淀粉基脂肪替代物的两种制备方法及应用研究_唐文婷

1、 182008,No .4收稿日期:2007-12-04;修回日期:2008-03-04作者简介:唐文婷(1981-,女,硕士,助教,主要从事粮油加工方面的研究工作。淀粉基脂肪替代物的两种制备方法及应用研究唐文婷,蒲传奋,赵 梅(青岛农业大学食品科学与工程学院,山东青岛 266109摘 要:采用酸法、酶法水解大米淀粉制备脂肪替代物,对比研究两种制备方法,并将制备产品应用于蛋糕中,考察其代脂效果。酶解大米淀粉制备的脂肪替代物在淀粉乳质量分数30%,酶用量0.8%,酶解时间100m i n ,酶解温度80e 时产品凝胶强度最大。酸解产品在淀粉用量25%、酸用量2%、乙醇体积分数70%、酸解时间60

2、m i n 和温度70e 条件下凝胶强度最大。蛋糕添加试验表明DE 值2.05,添加量为30%时,添加效果比对照样好。关键词:大米淀粉;脂肪替代物;DE 值;凝胶强度;应用中图分类号:TS231 文献标识码:A 文章编号: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 脂肪在赋予食品特殊的风味、口感、质构及香气的同时也导致摄食者过多热量的摄入,引发肥胖、心血管等疾病的产生。因此脂肪替代物的开发与其在低脂、无脂食品中的应用成为国内外的研究热点。脂肪替代物按原料可分为脂肪基、蛋白质基和碳水化合物基三种13。脂肪基类成本较高,蛋白质基类受热易变性,碳水化合物基类来源较为广泛,且代替效果较好,安全性高,加入品货架期延长1、4。碳水化合物基脂肪替代物的原理主要是通过提供凝胶或提高水相的黏性,产生类似于脂肪的软滑口感,增加

6、食品的黏稠度1。其中淀粉液化后DE 值较小并形成具有一定黏度的凝胶,即可作为脂肪替代物5。大米中淀粉含量约占80%左右,其独特的理化、糊化和稳定特性使之及其衍生物在食品、饲料、化工、医药、水产、纺织、造纸等行业得以广泛应用6。本研究以大米淀粉为原料,采用酸法、酶法两种不同水解方法制备脂肪替代物,对比研究两种制备方法,并将制备产品应用于蛋糕中,考察其代脂效果。1 材料与方法1.1 实验材料淀粉乳质量分数30%,酶解时间100m i n ,酶用量0.5%,酶解温度分别取40、60、80、90e ,制得的产品分别测定其DE 值和凝胶强度。酸解温度80e ,时间60m in ,酸用量2%,乙醇体积分数

7、60%,淀粉乳质量分数分别取15%、20%、25%、30%、35%、40%、50%,制得的产品分别测定其DE 值和凝胶强度。 将产品于90e 条件下配制成质量分数25%溶液,再于4e 下静置2h ,采用TA.XT pl us 质构仪进行测定。凝胶强度定义为单位面积上最大破裂力。1.4 大米淀粉脂肪替代物的蛋糕应用试验将两种方法制得的不同DE 值的脂肪替代物按一定添加量(脂肪替代物与所有原料的总质量之比添加到蛋糕中,常温下静置2h 后,对最终产品分别从外观、组织结构、口感、色泽进行评分,分别计10分,以添加相同量奶油的蛋糕为对照样。蛋糕配方:小麦粉1000g 、鸡蛋1000g 、白糖1000g

8、、水560m l 、脂肪替代物(奶油、香兰素、精盐。工艺流程:打蛋浆y 和粉y 成型y 烘烤y 涂油y 脱模y 冷却 2 结果与讨论图1表明,淀粉乳质量分数小于30%时,产品DE 值和和凝胶强度均随淀粉乳质量分数的增加而增加,当淀粉乳质量分数大于30%时,两者皆降低,在DE 值2.0左右凝胶强度达最大。 图1 淀粉乳质量分数对DE 值和凝胶强度的影响由图2可见DE 值随酶用量的增加而升高,凝胶强度在酶用量0.8%附近达最大值。图2 酶用量对DE 值和凝胶强度的影响图3显示酶解时间越长,DE 值越大,40100m i n 内增幅较大,呈线性增加,凝胶强度在酶解100m in 后,急剧下降。图3

9、酶解时间对DE 值和凝胶强度的影响图4中DE 值随酶解温度的增高而增大,因为温度增高,分子扩散速度增大,反应易于进行,但达到一定温度后,增幅减小。凝胶强度随酶解温度的增高呈现先增加后减小的变化趋势,在80e 附近达最大值。图4 酶解温度对DE 值和凝胶强度的影响2.2 酸法制备大米淀粉脂肪替代物条件优化图6可见酸用量从2%增加到5%,产品DE 值因水解程度的增加而急剧增大,之后趋于平缓。而凝胶强度则随酸用量的提高,从最高值降低至0.14N /c m 2。 图5 淀粉乳质量分数对DE 值和凝胶强度的影响图6 酸用量对DE 值和凝胶强度的影响图7中在乙醇体积分数70%凝胶强度达最大,此后凝胶 强度

