高压均质和湿热蒸汽改性对淮山药淀粉理化性质的影响

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淮山药是我国卫生部公布的药食两用食物,含有丰富的生物活性物质,具有提高免疫力和降血糖的功效。淮山药淀粉具有凝胶强度高、老化值高等特点,可广泛用于食品工业中。高压均质和湿热蒸汽处理是有效的淀粉物理改性手段,能对淀粉产生显著的改性效果。本文以淮山药淀粉为原料,系统研究比较高压均质处理和湿热蒸汽处理对淮山药淀粉的改性作用,并对淀粉变性的原因进行深入系统的分析。取得的研究结果如下:(1)通过对比不同高压均质压力条件和湿热蒸汽处理条件改性的淮山药淀粉的偏光显微镜和扫描电子显微镜的图像表明,高压均质和湿热蒸汽处理均明显改变了淀粉的偏光十字和颗粒形貌。均质压力高于80Mpa时,淮山药淀粉颗粒表面破碎明显,淀粉颗粒的偏光十字强度减弱,表明淀粉颗粒的结晶结构受到破坏;经过水分含量高于20%的湿热蒸汽处理后,淀粉颗粒表面出现凹陷,颗粒破坏明显,偏光十字有所减弱,表明淀粉部分糊化,结晶结构受到破坏。经过高压均质处理,淀粉的粒径随均质压力的升高先减小后增大,较低高压均质压力(40-60MPa)处理降低了淮山药淀粉颗粒的体积平均粒径,表明较低压力主要发生机械粉碎作用;压力高于80MPa时,淀粉颗粒体积平均粒径增大,表观密度降低;湿热蒸汽处理使淀粉的颗粒粒径变大,且随处理时水分含量增加(处理时间延长、温度升高)而增加,表观密度减小。(2)经过高压均质和湿热蒸汽处理之后,淮山药淀粉中直链淀粉含量均有不同程度的升高。DSC分析表明,该两种方法均使淀粉的糊化焓降低;高压均质处理使得淀粉糊化温度降低,而湿热蒸汽处理升高了糊化温度。升高高压均质的均质压力,淀粉溶解度、膨润度和透光率亦增大,表明高压均质处理破坏了淀粉的结构,增加相同温度下淀粉的糊化程度。淮山药淀粉经湿热蒸汽处理后,溶解度、膨润度和透光率随水分含量增加(处理时间延长、温度升高)反而呈现降低趋势,溶解度和膨润度受到限制,淀粉的透光率降低。(3)通过X-射线衍射仪和傅里叶红外光谱仪研究不同高压均质和湿热蒸汽条件处理淮山药淀粉的结晶结构和分子结构变化表明,高压均质和湿热蒸汽处理是典型的物理处理方法,淮山药淀粉的有序程度降低,说明两种处理方法均能破坏淮山药淀粉的结晶结构。高压均质后,淮山药淀粉依然保持为C-型结构,而经过湿热蒸汽处理,淮山药淀粉的结晶类型逐步转变成A-型。(4)经过100MPa三次高压均质处理后,淮山药淀粉中快速消化淀粉的含量从11.32%增加到了 30.34%,慢消化淀粉含量从6.99%增加到17.06%。以35%水分含量、115℃的湿热蒸汽处理10h,快速消化淀粉和慢消化淀粉分别为39.23%和30.98%,其中慢消化淀粉含量增加超过了 4倍。经过高压均质和湿热蒸汽处理均能改善淀粉的消化性,均能作为增加淀粉中可利用成分的加工方法来使用,但湿热蒸汽改性后淮山药淀粉的慢消化淀粉含量增加的效果更好。
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