第一章緒論

食品是一個復雜的多相體系，淀粉與親水性膠體是食品中兩類重要的組分，因其均具有增稠性、 凝膠性等特點，通常被共同應用于食品體系中，以起到提高產(chǎn)品穩(wěn)定性、控制水分流動、降低成本 及簡化加工工藝等作用。淀粉與親水性膠體混合體系的功能特性與產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和感官特性密切相關。 考察兩者之間的協(xié)效作用，對于掌握它們賦予食品特定功能性質(zhì)的規(guī)律是至關重要的。

1.1淀粉的糊化與回生

淀粉加工過程中的顆粒膨脹、崩解及貯藏過程中淀粉的回生在很大程度上決定了淀粉基食品的 質(zhì)量和穩(wěn)定性。親水性膠體可改善和控制淀粉的糊化與回生特性，因此，掌握有關淀粉糊化與回生 的相關理論有助于考察淀粉與親水膠體兩者間的交互作用。

1.1.1淀粉的糊化

糊化是淀粉的基本特性之一，在有水分存在的條件下對淀粉加熱，其經(jīng)歷一個不可逆的無序化 轉(zhuǎn)變，在此過程中，可觀察到如下現(xiàn)象：淀粉顆粒大幅度吸水膨脹、失去結(jié)晶性、淀粉可溶性組分 滲出、偏光十字消失，最終形成半透明的黏稠狀膠體溶液[1]。為了弄清糊化過程中淀粉的精確變化， 人們采用了多種技術手段，其中包括差示掃描量熱法（DSC)、光學顯微鏡觀察、X-射線衍射（XRD)、 黏度儀以及核磁共振技術（NMR)等?；谝陨系难芯?，學者們提出了不同的模型來揭示淀粉的糊 化過程，Donovan等[2]推斷，淀粉的糊化主要是一個膨脹驅(qū)動過程。首先，無定型區(qū)攝取水分，同 時伴隨著該區(qū)域的膨脹。雖然半結(jié)晶區(qū)并不迅速膨脹，但在區(qū)域邊緣的支鏈淀粉分子通過化學鍵與 無定型區(qū)相連，這樣，就將兩個區(qū)域聯(lián)結(jié)起來。玉米淀粉與親水性膠體協(xié)效性和作用機理的研究，結(jié)果，不定型區(qū)域的膨脹對支鏈淀粉結(jié)晶區(qū)施加壓 力，最終，該壓力將引起支鏈淀粉雙螺旋的解聚，導致淀粉剛性喪失。上述的假定是在體系水分過 量的前提下作出的。在有限的水分條件下，淀粉顆粒將發(fā)生部分結(jié)晶融溶，在DSC圖譜上會出現(xiàn)第 二個吸熱峰[3]。

糊化后的淀粉可視為由連續(xù)相（直鏈淀粉及支鏈淀粉）及分散相（淀粉顆粒）所組成，體系的 流變性質(zhì)取決于影響兩相的因素，影響分散相的因素有顆粒大小、分布、形狀、所占體積、剛性及 彼此間的相互作用，而影響連續(xù)相的因素有直鏈淀粉及支鏈淀粉各自及彼此間的相互作用及其淀粉 顆粒間的相互作用[4,5]。

