淀粉與非淀粉類親水件膠體是食品中兩類重要的組 分，在現(xiàn)代食品工業(yè)中，兩者通常被共同應(yīng)用于食品體 系中，以起到控制水分流動、提高整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn) 定性，簡化加工工藝等作用⑴。將淀粉與膠體復(fù)配使用， 發(fā)揮兩者間的協(xié)同互補(bǔ)作用，既可克服原淀粉本身性能 的不足，降低用量及產(chǎn)品成本，又可擴(kuò)大淀粉和膠體的 應(yīng)用范圍，使其廣泛應(yīng)用于飲料、肉制品、焙烤食品以 及調(diào)味品等的生產(chǎn)中。

　　

　　淀粉糊化后能形成具有一定彈性和強(qiáng)度的凝膠，凝 膠的黏彈性、強(qiáng)度等特性直接影響到淀粉質(zhì)食品的加工 性能及品質(zhì)，加工過程中原料的輸送、攪拌、混合、能 量的損耗等均與凝膠體的流變特性密切相關(guān)lwl。因此， 關(guān)于淀粉與膠體復(fù)配體系流變和凝膠特性的研究極為重 要。玉米淀粉（cornstarch, CS)是可利用的最廉價(jià)的淀 粉，其流變和凝膠特性有助于使調(diào)料既具有稠性又始終 為短性糊絲，可做宰售業(yè)或公共飲食業(yè)的增稠劑141。但因 其易老化，凍融穩(wěn)定性差，限制了在長貨架期和冷凍食 品中的應(yīng)用。Ramsdem15"61等的研究表明，黃原膠（xanthan gum, XG)可有效地抑制玉米淀粉的回生，提高其增稠性和凍融穩(wěn)定性。六11〇11(：1，1等比較了黃原膠、瓜爾膠和 刺槐豆膠對玉米淀粉糊黏彈性的影響，結(jié)果表明黃原膠 對玉米淀粉的黏彈性的增加作用最為顯著。而后，Sikora【8J 等將玉米淀粉與黃原膠復(fù)配后，作為增稠劑應(yīng)用于可可 糖漿中，從感官評定，質(zhì)構(gòu)和流變學(xué)性質(zhì)等多方面評價(jià) 了其應(yīng)用效果。目前，國外對玉米淀粉與黃原膠復(fù)配體 系糊化和回生特性的研究報(bào)道較多，對其流變和凝膠特 性的報(bào)道較少。

　　

　　國內(nèi)關(guān)于淀粉與膠體復(fù)配的研究報(bào)道甚少，柴春樣[9] 等考察了黃原膠與馬鈴薯復(fù)配體系的靜態(tài)與動態(tài)流變學(xué) 特性。表明黃原膠可增加馬鈴薯淀粉體系的黏彈性。對 玉米淀粉與黃原膠復(fù)配體系的研究還未見報(bào)道，目前還 缺乏系統(tǒng)、全面的研究。本文以玉米淀粉為原料，加入 不同比例的黃原膠，利用動態(tài)流變儀、物性測試儀和掃 描電鏡，研究兩者復(fù)配后體系流變和凝膠特性的變化， 為更好的在食品工業(yè)中應(yīng)用玉米淀粉/黃原膠復(fù)配體系及 品質(zhì)控制提供參考。

　　

　　1材料與方法1.1材料與試劑玉米淀粉：山東諸城興貿(mào)玉米開發(fā)有限公司提供， 含水率13.6%;黃原膠：蘇州丹尼斯克（中國）有限公司 提供，含水率9.5%。

　　

　　1.2儀器與設(shè)備AR-100型流變儀（美國TA公司），XT21-物性測 試儀（美國TA公司），QUANTA-200型掃描電子M微 鏡（美國FE丨公司）。

　　

