西米交联淀粉的理化性质*

张良，张本山

(华南理工大学轻工与食品学院，广东广州，510640)

西米交联淀粉的理化性质*

张良，张本山

(华南理工大学轻工与食品学院，广东广州，510640)

以三偏磷酸钠为交联剂，采用水分散法制备西米交联淀粉，利用扫描电镜、聚焦光束发射测量仪、Brabender快速黏度计和紫外分光光度计对其性质进行测定和分析，并与西米原淀粉进行比较。结果表明:西米交联淀粉发生了中等程度的交联;西米交联淀粉保持了西米原淀粉绝大多数颗粒完整、呈椭圆形、存在断切面和断切面处有凹坑的形貌特征，但其表面比较粗糙，有凹痕，且断切面处凹坑更加明显;西米交联淀粉颗粒粒径分布图呈单峰，在水相中的平均粒径为30.1μm，比西米原淀粉颗粒小;西米交联淀粉比西米原淀粉难于糊化，其热稳定性和冷糊稳定性均优于西米原淀粉，有很高的最终黏度;西米交联淀粉的透光率为5.1%，小于西米原淀粉，其透明度较差。

西米，交联淀粉，理化性质

西米的成分几乎是纯淀粉，含碳水化合物88%，蛋白质0.5%，含有少量脂肪及B类维生素［1］。在国外，它已被广泛应用于食品加工工业中，东南亚地区用它制作粉丝、面包、布丁，欧美地区用它做酱汁增稠剂［2］。国内学者高凌云等已经对西米淀粉的颗粒结构［2］、物化性质［3］和流变学性质［4－5］进行了研究，但对西米变性淀粉的性质的研究却未见报道。

交联淀粉是一种重要的变性淀粉，是淀粉的醇羟基与具有二元或多元官能团的化学试剂形成二醚键或二酯键，使两个或两个以上的淀粉分子之间“架桥”在一起，呈多维空间网状结构，可增强保持颗粒结构的氢键，加强颗粒的紧密程度［6］，其特点是稳定性好、抗老化和抗相分离性高，具有比原淀粉更优良的性质，在食品工业、医药工业等方面都有广泛应用。因此，随着改性淀粉行业的发展及各行各业对新原料的需求，西米交联淀粉无疑将受到人们的关注。本文以西米淀粉为原料，以三偏磷酸钠为交联剂，制备了中等程度的西米交联淀粉，并对其颗粒结构和性质进行了研究。

1 材料与方法

1.1 主要材料与仪器

西米淀粉(购于马来西亚，水分含量为14.21%);马铃薯淀粉(购于长春黄龙食品工业有限公司，产品水分含量为15.42%);其他药品均为分析纯化学试剂，天津市富宇精细化工有限公司。

德国Bruker公司Vector 33傅里叶变换红外谱仪;美国FEI，QUANTA．4OO扫描电子显微镜(SEM);美国Lasentec FBRM D600L聚焦光束发射测量仪;德国Viscograph-E型Brabender黏度计;美国Brookfield DV-ⅠPrime型旋转粘度计;TU-1810紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 交联淀粉的制备

称取200 g淀粉(干基)调成质量分数40%淀粉乳，加入6 g NaCl，搅拌均匀后，加入3 g三偏磷酸钠，用0.1 mol/L的NaOH调pH=10.5，在50℃下反应2 h，停止反应，用0.1 mol/L的HCl调pH值为6.0～6.8，过滤洗涤，真空抽滤，55℃下干燥6 h，粉碎，过筛(100目)，即得西米交联淀粉。

1.2.2 交联度的测定

本实验采用沉降积来表示交联度的大小。具体方法为:称取0.5g绝干样品于100 mL烧杯中，用移液管加25 mL蒸馏水，配置成质量分数为2%的溶液。将烧杯置于82～85℃的水浴中，稍加搅拌，保温2 min，取出冷却至室温，用2只刻度离心管，分别倒入10 mL糊液，4 000r/min离心2 min，将上清液倒入另一只同样体积的离心管中，读出体积数(mL)，计算沉降积。对同一样品进行2次平行测定。

