抗性淀粉对面团流变学特性及加工品质的影响

论文摘要

抗性淀粉（Resistant Starch,RS）是指不被健康人体小肠所吸收的淀粉及其降解产物,分为四类:物理包埋淀粉（RS1）、抗性淀粉颗粒（RS2）、回生淀粉（RS3）、化学改性淀粉（RS4）。RS具有比膳食纤维更优越的生理功能,对维护肠道健康和降低膳后血糖浓度等有重要作用。本文采用快速黏度分析仪、粉质仪、揉混仪、质构分析仪、激光粒度仪、差示扫描量热仪、红外光谱仪等先进测试仪器系统研究了抗性淀粉和普通玉米淀粉的颗粒形貌和理化性质,探讨了抗性淀粉对不同筋力小麦粉糊化和流变学特性及北方主食感官和质构特性的影响,为抗性淀粉在食品工业中的广泛应用提供了理论依据。主要研究结果如下:1.抗性淀粉理化性质的研究抗性淀粉RS2的颗粒较小,平均粒径为12.1μm,多数为不规则的球形,少数为圆柱形;RS3的平均粒径为44.0μm,是具有类似海绵结构的较大膨胀颗粒。两种抗性淀粉的颗粒大小和形貌相差很大,推测它们具有不同的抗性机理。RVA试验显示两种抗性淀粉的黏度均近似为零,说明抗性淀粉在95℃以下不发生吸水溶胀、崩解、直链淀粉逸出和聚合过程,不具备普通淀粉的糊化特性。DSC图谱指出抗性淀粉具有很高的热稳定性,可以经受大多数食品加工过程。红外光谱表明抗性淀粉不含有普通淀粉以外的其他基团,即没有发生其他化学反应（如氧化、取代等）,从一个侧面证明抗性淀粉是物理改性淀粉。2.抗性淀粉对小麦粉糊化特性和凝胶特性的影响两种抗性淀粉对强、中和弱筋粉配粉糊化特性的影响趋势相同,但强度有所差异,RS3配粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度均高于相应的RS2配粉。由于抗性淀粉在试验过程中基本不糊化,不会溶胀并沥出直链淀粉,因此,配粉中起主要作用的是面粉,抗性淀粉的添加降低了配粉中面粉的含量,导致配粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、稀懈值和反弹值显著下降。配粉的RVA黏度曲线是各组分黏度曲线的叠加,高低与两种粉各自的黏度和所占的比例有关,糊化初期支链淀粉起主要作用,中期以后直链淀粉起主要作用。两种抗性淀粉分别与强、中和弱筋小麦粉配粉的凝胶质构变化规律相似,抗性淀粉的添加导致凝胶的硬度、黏附性和胶着性显著降低,但对凝胶的黏聚性和弹性影响很小。3.抗性淀粉对面团流变学特性的影响两种抗性淀粉分别与三种筋力小麦粉以不同比例配粉后,配粉的粉质、揉混和拉伸特性呈现相同的变化趋势,随着抗性淀粉的添加,配粉面团的吸水率明显增加,差异达显著水平（P<0.05）;面团的形成时间、稳定时间、耐揉性、粉质质量指数、峰值高度和8 min带高、拉伸阻力、延伸距离和拉伸面积均呈下降趋势。抗性淀粉的加入劣化了强筋和中筋粉的加工品质,但对弱筋粉加工品质影响较小。两种抗性淀粉对强、中、弱筋小麦粉配粉拉伸阻力的影响相同。配粉的拉伸面积和拉伸比值表明:抗性淀粉-中筋粉配粉制作馒头和面条、抗性淀粉-弱筋粉配粉制作饼干较为适宜。4.抗性淀粉对北方馒头加工品质的影响随着RS3添加量的增加,三种筋力抗性淀粉馒头的硬度和咀嚼性显著增加,弹性、黏聚性和回复性显著减小。10% RS3添加量的强筋粉馒头和5%添加量的中筋粉馒头的硬度和咀嚼性明显低于弱筋粉馒头,具有可接受的口感。抗性淀粉添加于小麦粉中,在一定程度上恶化了小麦粉的加工性能,具体表现为馒头僵硬、弹性差、感官评分较低,但5% RS3添加量对馒头品质的影响较小。馒头的老化主要出现在初始24小时内,不同RS3添加量馒头的老化趋势相同。相关分析表明:比容、内部结构、弹韧性和黏牙性在抗性淀粉馒头品质评价中占有比较重要的地位;可以通过粉质试验的粉质质量指数,揉混试验的峰高和拉伸试验的拉伸面积预测抗性淀粉馒头的加工品质。5.抗性淀粉对面条加工品质的影响随着RS3添加量的增加,静置0-24小时的鲜白水、白盐和黄碱面片的色泽越来越好;鲜白水、白盐和黄碱面条的拉伸强度、拉伸距离、拉伸面积都呈降低趋势,添加5% RS3的各面条与原面条之间无显著差异;干白水、白盐和黄碱面条的拉伸强度、拉伸距离、拉伸面积总趋势均降低,但有波动,白水、5% RS3的白盐和黄碱面条具有最好的黏弹性。0%-10% RS3的白水、白盐和黄碱干面条的断裂强度皆逐渐降低,弯曲距离逐渐增加,15% RS3白水和白盐的断裂强度略有增加,但弯曲距离显著减小,15% RS3的黄碱面条的断裂强度和弯曲距离都变小。相关分析表明:抗性淀粉面条的黏弹性、光滑性和食味与其品质总评分呈显著或极显著相关;可以通过糊化试验的峰值黏度、最终黏度和峰值时间,揉混试验的峰高和拉伸试验的拉伸距离等指标预测抗性淀粉面条的加工品质。6.