1.1.2淀粉的回生

關于淀粉回生行為的研究，目前在方法和理論上已經(jīng)具備了一定的基礎，并獲得了一些結(jié)論。 一般認為，淀粉回生的本質(zhì)是淀粉分子在分子勢能的作用下從高能態(tài)的無序化逐步趨于低能態(tài)的有 序化過程[6]。在此過程中，將加熱的淀粉糊冷卻至低于淀粉晶體的熔化溫度，直鏈淀粉和支鏈淀粉 發(fā)生再聚集，與膨脹的淀粉顆粒結(jié)合成有序的結(jié)構(gòu)，引起淀粉體系黏度升高，凝膠固化及質(zhì)構(gòu)的老 化[7]。Bulkm等[8]根據(jù)淀粉回生重結(jié)晶動力學性質(zhì)將淀粉回生過程劃分為四個階段：（1)單純淀粉鏈 構(gòu)象變化；（2)晶核誘導形成階段；（3)晶體增長過程；（4)完美晶體形成階段。Frednksso等[9]認為可 根據(jù)回生時間的長短將淀粉回生劃分為兩個階段，分別為短期回生階段和長期回生階段，短期回生 發(fā)生在淀粉糊化后的初始階段（少于1天)，主要是由于滲漏的直鏈淀粉分子之間進行定向遷移，使 分子間能自主平行取向，沿鏈排列的大量羥基通過鏈間氫鍵與鄰鏈上的羥基相結(jié)合，形成了三維凝 膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，直鏈淀粉是回生過程中短期變化的主要原因[10]。淀粉回生初始的速率，與直鏈淀粉聚 集物的形成、以及顆粒殘余物鍵合到由直鏈淀粉與支鏈淀粉形成的聚集物中有關[11]。支鏈淀粉則主 要在長期回生中占主要作用，支鏈淀粉具有高支化結(jié)構(gòu)，鏈間靠攏受到較強的抑制，因此，支鏈淀 粉的回生作用通常進行得很慢，一般超過幾周時間，且促進了淀粉體系長期的流變性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的變 化[12，13]。此外，兩個回生階段彼此之間存在著一定的聯(lián)系，短期回生階段中直鏈淀粉所形成的晶核 為支鏈淀粉回生提供了晶種源，使支鏈淀粉結(jié)晶區(qū)以該晶核為中心增長并形成晶體[14]。淀粉回生行 為的測定可以通過DSC,流變特性，淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)和NMR等方法進行測定[15]。

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1.2親水性膠體概述

親水性膠體（Hydrocolloid)通常是指一類可溶解于水的多糖或蛋白質(zhì)，它可以賦予水溶液和其 它懸浮液很高的黏性。親水性膠體在食品工業(yè)中應用廣泛，可作為增稠劑、凝膠劑、乳化穩(wěn)定劑、 持水劑、晶體阻礙劑及泡沫穩(wěn)定劑等[16]。從親水性膠體結(jié)構(gòu)來看，我們可把它們分成直鏈高聚物和 支鏈高聚物[17]。直鏈高聚物的分子是親水性的，在水溶液中可直接與相鄰的水分子相互作用，占有 較大的空間。它們的表觀黏度要高于相同分子量的支鏈高聚物。下面介紹幾種食品中常用的親水性 膠體。

1.2.1阿拉伯膠

阿拉伯膠（Arabic gum，AG)是一種含有鈣、鎂、鉀、鈉鹽以及少量蛋白質(zhì)的陽離子多糖[18]， 一般為淡黃色的塊狀或白色粉末。阿拉伯膠是由六種糖殘基組成，分別為吡喃半乳糖、吡喃阿拉伯 糖、吡喃葡萄醛酸殘基、吡喃鼠李糖、呋喃阿拉伯糖及4-O-甲基吡喃葡萄糖醛酸殘基。阿拉伯膠具 有高度支化的結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)見圖1-2[19]，與其它近似分子量的多糖相比，黏度較低，具有高度的 可溶解性，與水的混合比高達60%。阿拉伯膠水溶液在很寬的剪切范圍內(nèi)均表現(xiàn)為牛頓流體。阿拉 伯膠廣泛應用于飲料生產(chǎn)中，例如在軟飲料濃縮汁的生產(chǎn)中，可起到穩(wěn)定風味和精油的作用；也可 用于糖果制造，如傳統(tǒng)的硬（酒）橡皮糖、軟糖，可作為棉花糖的泡沫穩(wěn)定劑；阿拉伯膠常配以明 膠一起使用，用來制作粉末油脂，因其具有很好的水溶性和乳化性，所以在包埋過程中可增加包埋 物的微膠囊化效率[20]。

