微波预处理对高浓度玉米淀粉乳液化的影响

文摘   科学   2023-05-25 05:00   河南  

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微波处理淀粉


微波是指波长在1mm--1m(频率300MHz-- 300GMHz)的电磁波,具有加热效率高、渗透性强、热量分布均匀等特点。目前微波已被应用于冷冻食品的解冻、熔化、食品干制、烘焙、巴氏杀菌等食品加工领域。将原淀粉置于微波处理场中进行辐照加热可制的微波变性淀粉。


微波预处理对高浓度玉米淀粉乳酶解性质的影响


微波预处理对液化过程粘度的影响


由图1 可知,当玉米淀粉浓度为40%时,在糊化、液化过程中峰值粘度达到约11000mPas,很难搅拌与混合均匀;淀粉经微波预处理后,40%玉米淀粉乳在糊化、液化过程中的粘度明显低于对照,峰值粘度相比于对照降低了约35%,且高粘度持续时间明显缩短。说明微波预处理导致玉米淀粉液化速率加快,糊化过程中较低的粘度为实现高浓度玉米淀粉的液化创造了更好的条件。



图1-玉米淀粉乳液化过程粘度变化曲线



图2-不同浓度玉米淀粉乳液化过程中粘度变化曲线(曲线 1,2,3,4,5,6分别表示玉米淀粉乳浓度为10%,20%,30%,40%,45%,50%)


结合图2 ,浓度为45%和50%的玉米淀粉乳,虽然也可以实现整个过程粘度的测定,但粘度曲线存在明显的波动现象,可能的原因是粘度过高,搅拌不均匀所致。由于粘度曲线的重复性变差,也为了保护实验仪器,所以本文未给出微波预处理对45%和50%的玉米淀粉乳粘度的影响曲线。


微波预处理对液化过程DE值的影响


α-淀粉酶属内切型淀粉酶,作用于淀粉分子内部切开 α-1,4 糖苷键,使淀粉分子迅速降解,水解产物的DE值增加 。由图3可以看出,经微波预处理后,在相同反应条件下,不同浓度液化产物的DE值值均明显高于对照组。在反应时间为0.75h 、1.0h 、1.5h 时,浓度为40%的玉米淀粉乳其DE相比于对照分别提高了54.2% 、40.4% 、24.9% ,浓度为45%的玉米淀粉乳其DE相比于对照分别提高了79.6% 、39.7% 、25.4%,浓度为50%的玉米淀粉乳其DE相比于对照分别提高了70.4%、60.3% 、43% 。这些均说明微波预处理加快了玉米淀粉的液化,而且在酶反应前期更加明显。







图3-耐高温 α -淀粉酶水解过程中DE值的变化曲线(图a 、b 、c分别表示玉米淀粉乳浓度为40%、45%、50%)


微波预处理对玉米淀粉颗粒形态的影响


由图4可知,经微波预处理后,淀粉颗粒表面变得粗糙,出现很多孔洞,部分颗粒表面呈现凹陷。可能原因是:在微波辐射过程中,淀粉颗粒内部产生的热量使表面受到由内到外的作用力,冲破颗粒表面的束缚,形成小孔 。淀粉颗粒表面结构的变化,增加了颗粒的比表面积,导致 α-淀粉酶更容易与其接触,而且,孔洞的出现使酶容易进入颗粒内部,因此,在升温糊化、液化过程中,α-淀粉酶对未完全膨胀的淀粉颗粒的降解作用更加明显,导致反应体系的粘度相对较低。




图4-玉米淀粉微波处理前后的 照片


微波预处理对玉米淀粉颗粒粒度的影响


玉米淀粉粒度分布呈单峰状且分布范围较窄,采用中位径D50表示玉米淀粉平均粒径。中位径D50是分布曲线中累积分布为50%时最大颗粒的等效直径 。从表5中可看出,微波处理淀粉的平均粒径大于原玉米淀粉,微波处理后在大粒度范围内分布比例高于原玉米淀粉,而在最小粒径范围内的分布比例相比原玉米淀粉明显降低。在微波辐射过程中,淀粉颗粒内部的结合水在短时间内受热蒸发 ,内部所形成的压力使淀粉颗粒有所膨胀,结构变得疏松,导致酶解速率加快。



表5-微波处理前后玉米淀粉粒度分布值


微波预处理对玉米淀粉糊化特性的影响


根据Brabender粘度曲线的形状,可将其分为A、B、C和D型 ,由图6可看出,微波处理没有改变玉米淀粉粘度特性曲线的形状,仍为A型,但处理后玉米淀粉糊的粘度(峰值粘度、95 ℃粘度、95 ℃保温0.5h的粘度、50 ℃粘度、50 ℃保温 0.5h后的粘度)有一定程度的降低。Lewandowicz等在研究微波对木薯和马铃薯淀粉性质的影响时也得到同样的结论 。微波产生的热可能使淀粉链发生降解,部分淀粉分子链变短,导致糊化过程中的粘度相对较低,从而有助于淀粉的液化。



图6-6%玉米淀粉乳的Brabender粘度曲线




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