林业科学  2012, Vol. 48 Issue (5): 29-35   PDF    
0

文章信息

祝美云, 林顺顺, 梁丽松, 王贵禧
Zhu Meiyun, Lin Shunshun, Liang Lisong, Wang Guixi
脱脂脱蛋白处理对不同糯性板栗粉糊化特性的影响
Influence of de-fat, de-proteins on pasting properties of different waxy chestnut powder
林业科学, 2012, 48(5): 29-35.
Scientia Silvae Sinicae, 2012, 48(5): 29-35.

文章历史

收稿日期:2011-05-25
修回日期:2012-02-12

作者相关文章

祝美云
林顺顺
梁丽松
王贵禧

脱脂脱蛋白处理对不同糯性板栗粉糊化特性的影响
祝美云1, 林顺顺1,2, 梁丽松2, 王贵禧2    
1. 河南农业大学食品科学技术学院 郑州 450002;
2. 中国林业科学研究院林业研究所 国家林业局林木培育重点实验室 北京 100091
摘要: 以不同糯性等级的6个板栗品种为试材,比较不同糯性品种板栗粉的糊化特性差异以及脱脂、脱蛋白处理对不同糯性品种板栗粉糊化特性的影响,进而分析蛋白质、脂肪与板栗糯性的关系。结果表明:1)高糯性品种板栗粉糊化黏度显著低于低糯性品种(P<0.05)。2)脱脂后,板栗粉RVA谱特征值改变不明显; 脱蛋白后,板栗粉糊化黏度显著升高,糊化温度降低。3)蛋白质含量与峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最终黏度和回复值显著负相关(P<0.05),脂肪含量与板栗粉糊化特征参数的相关性不明显。
关键词:脱脂板栗粉    脱蛋白板栗粉    RVA特征值    
Influence of de-fat, de-proteins on pasting properties of different waxy chestnut powder
Zhu Meiyun1, Lin Shunshun1,2, Liang Lisong2 , Wang Guixi2    
1. College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University Zhengzhou 450002;
2. Key Laboratory of Forestry Silviculture of State Forestry Administration Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry Beijing 100091
Abstract: In this paper, the 6 main varieties of Chinese chestnut were used as test materials to comparing gelatinization characteristics of chestnut powder of different waxy varieties and the influence of de-fat, de-proteins on pasting properties of the chestnut powder. The results showed that: 1) The paste viscosity of high-waxy varieties was significantly lower than Low-waxy varieties (P < 0.05). 2) After de-fat, chestnut powder RVA spectrum characteristics value did not apparently change, however after de-protein, chestnut powder pasting viscosity significantly increased, pasting temperature reduced. 3) A correlation analysis showed that: there were significant negative correlation(P < 0.05) between the protein content and peak viscosity, through viscosity, breakdown, final viscosity as well as setback, no correlation was found between the fat content and chestnut powder gelatinization characteristics.
Key words: de-fat chestnut powder    de-protein chestnut powder    RVA characteristics    

板栗(Castanea mollissima)属壳斗科(Fagaceae)栗属(Castanea),是我国最主要的经济林树种之一。中国板栗以其甜、香、糯的独特风味在世界食用栗中享有盛名。糯性是板栗最重要的食用品质之一。研究发现,板栗糯性与板栗淀粉性质(徐娟等, 2008吴雪辉等, 2003)及板栗粉的糊化特性具有密切关系。淀粉是板栗粉最重要的构成成分,其含量约占45%~65%;蛋白质和脂肪是板栗粉的另外2个主要组成成分,其含量分别为5.7%~12.7%和2.0%~7.4%。淀粉、脂肪、蛋白质是3类重要的天然高分子聚合物,在多成分构成的食品复杂体系中,除具有营养特性外,还极大地影响着食品的质构、流变学及其他一些理化性质(蔡丽明等, 2007沈鹏等, 2003李贤勇等, 2001)。通过各种方法对淀粉、脂肪、蛋白质的改性修饰一直是研究热点(徐忠等, 2010),如添加不同植物来源的淀粉(蜡质玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉)到浓缩牛奶后降低了牛奶-淀粉复合物的热稳定性,通过酸改性或交联处理降低淀粉水合分子体积能很好地改善其热稳定性(Tziboula et al., 1993);随着酪蛋白浓度的增加,玉米淀粉糊的糊化温度降低,冷糊黏度增加,假塑性增加(Goel et al., 1999);酪蛋白酸钠对不同来源植物淀粉形成凝胶体热焓特性的影响不同,除马铃薯淀粉之外,添加酪蛋白酸钠能增加[木薯(Maninot esculenta)、玉米(Zea may)、大米(Oryza sative)、小麦(Triticum aestivum)]淀粉的胶体黏度,从而导致起始温度、峰值温度和终止温度的升高(Bertolini et al., 2005);总蛋白质含量对食味品质的影响因谷蛋白相对于醇溶蛋白的含量的不同而异(吴洪凯等, 2009);将板栗粉添加到面包中可延缓面包老化,延长货架期(邵颖等, 2009)。淀粉是影响谷物及其原料糯性的主要物质,其分子特性及理化特性使食物具有最本质的糯性。研究发现除了淀粉之外,脂肪、蛋白质也同时参与了对食物的食用品质和加工性状的影响,并认为脂肪和蛋白质是通过与淀粉形成复合物(淀粉结合蛋白和淀粉结合脂)使淀粉性质发生改变,进而影响食物的糯性质地(Han et al., 2002aMartin et al., 2002Singh et al., 2008)。