1.2.2黃原膠

黃原膠(xanthan gum, XG)是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸組成的“五 糖重復單元”結(jié)構(gòu)聚合體。黃原膠分子的一級結(jié)構(gòu)是由灸1,4鍵連接的D-葡萄糖基主鏈與三糖單位 的側(cè)鏈組成，其側(cè)鏈由D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸交替連接而成[21]，分子結(jié)構(gòu)見圖1-2。黃原膠作為 一種典型的增稠劑，在食品行業(yè)中具有廣泛的應用。在干燥狀態(tài)下，黃原膠具有一種螺旋狀的結(jié)構(gòu)， 它的側(cè)鍵沿著螺旋線折疊，分子呈棒狀結(jié)構(gòu)，長度約為幾微米[22]，其構(gòu)象較為平滑，活性基因也沒 有顯露在外面，這樣就使得它與溶劑分子的相互作用僅為靜電作用，或無作用。在低剪切速率時， 其黏度可達到很高，這是由于布朗運動使得長棒型微粒或分子處于無規(guī)則的運動狀態(tài)，占據(jù)較大的 流體力學體積，在受到剪切時就會遇到較大的阻礙作用[23]。隨著剪切速率的提高，黃原膠黏度會很 快降低，這主要是由于分散相的長徑比很大，隨著剪切速率的提高，長棒會很快地沿著流動方向定 向，故而引起黏度下降，使其假塑性很高。

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1.2.3瓜爾豆膠

瓜爾豆膠(Guar gum, GG)也稱瓜爾膠、胍膠，主要由半乳糖和甘露糖聚合而成的中性多糖，是 目前國際上較為廉價而又廣泛應用的食用膠體之一。其主鍵為（1—4)，-D-甘露糖單元，側(cè)鍵由單 個的a-D-半乳糖以（1—6)鍵與主鍵相連，分子結(jié)構(gòu)示意圖見圖1-3。瓜爾豆膠分子結(jié)構(gòu)為直線型， 且有短側(cè)鏈從主分子鏈中伸出，因此，它既具有直線型大分子物質(zhì)的特性，又具有支鏈大分子物質(zhì) 的特性。為天然膠體中黏度較高者。瓜爾豆膠分子在低溫下具有一種伸展的結(jié)構(gòu)，但是，當受熱時， 它就變得不再那么伸展[16]。受外力剪切作用后，由于直鏈型分子鏈較長，又存在許多分支，因而分 子之間相互纏繞在一起，這種纏繞作用引起對流動的阻力。隨著剪切速率的增大，剪切應力使得這 些纏繞遭到破壞，且分子逐步沿著平行于流動順序排列，表觀黏度下降。在食品工業(yè)瓜爾豆膠主要 作為增稠劑、穩(wěn)定劑等，可與其它親水性膠體復配使用，在冰激淋中可賦予產(chǎn)品潤滑和糯性的口感， 延緩冰激淋的融化，提高產(chǎn)品的抗驟熱性能。瓜爾豆膠可使面包等彈性增加，提高口感和保鮮性。 同時，可作為增稠、穩(wěn)定作用應用于飲料及乳制品生產(chǎn)中，以防止產(chǎn)品分層，出現(xiàn)沉淀[24]。

1.3淀粉與親水性膠體間的相互作用

1.3.1親水性膠體對淀粉糊化特性的影響

文獻報道表明，由于親水性膠體本身結(jié)構(gòu)（化學結(jié)構(gòu)、離子性、構(gòu)象、分子量范圍）和性質(zhì)上 的差異。不同的親水性膠體對淀粉的糊化特性會產(chǎn)生不同的作用[25]。M.Chaisawang等[26]采用RVA 研究了添加黃原膠和瓜爾豆膠后，木薯原淀粉及其陰離子變性淀粉糊化性質(zhì)的變化，結(jié)果表明，與 原淀粉相比，親水性膠體與木薯淀粉混合體系的峰值黏度，崩解值及終值黏度都顯著增加，其中瓜 爾豆膠的作用更為顯著，瓜爾豆膠增加了木薯淀粉的回升值，但黃原膠的作用卻相反。Shi等[27]采 用Brookfield黏度儀考察了低濃度下(3%)多種親水膠體與淀粉混合體系加熱過程中黏度的變化，表 明不同的親水膠體與淀粉的組合呈現(xiàn)出不同的黏度變化，彼此之間差異較大。

當米用布拉班德（Brabender Viscograph)或快速黏度分析儀（RVA)考察淀粉與親水性膠體混 合體系糊化黏度曲線的變化時發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)情況下，與單獨淀粉體系相比，混合體系在糊化的過程 中會表現(xiàn)出成糊溫度降低[28,29]。Kim等[30]第一次報道了戊聚糖影響小麥淀粉的糊化溫度，Liu等[31]

