利用差示扫描量热仪( DSC)和热重分析仪(TGA)进行热力学研究是揭示淀粉回生过程的重要而有效的手段。DSC可以通过测量淀粉回生晶体熔化所需热量反映淀粉回生的程度,已有研究成功利用DSC分析β-葡聚糖和黄原胶对大米回生的影响和6 种莲子淀粉的回生度及结晶成核方式。TGA可以通过测量淀粉在储藏过程中水分的损失量反映淀粉回生的程度,已有研究结果表明回生大米淀粉的水分含量会随储藏时间的延长而显着降低。因此,稻谷及副产物深加工国家工程实验室,中南林业科技大学食品科学与工程学院的周艳青、何 璐、向忠琪、杨 英*等人采用DSC和TGA测定大米淀粉回生的热力学特性,并探究海藻酸钠与氯化钙对大米淀粉回生的影响机理,为利用海藻酸钠与氯化钙抑制大米淀粉回生提供理论依据。
1、海藻酸钠与氯化钙对大米淀粉糊化热力学特性的影响
空白对照样S的糊化峰值温度为67.5 ℃,糊化焓值为12.3 J/g。与样品S相比,添加氯化钙后,SC样品的糊化峰值温度和糊化焓值分别增加了0.7 ℃(增加率1.0%)和0.6 J/g(增加率4.7%);样品SA和SAC的糊化峰值温度和糊化焓值都随着海藻酸钠添加量的增加呈显着上升趋势(P<0.05),其中,SA0.9的糊化峰值温度和糊化焓值分别上升0.7 ℃(增加率1.1%)和1.7 J/g(增加率14.0%),而SA0.9C的糊化峰值温度和糊化焓值分别上升1.5 ℃(增加率2.2%)和2.6 J/g(增加率21.4%)。
2、海藻酸钠与氯化钙对大米淀粉回生焓值的影响
所有样品的回生焓值均随储藏时间的延长先快后慢地增大(P<0.05),说明大米淀粉的重结晶程度随储藏时间的延长先快后慢地加大。当储藏时间达到21 d时,所有样品的回生焓值都趋于稳定,但样品SC的稳定值与样品S的接近,而所有SA样品的稳定值都为5.8 J/g,并且低于样品S的稳定值7.6 J/g,降低率为23.7%,说明海藻酸钠能够降低大米淀粉长期储藏的重结晶程度;在海藻酸钠添加量相同的条件下,样品SAC的回生焓值均低于样品SA,其中SA0.6C的回生焓值最低,为5.5 J/g,较样品降低了27.6%,说明氯化钙的存在增强了海藻酸钠对大米淀粉重结晶程度的降低效果。
3、海藻酸钠与氯化钙对大米淀粉回生率的影响
所有样品的回生率均随储藏时间的延长先快后慢地升高(P<0.05),说明大米淀粉的回生程度随储藏时间的延长而增大。在储藏期间,样品SC的回生率先低于后略超过最后等同于样品S的回生率;当储藏时间相同时,样品SA的回生率均低于样品S,且随海藻酸钠添加量的增加而降低;当海藻酸钠添加量相同时,样品SAC的回生率均低于样品SA;当储藏时间第21天时,样品SA0.9和样品SA0.6C的回生率为同系列样品最低,分别为41.4%和39.8%,与样品S相比其降低率分别为33.9%和36.0%。
4、海藻酸钠与氯化钙对大米淀粉回生的影响机理
所有样品Avrami方程的R2都很接近于1,表明Avrami方程适用于描述添加海藻酸钠和氯化钙的淀粉回生行为。结果表明,样品S的重结晶生长为瞬间成核,说明大米淀粉重结晶所需的晶核主要形成于储藏初期;而样品SC为连续成核,且样品SA、SAC随着海藻酸钠添加量的增加由瞬间成核向连续成核转化。与样品S相比,样品SC的k值降低0.687(降低率73.0%);随着海藻酸钠添加量的增加,样品SA、SAC的k值显着降低,SA0.9降低了0.848(降低率90.1%),SA0.9C降低0.897(降低率95.3%)。说明海藻酸钠与氯化钙能够降低大米淀粉的成核速率和重结晶的生长速率,使淀粉回生受到较大抑制。
5、海藻酸钠与氯化钙对回生大米淀粉水分含量的影响
结果表明:储藏21 d后,样品S与SA0.6C的水分含量均降低,但样品S的水分损失率为72.3%,而样品SA0.6C的水分损失率为9.3%,比样品S的水分损失率减少87.1%,说明海藻酸钠与氯化钙混合物对大米淀粉的长期回生具有较好的抑制作用。
结 论
海藻酸钠与氯化钙能够抑制大米淀粉的糊化;氯化钙能够抑制大米淀粉的短期回生,对长期回生没有显着性影响;海藻酸钠及其与氯化钙混合物能够抑制大米淀粉的回生进程,且海藻酸钠添加量为0.6%混合物的抑制效果更好;海藻酸钠与氯化钙能够降低大米淀粉的成核速率和重结晶的生长速率;海藻酸钠与氯化钙混合物能够降低回生大米淀粉的水分损失率。