变性淀粉和凝胶对木薯淀粉系统中可冻结水的影响.docx

淀粉变性和凝胶化对木薯淀粉系统中可冻结水的影响 研究不同水分含量条件下，淀粉化学变性和凝胶化对淀粉胶体中可冻结水的比例的影响。可冻结水的比例随含水量的增加而增加，含水量在30%到70%之间时（基于干重计算，wwb），可冻结水分数可以从低于6.1%增加至84.9%（w/w）。没有经过变性的对照组淀粉，在湿度为30%-40%的条件下（wwb）水分在结合水和自由水之间转移，可冻结水的水分数比例从6.1%增加到400.4%（w/w）。湿度为30%-40%（wwb）时，与对照组相比，乙酰化淀粉凝胶和羟丙基淀粉凝胶可以显著降低可冻结水的比例，特别是在湿度为40%时可以将可冻结水的数量从水分数为40.4%降低到15.3-25.7%。湿度为50%或者更高时，变性的淀粉与对照组相比并没有能够明显的降低淀粉中可冻结水的比例。两种凝胶，黄原胶和羧甲基纤维素（CMC）添加进湿度为40%的淀粉中，在水状胶体：淀粉的比值为1:14（w/w）时，可以将可冻结水的水分数（w/w）从40.4%显著降低到23.9-24.1%。黄原胶和CMC添加导致可冻结水线性下降，表明在淀粉分子和水状胶体之间没有相互作用。因此，羟丙基化的或乙酰化的淀粉和黄原胶或CMC的结合能够控制可冻结水，特别是在食品中湿度为40%左右（wwb）时控制食品中的可冻结水。 关键词：淀粉变性；凝胶化；可冻结水；稳定性；DSC 冻结保存是食物保存过程中最有效的方法之一。储藏温度为-20℃时，微生物的生长或酶的活性暂时停止或下降到一个非常低的水平，这样可以确保食品安全，保留一些较敏感的分子，例如维生素和色素。但是，食品冷藏和冷冻保存过程中仍然会发生分子结构的改变。特别是，冰晶的形成导致食品在融化过程中形成冰冻水的孔洞，这样会导致食品结构变弱、变柔软并且更容易吸水。冷冻过程中冰晶的形成可以看做是微观状态下相的分离伴随着在连续的食品基质中生成不连续的纯水固体相，这样可以使基质湿度降低。没有任何结晶现象，在冻结过程中，形成的冰晶的数量和大小取决于冷却速率。如果冷却数率较低，则会形成比较少的晶核，水分子有足够的时间在食品内发生移动，从而形成较大体积的冰晶，但是，如果冷冻数率较高，则会形成更多体积更小的冰晶。较高的冷冻数率???我们所需要的，它能够使水分子在食品基质中更加均匀的分布，并且更少的改变食品基质的结构特性。在冻结储存过程中，冻结温度条件下，水分子通过升华-凝华循环过程会导致形成的冰晶体积进一步增大，从而发生细微的变化。 因此，限制冻结食品中结构改变的方法之一是使用高速冻结的设备以达到高的冻结速率，并且在保藏过程中保持温度的恒定。工业上，这种方法的使用受限，因为更高的冻结设备功率转换需要更高的投资成本和能量耗费，并且制造商也不能控制所有的分布链和冻结食品离开工厂之后发生的温度变化。另一种方法是采用具有高亲水性的食品材料，这样可以减少可利用水的分数，从而减少冰晶形成。多糖，例如淀粉和凝胶，有大量的羟基，可以通过氢键结合住水分子。一些经过变性后的淀粉分子，特别是乙酰化和羟丙基化淀粉可以在冷冻过程中降低回生程度，减少结构改变，也可以提高冻结食品的稳定性。食品中通常用凝胶来控制食品的粘度、结构和水合特性。据研究，一些凝胶，例如黄原胶和羧甲基纤维素（CMC），可以提高冻结食品的稳定性。Lo and Ramsden研究发现黄原胶可以降低淀粉系统中可冻结水的数量。Fernandez等研究发现黄原胶可以降低冻结蔗糖溶液中冰晶的大小。水分子的吸附作用和NMR水流动性实验表明，与果胶和明胶相比，CMC和琼脂有较高的亲水性，可以控制可冻结水量。与之相反，瓜尔胶在冻结食品例如蔗糖溶液和面包中并没有对食品的稳定性起到一定的影响。 本文主要研究变性过的淀粉和淀粉凝胶混合物对淀粉基食品中不同湿度条件下可冻结水的降低数量，从而提高冻结食品的稳定性。实验用凝胶主要有黄原胶、CMC、瓜尔胶、琼脂和果胶。实验用变性淀粉主要有乙酰化、羟丙基化和交联木薯淀粉。这些淀粉在冻结过程中的优良性质在泰国已经作为一种用来提高木薯淀粉产品的价值的新兴应用。 2材料与方法 2.1淀粉和凝胶 三种变性木薯淀粉包括乙酰化淀粉（AC2）、交联淀粉（CL2）和乙酰化与交联相结合淀粉（AC2-CL2）以及一种对照组的未经变性的木薯淀粉（KU50），由泰国制造商提供。此外，CSTRU提供一种羟丙基化淀粉（HP）、羟丙基化和交联结合淀粉（HP-CL1 HP-CL2）。羟丙基化通过环氧丙烷反应得到，之后通过三偏磷酸钠或者三偏磷酸钠-三磷酸钠通过酯化作用发生交联，具体方法由Woo和Seib提供。在文章中，样品AC2和HP分别有0.046-0.053的乙酰化作用，0.054的羟丙基化作用。对于交联淀粉来说，CL1和CL2交联的程度分别为0.20和0.25%。这些变性淀粉的性质