-3- 的研究表明，雖然淀粉與親水膠體混合體系的成糊溫度降低了，但糊化溫度并沒有顯著的變化，Shi 等[27]的研究表明添加親水性膠體可導致淀粉成糊溫度降低，但有時也并非如此，Biliadens等[32]的研 究表明，黃原膠可使天然木薯淀粉的成糊溫度升高，F(xiàn)unami等[33]報道香豆膠延緩了玉米淀粉的成糊 溫度，Kaur[34]在考察肉桂膠與玉米淀粉混合體系糊化特性時，也發(fā)現(xiàn)了相同的趨勢。玉米淀粉與親水性膠體協(xié)效性和作用機理的研究，Viturawong等 [35]的研究表明添加黃原膠對大米淀粉的成糊溫度沒有影響。

在糊化熱性質(zhì)方面，各學者的研究結(jié)論存在較大分歧，？0^0^等[36]采用DSC研究不同親水性 膠體（黃原膠，瓜爾豆膠，CMC,刺槐豆膠，海藻酸納）對玉米淀粉熱特性的影響，發(fā)現(xiàn)當有膠體 存在時，淀粉的‘ 7>，。升高，但Aff未觀察到顯著變化，Yoshimura等[37]在考察魔芋萄苷聚糖 對玉米淀粉熱特性影響時，也發(fā)現(xiàn)了相似的趨勢。而后，Rojas[38]，Tester[39]，Satrapai等[40]在對膠 體與淀粉混合體系進行DSC分析時，發(fā)現(xiàn)與單獨淀粉體系相比，添加膠體使其相轉(zhuǎn)變溫度及Af降 低。推測其原因是由于親水膠體吸收了玉米淀粉在糊化過程中所需的水分，使淀粉的糊化變得困難。

在隨后的研究中，國際上一些科學家針對淀粉與親水膠體的作用機理提出了幾種假設。Alloncle 等[41]認為：淀粉與親水膠體混合物可以看作是膨脹的淀粉顆粒分散在親水膠體溶液中，淀粉顆粒位 于分散相，膠體溶液為連續(xù)相。兩者之間的協(xié)效作用是由于淀粉與親水性膠體的相分離作用引起的。 Biliaderis等[42]提出，單純的淀粉凝膠體系是由充當填充物的淀粉顆粒分散在可溶性淀粉水溶液中所 形成的復雜體系，當添加親水性膠體后，大分子親水性膠體與淀粉分子間勢必將存在熱力學不相容 性，而產(chǎn)生相分離作用，這一作用使得淀粉與膠體分別存在于溶液中相互獨立的微相中，位于連續(xù) 相中的親水性膠體由于淀粉顆粒的膨脹作用，使微相內(nèi)組分濃度激增，因而提高了淀粉和親水膠體 體系的黏度。Christianson等[43]認為親水性膠體可與淀粉糊化過程中滲漏的淀粉可溶性組分間存在著 相互作用，兩者間可形成氫鍵，從而提高淀粉與親水性膠體混合體系的黏度。目前，由于各學者的 實驗條件和采用的方法均不相同，所得結(jié)果差異很大，沒有形成系統(tǒng)的理論。

