目前国内外关于亲水性胶体对淀粉性质研究进行大量研究,但有关魔芋胶对小麦淀粉糊化特性、质构特性和消化性等性质影响研究相对较少。小麦淀粉是小麦籽粒主要组分,占小麦籽粒重70% 左右,小麦淀粉对小麦粉加工和食用品质等都具有很大影响。魔芋胶具有良好水溶性、持水性、成膜性等,其胶溶液具有很高粘性和透明度,是食品常用增稠剂和稳定剂,能改善食品质构特性,赋予食品粘润、适宜口感,并兼有乳化、稳定或使食品颗粒呈悬浮状态作用。
1、魔芋胶添加量对小麦淀粉糊化特性影响
实验发现,小麦淀粉添加魔芋胶后,糊化温度下降,可能是由于魔芋胶与小麦淀粉之间相互作用导致糊化温度降低。添加魔芋粉后小麦淀粉粘度增加,一方面原因可能是魔芋胶本身高粘性增加体系粘度;另一方面,魔芋胶存在促进淀粉―淀粉和淀粉与魔芋胶间相互作用,引起粘度增加。
2、魔芋胶添加量对小麦淀粉凝胶质构影响
淀粉凝胶质构与食品品质间具有密切关系,凝胶硬度、弹性、内聚性等特性对食品口感、持水性等有着重要影响。随魔芋胶添加量增加,小麦淀粉凝胶硬度呈下降趋势。淀粉凝胶硬度与直链淀粉含量密切相关,一般而言,直链淀粉含量越大,其淀粉凝胶强度越大。添加魔芋胶阻碍直链淀粉分子间聚集重排,削弱直链淀粉分子间作用力,魔芋胶与淀粉分子间缠绕使其复配体系形成较为柔软凝胶。小麦淀粉凝胶内聚性和咀嚼性随魔芋胶添加量增加而增强;但弹性变化不大。
3、魔芋胶添加量对小麦淀粉冻融稳定性影响
对添加同一浓度魔芋胶的小麦淀粉,随冻融次数增加,析水率呈上升趋势;但随小麦淀粉中魔芋胶添加量增加,析水率呈下降趋势。说明添加魔芋胶可降低小麦淀粉析水率,即提高小麦淀粉冻融稳定性。
4、魔芋胶添加量对小麦淀粉消化性影响
实验发现,随小麦淀粉中魔芋胶添加量增加,快速消化淀粉(RDS)和抗性淀粉(RS)含量逐渐下降,而慢速消化淀粉含量逐渐上升。说明魔芋胶存在,不利于小麦淀粉快速消化,原因可能是由于加入魔芋胶后会阻碍淀粉与酶接触,使淀粉酶酶解变得缓慢。
结论
添加魔芋胶后,小麦淀粉糊峰值粘度、谷值粘度、末值粘度、衰减值、回生值增加,随魔芋胶添加量增加,呈现上升趋势;魔芋胶加入会明显降低小麦淀粉凝胶硬度,降低淀粉凝胶析水率,提高小麦淀粉凝胶冻融稳定性;添加魔芋胶使小麦淀粉快速消化淀粉和抗性淀粉含量明显下降,而慢速消化淀粉含量明显上升。
明胶是胶原在酸、碱、酶或高温作用下的变性产物团。目前国内外对于明胶膜的研究主要以水产明胶为主,通常是水产品加工副产物,例如鱼的皮、骨、鳞等日。但是水产明胶膜存在抗拉强度较低和水溶性较高的缺陷,一定程度上限制了其在食品包装中的实际应用,而哺乳动物明胶膜能较好的克服这些缺点,例如哺乳动物明胶膜的抗拉强度和断裂伸长率比深海鱼明胶膜的更大,即膜的机械性能更优。近年来我国兔肉加工产业发展迅速,兔皮作为主要的加工副产物丢弃会造成浪费和对环境的污染,若从兔皮中提取明胶,试图以兔皮明胶代替传统哺乳动物明胶,不仅能提高兔皮的利用率、延长兔肉加工产业链,还能克服水产明胶膜在抗拉强度和水蒸气透过率方面存在的缺陷以及传统哺乳动物明胶存在的安全问题。因此,本文主要观察明胶添加量对明胶膜特性的影响。
明胶添加量对兔皮明胶膜特性的影响
明胶添加量对膜厚度的影响
随着明胶添加量的增加,膜的厚度从54.3μm逐渐增加到92.7μm,这是因为明胶分子间通过氢键相互反应形成网络结构,随着明胶体系内明胶含量增加,网络空间结构变大,膜内体积增加,从而膜的厚度逐渐增加。
明胶添加量对膜力学性能的影响
随着逐渐明胶添加量的增加,明胶膜的抗拉强度呈现先升高后降低的趋势,而断裂伸长率呈现持续降低的趋势。相对于明胶添加量为3、5、6g/100ml的明胶膜而言,4g/100mL的明胶添加量对明胶膜的抗拉强度产生显著性影响(p<0.05);明胶添加量为5g/100mL时,断裂伸长率显著降低至1.08%(ρ<0.05),且即使提高明胶添加量至6g/100mL,断裂伸长率仍在1.05%左右。
明胶添加量为3g/100mL时,明胶体系内明胶含量较低,因而明胶分子间相互作用降低,明胶膜网络结构中明胶分子主要与甘油相互作用,膜的刚性结构被软化,导致明胶膜断裂伸长率较大,抗拉强度较低。随着明胶添加量提高至4g/100mL,明胶分子与甘油相互作用的比例降低,绝大部分明胶分子通过水分子形成氢键相互作用,分子间作用力增强,因而明胶膜的脆性增加,抗拉强度和断裂伸长率分别呈现升高和降低的趋势。但是当明胶添加量增至5g/100mL时,抗拉强度呈现降低的趋势,可能由于明胶膜内所形成的三维蛋白网络结构已经达到极限,致密的结构导致分子间流动性降低。