　　10aM/-R5IS琮1.3試驗(yàn)方法1. 3. 1樣品制備依據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，選取5個(gè)不同配比玉米淀粉/ 黃原膠復(fù)配體系（10 : 〇， 9.5 : 0.5, 9.0 : 1.0, 8.5 : 1.5, 8.0 : 2,0,質(zhì)量比，g/g)。準(zhǔn)確稱取不同配比的玉米淀粉 /黃原膠樣品，加入去離子水調(diào)成質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%的玉米淀粉 與黃原膠懸浮液（以千基計(jì)），置于磁力攪拌器上800 r/min水化30 mim然后于沸水浴中加熱糊化15 miru 1, 3. 2流變特性的測定流變特性的測定均取用按1.3.1方法調(diào)制成的樣品? 采用平板-平板測量系統(tǒng)，平板直徑4 cn^設(shè)置間隙0.5 cm,加入樣品，刮去平板外多余樣品，加上蓋板，并 加入硅油以防止水分蒸發(fā)。每次測試均需更換樣品。

　　

　　靜態(tài)剪切流變的測試：在25°C F，測量剪切速率（7) 從0?300 s“遞增，再從300 s“?0遞減范圍內(nèi)樣品變化 情況。采用Herschel-Bulkley模型對數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行回歸擬和， 決定系數(shù)表示方程擬和精度。Herschel-Bulkley方程：0=(7〇+^( 1 )

　　

　　式中，代表剪切應(yīng)力，Pa; (To代表屈服應(yīng)力，Pa: /T代 表稠度系數(shù)，Pa s": y為剪切速率，s _; ?代表流體指數(shù)》 動態(tài)黏彈性測定：溫度25T：，掃描應(yīng)變1%.測定由 低頻率（0.1 Hz)至高頻率（10 Hz)內(nèi)貯能模量（G')、 損耗模量（Gw)及損耗角正切值（tan<5=GK/G0隨角頻率 的變化。

　　

　　動態(tài)時(shí)間掃描測定：溫度4X：。頻率設(shè)定為0.5 Hz, 掃描應(yīng)變1%,測定2h內(nèi)樣品彈性模量(G)和taW的變化。

　　

　　1.3. 3凝膠廣構(gòu)測定取用按1.3.丨方法調(diào)制成的淀粉/黃原膠復(fù)配物，直接 在4X：下冷藏。24 h后取出放置至室溫，采用物性測試儀 對凝膠進(jìn)行質(zhì)地剖面分析。測定條件：測前速度為 l.Omm/s，測試速度l,0mm/s，測后速度1.0mm/s,觸發(fā) 力0.049N，壓縮程度40。/〇?

　　

　　1. 3. 4掃描電鏡觀察將按丨。3.1方法調(diào)制成的玉米淀粉和玉米淀粉/黃原 膠復(fù)配灃系（9.0 : 1.0, g/g)兩個(gè)樣品，進(jìn)行冷凍干燥后， 用四氧化鋨氣體在密壁容器內(nèi)固定4 h,然后經(jīng)離子濺射 儀噴金，于掃描電子顯微鏡下進(jìn)行觀察。

　　

　　1. 3. 5統(tǒng)計(jì)分析所有試驗(yàn)均重復(fù)3次，采用DPS軟件計(jì)算平均值和 標(biāo)準(zhǔn)差，使用Tukey法(p<0.05)比較平均值之間的差異性。

　　

　　2結(jié)果與分析2.1靜態(tài)剪切流變特性的測定由圖I可見，黃原膠比例不同的淀粉糊在流動過程 中所需的剪切應(yīng)力隨著剪切速率的增加而增大，隨著膠 體比例的增加，復(fù)配體系流動過程中所需的剪切應(yīng)力減 小?依據(jù)冪定律（Herschel-Bulkley)對各曲線數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn) 行擬合（見表1).結(jié)果顯示決定系數(shù)及2均在0.99以上， Herschel-Bulkley模型對曲線具有較高的擬合精度*屈月S 應(yīng)力％大于0,流體指數(shù)n小于丨，表明玉米淀粉/黃原 膠復(fù)配體系為典型的屈服一假塑性流體叫。添加黃原膠 后，復(fù)配體系上行曲線與下行曲線的稠度系數(shù)尺顯著增 加，內(nèi)及n值降低，說明復(fù)配體系具有更強(qiáng)的增稠性及 假塑性，更易剪切稀化。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，黃原膠比 例為10%時(shí)。復(fù)配體系的A：，辦及《值顯著增加，大于 10%時(shí)，增加不再顯著。

