淀粉基脂肪替代物的兩種制備方法及應(yīng)用研究_唐文婷

1、 182008,No .4收稿日期:2007-12-04;修回日期:2008-03-04作者簡(jiǎn)介:唐文婷(1981-,女,碩士,助教,主要從事糧油加工方面的研究工作。淀粉基脂肪替代物的兩種制備方法及應(yīng)用研究唐文婷,蒲傳奮,趙 梅(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島 266109摘 要:采用酸法、酶法水解大米淀粉制備脂肪替代物,對(duì)比研究?jī)煞N制備方法,并將制備產(chǎn)品應(yīng)用于蛋糕中,考察其代脂效果。酶解大米淀粉制備的脂肪替代物在淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%,酶用量0.8%,酶解時(shí)間100m i n ,酶解溫度80e 時(shí)產(chǎn)品凝膠強(qiáng)度最大。酸解產(chǎn)品在淀粉用量25%、酸用量2%、乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、酸解時(shí)間60

2、m i n 和溫度70e 條件下凝膠強(qiáng)度最大。蛋糕添加試驗(yàn)表明DE 值2.05,添加量為30%時(shí),添加效果比對(duì)照樣好。關(guān)鍵詞:大米淀粉;脂肪替代物;DE 值;凝膠強(qiáng)度;應(yīng)用中圖分類號(hào):TS231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6202(200804-0018-04S tud ies on t wo P reparation M ethods and App lication of Starch based Fat Substitu teAB STRACT :T he acid process and hydro lysis o f a -a m ylase we re used to p

3、repare t he fa t substitute ,and t he prepared products w ere ap -p lied i n cakes fo r st udy i ng the e ffect of fat substit ute .In the hydro lysis of a -a m y lase ,ge l strength w as b i ggest as starch concentra tion at 30%,quantity of a m ylase a t 0.8%,ti m e at 100m in and te mperature at 8

4、0e .In t he aci do l ys i s ,ge l streng t h w as b i ggest as sta rch concentration at 25%,quantity o f ac i d at 2%,ti m e at 60m in and te m perature a t 70e .T he addition test o f cake showed t hat the e ffect o f add i tion w as better as DE va l ue of product at 2.05and dosage at 30%.K EY W O

5、RDS :rice starch ;fat substitute ;DE v al ue ;g el strength ;app licati on 脂肪在賦予食品特殊的風(fēng)味、口感、質(zhì)構(gòu)及香氣的同時(shí)也導(dǎo)致攝食者過多熱量的攝入,引發(fā)肥胖、心血管等疾病的產(chǎn)生。因此脂肪替代物的開發(fā)與其在低脂、無脂食品中的應(yīng)用成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。脂肪替代物按原料可分為脂肪基、蛋白質(zhì)基和碳水化合物基三種13。脂肪基類成本較高,蛋白質(zhì)基類受熱易變性,碳水化合物基類來源較為廣泛,且代替效果較好,安全性高,加入品貨架期延長(zhǎng)1、4。碳水化合物基脂肪替代物的原理主要是通過提供凝膠或提高水相的黏性,產(chǎn)生類似于脂肪的軟滑口感,增加

6、食品的黏稠度1。其中淀粉液化后DE 值較小并形成具有一定黏度的凝膠,即可作為脂肪替代物5。大米中淀粉含量約占80%左右,其獨(dú)特的理化、糊化和穩(wěn)定特性使之及其衍生物在食品、飼料、化工、醫(yī)藥、水產(chǎn)、紡織、造紙等行業(yè)得以廣泛應(yīng)用6。本研究以大米淀粉為原料,采用酸法、酶法兩種不同水解方法制備脂肪替代物,對(duì)比研究?jī)煞N制備方法,并將制備產(chǎn)品應(yīng)用于蛋糕中,考察其代脂效果。1 材料與方法1.1 實(shí)驗(yàn)材料淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%,酶解時(shí)間100m i n ,酶用量0.5%,酶解溫度分別取40、60、80、90e ,制得的產(chǎn)品分別測(cè)定其DE 值和凝膠強(qiáng)度。酸解溫度80e ,時(shí)間60m in ,酸用量2%,乙醇體積分?jǐn)?shù)

7、60%,淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別取15%、20%、25%、30%、35%、40%、50%,制得的產(chǎn)品分別測(cè)定其DE 值和凝膠強(qiáng)度。 將產(chǎn)品于90e 條件下配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%溶液,再于4e 下靜置2h ,采用TA.XT pl us 質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)定。凝膠強(qiáng)度定義為單位面積上最大破裂力。1.4 大米淀粉脂肪替代物的蛋糕應(yīng)用試驗(yàn)將兩種方法制得的不同DE 值的脂肪替代物按一定添加量(脂肪替代物與所有原料的總質(zhì)量之比添加到蛋糕中,常溫下靜置2h 后,對(duì)最終產(chǎn)品分別從外觀、組織結(jié)構(gòu)、口感、色澤進(jìn)行評(píng)分,分別計(jì)10分,以添加相同量奶油的蛋糕為對(duì)照樣。蛋糕配方:小麥粉1000g 、雞蛋1000g 、白糖1000g