1.3.2親水性膠體對淀粉流變學性質(zhì)的影響

與原淀粉相比，許多淀粉與親水性膠體混合體系不僅表現(xiàn)出更高的黏度，還具有更高的黏彈性。 Lai[44]，Chaisawang[45]，Yoo等[46,47]的研究結(jié)果表明在較低的添加量下，親水性膠體即可顯著提高淀 粉的貯能模量和損耗模量G"，Satrapai等[40]報道親水性膠體可增加新制備淀粉糊的黏彈性，而 在貯存過程中，則可降低淀粉體系的黏彈性。反&證等[34]發(fā)現(xiàn)，采用少量肉桂膠替代玉米淀粉或蠟質(zhì) 玉米淀粉時，混合體系的隨之升高，隨著肉桂膠比例的增加，混合體系的反而降低。Eidam等 [48]報道添加親水膠體后混合體系G'降低，而G"和損耗角正切值tan^ (G7G0升高，表明混合體系 黏性更強，剛性較弱。與之相反的是，Lai[44]，Chaisawang等[45]研究表明混合體系的tand降低，剛 性增加，表明體系具有更強的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。Kim等[49]報道混合體系的tan^在貯存過程中降低，表明凝 膠體系的彈性增強，但與單獨淀粉體系相比，混合凝膠體系的tand更高。Juszczak等[50]報道瓜爾豆 膠與刺槐豆膠增加了黑麥淀粉在剪切過程中的剪切應力，而Sikora等[51]報道黃原膠增加了玉米淀粉、 木薯淀粉在剪切過程中的剪切應力，產(chǎn)生這些差異性的原因是由于淀粉與親水性膠體種類、測量前 的制備方法與環(huán)境的不同。Sajjan等[52]研究了淀粉與半乳甘露聚糖混合體系的流變學性質(zhì)，結(jié)果表 明，添加親水膠體后，混合體系的假塑性增強。其中，瓜爾豆膠與淀粉混合體系表現(xiàn)出更高的假塑 性。他認為這主要是由于刺槐豆膠的半乳糖側(cè)鍵相對較少，且取代不規(guī)則。分子鏈因分子內(nèi)氫鏈作 用而更趨于卷曲，因此，與直鏈淀粉間的作用較弱，分子間氫鍵減少。

1.3.3親水性膠體對淀粉回生特性的影響

親水性膠體對淀粉回生特性影響的研究是人們一直較為關注的熱點，玉米淀粉與親水性膠體協(xié)效性和作用機理的研究，Kim等[30]采用萬能拉力試 驗儀考察了小麥戊聚糖對小麥淀粉及面團回生特性的影響，結(jié)果表明戊聚糖通過與支鏈淀粉的相互 作用可有效地抑制淀粉的回生，可用于改善面團品質(zhì)。但Longton等[53]采用差示掃描量熱儀（DSC) 進行相同研究時，卻得到了截然不同的結(jié)論，認為戊聚糖對小麥淀粉的回生沒有明顯的影響作用。 Ramsdem等[54]的研究表明，黃原膠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。 Yoshimura[55]通過研究魔芋膠對玉米淀粉凝膠體系流變性質(zhì)的影響，考察了親水性膠體對淀粉回生的 影響，結(jié)果表明魔芋膠可延緩貯存過程中淀粉體系斷裂應力的增加。？0^〇^等[56]指出，黃原膠對淀 粉體系糊化后的冷凍貯存穩(wěn)定性具有較大的影響，黃原膠可降低直鏈淀粉的回生速率，但不能顯著

-4- 抑制支鏈淀粉的回生。

關于親水膠體對淀粉回生行為的影響，國外研究者針對淀粉濃度的差異提出了兩種假設[57,58]:

(1)當?shù)矸蹪舛容^低時，由于親水性膠體分子與直鏈淀粉、支鏈淀粉分子及淀粉顆粒間相容性較差， 產(chǎn)生微觀的相分離行為，一方面，這種相分離作用增加了淀粉分子間的相互作用，使得淀粉在糊化 后的初始回生速率增強，另一方面，位于連續(xù)相的親水性膠體分子對淀粉顆粒內(nèi)支鏈分子結(jié)晶交聯(lián) 體系產(chǎn)生干擾，最終使凝膠體系的硬度和結(jié)晶度同時降低。（2)當?shù)矸蹪舛容^高時，親水性膠體分 子包裹在淀粉顆粒表面，此時，由于親水性膠體吸水作用，使得溶脹顆粒的周圍水分分配量降低， 實際濃度提高，因而，回生度增加。同時，多糖的存在可因微區(qū)相分離而對淀粉顆粒間分子交聯(lián)作 用產(chǎn)生干擾，體系受到外力作用時，顆粒間的滑移阻滯明顯減少，表現(xiàn)為貯能模量的下降。目前有 關淀粉-親水性膠體體系的模型實驗仍然較少，以上解釋主要建立在對實驗現(xiàn)象的推測下，且并不適 用于所有淀粉與親水膠體混合體系，需進一步系統(tǒng)測試才能得到充分論證。

