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1、南阳理工学院本科毕业生论文学院：生物与化学工程学院专业：食品科学与工程学生：指导老师：完成日期 2014 年 5 月南阳理工学院本科生毕业论文水- 热处理对香沙芋淀粉理化特性的影响 Effect of Hydrothermal Treatment on the Physicochemical Properties of Xiangsha Taro Starch 总计：毕业论文19 页表格：11 个插图：7幅南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 论 文水- 热处理对香沙芋淀粉理化特性的影响 Effect of Hydrothermal Treatment on the Physicochemi
2、cal Properties of Xiangsha Taro Starch 学院：生物与化学工程学院专业：食品科学与工程学 生 姓 名：学号：指 导 教 师（职称）：评 阅 教 师：完 成 日 期：2014 年 5 月 18 日南阳理工学院Nanyang Institute of Technology水- 热处理对香沙芋淀粉理化特性的影响i 水-热处理对香沙芋淀粉理化性质的影响 摘 要 本文以香沙芋淀粉为实验材料，分别研究在不同的处理温度、时间和水分含量条件下湿热处理和韧化处理对香沙芋淀粉理化性质的影响。实验结果表明：经湿热处理和韧化处理后的香沙芋淀粉的溶解度、膨胀度和透明度都低于原淀粉。随
3、着处理温度升高、处理水分含量增加，抗性淀粉含量增大，延长湿热处理时间，抗性淀粉含量先增加后减少。而韧化处理后淀粉的抗性淀粉含量明显提高。随着韧化处理时间延长，抗性淀粉含量增加，升高处理温度或者增大水分含量，抗性淀粉含量先增加后减少。 关键词 香沙芋淀粉；湿热处理；韧化处理；抗性淀粉Effects of Hydrothermal Treatment on the Physicochemical Properties of Xiangsha Taro Starches 水- 热处理对香沙芋淀粉理化特性的影响ii Food Science and Engineering QU Fan-rui Abs
4、tract: This paper took xiangsha taro starch as the experimental material. It focused on studying heat-moisture treatment (HMT) and annealing treatment in different conditions, like temperature, time and water content. Then the influence of these variables on physicochemical properties of taro starch
5、 would be considered. The experimental results showed that the taro starch made by heat-moisture treatment and annealing treatment was lower than original starch in solubility, expansion degree and transparency. With the increase of treatment temperature, water content increased, so did the resistan
6、t starch content. When HMT time was prolonged, the resistant starch content increased first and then decreased. Resistant starch content increased apparently after annealing treatment. With the prolonged of processing time , the resistant starch content increased. When annealing treatment temperatur
7、e increased or the water content increased, the resistant starch content increased first and then decreased. Key words: Xiangsha taro starch; heat-moisture treatment (HMT); annealing treatment; resistant starch水- 热处理对香沙芋淀粉理化特性的影响I 目录1 前言 . 1 1.1 香沙芋淀粉及其改性淀粉简介 1 1.1.1 香沙芋淀粉简介 1 1.1.2 改性淀粉简介 1 1.2 水-热
8、处理改性方法的分类 2 1.3 湿热处理研究现状 . 2 1.4 韧化处理研究现状 . 3 1.5 本课题研究的内容及目的意义. 4 2 材料与方法 . 5 2.1 材料与仪器 . 5 2.1.1试验材料 . 5 2.1.2主要仪器与设备 . 5 2.2 方法 . 5 2.2.1淀粉湿热处理方法 . 5 2.2.2淀粉韧化处理方法 . 6 2.2.3溶解度和膨胀度测定 . 7 2.2.4 透明度测定 7 2.2.5 抗性淀粉含量测定 7 3 结果与讨论 8 3.1 湿热处理对香沙芋淀粉理化特性的影响 8 3.1.1 湿热处理对淀粉溶解度和膨胀度的影响 8 3.1.2湿热处理对淀粉透明度的影响.