　　

　　玉米淀粉：霣SK質(zhì)*比 ■■0.0:0上療 C3 10.0:0 卜’療 *9.J:0.5±9.5;0.5T f49 0 I.OJ: f< ^〇：l 〇T f ? 85 1.5上亍O 85:1.5卞亍 ?80 2 0衛(wèi)檸? 8.0:2 0下疔■0100200300剪切速率/s-1圖丨玉米淀粉/黃原肢復(fù)配體系靜態(tài)流變曲線 Fig.l Flow curves of com starch/xanthan gum mixed systems表1玉米淀粉/黃原膠復(fù)配體系Herschel-Bulkiey方程擬合參數(shù) Table 1 Herschel-Bulkley parameters for com starch/xanthan gum mixed systems樣品配比（玉米淀粉：黃原膠）/ (8R1)屈贗應(yīng)力tVPa稠度系數(shù)s°)流體指數(shù)n決定系S/f2觸變環(huán)面枳/(Pa-!

　　

　　100:028.37±2.5I*/I8*15±0.76*7.25±1.49b/8.31土 I.6060.53±〇。〇2*/0.51±〇。〇1*0.997/0.9%2276*73.50"^.5 ： 0.521.68±1.72b/l5.7S±1.59*\\M±2Mb/\\M±\.09lKOJ7±0.01b/0.38±0.0〇b0.999/0駕1064±27.39b9.0 ： L08.94±0.57</8.|〇*〇。36b20.7H2.45*/16.92±r.85ib0.26±0.0lc/0.2^〇。〇2<0.994/0.997907±47.60c8.5 ： L58.69*0^1 e/r7.83±8.i5b22.88±0.78*/l 8.24±081 *0.21±0,0\^26±0.0\^0.9%/0.995851±37.20c8.0 : 2.08.59±0.30c/6.89±6.67b25.90±2.74*/24.l9±3,74*0.22±0.01d/〇。2(W).〇1*0.998^.997-51 士21.93d注：前數(shù)據(jù)為上行線擬合數(shù)據(jù)?后數(shù)據(jù)為下行線擬合數(shù)據(jù)*在同列里的平均值(土標(biāo)準(zhǔn)差)所帶的不同字母表示差異顯著W05)

　　

　　剪切稀化是剪切引起的分子形變伴隨著流體力學(xué)相 互作用的變化及其作用下大分子既旋轉(zhuǎn)又形變的狀態(tài)。 在淀粉糊中，線性大分子鏈（主要為裒鏈淀粉）彼此之 間相互繩結(jié)，使得由分子相對運(yùn)動引起的流動變得困難。 當(dāng)受到剪切作用時(shí)，分子結(jié)構(gòu)被拉直取向，編結(jié)點(diǎn)減少?

　　

　　流動阻力降低，從而使表觀黏度下降|IM2|?黃原膠是由3 種不同單糖（D-甘露糖、D■葡萄糖、D-葡萄糖醛酸）構(gòu) 成的高分子雜多糖，由于自身負(fù)電荷間的相斥性使之分 子內(nèi)無法形成氫鍵，分子鏈較為舒展fl'因而。易于與 淀粉分子間相互作用形成氫鍵，使得分子鏈段間的纏結(jié) 點(diǎn)增加。對流動產(chǎn)生的黏性阻力增強(qiáng)，使剪切稀化程度 增加。同時(shí)，分子纏結(jié)使得其體系黏度增加，因此，復(fù) 配體系表現(xiàn)出更高的增稠性。