10、则开始减小。图8表明随着酸解时间的增加,反应体系各组分有充分的接触时间发生反应,产品DE 值随之增大。凝胶强度在酸解时间60m in 附近达最大值,随后,反应时间继续延长,凝胶 强度急剧下降。图8 酸解时间对DE 值和凝胶强度的影响由图9可知酸解温度越高,分子热运动加剧,大米淀粉水解加快,DE 值增大。而凝胶强度也是先增加后减小,在酸解温度70e 附近最大 。图9 酸解温度对DE 值和凝胶强度的影响实验表明,DE 值合适时,产品的凝胶强度最大。淀粉水解度高、DE 值较大时,大分子链被切断,凝胶强度反而降低或难以形成凝胶,制备脂肪替代物的效果较差。2.3 蛋糕应用实验结果取DE 值均为2.05的

11、两种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。结果见表1。表1 不同添加量对蛋糕感官品质的影响添加量%方法评分外观组织结构口感色泽9106.48.0 5.57.227.1可见酸解脂肪替代物的添加效果与对照样无较大差别,酶解产品的添加效果明显优于酸解产品,酶解产品在添加量30%时添加效果最佳。而酸解产品除添加量10%时感官指标超过30,其他均小于30。故相同DE 值(2.05时,酶解产品的添加效果较好。两种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。结果见表2。表2 不同DE 值对蛋糕感官品质的影响添加量%DE 值评分63.65 5.28.84.85.82

12、4.6(下转第23页王 新等:基于CFD 的淀粉分离旋流器数值模拟/2008年第4期23 图6 Y =0纵截面总压分布云图4 两相体积分布图7和图8分别为Y =0纵截面混合相体积分布云图和物料颗粒在不同截面沿径向分布曲线,从图7可以看出相的分布规律为:当旋流器内部流场达到稳定状态以后,密度比较大的次相分布在外围器壁附近,主要是淀粉颗粒;密度比较小的主相(水主要分布在中心,密度大的次相也就是颗粒相分布在外围。这种分布状态也可以从图8得出,在不同截面旋流器沿径向分布的淀粉颗粒累积体积分数呈现从边界到轴心逐渐递减的趋势。这是因为流体沿旋流器器壁旋转时,密度大的次相所受离心力大,切向速度小,密度小的主

13、相所受离心力小,切向速度大;一段时间后,两相自然分层。该结果直观地反映了旋流器的分离作用。 图7 Y =0纵截面混合相体积分布云图图8 各截面颗粒相体积分布沿径向分布曲线5 结论应用R eyno l ds 应力模型及欧拉方法对马铃薯分离用淀粉旋流器内部三维流场进行详细的数值模拟和分析,得到了旋流管内的速度场、压力场以及淀粉颗粒的体积分布,据此获得了内部流场的流动规律。并与实际数据对比,说明了CFD 技术的可靠性,这为食品机械内部流场的数值模拟研究及进一步的优化设计提供了重要设计依据。参考文献1 黄 思.水力旋流器内油水分离过程的三维数值模拟J.华南理工大学学报,2006,34(11:2528.

14、2 单永波,李玉星.雷诺应力(RS M 模型对旋流器分离性能预测J.炼油技术与工程,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 王卫国,周慎杰.圆柱旋流器多相流场的数值模拟J.化工装备技术,2006,27(2:1719.5 林亚玲.全旋流分离马铃薯淀

15、粉实验及数学模型的研究D .北京:中国农业机械化科学研究院,2002.6 赵国庆,张明贤.水力旋流器分离技术M .北京:化学工业出版社,2003.(责任编辑:黄小平(上接第20页表2显示,DE 值2.05的酶解产品添加量30%时效果最好,酸解产品的添加效果则随DE 值的增大而变差。添加DE 值2.05的酸解脂肪替代物与对照样评分接近。酸解脂肪替代物在蛋糕的外观、口感和色泽上影响较酶解替代物稍差。3 结论酶解大米淀粉制备脂肪替代物在淀粉乳质量分数30%,酶用量0.8%,酶解时间100m i n ,酶解温度80e 时,产品凝胶强度最大。酸解制备时产品DE 值随淀粉乳质量分数、酸用量、乙醇体积分数、

16、酸解时间和温度的增大而增大最后趋向平稳,产品在淀粉乳质量分数25%、酸用量2%、乙醇体积分数70%、酸解时间60m i n 和温度70e 条件下凝胶强度最大。蛋糕添加试验表明DE 值2.05,添加量为30%时,添加效果较对照样好。参考文献1 陈 颖,姚惠源.淀粉基质的脂肪模拟物及其在冰淇淋中的应用现状J.粮油加工与食品机械,2004(10:6465.2 包怡红,生庆海.脂肪替代物的应用J.世界农业,2001(2:4244.3 顾正彪,李兆丰,洪 雁,等.大米淀粉的结构、组成与应用J.中国粮油学报,2004,19(2:2127.4 王 琴,钟 明.木薯淀粉制备脂代品的工艺研究J.仲恺农业技术学院学报,2001,14(2:6467.5 王俊芳,刘来婷,彩凤英,等.变性淀粉用作油脂替代物工艺条件的确定J.粮食科技与经济,2002(3:3537.6 于泓鹏,徐 丽,高群玉.大米淀粉的制