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1、食品添加剂与淀粉胶体之间相互作用摘 要：该文主要从亲水性胶体对淀粉糊化性质、挤压特性、流变学性质的 影响及不同盐、糖对淀粉一亲水性胶体混合凝胶体系作用研究入手；综述变性淀粉 与食品胶体协同作用可能机理，并对淀粉一亲抽胜胶体混合凝胶体系在食品中应用 进行介绍。关键词：亲水胶体；淀粉；混合凝胶体系淀粉是许多焙烤、蒸煮和挤压膨化食品的一种基本成分。非淀粉胶体（如瓜 尔胶和阿拉伯胶）的亲水部分可与淀粉的直链部分发生相互作用，从而改善淀粉的 特性。因此，亲水性胶体已广泛应用于食品加业，改善食品质构，保持食品稳定 性，提高食品品质1。其它一些食品添加剂，如硬脂酰乳酸钠（SSL、双乙酰酒 石酸甘油单酯（DA
2、TEM和柠檬酸（CA，也被用来改善食品的品质2。本文着重 研究植物性亲水胶体（瓜尔胶和阿拉伯胶）、乳化剂（SSL和DATEM与柠檬酸（CA对淀粉胶体挤压物特性的影响。1 亲水性胶体对淀粉糊化性质影响亲水性胶体对淀粉糊化性质影响可归因于许多因素，包括淀粉离析物与胶体 之间复合作用，水分被溶胀淀粉颗粒吸收导致胶浓度增加及胶体对淀粉颗粒物理性 质，如大小、形状、颗粒完整性和颗粒离析物量影响等3。Funami等通过黏度曲线研究不同分子量瓜尔胶对淀粉糊化行为影响，发现Mw大于12.2 X 105瓜尔胶使淀粉体系（5 %, w/v）糊化起始温度降低，并使峰值黏度增高眩4。Rojas等通过 淀粉糊化仪研究几
3、种亲水性胶体对小麦面粉糊化和胶凝性质影响。在小麦面粉（干 基）添加0.5 %1 %胶体基础上，发现当添加1 %琼脂时，对其起始糊化温度有最 显著影响，使其降低3C左右。黄原胶和果胶增加糊化稳定性而k -卡拉胶和海藻酸盐没有；瓜尔胶和羟丙甲基纤维素增大了体系回生黏度，而海藻酸盐、黄原胶和 k -卡拉胶却显示相反作用 。Fun ami等以流变和热分析研究非离子型多糖，如 瓜尔胶、卡拉胶、刺槐豆胶和魔芋胶对小麦淀粉糊化和回生行为影响，在每种多糖添加 0.5 (w/v) 情况下，淀粉含量为 13(w/v) 体系峰值黏度要比不加多糖的对照 组高163231个单位，在添加1%时，则要高出230437个单位
4、。Mali等利用 Brabender 仪也研究不同亲水胶体添加到甘薯淀粉中时糊化曲线变化，结果发现， 瓜尔胶对体系黏度影响比黄原胶显著得多，两者都要比不加任何胶的体系黏度大得 多7。Chaisawang等利用RVA研究瓜尔胶和黄原胶对木薯原淀粉和其阴离子变性 淀粉糊化性质影响，结果发现，在添加胶后，对木薯原淀粉峰值黏度、降落黏度及最终黏度都有增加作用，其中瓜尔胶比黄原胶影响要更为 显著些；瓜尔胶增加原淀粉回生黏度，但黄原胶却起负作用，降低原淀粉回生黏 度。对阴离子淀粉而言，添加瓜尔胶仍具有与原淀粉相似结果；但添加黄原胶结果 却相反。SEM(扫描电镜)显示黄原胶可完全将原淀粉颗粒包裹起来，而瓜尔
5、胶则 不能8 。Chaisawang等利用RVA SEM等研究阳离子木薯淀粉在不同胶质中糊化 特性，结果发现，黄原胶和瓜尔胶都能协同增加其峰值黏度，但黄原胶 - 淀粉体系 峰值黏度比瓜尔胶为低，起始糊化温度比瓜尔胶高，这是因阳离子木薯淀粉与阴离 子黄原胶间强静电作用引起淀粉颗粒瞬时聚集；而非离子型瓜尔胶形成片层结构， 并松散包裹淀粉颗粒，因此瓜尔胶使淀粉糊化变得比黄原胶要容易些 9 。 Hongsprabhas等用光学显微镜和共聚焦激光扫描电镜发现10，海藻酸盐和卡拉 胶由于保持富含直链淀粉溶胀颗粒的颗粒状结构或促使溶胀颗粒之间发生聚集而影 响淀粉与亲水胶体混合体系 RVA糊化性质，即增加峰值