　　

　　觸變性是水溶性高分子溶液重要流變學(xué)特性之一。 淀粉經(jīng)外部剪切作用后，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞而使表觀黏 度不同程度回升，因而呈現(xiàn)出具有不同面積大小的滯后 回路，黏性保持好，觸變環(huán)面積小，用觸變環(huán)面積可以 確定淀粉結(jié)構(gòu)被打破所需要能量[14_|5]。由圖1和表1 可知，隨著膠體比例的增加，復(fù)配體系觸變環(huán)面積顯著 減小，當(dāng)玉米淀粉與黃原膠比例為8.0: 2,0 g/g時(shí)，體 系曲線表現(xiàn)出逆時(shí)針環(huán)狀，這表明此比例下的復(fù)配體系 經(jīng)剪切作用后，在短時(shí)間內(nèi)形成新的結(jié)構(gòu)體系，從而導(dǎo) 致流動阻力增大，與上行曲線相比，下行曲線剪切應(yīng)力 增加。

　　

　　2.2動態(tài)黏彈性測定糊凝膠體系的動態(tài)黏彈性與其實(shí)際應(yīng)用性能直接 相關(guān)。貯能模量（G0代表能量貯存而可恢復(fù)的彈性質(zhì)， 損耗模量（G")代表能量消散的黏性性質(zhì)1'由圖2可 見，所測樣品的可見，所測樣品的G均遠(yuǎn)大于G、損 耗角正切值（tan<D小于1, G'與G"隨頻率增加而上升， 表現(xiàn)為一種典型的弱凝膠動態(tài)流變學(xué)譜圖[17]。添加黃原 膠后，復(fù)配體系的G*和G"均顯著增加，且隨著黃原膠 比例的增加而增大，復(fù)配體系表現(xiàn)出更為優(yōu)越的黏彈 性?這進(jìn)一步表明復(fù)配體系結(jié)構(gòu)內(nèi)部的分子鏈段間的纏 結(jié)點(diǎn)增多，凝膠體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。tanj為G"與（7比 值* tan?5越大，表明體系的黏性比例越大，流動性強(qiáng)，反之則彈性比例較大與玉米淀粉相比，復(fù)配體系taM 的頻率依賴性降低，當(dāng)玉米淀粉與黃原膠比例為8.0 : 2.0 g/g時(shí)^ tar^最高，復(fù)配體系具有更好的協(xié)同增稠作用。 2.3動態(tài)時(shí)間掃描的測定淀粉回生的重要表現(xiàn)是G'S著升高，tan<5變小。在 回生的初始階段（糊化后的幾小時(shí)內(nèi)），主要為滲漏的 直鏈淀粉分子間進(jìn)行定向遷移，分子間沿鏈排列的大量 羥基通過鏈間氫鏈與鄰鏈上的羥基相結(jié)合。形成三維凝 膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致C7快速升高G'值可作為直鏈淀 粉的回生量度。

　　

　　玉米淀粉：黃垛膠質(zhì)童比/(gf1) ?10:0(7 ^ 10,00*▲9.5 0.5 (7,A 9.5:0 5 CT -?9 0:1.0 G'<9.0:\.OGm ?8.5:1.5^0 8.5:1.5 GH *8.02,0 Gr^8.0;20G"|00|10斤0.300.25I10角頻率/(rs“） a.貯鴕鎮(zhèn)童和損耗模量玉米淀粉：黃垛膠庇董比° 10:0msA 9 5:0,5〇 8 0:2.0〇 9.0:1.0IOO1加角頻率/(r〇 b.