8、、水560m l 、脂肪替代物(奶油、香蘭素、精鹽。工藝流程:打蛋漿y 和粉y 成型y 烘烤y 涂油y 脫模y 冷卻 2 結(jié)果與討論圖1表明,淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于30%時(shí),產(chǎn)品DE 值和和凝膠強(qiáng)度均隨淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加,當(dāng)?shù)矸廴橘|(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30%時(shí),兩者皆降低,在DE 值2.0左右凝膠強(qiáng)度達(dá)最大。 圖1 淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)DE 值和凝膠強(qiáng)度的影響由圖2可見DE 值隨酶用量的增加而升高,凝膠強(qiáng)度在酶用量0.8%附近達(dá)最大值。圖2 酶用量對(duì)DE 值和凝膠強(qiáng)度的影響圖3顯示酶解時(shí)間越長(zhǎng),DE 值越大,40100m i n 內(nèi)增幅較大,呈線性增加,凝膠強(qiáng)度在酶解100m in 后,急劇下降。圖3

9、酶解時(shí)間對(duì)DE 值和凝膠強(qiáng)度的影響圖4中DE 值隨酶解溫度的增高而增大,因?yàn)闇囟仍龈?分子擴(kuò)散速度增大,反應(yīng)易于進(jìn)行,但達(dá)到一定溫度后,增幅減小。凝膠強(qiáng)度隨酶解溫度的增高呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢(shì),在80e 附近達(dá)最大值。圖4 酶解溫度對(duì)DE 值和凝膠強(qiáng)度的影響2.2 酸法制備大米淀粉脂肪替代物條件優(yōu)化圖6可見酸用量從2%增加到5%,產(chǎn)品DE 值因水解程度的增加而急劇增大,之后趨于平緩。而凝膠強(qiáng)度則隨酸用量的提高,從最高值降低至0.14N /c m 2。 圖5 淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)DE 值和凝膠強(qiáng)度的影響圖6 酸用量對(duì)DE 值和凝膠強(qiáng)度的影響圖7中在乙醇體積分?jǐn)?shù)70%凝膠強(qiáng)度達(dá)最大,此后凝膠 強(qiáng)度

10、則開始減小。圖8表明隨著酸解時(shí)間的增加,反應(yīng)體系各組分有充分的接觸時(shí)間發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)品DE 值隨之增大。凝膠強(qiáng)度在酸解時(shí)間60m in 附近達(dá)最大值,隨后,反應(yīng)時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng),凝膠 強(qiáng)度急劇下降。圖8 酸解時(shí)間對(duì)DE 值和凝膠強(qiáng)度的影響由圖9可知酸解溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,大米淀粉水解加快,DE 值增大。而凝膠強(qiáng)度也是先增加后減小,在酸解溫度70e 附近最大 。圖9 酸解溫度對(duì)DE 值和凝膠強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)表明,DE 值合適時(shí),產(chǎn)品的凝膠強(qiáng)度最大。淀粉水解度高、DE 值較大時(shí),大分子鏈被切斷,凝膠強(qiáng)度反而降低或難以形成凝膠,制備脂肪替代物的效果較差。2.3 蛋糕應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果取DE 值均為2.05的

11、兩種不同方法制得的脂肪替代物按不同添加量添加到蛋糕配方中。結(jié)果見表1。表1 不同添加量對(duì)蛋糕感官品質(zhì)的影響添加量%方法評(píng)分外觀組織結(jié)構(gòu)口感色澤9106.48.0 5.57.227.1可見酸解脂肪替代物的添加效果與對(duì)照樣無較大差別,酶解產(chǎn)品的添加效果明顯優(yōu)于酸解產(chǎn)品,酶解產(chǎn)品在添加量30%時(shí)添加效果最佳。而酸解產(chǎn)品除添加量10%時(shí)感官指標(biāo)超過30,其他均小于30。故相同DE 值(2.05時(shí),酶解產(chǎn)品的添加效果較好。兩種不同方法制得的不同DE 值得脂肪替代物按30%的添加量添加到蛋糕配方中。結(jié)果見表2。表2 不同DE 值對(duì)蛋糕感官品質(zhì)的影響添加量%DE 值評(píng)分63.65 5.28.84.85.82