1.3.4不同種類親水性膠體與玉米淀粉間相互作用的研究進展

玉米淀粉(Com starch，CS)顆粒較小，通常由25%直鏈淀粉和75%支鏈淀粉組成。與其它淀粉 相比，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)緊密，溶脹勢低，糊化溫度較高。玉米淀粉糊具有較好的抗剪切性，熱穩(wěn)定性 較好，但易于回生凝沉，糊絲缺少黏聚性、短、柔軟、黏稠、易成膏狀[59,60]。玉米淀粉可做零售業(yè) 或公共飲食業(yè)的增稠劑，用于配餐食品，如澆鹵、調(diào)味汁、布丁、餅餡，但其貨架壽命較短，只有 數(shù)小時或一、兩天[61]。

截止目前，可查閱的文獻主要是針對黃原膠、CMC、卡拉膠、瓜爾豆膠等各種親水性膠體對玉 米淀粉糊化特性、凝膠特性的影響，大部分的工作主要集中在研究親水性膠體對玉米淀粉糊化過程 中黏度變化，回生過程中凝膠強度、黏彈性變化、凍融穩(wěn)定性等的影響。這些報道中，大部分學者 的研究表明，黃原膠、CMC、瓜爾豆膠、刺槐豆膠等親水性膠體可顯著提高玉米淀粉的糊化溫度和 黏度。Ferrero等[56]研究表明瓜爾豆膠、刺槐豆膠、黃原膠、CMC可提高玉米淀粉的相轉(zhuǎn)變溫度， 其中離子性膠體的作用程度更大。Yosh1mura等[55]的研究表明，魔芋葡苷聚糖可顯著提高玉米淀粉 的TO, TP，TC，但AH未觀察到顯著變化。對玉米淀粉糊化過程中顆粒膨脹程度和可溶性淀粉滲漏 等方面的研究，所得結(jié)論并不一致，Nagano等[19]報道，瓜爾豆膠對玉米淀粉糊化過程中的顆粒膨脹 的變化無顯著影響，但可抑制淀粉可溶性成分的溶出。反&證等[34]研究表明，肉桂膠可改善玉米淀粉 的微觀結(jié)構(gòu)，降低糊化過程中淀粉粒徑。

關于親水性膠體對淀粉回生行為的影響，大部分研究報道表明黃原膠對玉米淀粉的回生具有很 好的抑制作用，Chaisawang等[45]在考察瓜爾豆膠、黃原膠、CMC對玉米淀粉凝膠特性的影響時發(fā) 現(xiàn)，三種膠體中，黃原膠可顯著降低玉米淀粉的凝膠強度，CMC對玉米淀粉凝膠強度的變化無顯著 影響。但Sudhakar等[60]研究則表明，CMC可有效提高玉米淀粉的凍融穩(wěn)定性。Funami等[33]考察了 瓜爾豆膠對玉米淀粉回生的影響，結(jié)果表明，瓜爾豆膠對玉米淀粉的短期回生具有很好的抑制作用。 Eidam[48]考察了六種親水膠體對玉米淀粉回生過程中凝膠特性的影響，結(jié)果表明，親水性膠體加速 了玉米淀粉凝膠的形成，影響順序依次為CMC>刺槐豆膠>瓜爾豆膠>心卡拉膠>黃原膠，但最終混 合體系的凝膠強度降低了。目前，由于各學者的實驗條件和采用的方法均不相同，所得結(jié)果差異很 大，有關玉米淀粉與不同親水性膠體間作用機理尚不明確。