沉降积=10－V(mL)，式中V为上清液的体积(mL)。

1.2.3 颗粒形貌观察

用双面胶将淀粉样品固定在样品台上，经过喷金处理，再将待测样品置于扫描电子显微镜下观察，拍摄具有代表性的淀粉颗粒的形貌特征。

1.2.4 粒度分析

将制得的交联淀粉用蒸馏水配成质量分数5%淀粉(干基)乳，搅拌器以300 r/min的转速搅动淀粉乳，用聚焦光束发射测量仪对淀粉颗粒粒度进行分析［8］。

1.2.5 Brabender黏度分析

用德国Viscograph-E型Brabender黏度计测定黏度曲线。准确称取一定量的样品，在600 mL烧杯中加入适量的蒸馏水使淀粉乳总重量为460 g，将搅匀后的淀粉乳样品倒入黏度计的测量杯中，开动仪器，以3℃/min的速率加热到95℃，保温30 min，再以3℃/min的速率冷却到50℃，保温30 min，自动获得粘度曲线［3］。

1.2.6 透明度测定

准确称量干燥恒重1.0 g的淀粉样品加入到100 mL蒸馏水中，配置成为10 g/L的淀粉乳，沸水浴中加热30 min并不断搅拌，充分糊化样品，然后在冷水浴中冷却至30℃。以蒸馏水为空白(设为100%的透光率)，比色皿厚度为1 cm，在620 nm处测定样品的透光率。同一样品测定3次取平均值。

2 实验结果与分析

2.1 沉降积

本实验采用沉降积来表示交联度的大小，沉降积越小，说明交联度越高。由1.2.2方法测得的西米交联淀粉的沉降积为3.0 mL，表明其发生了中等程度的交联。

2.2 颗粒形貌变化结果

由图1和图2可以看出，西米交联淀粉保持了西米原淀粉绝大多数颗粒完整、呈椭圆形、存在断切面和断切面处有凹坑的形貌特征，但其表面比较粗糙，有凹痕，且断切面处凹坑更加明显，这说明中等程度的西米交联淀粉的交联作用大多发生在表面和断切面处，并未破坏淀粉颗粒的整体结构。交联作用对西米淀粉表面和断切面的影响还有待进一步研究。

2.3 颗粒粒度变化结果

由图3和图4可看出，西米交联淀粉与西米原淀粉的颗粒粒径分布趋势基本一致，由于颗粒大小相对均一，粒径分布图均呈单峰;由表1可以看出西米交联淀粉颗粒在水相中的平均粒径为30.1 μm，小于其原淀粉的平均粒径31.6 μm，这可能是由于交联键作用比氢键强，交联作用使淀粉颗粒的紧密程度进一步加强，使颗粒更加坚韧［10］。西米交联淀粉与西米原淀粉的颗粒平均粒径见表1。

图1 西米交联淀粉(×1 000)

图2 西米原淀粉(×1 000)

图3 西米交联淀粉的颗粒粒径分布

图4 西米原淀粉的颗粒粒径分布

表1 平均粒径

2.4 黏度的变化

由图5可看出，和西米原淀粉相比，西米交联淀粉黏度曲线变化显著，峰值黏度峰不明显，峰值黏度降低，之后，随着加热的进行，其黏度一直升高，最终达到最高值，表明其发生了中等程度的交联［11］，这与通过沉降积测得的交联度结果相符。

由表2可看出，西米交联淀粉的A值(72.4℃)高于西米原淀粉(70.2℃)，表明其比西米原淀粉难于糊化，这是因为交联化学键的强度远高于氢键，增强了颗粒结构的强度，抑制颗粒膨胀、破裂［10］。

西米交联淀粉的降落值(14.0)小于西米原淀粉(356.0)，表明西米交联淀粉能显著降低原淀粉的降落值，明显提高原淀粉的热稳定性。另外，在95℃保温过程中，西米交联淀粉糊黏度几乎维持恒定不变，这表明西米交联淀粉有很好的热稳定性。