　　

　　圖2玉米淀粉與黃原膠復(fù)紀(jì)體系動態(tài)樓量及 taiu5隨頻率變化曲線Fig-2 Curves of dynamic modulus and lan<5 with frequency of corn starch/xanthan gum mixed systemsBOOO圖3為不同配比的玉米淀粉/黃原膠復(fù)配體系在加熱 糊化后2 h內(nèi)貯能模量(G)與(and隨時(shí)間變化曲線。在測 量的初始階段，復(fù)配體系的G'大于單獨(dú)玉米淀粉凝膠體 系的G'，這亦與動態(tài)黏彈性的測定結(jié)果一致。隨著時(shí)間 變化，兩者G'值均逐漸增加，同時(shí)伴隨著ta^的逐漸降 低。與復(fù)配體系相比，玉米原淀粉凝膠體系￡7在最初 30min內(nèi)升高很快，然后增長速度延緩，進(jìn)入較穩(wěn)定階 段。復(fù)配體系G'增長速度隨著黃原膠比例的增加而延 緩，最終，復(fù)配凝膠體系的G'反低于玉米淀粉凝膠體系 的G'。表明，復(fù)配體系在短時(shí)間內(nèi)具有更好的穩(wěn)定性， 其應(yīng)用于食品中時(shí)可更好地改善因產(chǎn)品老化而產(chǎn)生的 品質(zhì)變化。黃原膠對淀粉短期回生的抑制作用主要存在 以下兩方面的原因，一方面，黃原膠的添加避免了淀粉 體系內(nèi)海綿狀結(jié)狀結(jié)構(gòu)的形成發(fā)展，從淀粉顆粒中析出 的直鏈淀粉與黃原膠結(jié)合，減少了淀粉自身的結(jié)合《另 一方面，水作為增塑劑苻助P淀粉分子鏈的遷移，參與淀粉分子鏈的重結(jié)晶，而黃原膠具有較強(qiáng)的親水性*與 水的結(jié)合能力強(qiáng)。因此，復(fù)配體系內(nèi)的淀粉分子鏈由于 自由水含曼的減少，重排變得困難，降低了淀粉的冋生 程度I2122、2.4玉米淀粉與黃原膠復(fù)配體系凝膠質(zhì)構(gòu)分析由表2凝膠質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果來看，與玉米原淀粉相比， 添加黃原膠引起了復(fù)配體系凝膠硬度值、彈性值、內(nèi)聚 性及黏合度降低。但變化趨勢未隨黃原膠添加比例的增 加Iftf早現(xiàn)規(guī)律性變化。其中內(nèi)聚性和黏合度隨著黃擬膠 比例的增加呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢，淀粉凝膠的硬 度與直鏈淀粉含量密切相關(guān)?‘般而言，直鏈淀粉含量越大，分子相互間交連和纏繞的程度就越高，由此淀粉 凝膠的強(qiáng)度越大，支鏈淀粉分子的相互纏繞則使得淀粉 凝膠Jt冇軟的結(jié)構(gòu)而+易破壞l2KMI。黃原膠的添加阻礙 了 i_i鏈淀粉分子間的聚集重排，削弱7■直鏈淀粉分子間 的作用力，黃原膠與淀粉分子間的纏繞使其復(fù)配體系形 成了質(zhì)地更為柔軟的凝膠。

　　

　　統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明，當(dāng)黃原膠比例大于10%.即玉米 淀粉與黃原膠比例小于9.0: 1.0g/g時(shí)，復(fù)配體系凝膠的 稠度系數(shù)(/〇和硬度變化不再顯著。即增稠作用和抑制回 生效果不再顯著。因此應(yīng)用中選擇玉米淀粉與黃原膠的 比例為9.0: 1.0g/g時(shí)較為適宜。實(shí)際生產(chǎn)中若代替木薯 交聯(lián)酯化淀粉作為增稠劑應(yīng)用于醬類食品時(shí)，可節(jié)約成 本約40%。

　　