抗性淀粉对面包加工品质的影响添加5%抗性淀粉的强筋粉面包的硬度和咀嚼性与原小麦粉面包相似,回复性略高于原小麦粉面包,说明添加5%抗性淀粉的强筋粉面包的品质与原小麦粉面包相当。添加5%抗性淀粉的中筋粉面包的硬度、咀嚼性和回复性明显高于原小麦粉面包,品质略有下降。添加10%-15%抗性淀粉的强筋粉和中筋粉面包的硬度和咀嚼性显著增加,面包体积显著减小,弹柔性降低,口感发硬,表面色泽不匀,出现斑点,预示面包品质显著下降。相关分析表明:抗性淀粉面包的体积、外形、表皮质地、表皮色泽、芯色泽、平滑度、纹理结构、弹柔性和口感皆与面包总评分呈极显著相关;可以通过粉质试验的形成时间、揉混试验的峰高和糊化试验的峰值黏度等指标预测抗性淀粉面包的加工品质。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 抗性淀粉研究进展
• 1.1 抗性淀粉的分类
• 1.1.1 物理包埋淀粉（RS1）
• 1.1.2 抗性淀粉颗粒（RS2）
• 1.1.3 回生淀粉（RS3）
• 1.1.4 化学改性淀粉（RS4）
• 1.2 抗性淀粉的结构
• 1.2.1 淀粉的结构
• 1.2.2 抗性淀粉的结构
• 1.2.2.1 RS1 和RS2
• 1.2.2.2 RS3
• 1.2.2.3 RS4
• 1.3 影响抗性淀粉形成的因素
• 1.3.1 淀粉的内在特性
• 1.3.1.1 结晶类型和颗粒结构
• 1.3.1.2 直链淀粉的回生
• 1.3.1.3 直链淀粉与支链淀粉的比例
• 1.3.1.4 直链淀粉的链长度
• 1.3.1.5 淀粉与其他组分的相互作用
• 1.3.2 加工条件
• 1.3.3 处理方式
• 1.4 抗性淀粉的制备方法
• 1.4.1 抗性淀粉RS1 的制备
• 1.4.2 抗性淀粉RS2 的制备
• 1.4.2.1 培育高直链淀粉的农作物品种
• 1.4.2.2 对高直链淀粉颗粒进行未糊化处理
• 1.4.3 抗性淀粉RS3 的制备
• 1.4.4 抗性淀粉RS4 的制备
• 1.5 抗性淀粉的测定
• 1.5.1 体外方法
• 1.5.2 体内方法
• 1.6 抗性淀粉的生理功能
• 1.6.1 抗性淀粉对糖代谢的影响
• 1.6.2 抗性淀粉对脂代谢的影响
• 1.6.2.1 减少血清中总胆固醇和甘油三酯
• 1.6.2.2 抗性淀粉与体重控制
• 1.6.3 抗性淀粉对肠道代谢的影响
• 1.6.3.1 抗性淀粉与肠机能失调及结肠癌发病率
• 1.6.3.2 抗性淀粉对肠道菌群的影响
• 1.6.3.3 抗性淀粉与维生素、矿物质吸收
• 1.6.3.4 抗性淀粉对腹泻的治疗功能
• 1.7 抗性淀粉在食品工业中的应用
• 1.7.1 用作膳食纤维营养强化剂
• 1.7.2 提高挤压谷物和小吃食品的膨化系数
• 1.7.3 用作食品增稠剂
• 1.7.4 用作益生素
• 1.8 本研究的重要意义
• 第二章 抗性淀粉理化性质的研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 试验材料和仪器
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.2.1 淀粉粒度的测定
• 2.2.2.2 颗粒形貌的观察
• 2.2.2.3 糊化性质的测定
• 2.2.2.4 热力学特性的测定
• 2.2.2.5 紫外-可见吸收曲线的测定
• 2.2.2.6 傅立叶红外光谱（FT-IR）扫描
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 抗性淀粉和普通玉米淀粉的粒度分布分析
• 2.3.2 抗性淀粉和普通玉米淀粉的微观颗粒形貌分析
• 2.3.3 抗性淀粉和普通玉米淀粉的黏度曲线分析
• 2.3.4 抗性淀粉和普通玉米淀粉的DSC 分析
• 2.3.5 抗性淀粉和普通玉米淀粉的紫外-可见吸收光谱分析
• 2.3.6 抗性淀粉和普通玉米淀粉的付立叶红外转换光谱分析（FT-IR）
• 2.4 本章小结
• 第三章 抗性淀粉对小麦粉糊化和凝胶特性的影响
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.2.1 蛋白质和水分含量的测定
• 3.2.2.2 粗淀粉、直链淀粉和粗脂肪含量的测定
• 3.2.2.3 干、湿面筋和面筋指数的测定
• 3.2.2.4 粉质特性的测定
• 3.2.2.5 Zeleny 沉淀值和面粉R 457 白度的测定
• 3.2.2.6 小麦配粉的制备
• 3.2.2.7 糊化特性的测定
• 3.2.2.8 凝胶质构特性的测定
• 3.2.2.9 统计分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 三种小麦粉品质分析
• 3.3.2 抗性淀粉对小麦粉糊化特性的影响