在50℃保温过程中，西米交联淀粉糊粘度几乎维持恒定不变，而西米原淀粉却呈下降趋势，表明其冷糊稳定性高于原淀粉。

由于中等程度的西米交联淀粉有很好的热稳定性、冷糊稳定性和高的最终粘度，适合作为食品稳定剂和增稠剂。

图5 西米原淀粉和交联淀粉糊的Brabender黏度图

表2 西米原淀粉和交联淀粉糊的Brabender黏度

2.5 透明度分析

图6 西米原淀粉和西米交联淀粉的透光率

淀粉糊透明度与淀粉糊的流变性、抱水性、抗稀释性和凝沉性等都有关，是一个重要的感官指标，也是影响食品加工重要因素之一，直接关系到淀粉类产品的外观和用途。常利用透光率表示淀粉糊透明度高低，透光率愈大，淀粉糊的透明度愈大。由图6可看出，西米交联淀粉的透光率为5.1%，而西米原淀粉透光率为29.1%，说明其透明度明显低于原淀粉，这是因为淀粉经交联改性后，淀粉分子被交联化学键交联在一起，分子比重增加，亲水性减弱，容易凝沉，增加了光的散射和反射，减少了光的透射，从而降低了其透明度［12］。

3 结论

(1)本实验所制得的西米交联淀粉的沉降积为3.0 mL，表明其发生了中等程度的交联。

(2)通过扫描电镜观察出西米交联淀粉保持了西米原淀粉绝大多数颗粒完整、呈椭圆、存在断切面和断切面处有凹坑的形貌特征，但其表面比较粗糙，有凹痕，且断切面处凹坑更加明显。

(3)用聚焦光束发射测量仪测得西米交联淀粉颗粒粒径分布趋势与原淀粉基本一致，呈单峰，其在水相中的平均粒径为30.1μm，比西米原淀粉小。

(4)Brabender黏度分析表明西米交联淀粉发生了中高程度的交联，比西米原淀粉难于糊化，热糊稳定性、冷糊稳定性和抗老化性均优于原淀粉。

(5)西米交联淀粉的透光率为5.1%，小于西米原淀粉，其透明度较差。

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［2］高凌云，张本山，陈翠兰．西米淀粉颗粒结构与性质的研究［J］．食品与发酵工业，2009，35(6):68－70.

［3］陈翠兰，张本山．西米物化性质的研究［J］．食品工业科技，2010(1):78－80.

［4］刘淑丽．西米淀粉的流变特性［J］．江苏食品与发酵，2003，1(8):28－30.

［5］高凌云，张本山．西米淀粉的流变学性质研究［J］．食品工业科技，2010(2):83－85.

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［7］沈德言．红外光谱法在高分子研究中的应用［M］．北京:科学出版社，1982.

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［10］张燕萍．变性淀粉的制造与应用(第二版)［M］．北京:化学工业出版社，2007.

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［12］袁立军．交联酯化预糊化木薯复合变性淀粉制备及其应用研究［D］．广州:华南理工大学硕士学位论文，2010.

Physico-chemical Characteristics of the Crosslinking Sago Starch

Zhang Liang，Zhang Ben-shan
(College of Light Industry and Food Sciences，South China Univercity of Technology，Guangzhou 510640，China)

The crosslinking sago starch was prepared via the water dispersion process with sodium trimetaphosphate as crosslinking agent．The properties of crosslinking sago starch were evaluated by SEM，FBRM，RVA and ultraviolet spectrophotometer．Comparisons were carried out with sago starch．The result showed that moderate degree crosslinking reaction took place in crosslinking sago starch．The SEM results showed crosslinking sago starch kept some properties of sago starch-whole structure，ellipsoid granule，dissected sides and pit on the dissected side was more obvious．The FBRM results showed crosslinking sago starch granule size distribution was the single-peak，the mean radius was 30．1 μm in the water，smaller than sago starch．The RVA results showed that it was harder for the crosslinking sago starch in gelatinizing than sago starch，both crosslinking sago starch paste＇s stable ability in high and low temperature were all better than sago starch，also it＇s ultimate viscosity was very high．The light transmittance of crosslinking sago starch was 5．1%，smaller than sago starch，which transparency was not very good．

sago，crosslinking starch，physico-chemical characteristics

硕士研究生(张本山教授为通讯作者)。

*国家科技支撑计划(2006BAD27B04);广东省科技计划项(2008A08040300，2008A08040301)

2010－12－28，改回日期:2011－03－01