6、黏度而降低降落黏度，同时 也减小回生黏度。2 亲水性胶体对淀粉胶体挤压物黏度的影响添加剂对黏度的影响如表 1 所示。添加剂使样品的表观黏度发生变化，亲水 性胶体使淀粉胶挤压物的黏度增大，SSL使淀粉-亲水性胶体挤压物的黏度都进一 步提高，DATEM也使淀粉-亲水性胶体挤压物的黏度有所增加，而 CA降低挤物的黏 度。表 1 添加剂对挤压物黏度的影响化学试剂热糊黏度（95C） /BU冷糊黏度（50C） /BU不含胶含瓜尔胶含混合胶不含胶含瓜尔胶含混合胶对照153740204155CA-46-1519DATEM-6530-8545SSL-450520-540640注：混合胶为瓜尔胶和阿拉伯胶的混合物
7、阿拉伯胶和瓜尔胶是目前工业中常用的两种食品胶体，用来增加食品的黏 度，控制食品的流动性。从表I中可以看出，同时加入瓜尔胶和阿拉伯胶后挤压物 的黏度比单独加入瓜尔胶的挤压物黏度高。这可能是由于瓜尔胶和阿拉伯胶的协同 作用导致了淀粉胶体挤压物的黏度进一步增加。乳化剂（SSL和DATEM能够与淀粉颗粒表面发生作用形成水不溶性的混合物，抵制水分子进入淀粉颗粒内部，阻止淀粉溶胀，从而减少直链淀粉的渗出数量。因此在不加亲水性胶体的条件下，添 加了乳化剂后的淀粉挤压物的黏度都测不出来。而在添加亲水性胶体的条件下，乳 化剂吸附在亲水性胶体的疏水部分形成一层混合界面膜，使得淀粉中的可溶性成分 能够释放出来，从而
8、增加了淀粉胶体挤压物的粘弹性。对于所用的两种乳化剂来说，SSL使淀粉-亲水性胶体挤压物黏度大大提高， 而DATEM仅使淀粉-瓜尔胶挤压物的粘度有所提高。这可能是由于SSL在高温下会发生分解，一定程度上破坏了直链淀粉与 SSL所形成的水不溶性混合物，使得直链 淀粉能够释放出来，从而使淀粉胶体挤压物的黏度增加。而DATEMt高温下较稳定，直链淀粉与DATEM形成的混合物阻止直链淀粉渗出，而使淀粉黏度增加不大， 对于淀粉-混合胶挤压物来说，添加了 DATEM后，黏度还有所下降。SSL与 DATEM 对胶体挤压物黏度的不同影响可能与它们的理化性质相关。因为SSL是一种很强的表面活性离子乳化剂，能够在水
9、中形成稳定的晶体胶状结构，其水合能力很强，而 DATEM形成薄薄的液态晶膜，限制了其存水中的溶涨。Evans11和Hahn12也曾 报道：在低温下，直链淀粉-表面活性剂结合能力很强，直链淀粉渗出很少，而在 超过95C的高温下，由于颗粒破解或者热力的增加使得有 30%的直链淀粉渗出与SSL DATEM目比，柠檬酸的加入大大降低了淀粉胶的黏度，这是由于在酸 性和高温条件下淀粉发生降解所致。图1和图2是添加了 SSL DATEI和CA后，淀粉-瓜尔胶和淀粉-混合胶挤压 物的黏度曲线。从图1、图2中看，CA导致聚合物的完全崩溃，淀粉胶黏度大大降 低，而添加了 DATEM勺样品呈现糊化样品的特征曲线，添
10、加了 SSL的样品在50E （加热10mi n）出现了一个峰，表明SSL与淀粉形成相互作用使得完整淀粉颗粒受 到屏蔽保护，从而避免了在挤压过程中受到破坏。图2添加剂对淀粉-麗會腔挤压物粘度的縣响3添加剂对挤压物延展性的影响延展性足显示样品在挤压过程中空间变化的相关参数。从表2可以看出，添加亲水性胶体降低了淀粉胶体挤压物的延展性。CA明显提高胶体挤压物的延展性，DATEM也有一定的提高作用，而SS则降低其延展性。表2添加剂对挤压物延展性的影响试剂延展比不含胶含瓜尔胶含混合胶对照6.976.255.95CA4.895.025.35DATEM8.476.607.89SSL11.8313.1010.5