• 3.3.2.1 抗性淀粉和小麦粉的糊化特性分析
• 3.3.2.2 不同抗性淀粉添加量对小麦粉糊化特性的影响
• 3.3.3 抗性淀粉对小麦粉凝胶质构特性的影响
• 3.3.3.1 三种不同筋力小麦粉的凝胶特性分析
• 3.3.3.2 不同抗性淀粉添加量对小麦粉凝胶特性的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 抗性淀粉对面团流变学特性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 材料和方法
• 4.2.1 试验材料和仪器
• 4.2.2 试验方法
• 4.2.2.1 基本理化指标的测定
• 4.2.2.2 粉质特性的测定
• 4.2.2.3 揉混特性的测定
• 4.2.2.4 面团延伸性的测定（揉混仪－质构仪联用法）
• 4.2.2.5 统计分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 抗性淀粉对小麦粉粉质特性的影响
• 4.3.1.1 三种小麦粉的粉质特性分析
• 4.3.1.2 不同抗性淀粉添加量对小麦粉粉质特性的影响
• 4.3.2 抗性淀粉对小麦粉揉混特性的影响
• 4.3.2.1 三种小麦粉的揉混特性分析
• 4.3.2.2 不同抗性淀粉添加量对小麦粉揉混特性的影响
• 4.3.3 抗性淀粉对小麦粉拉伸特性的影响
• 4.3.3.1 三种小麦粉的拉伸特性分析
• 4.3.3.2 不同抗性淀粉添加量对小麦粉拉伸特性的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 抗性淀粉对北方馒头加工品质的影响
• 5.1 引言
• 5.2 材料和方法
• 5.2.1 试验材料
• 5.2.2 试验方法
• 5.2.2.1 馒头蒸制方法
• 5.2.2.2 馒头评分方法和标准
• 5.2.2.3 馒头制品的物性指标检测
• 5.2.2.4 馒头色度测定
• 5.2.2.5 统计分析
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 抗性淀粉对馒头质构特性的影响
• 5.3.1.1 三种不同筋力馒头的质构特性分析
• 5.3.1.2 不同抗性淀粉添加量对馒头质构特性的的影响
• 5.3.2 抗性淀粉对馒头感官评分的影响
• 5.3.3 抗性淀粉对馒头老化过程的影响
• 5.3.4 抗性淀粉馒头评分与配粉糊化和流变学特性的相关性分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 抗性淀粉对面条加工品质的影响
• 6.1 引言
• 6.2 材料和方法
• 6.2.1 试验材料
• 6.2.2 试验方法
• 6.2.2.1 面条制作及色泽测定方法
• 6.2.2.2 面条最佳烹煮时间的测定
• 6.2.2.3 面条烹煮品质评价
• 6.2.2.4 面条的TPA 测定
• 6.2.2.5 面条剪切力的测定（质构仪法）
• 6.2.2.6 面条延伸性的测定
• 6.2.2.7 干面条断裂强度的测定（质构仪法）
• 6.2.2.8 面条感官评价方法
• 6.2.3 统计分析
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 抗性淀粉对面片色泽的影响
• 6.3.2 抗性淀粉对干面条烹煮特性的影响
• 6.3.3 抗性淀粉对面条质地结构的影响
• 6.3.3.1 抗性淀粉对鲜面条质地结构的影响
• 6.3.3.2 抗性淀粉对干面条质地结构的影响
• 6.3.4 抗性淀粉对干面条综合评分的影响
• 6.3.5 抗性淀粉面条评分与配粉糊化和流变学特性的相关性分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 抗性淀粉对面包加工品质的影响
• 7.1 引言
• 7.2 材料和方法
• 7.2.1 试验材料
• 7.2.2 试验方法
• 7.2.2.1 面包的制作方法
• 7.2.2.2 面包的评价方法
• 7.2.2.3 面包质构特性的测定
• 7.2.3 统计分析
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 抗性淀粉对面包质构特性的影响
• 7.3.1.1 两种筋力面包的质构特性分析
• 7.3.1.2 不同抗性淀粉添加量对面包质构特性的影响
• 7.3.2 抗性淀粉对面包感官评分的影响
• 7.3.3 抗性淀粉面包评分与配粉糊化和流变学特性的相关性分析
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的主要成果