9、 11 3.1.3 湿热处理对抗性淀粉含量的影响 12 3.2 韧化处理对香沙芋淀粉特性的影响. 14 3.2.1处理温度对淀粉性质的影响. 14 3.3.2处理时间对淀粉性质的影响. 15 3.3.3水分含量对淀粉性质的影响. 15 4 结论 17 参考文献 18 致谢 19 水-热处理对香沙芋淀粉理化特特性的影响1 1 前言1.1 香沙芋淀粉及其改性淀粉简介1.1.1 香沙芋淀粉简介香沙芋是多子芋类中的迟熟高产优质品种，是靖江市传统特色农产品之一，具有粮菜兼用、营养丰富的特点与优势。香沙芋芋头品种营养丰富，口感细腻，块茎中的淀粉含量达 70%，还有人体必需的维生素和矿物养分。产品有一股独特
10、香味，具有抑制细胞异常增生、护齿、调节补气、消痈散结等功效，素有“芋粟”之美称1。香沙芋淀粉不仅为人类提供能量，而且作为一种重要的工业原料，被广泛应用于食品、化工、纺织及建材等行业，比如：陶瓷、农药、造纸、印染、化肥、胶卷、浆料、纺织、腊肠加工等等2。但是在生产的过程中，由于新工艺、新技术的引入，以及淀粉自身的缺点使其适用性受到了限制，因此有必要对其进行改性。1.1.2 改性淀粉简介在天然淀粉所具有的固有特性基础上，为改善天然淀粉的性能和扩大应用范围，利用物理、化学或酶处理法的手段，改变天然淀粉的原有性质，增加其某些功能性或者新的特性，使其更适合于一定应用的要求，这种经过二次加工，改变了性质的
11、天热淀粉就是改性淀粉3。一般根据淀粉改性的处理方式，将改性方法分为物理改性、化学改性、酶法改性和复合改性四类。物理改性包括预糊化淀粉、射线、超高频辐射处理淀粉、机械研磨处理淀粉和水热处理淀粉等。化学改性是用化学试剂对淀粉进行处理，主要可以生产两大类改性淀粉。一类是使淀粉分子量下降的改性淀粉，包括酸降解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等；酸解淀粉一般用粘度或分子量来评价水解程度。粘度越低、分子量越小，水解程度越高。氧化淀粉一般用羧基、羰基和双醛含量来评价其氧化程度。一般羧基、羰基和双醛含量越高，表明氧化程度越高。另一类是使分子量增加的改性淀粉，包括交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等。接枝淀粉用接枝
12、百分率来评价接枝程度。交联淀粉则用膨胀度或沉降体积来表示交联程度。溶解度或沉降体积越小，表示交联程度越高；酯化淀粉和醚化淀粉一般用取代度或摩尔取代度来表示酯化程度，取代度或摩尔取代度的值越大， 表示酯化程度越高。酶法改性是用各种酶制剂来处理淀粉。包括 、 、 -环状糊精、麦芽糊精、直链淀粉等。麦芽糊精的评价指标为DE 值（dextrose equivalent value） ，即还原糖含量占总固形物的比例。 DE 值越高，酶解程度越高。复合改性是采用两种或者两种以上的方法对淀粉进行改性。如氧化交联淀粉、交联水-热处理对香沙芋淀粉理化特特性的影响2 酯化淀粉等。复合改性淀粉具有两种改性淀粉各自的
13、优点。经化学改性后，淀粉糊的透明度提高、糊勃度增大且稳定性提高、抗酸、抗碱能力改善，因而化学改性技术应用的最多4，但是由于在其改善的过程中要改变原淀粉的化学结构或者引人新的基团，需要使用化学试剂，因此，化学改性淀粉在使用前，人们一般会对其安全性进行评价，而物理改性技术则不存在这些问题，它无化学集团的引入，只是热和水的作用，因此更为绿色，能满足现代工业的需求。1.2 水-热处理改性方法的分类淀粉的水热处理是在水和热的共同作用下，对淀粉进行改性的过程。水热处理作为物理改性淀粉的一种方法，由于在处理过程中仅涉及到水和热，因此既不会对环境造成任何污染，又使得产品的安全性远高于化学改性淀粉，因此水热处理
14、改性淀粉技术是清洁生产和制造绿色食品的一个重要手段。按照处理时淀粉乳的水分含量及处理温度的不同，淀粉的水 -热处理一般分为以下几类。(1) 淀粉的湿热处理（ Heat-Moisture Treatment, HMT） ，指淀粉在低水分含量下的热处理过程，一般水分含量在10%-30%，处理温度一般较高（ 90-120） ，其对淀粉物性的影响取决于淀粉的来源、种类及改性处理条件5。(2) 淀粉的韧化（ Annealing）处理，一般在过量水分含量（大于60%）或者中等水分含量（ 40%）的条件下，以低于淀粉糊化温度而高于玻璃态转化温度的条件对淀粉进行的一种热处理过程6。(3) 常压糊化处理（ Ge
15、latinizing） ，这是最常见的水热处理形式，即在过量的水分条件下，高于淀粉的糊化温度，对淀粉进行处理，这个过程使淀粉充分糊化，可用于生产预糊化淀粉或直接将糊化后的淀粉进行应用7。(4)淀粉的压热处理（ Autoclaving） ，淀粉的压热处理是在加压或者减压的条件下对淀粉进行的热处理过程8。与湿热处理不同的是，压热处理一般是对淀粉在过量水分条件下进行的。1.3 湿热处理研究现状20 世纪 30 年代，研究者做了第一个热液实验，在低于糊化温度的温度下处理淀粉乳（水过量）。随后，同样在低于糊化温度的情况下，研究者又对半干淀粉进行了处理。之所以作这些研究，是由于当时玉米很短缺，研究者希望通
16、过这种方法处理马铃薯淀粉以形成可压膜的胶体，以替代玉米淀粉。人们第一次认识到在不损坏淀粉颗粒结构的情况下，通过控制温度和淀粉的含水量以及加热处理时间就可以改变淀粉的物理化学性质等，并起名为热液处理9。根据条件的不同，热液处理又可分为热处理和湿热处理。湿热处理是淀粉在低水分含量（不大于30） ，在一定的温度范围（高于玻璃化转变温度但低于糊化温度）下的热处理过程。淀粉乳调节水分到一定含量，平衡一段时间水-热处理对香沙芋淀粉理化特特性的影响3 后，在高温保温一段时间。由于热的作用，使支链淀粉的 -1,6 键断裂，分子发生了降解，整个淀粉颗粒内小分子数量增加，淀粉的骨架结构受到破坏，双螺旋结构断裂或解旋，在湿热处理过程中淀粉颗粒内的小分子中，发生直链-直链淀粉、直链 -支链淀粉、支链-支链淀粉之间的相互作用，使得原本杂乱无章的淀粉分子链在冷却的过程中发生折叠卷曲，分子链上的轻基发生相互作用，形成氢键，形成新的不同稳定性晶体10。国外对湿热处理的研究比较早，现在已经取得了较好的成果。他们不仅从淀粉糊等宏观