11、0造成挤压物延展性降低或增大有很多因素，包括淀粉类型、直链淀粉含量、支链淀粉的结构及其分子量。加入植物胶后挤压物的延展比减小，这是由于挤压物 的粘性增加造成的。Launay和Lisch13报道黏度能够降低淀粉的膨胀体积，加入 亲水性胶体后淀粉黏度增大，使得糊化受阻，因此阻止了淀粉溶涨及直链淀粉的释 放，从而降低了物质的延展性。Chinaswamy和 Hanna14报道直链淀粉含量增加能够提高淀粉挤压物的延展 性。添加CA提高了的样品延展性，这是由于淀粉在酸性条件下发生降解，使得淀粉的溶解度增大，直链淀粉的浓度增加所致。添加SSL的样品，由于SSL具有较强的络合性，能够与淀粉形成复合物，阻止了直
12、链淀粉的释放，从而使得样品的延 展体积减小。而添加DATEM!高了胶体挤压物的延展性，这有待进一步研究。4亲水性胶体与淀粉间相互作用可能机理Christianson 等15将研究集中在可能与亲水胶体直接发生作用淀粉可溶性 组分上，虽简化这一体系，但对进一步深入研究具有一定价值，不过也忽略淀粉颗 粒在淀粉/亲水胶体功能性质中所起重要作用，这一体系机械性质不仅与可溶性直 链淀粉力学性质有关，且也与溶胀淀粉颗粒数量和硬度有关16。Christianson等15和Christianson认为17，胶体与淀粉颗粒中可溶性直链淀粉间能形成稳定氢键，因此提高混合体系黏度。 Shi 和 BeMiller 认为
13、18 ，淀粉/ 胶体间相互作 用有两种模式可循：模式 (A) ：胶体分子与从淀粉颗粒中离析出直链淀粉分子发生 相互作用，并部分粘连在糊化颗粒上；模式 (B) ：胶体分子与析出直链淀粉分子相 互作用，通过协同作用使体系黏度上升并抑制回生。但 Alloncle 等认为 19 ，淀 粉/ 亲水胶体是溶胀淀粉颗粒分散在亲水胶体溶液中形成分散相与连续相这样一个 混合体系，淀粉与胶体间协同作用是由于不同大分子间相分离，而不是分子间相互 作用。 Biliadefis等认为20 ，单一淀粉凝胶是由充当填充物颗粒分散在直链淀粉水溶液中形成复杂体系，当另一个溶解性差的胶体加入该体系后，其水溶液中必 将存在热力学不
14、相容的相分离行为，这一行为使每一组分存在于溶液相互独立微相 中，且使该微相中组分浓度激增，因此提高淀粉一胶体体系粘度。 Kulicke 等， Alloncle 和 Doublier ，Conde-Petit 等也均假设淀粉与亲水胶体大分子间存在热 力学不相容性2123。此外，Langton和Hermansson认为24，淀粉在糊化过程 中颗粒周围会形成直链淀粉薄膜；Mandala等25在马铃薯淀粉/黄原胶体系中观察到这一薄膜，认为该薄膜对颗粒进一步糊化将产生一定影响。Man dala等发现26 ，黄原胶可促进糊化态小麦淀粉颗粒间互相粘连，使它们相互聚集，并能提高 其抗剪切力强度，促进水分子进入
15、其内部和直链淀粉分子析出；析出直链淀粉与黄 原胶将会环绕淀粉颗粒形成薄膜，抑制淀粉颗粒进一步溶胀和直链淀粉分子析出； 这样又会增大颗粒内压，至一定极限 (更高温度 )时，使颗粒裂解。参考文献1 Sajijian S U,Rao M R . Effect of Hydrocolloid on theRheological Properties of Wheat StarchJ. Carbohydrate Polymer,1987(7):395402.Amem E,Collar C. Antistaling Additive,Flour Type and Sour Dough Process. Effect of functionality of wheat doughJ.Journal of Food Science, 1996b,61(12):299303.2 Liu H, Eskin N AM. Interactions of native and acetylated pea starch with yellow mustard muc