　　表2玉米淀粉/黃原膠復(fù)配體系凝膠質(zhì)構(gòu)參數(shù) Table 2 Parameters of texture profile of com starch/xanthan gum mixed systems樣品配比(玉米淀粉：黃 原膠）/(g'g1)硬度/N彈性/Nxi〇J內(nèi)聚性黏合度/N*s10 ： 0|,202±0.065*9.095±0.029a0.658*0.010*-0.434*0.003*9.5 : 0.50.800H).058b8.950^0.012*0.620^0.006^4)237*0.005"9.0 ： 1.00.233±0.030e9.006*0.020*0.533±0,007,1■0190*0.004*8.5 ： 1,50,2l8±0.032e8.820*0.059h0.576±0.003c-0.225i0.0024*8.0 : 2.00.202±0.010"8,869±0.049^0.577^0.025"^.270±0.005b2,5玉米淀粉與黃原膠復(fù)配體系微觀結(jié)構(gòu)選用玉米淀粉/黃原膠比例9.0: 1.0 g/g,觀察復(fù)配 體系微觀結(jié)構(gòu)的變化。由圖4可見，添加黃原膠后，復(fù) 配體系的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生拔著變化，凝膠表面孔洞大小和 分布的均勻性存在顯著差異?玉米淀粉糊化后的凝膠體 系（圍4a)存有大量淀粉顆粒碎片，表面結(jié)構(gòu)較為ffi糙。 孔洞多，且分布不均勻，結(jié)構(gòu)松散。加入與原膠后（圖 4b),復(fù)配體系表而孔洞縮小，數(shù)量減少，與玉米原淀 粉相比，更為光滑。黃原膠填充于淀粉顆粒片段間■與 浲漏出的直鏈、支鏈淀粉組成了較為均勻的連續(xù)相，形 成了結(jié)構(gòu)致密的類終窩狀結(jié)構(gòu)，微觀結(jié)構(gòu)的顯著變化導(dǎo) 致了復(fù)K體系與玉米原淀粉體系間流變及凝膠特性的 不同，玉米淀粉/黃原膠復(fù)K體系表現(xiàn)出更好的協(xié)同增效 性。

　　

　　圖4玉米淀粉與黃原肢復(fù)配體系微現(xiàn)結(jié)構(gòu)（放大锫數(shù)x丨60) Fig.4 Microstructure of CS and CS/XG mixed system ( * 160 times)

　　

　　3結(jié)論1)玉米淀粉與黃原膠可通過分子間的相互作ffl而達(dá) 到協(xié)同增效的作用，復(fù)配后的體系具有更商的稠度系數(shù)/C 及動態(tài)模量?在外力剪切作用下> 體系的流體指數(shù)《降 低，假塑性增強(qiáng)*2)在冷卻階段，黃原膠與直鏈淀粉分T間發(fā)生相互 作用，從而使分子鏈段間的纏結(jié)點(diǎn)增多，膠體與淀粉分子 段間的作用延緩及肌ih 了部分直鏈淀粉分子之間凝膠化 作用，抑制了淀粉由于自身分子鏈的審：排而引起的回生。 與原淀粉凝膠體系相比，復(fù)配體系糊化后2 h內(nèi)的K能模 竜CT增長速度延緩。放置24 h后形成的凝膠硬度更低。

　　

　　3)與玉米原淀粉相比，復(fù)配體系的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生顯 著變化，形成了更為均勻致密的類蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

　　

　　綜合考慮成本和復(fù)配效果，表明在實(shí)際應(yīng)用中選擇 玉米淀粉與黃原膠的比例為9.0: 1.0g/g較為適宜。復(fù)fill 是一種成本低、效果好、工藝簡單、適合工業(yè)化生的方 法，采用復(fù)配的方法，可改善玉米淀粉本身性能的不足。 從而減少或替代變性淀粉在食品屮的應(yīng)用。對玉米淀粉 與黃原膠復(fù)配體系流變及凝膠特性的研究是深入探討大 分子多糖間復(fù)配機(jī)理及其性能影響規(guī)律的基本依據(jù)。