12、4.6(下轉(zhuǎn)第23頁(yè)王 新等:基于CFD 的淀粉分離旋流器數(shù)值模擬/2008年第4期23 圖6 Y =0縱截面總壓分布云圖4 兩相體積分布圖7和圖8分別為Y =0縱截面混合相體積分布云圖和物料顆粒在不同截面沿徑向分布曲線,從圖7可以看出相的分布規(guī)律為:當(dāng)旋流器內(nèi)部流場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)以后,密度比較大的次相分布在外圍器壁附近,主要是淀粉顆粒;密度比較小的主相(水主要分布在中心,密度大的次相也就是顆粒相分布在外圍。這種分布狀態(tài)也可以從圖8得出,在不同截面旋流器沿徑向分布的淀粉顆粒累積體積分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)從邊界到軸心逐漸遞減的趨勢(shì)。這是因?yàn)榱黧w沿旋流器器壁旋轉(zhuǎn)時(shí),密度大的次相所受離心力大,切向速度小,密度小的主

13、相所受離心力小,切向速度大;一段時(shí)間后,兩相自然分層。該結(jié)果直觀地反映了旋流器的分離作用。 圖7 Y =0縱截面混合相體積分布云圖圖8 各截面顆粒相體積分布沿徑向分布曲線5 結(jié)論應(yīng)用R eyno l ds 應(yīng)力模型及歐拉方法對(duì)馬鈴薯分離用淀粉旋流器內(nèi)部三維流場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)值模擬和分析,得到了旋流管內(nèi)的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)以及淀粉顆粒的體積分布,據(jù)此獲得了內(nèi)部流場(chǎng)的流動(dòng)規(guī)律。并與實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比,說明了CFD 技術(shù)的可靠性,這為食品機(jī)械內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究及進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要設(shè)計(jì)依據(jù)。參考文獻(xiàn)1 黃 思.水力旋流器內(nèi)油水分離過程的三維數(shù)值模擬J.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,34(11:2528.

14、2 單永波,李玉星.雷諾應(yīng)力(RS M 模型對(duì)旋流器分離性能預(yù)測(cè)J.煉油技術(shù)與工程,2005,35(1:1821.3 K Udaya Bhaskar Y ,Ra m a M u rthy ,M RaviR aj u .CFD S i m ula -tion and Exp eri m en tal V ali dation S t ud i es on H yd rocycl one J .M ineral s Eng i neeri ng ,2007,20:6071.4 王衛(wèi)國(guó),周慎杰.圓柱旋流器多相流場(chǎng)的數(shù)值模擬J.化工裝備技術(shù),2006,27(2:1719.5 林亞玲.全旋流分離馬鈴薯淀

15、粉實(shí)驗(yàn)及數(shù)學(xué)模型的研究D .北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院,2002.6 趙國(guó)慶,張明賢.水力旋流器分離技術(shù)M .北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.(責(zé)任編輯:黃小平(上接第20頁(yè)表2顯示,DE 值2.05的酶解產(chǎn)品添加量30%時(shí)效果最好,酸解產(chǎn)品的添加效果則隨DE 值的增大而變差。添加DE 值2.05的酸解脂肪替代物與對(duì)照樣評(píng)分接近。酸解脂肪替代物在蛋糕的外觀、口感和色澤上影響較酶解替代物稍差。3 結(jié)論酶解大米淀粉制備脂肪替代物在淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%,酶用量0.8%,酶解時(shí)間100m i n ,酶解溫度80e 時(shí),產(chǎn)品凝膠強(qiáng)度最大。酸解制備時(shí)產(chǎn)品DE 值隨淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、酸用量、乙醇體積分?jǐn)?shù)、

16、酸解時(shí)間和溫度的增大而增大最后趨向平穩(wěn),產(chǎn)品在淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%、酸用量2%、乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、酸解時(shí)間60m i n 和溫度70e 條件下凝膠強(qiáng)度最大。蛋糕添加試驗(yàn)表明DE 值2.05,添加量為30%時(shí),添加效果較對(duì)照樣好。參考文獻(xiàn)1 陳 穎,姚惠源.淀粉基質(zhì)的脂肪模擬物及其在冰淇淋中的應(yīng)用現(xiàn)狀J.糧油加工與食品機(jī)械,2004(10:6465.2 包怡紅,生慶海.脂肪替代物的應(yīng)用J.世界農(nóng)業(yè),2001(2:4244.3 顧正彪,李兆豐,洪 雁,等.大米淀粉的結(jié)構(gòu)、組成與應(yīng)用J.中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2004,19(2:2127.4 王 琴,鐘 明.木薯淀粉制備脂代品的工藝研究J.仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2001,14(2:6467.5 王俊芳,劉來婷,彩鳳英,等.變性淀粉用作油脂替代物工藝條件的確定J.糧食科技與經(jīng)濟(jì),2002(3:3537.6 于泓鵬,徐 麗,高群玉.大米淀粉的制