1.4淀粉與親水性膠體混合體系的功能性質(zhì)及在食品上的應用

淀粉及淀粉與親水性膠體混合體系常經(jīng)加熱糊化后應用于食品，體系經(jīng)糊化作用后的透明度、 黏度、抗機械剪切能力、凍融穩(wěn)定性及在裝灌和酸性條件下的穩(wěn)定性等與食品的品質(zhì)密切相關。例 如，甜點的口感要求淀粉具有較高的黏性和較低的凝膠性，通常采用蠟質(zhì)玉米淀粉。而與單獨淀粉 或親水性膠體相比，采用纖維素膠替代部分蠟質(zhì)玉米變性淀粉可以得到更高的稠度[59]。透明度是淀 粉與親水性膠體混合體系的優(yōu)勢之一，例如，采用纖維素膠與蠟質(zhì)玉米淀粉復配后作為增稠劑應用 于餡料產(chǎn)品中，可使產(chǎn)品具有更高的透明度。在灌裝產(chǎn)品中，原淀粉在高剪切及酸性條件下易失去 增稠性，使用淀粉與親水性膠體混合體系作為增稠劑，可使產(chǎn)品在高壓滅菌過程中具有更好的穩(wěn)定 性。例如：Sudhakar[60]研究表明淀粉與CMC混合體系在高剪切及酸性條件下表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性。

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Christianson等[26]報道谷物或塊莖淀粉與黃原膠混合后具有更高的凍融穩(wěn)定性及抗機械剪切性。 Cheng等[61]報道淀粉與黃原膠混合體系經(jīng)滾桶干燥后在布丁和調(diào)味醬的應用中表現(xiàn)出良好的抗酸、 耐熱及剪切穩(wěn)定性。

淀粉與黃原膠間的相互作用在焙烤食品中發(fā)揮著極其重要的作用，玉米淀粉與親水性膠體協(xié)效性和作用機理的研究，在面包的制作過程中，加入 黃原膠，可延緩面包因老化而產(chǎn)生的發(fā)干，發(fā)硬等現(xiàn)象，同時可改善面包的風味。這主要是因為黃 原膠在高溫時具有較好的穩(wěn)定性，可保持淀粉基焙烤食品的濕度并可以延長成品的貯存期[62]。Sikora 等[52]比較了馬鈴薯淀粉與黃原膠混合體系及玉米淀粉與黃原膠體系在可可糖漿中的應用，結(jié)果表明 混合體系具有很好的增稠作用，可作為增稠劑應用于食品體系，其中馬鈴薯淀粉與黃原膠混合體系 的作用效果更好。Marek[63]分別將黃原膠與燕麥、馬鈴薯和玉米淀粉混合后添加到草莓醬中，通過 感官評定，質(zhì)構(gòu)和流變學性質(zhì)的測定，表明草莓醬的感官性質(zhì)在3個月的貯存期內(nèi)無明顯變化。此 外，在許多乳制品、甜點的生產(chǎn)中可采用淀粉與卡拉膠混合物，淀粉可給予產(chǎn)品優(yōu)良的口感，卡拉 膠則可賦予產(chǎn)品很好的質(zhì)地。Hawkes等[64]以一種高直鏈淀粉和黃原膠為原料，經(jīng)擠壓后得到的混 合體系可作為食品添加劑應用于沙拉醬、罐頭、調(diào)味料，點心，糖果和酸奶中。Dunn等[65]以預糊 化淀粉、黃原膠及二氧化鈦為原料，開發(fā)出了一種新型的品質(zhì)改良劑，可代替脂肪用于低脂或脫脂 食品中，例如蛋黃醬，人造奶油等。

1.5本課題的立題背景和意義

淀粉與親水性膠體作為食品體系中兩類重要的功能性高分子，通常被共同應用于食品體系，它 們對于食品的流變、質(zhì)構(gòu)等特性產(chǎn)生著重要的影響。單獨淀粉體系作為增稠劑應用于食品時，在較 低濃度下通常達不到所需黏度，而提高添加量又會為產(chǎn)品帶來不良的口感和質(zhì)地。淀粉與親水性膠 體經(jīng)適當比例復配后可達到很好的協(xié)效性，采用淀粉與親水性膠體復配物不僅可減少淀粉在產(chǎn)品中 的用量，降低熱量和成本，同時，親水性膠體可明顯提高原淀粉的抗酸、耐熱和抗剪切性，改善因 淀粉回生而引起的產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)變化，從而代替或減少變性淀粉在食品中的應用。因此，研究淀粉與親 水性膠體間的相互作用，對提高傳統(tǒng)食品質(zhì)量，改善食品加工工藝和指導新型食品的研究與開發(fā)都 會起到巨大的推動作用。

