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稻米淀粉物性研究

谢新华

   在商业淀粉中,发现稻米淀粉具有特殊的应用,这是由于稻米淀粉是谷物中颗粒最小的淀粉以及稻米淀粉中剩余的蛋白的低过敏性,进而在世界范围内形成了对稻米淀粉进行有效开发利用的研究热点,因而为了开发出附加值较高的稻米淀粉产品,就需要对稻米淀粉的物性进行系统研究。本研究首先利用碱法、表面活性剂(SDS)、碱性蛋白酶和中性蛋白酶与超声波结合去除米粉中的蛋白质,获得较纯的稻米淀粉;随后研究了直链淀粉含量不同的稻米样品之间的黏滞性差别,以及稻米淀粉黏滞性和质构性的相关性;蛋白质作为稻米中的第二大成分,测定其对稻米淀粉黏滞性的影响;研究稻米淀粉中直链淀粉与脂肪酸形成的复合物对稻米淀粉复合指数、水溶性、碘吸收和流变性的影响;用DSC分析了米粉和稻米淀粉在热力学上的差异;碱在食品中是一个很重要的添加剂,测定了其对稻米淀粉黏滞性的影响,以及单糖和双糖对稻米淀粉黏滞性的影响;最后建立了用近红外透射光谱测定稻米淀粉RVA特征值的定标模型。主要结论如下: (1)用四种方法分别去除稻米中的蛋白质,结果表明,碱法能很好的去除稻米中的蛋白质,所得稻米淀粉中蛋白质含量最低,不过在清洗过程中要消耗大量的水;SDS也能去除稻米中一定量的蛋白质,但是所得稻米淀粉中剩余蛋白质含量较高,不能达到商业淀粉的要求;碱性蛋白酶酶解蛋白质达到降低蛋白质含量的目的,但是在酶解的过程中,酶解时间较长;中性蛋白酶与超声波结合去除稻米中的蛋白质,所得淀粉中蛋白质含量基本能达到应用要求,并且破损淀粉少。 (2)用快速粘度仪测定不同直链淀粉含量(AC)的稻米淀粉的黏滞谱,结果显示根据RVA谱的主要特征值消减值和崩解值,可以区分出稻米样品的的AC高低,就是AC相仿的品种之间的粘滞特性的差异也可区分开,并且这种差异与稻米食用品质有密切的关系,因而可根据RVA谱黏滞特性判断稻米样品食用品质的优劣。按测定稻米淀粉黏滞谱的过程制作稻米淀粉凝胶,用质构仪测定淀粉凝胶的质构性,相关性分析表明稻米淀粉中直链淀粉含量与黏滞性和质构性指标之间的相关性均达到极显著水平。淀粉凝胶的硬度和粘性的下降和上升趋势与RVA谱中的崩解值和消减值的变化趋势相似,消减值越大,凝胶就越硬,粘性就越小。 (3)选择六个稻米样品用RVA测定了稻米中蛋白质对稻米淀粉黏滞谱特征值的影响。结果显示糙米和精米在去除蛋白质前后黏滞谱的差别基本是一致的,蛋白质去除后稻米淀粉黏滞谱下降;用还原剂二硫苏糖醇打破蛋白质中的二硫键,测定其对精米及储藏精米淀粉黏滞性的影响,结果显示精米的谱线总体是下降的,而储藏样品中低直链淀粉含量的两个样品的谱线是下降,高直链淀粉含量的两个样品谱线是上升的。用丙醇优化能很好的提取出稻米中的醇溶蛋白,测定其对淀粉黏滞性和质构性的影响,醇溶蛋白能使RVA特征值中的峰值粘度、最终粘度和消减值降低,崩解值升高,能使硬度、粘性、粘附性降低。另外还选择两个稻米样品研究施氮量对稻米淀粉黏滞性的影响,随着施氮量的增加稻米中蛋白质含量增加,而稻米淀粉的RVA谱线下降越低,在糙米和精米中结果表现一致。 (4)选择四种饱和脂肪酸添加到稻米淀粉中,测定四种饱和脂肪酸对淀粉糊化性质的影响。结果显示,随着脂肪酸量的增加复合指数增加,并且月桂酸使复合指数增加的最多;直链淀粉-脂肪酸复合物使碘光谱最大吸收值下降,相比月桂酸使碘光谱最大吸收值下降的最多;由于月桂酸与直链淀粉形成复合物的能力强,使吸收比率下降的也最显著。 选择两个稻米样品在淀粉悬浊液中加入月桂酸和棕榈酸,测定脂肪酸对稻米淀粉流变性的影响。结果显示,两种脂肪酸与直链淀粉结合限制了稻米淀粉颗粒的膨胀,使得淀粉TG′增加,淀粉峰值G′降低,月桂酸使两个样品淀粉的峰值G′下降比较大;淀粉凝胶在4℃下冷藏,两个稻米淀粉凝胶脱水随着冷藏时间的延长而增加,添加脂肪酸,淀粉脱水增加,并且月桂酸使两种淀粉糊脱水比棕榈酸增加。(5)用DSC测定了六个直链淀粉含量不同的稻米样品的米粉和淀粉在热力学上的差异,以及水与米粉和淀粉按不同比例混合后,稻米淀粉热力学性质的差别。结果显示,随着六个样品中直链淀粉含量的增加,米粉和淀粉的起始温度和凝胶温度增加,热焓降低。米粉和淀粉的热焓都随着水分含量增加而增加,在不同水分含量下淀粉的热焓总体比米粉的热焓高,二者都表现出糯米的热焓高于其它非蜡质淀粉,并且在米粉中糯米比其它样品热焓达到恒定值要早;同样米粉和淀粉的起始温度随水分含量的增加而增加,凝胶温度随着水分含量的增加而降低。 (6)选择六个直链淀粉含量不同的稻米淀粉样品,测定分别在稻米淀粉中加入1.00% Na2CO3和NaOH,比较二者对淀粉RVA谱的影响,以及加入不同量的Na2CO3对稻米淀粉的影响;在稻米淀粉中加入单糖和双糖对稻米淀粉黏滞谱的影响,以及阴离子使稻米淀粉糊化的温度和浓度。结果显示,与原淀粉相比加入Na2CO3和NaOH后淀粉黏滞谱线显著下降,并且NaOH使谱线的下降更大,都达到了显著水平;在六个稻米样品淀粉中添加不同浓度的Na2CO3,结果显示随着Na2CO3浓度的增加,也就是随着pH值的增加,黏滞谱线逐渐下降。在Na2CO3达到一定浓度后,pH值的增加缓慢,在对RVA特征值影响上也趋于稳定,对六个样品的影响基本是一致的;选择的单糖和双糖添加到淀粉中,都使淀粉的特征值有所下降;阴离子使稻米淀粉糊化的规律是:根据阴离子碱性的强弱而显示出使稻米淀粉糊化的快慢,使淀粉糊化的顺序是:OH—>HOC6H4COO—>SCN—>I—>Br—>CL—>SO62—。 (7)收集164份稻米样品建立了精米直链淀粉含量、胶稠度和淀粉黏滞谱特征值的近红外透射光谱定标模型。结果显示直链淀粉含量数学模型在测定精米直链淀粉含量是可行的;胶稠度近红外定标模型能达到间接测定胶稠度的要求;所建立的稻米淀粉黏滞谱特征值定标模型都能达到测定精米淀粉峰值粘度、热浆粘度、崩解值、消减值、最终粘度和回复值的要求。这为稻米品质测定提供了一个快速无损的检测技术。……   
[关键词]:稻米淀粉;物性;黏滞性;流变性;热物性;近红外透射光谱
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:西北农林科技大学2007年