明胶添加量对膜水蒸气透过率的影响
有研究发现厚度是影响明胶膜水蒸气透过率的重要因素:随着厚度增加,水蒸气透过明胶膜时受到的阻力增加,使膜内表面的平衡水蒸气分压增加,水蒸气透过率会降低。
随着明胶添加量的提高,明胶膜的水蒸气透过率星现逐渐增加的趋势。一方面因为明胶分子具有亲水性,能与水分子通过氢键相互反应响,所以随着明胶含量增加,膜内水分子的吸附性增强,从而水蒸气透过率增加;另一方面由水蒸气透过率公式可得,水蒸气透过率值与厚度呈正相关,即厚度越大水蒸气透过率值越大。
果胶是天然存在于植物细胞内相邻细胞壁中胶层的一种多聚糖,是一种水溶性膳食纤维,人体必需的第七营养素。果胶不能被人体内唾液、 胃液、胰液、肠液中的酶类所分解,可在人体大肠内被微生物发酵产生的酶类分解成短链脂肪酸,降低肠道pH 值,杀死有害菌,并促进有益菌增殖,同时还会促进Ca、P、Fe、Zn、维生素C的吸收,促进B族维生素、烟酸和叶酸在大肠内的生成与吸收。果胶在人体消化系统内吸水膨胀后,将食物中的碳水化合物包裹起来,并变成黏稠的液体延缓碳水化合物的吸收,可以有效维持餐后血糖平衡。
羧甲基纤维素钠(CMC)是纤维素的羧甲基化衍生物,又名纤维素胶,是最主要的离子型纤维素胶。CMC的测定方法主要有两种,具体如下。
1、DS的测定
测定CMC取代度的一种常用方法是滴定法,把 CMC 钠盐转化为酸的形式,反之亦然。把CMC钠盐分散在乙醇和盐酸中,用已知摩尔浓度的氢氧化钠溶液滴定。还有一种反滴定法,一般是测定CMC取代度的标准方法:把氢氧化钠加入到未知量的CMC酸中,反滴定过量的氢氧化钠来计算DS。电导滴定法也可以较准确地测定DS,曾晖扬等提出了红外光谱法,并可直观地大致判断出样品的纯度,以决定是否需要对样品进行提纯精制。
钠的确定比较简单,但是需要满足一些先决条件,CMC需要完全转化为钠盐的形式,而且在合成中带来的NaCl及氯乙酸钠需要完全除去。后一种问题一般是通过透析的方法解决,但是这样也存在一个问题,对于部分取代度高而分子量低的分子容易流失,这样会带来误差。 CMC可以与盐离子如铜离子作用生成沉淀,反滴定过量的铜离子也可以确定CMC的取代度。对于CMC,用硝酸铀酰溶液使之沉淀,然后将其燃烧测定得到的氧化铀,也是一种测定取代度的有效方法。
除此以外还有其他用于测定CMC取代度的方法,如核磁、毛细管电泳等。液相核磁测量中存在一个问题,是由高分子溶解在D2O中产生的高粘度引起的,随样品聚合度增加线宽也增加。研究发现通过超声处理的方法能使高分子部分降解而羧甲基不会断裂,同时也不会有单体和二聚体,经过超声处理的CMC的谱图得到了改善。酶降解也可以用于改善聚电解质的核磁谱图。
Saake,Horner 等将CMC用酸水解,经HPLC分离后,用13CNMR表征。对传统的CMC样品用硫酸和高氯酸水解比较,发现高氯酸效率更高。对于两种水解方法来说,八种CMC构成单元的产生均随DS升高而降低。而对于用新方法合成的CMC样品,结果则不同,如由诱导相分离得到的CMC样品,取代度直到1.9水解程度仍不断升高,但定位选择取代的 2,3-O-CMC随DS升高而下降,对2,3-O-CMC样品来说用硫酸水解效果更好。需要指出的是传统的方法仍是十分有用的,因为不需要昂贵的仪器,可以重复测量。
2、取代形式的测定
目前,确定取代基分布最重要的方法是,在样品经过降解后利用13C CP/MAS NMR-和13C NMR液相核磁,1HNMR以及色谱技术(HPLC,HPAEC-PAD)、气-液色谱。
通过13C CP/MAS NMR的方法,在接触时间为2ms下测量,平均取代度能通过羧基和C-1的信号面积的比率计算得到。通过13C P/MAS NMR方法测得的24个CMC样品的DS与用钠的重量分析法得到的结果吻合得很好。用13CNMR液相核磁方法可以估算确定平均取代度和在2(x2)、3(x3)、6(x6)位上的部分取代度。Capitani等[20]在90℃下对CMC水溶液进行了精确的高场(H-1,600MHz)1D和2D实验,通过门控去偶13CNMR谱图不仅能得到取代度也能测定取代基分布。电导滴定很好地支持了所得结果。
降解样品的1HNMR 谱图同样能提供在 C2、C3、C6位上的取代度的信息。样品可以直接溶解在D2O/D2SO4,16 次扫描足以得到好的谱图。
毛细管电泳也是一种有效的测量方法。Oudhoff等用毛细管电泳的方法确定了CMC 的取代度和取代基分布。