玉米淀粉是可利用的最廉價的淀粉，在許多需要特殊黏度和質(zhì)構(gòu)的食品工業(yè)中應用廣泛，長期 以來，國內(nèi)外學者都十分重視玉米淀粉資源的開發(fā)與利用。玉米淀粉作為增稠劑應用于食品中時， 其凝膠特性有助于使產(chǎn)品既具有黏稠性又始終為短性糊絲。但在長期貯存過程中，玉米淀粉凝膠的 老化可產(chǎn)生嚴重的質(zhì)構(gòu)變化，產(chǎn)品的貨架期短，在工業(yè)中，常使用經(jīng)變性處理的玉米淀粉，因此， 研究玉米原淀粉與親水性膠體混合后的協(xié)效性，有利于改善玉米淀粉的使用性能，滿足其在食品中 應用中特殊性能要求。

依據(jù)親水膠體本身結(jié)構(gòu)和特點的不同，兩者間的協(xié)效性和相互作用方式上存在著較大的差別， 親水膠體對淀粉的作用程度和方式受到它們種類、混合比例、混合方法、濃度等多種因素的影響。 雖然國際上的一些研究者圍繞親水膠體對淀粉各種性質(zhì)的影響及其機理做了許多工作，但由于體系 的復雜性及各學者采用的研究方法、原料的差異，目前還沒有形成一個系統(tǒng)的、具有普遍意義的理 論，作用機理尚不明確。許多作用模型的提出并不適用于玉米淀粉與親水膠體混合體系，需進一步 系統(tǒng)測試才能得到充分論證。研究淀粉與親水性膠體的相互作用的特性和機理不僅為食品加工提供 理論基礎，而且具有重要的學術價值，對開拓淀粉和親水性膠體的應用價值具有很好的現(xiàn)實意義。

1.6本課題的主要研究內(nèi)容

本課題在前期預實驗的基礎上，選擇玉米淀粉及三種不同結(jié)構(gòu)的親水性膠體（阿位伯膠、黃原 膠、瓜爾豆膠)，從糊化特性、流變特性、回生行為、相容性等方面考察玉米淀粉與親水性膠體混合 后的協(xié)效性。研究不同親水性膠體與玉米淀粉混合后在糊化、回生階段的相互作用機理，玉米淀粉與親水性膠體協(xié)效性和作用機理的研究，以期為玉 米淀粉與親水性膠體混合體系在食品領域的應用提供理論依據(jù)，提高淀粉類食品的加工性能、穩(wěn)定 性能等。主要研究內(nèi)容包括：

(1)采用RVA黏度儀，動態(tài)流變儀，掃描電子顯微鏡等研究玉米淀粉及三種不同結(jié)構(gòu)的親水

-6 - 性膠體（阿位伯膠、黃原膠、瓜爾豆膠）混合后體系糊化、流變特性及微觀結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)合統(tǒng)計 學分析，考察親水膠體種類，混合比例，體系濃度等因素對混合體系協(xié)效作用的影響。

(2)研究在親水性膠體（阿位伯膠、黃原膠、瓜爾豆膠）存在的條件下，玉米淀粉糊化過程 中顆粒形態(tài)、膨脹程度、淀粉可溶性組分的滲漏及水分子運動性等的變化。通過全面的比較分析， 探討引起不同混合體系宏觀特性差異性的主要原因及其規(guī)律性，揭示淀粉與不同種類親水性膠體間 在糊化過程中的作用機理。

(3)結(jié)合流變、質(zhì)構(gòu)、差示掃描量熱分析、X-射線衍射、穩(wěn)定性分析等手段考察不同親水膠 體對淀粉體系糊化后的短期回生和長期回生的影響，通過多種手段的交錯檢測從宏觀質(zhì)構(gòu)及微觀水 平來描述淀粉與不同親水膠體混合體系的回生特性。

(4)選用玉米淀粉與瓜爾豆膠及玉米淀粉與黃原膠混合體系作為增稠劑，運用到辣椒番茄醬的 生產(chǎn)加工中，通過考察體系在加工及貯藏過程中的穩(wěn)定性，評價玉米淀粉與親水性膠體混合體系在 實際食品中的應用。