPa·s;多糖濃度增加至10%時,黏度增大到300.57mPa·s。濃度范圍在2%~5%時,秋葵多糖黏度增長最快。秋葵多糖為親水性高分子化合物,在水溶液中呈鏈狀線形構象,分子間相互纏結。隨秋葵多糖濃度增加,多糖分子數(shù)增多,分子間氫鍵和疏水相互作用力變大,流體流動阻力增大2.1.2交叉速率對秋香糖濃度的影響如圖1b所示,在剪切速率(0~600)s2.1.3溫度和溫度對多糖黏度的影響由圖2a所示,秋葵多糖黏度隨溫度升高快速減小。20℃時,秋葵多糖水溶液黏度為230.14mPa·s;60℃時,多糖黏度為154.12mPa·s;90℃時,多糖黏度為121.33mPa·s。一方面,溫度的升高,加劇了分子間的熱運動,分子間交聯(lián)作用減弱,分子鏈柔順度增強,流體流動性變大,導致多糖黏度降低;另一方面,高溫導致多糖中聚合物分子間脫水2.1.4mpas,黏度下降由圖2b所示,80℃下,秋葵多糖黏度隨加熱時間延長而快速下降,加熱20min后,秋葵多糖黏度從加熱前的155.08mPa·s下降到131.95mPa·s,黏度下降14.91%;40min后,黏度為115.03mPa·s,黏度下降25.83%;60min后,黏度進一步降低到105.72mPa·s。熱處理40min內,秋葵多糖黏度與加熱時間呈負相關,在加熱40min后,其黏度下降的速率開始放緩。在加熱前期,黏度迅速下降,這主要因為在初始的熱力作用下,多糖分子在高溫下發(fā)生鏈斷裂,分子鏈狀線性結構和分子間交聯(lián)結構逐漸被破壞,分子聚合度減小,分子間的分散度增加,導致多糖黏度迅速下降2.1.5ph對秋葵多糖黏度的影響由圖2c所示,秋葵多糖黏度隨著pH值的增加呈先增加后減小的趨勢。在pH2~5之間,秋葵多糖黏度隨pH的升高而逐漸增加,黏度增加了65.12mPa·s;當pH為5時,多糖黏度達到最大值226.44mPa·s;在pH5~10之間,隨著pH的增大,秋葵多糖黏度呈快速下降趨勢,pH為10時,多糖黏度降低到148.23mPa·s。秋葵多糖是酸性多糖2.1.6含羥基小分子多糖與秋葵多糖協(xié)同增稠作用由圖3a所示,秋葵多糖黏度隨蔗糖質量濃度的增大而略有增加。蔗糖的添加量為0.1g/mL時,秋葵多糖黏度由224.32mPa·s增加至230.63mPa·s;蔗糖添加量為0.5g/mL時,秋葵多糖黏度進一步增加至294.38mPa·s。試驗結果表明,含羥基的小分子糖類物質可與秋葵多糖產生協(xié)同增稠作用。蔗糖分子為羥基結構,可能在水溶液中秋葵多糖分子通過氫鍵形成新的網狀結構2.2秋葵多糖中總糖含量的變化由圖4a和圖4b所示,在掃描頻率(0.1~10)Hz下,當秋葵多糖濃度不同時,多糖的流變學特性也不同。隨著秋葵多糖濃度的增大,多糖的G’和G’’均逐漸增大。其中,隨著多糖濃度的增大,多糖的黏性模量增大的速率大于彈性模量的增大速率。由圖4c可知,在不同的秋葵多糖濃度下,秋葵多糖的tanδ值均逐漸增大,在不同頻率下,tanδ值逐漸大于1。其中,當頻率小于1.2Hz時,不同濃度的秋葵多糖的tanδ值均小于1,隨著頻率從0.2Hz增大到10Hz時,不同濃度的秋葵多糖的tanδ值逐漸大于1,其中,隨著秋葵多糖濃度的增大,多糖的tanδ值分別在頻率2.2、1.4、1.0、0.46、0.32Hz下大于1?？梢钥闯?秋葵多糖濃度越大,多糖的tanδ值大于1時所在的頻率越低。研究結果表明,秋葵多糖濃度越大,多糖的彈性性能和黏性性能都隨之增大,但是多糖的彈性性能增大幅度越小,黏性性能增大幅度越大,因此秋葵多糖隨濃度的增大表現(xiàn)為彈性性能逐漸減小,黏性性能逐漸增大。2.3冷凍面團硬度的影響面團的質構特性直接影響面團加工制品的品質、口感和貨架期。如圖5所示,與對照組相比,添加秋葵多糖對冷凍面團的硬度、彈性和內聚性有顯著影響(p<0.05)。秋葵多糖濃度從1%增大到4%,冷凍面團硬度先減小后增大,彈性和內聚性則先升高后降低。當秋葵多糖的添加量為3%時,冷凍面團的硬度達到最小,彈性和內聚性均達到最大。與對照組相比,添加3%秋葵多糖的冷凍面團硬度降低了39.82%,彈性增大了35.99%,內聚性增大了26.90%(p<0.05)。秋葵多糖能夠與面筋蛋白競爭性地結合面團中的水,減少面團中的自由水,減小面團冷凍階段所形成冰晶的體積,降低冰晶對面團質構的破壞程度;另一方面,它可以連接面筋蛋白,增加面筋網絡交聯(lián)程度,避免和面以后淀粉分子的線性排列使網絡結構發(fā)生變化,從而增大淀粉溶解度,降低面團硬度,增大面團彈性和內聚性3ph對秋葵多糖黏度的影響通過對秋葵多糖的黏度研究分析,秋葵多糖黏度隨剪切速率的增加而降低(剪切稀化),為典型的非牛頓流體;隨著秋葵多糖濃度、蔗糖質量濃度、金屬離子濃度的增加,秋葵多糖黏度增大;隨著溫度升高和熱力作用時間的增加,秋葵多糖黏度減小;秋葵多糖黏度受pH的影響較明顯,隨著pH的增大,多糖黏度呈先增大后減少的趨勢,當pH值為5時,多糖黏度最大。秋葵多糖與大部分食品膠和植物多糖具有相似的流變特性,并且與含羥基的小分子多糖有協(xié)同增稠作用。通過對秋葵多糖的動態(tài)