对板栗粉性质的研究还鲜见报道, 本文以中国6个不同糯性主栽品种板栗为试材,比较不同糯性品种板栗粉的糊化特性差异以及脱脂、脱蛋白处理对不同糯性品种板栗粉糊化特性的影响,进而分析蛋白质和脂肪对板栗糯性的可能影响,同时为板栗的精深加工利用提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

参考梁丽松等(2009)对不同品种板栗糯性等级的分类结果(表 1),各品种板栗于2009年9—10月正常成熟后采收运至北京,装入保鲜袋中于0 ℃冷藏备用。

表 1 试验品种编号 Tab.1 Serial number of cultivars
1.2 试验方法 1.2.1 板栗原粉的制取

各品种健康生鲜板栗分别取100粒,脱壳、去内种皮后,新鲜栗仁迅速进行冷冻干燥去除水分,粉碎后过80目筛。收集筛下部分,即得板栗原粉(native chestnut powder,NCP)。

1.2.2 脱脂板栗粉的制取

参照Siswoyo(2004)的方法,略有改动。称取5 g板栗原粉,加入25 mL石油醚,涡旋脱脂15 min,5 000 r·min-1离心4 min,弃去上清液。再向沉淀中加入石油醚,按照上述过程重复提取5次。最后用无水乙醇洗1次,离心弃去上清液,将沉淀冷冻干燥,即得脱脂板栗粉(de-fat chestnut powder,DFCP)。重复3次,所得板栗粉混合备用。

1.2.3 脱蛋白板栗粉的制取

称取5 g板栗原粉,加入25 mL 0.2% NaOH溶液(Han et al., 2002b),涡旋提取30 min后于5 000 r·min-1离心5 min,弃去上清液。再向沉淀中加入0.2% NaOH溶液,按照上述过程重复提取5次。沉淀用25 mL去离子水洗3次,最后用无水乙醇洗1次,离心弃去上清液,将沉淀冷冻干燥,即得脱蛋白板栗粉(de-protein chestnut powder,DPCP)。重复3次,所得板栗粉混合备用。

1.3 板栗粉黏滞性的测定

上述方法获得的板栗原粉、脱脂板栗粉和脱蛋白板栗粉使用快速黏度仪(rapid visco analyser,简称RVA,澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产)测定样品糊化特性。每个样品测定3次。测定方法选用“Standard 1”标准方法,即:在测定搅拌过程中,罐内温度变化为50 ℃保持1 min→以12 ℃·min-1升温至95 ℃→95 ℃保持2.5 min→以12 ℃·min-1降温至50 ℃→50 ℃下保持2 min;搅拌器在起始10 s内转速为960 r·min-1,之后保持在160 r·min-1。黏度值用cp(RVA黏度单位)表示。7个RVA特征值分别为:峰值黏度(peak viscosity,PV),指淀粉糊在加热过程中达到的最高黏度;谷值黏度(through viscosity,TV),指淀粉糊在整个糊化过程中的最低黏度;最终黏度(final viscosity,FV),指整个糊化过程结束时淀粉糊的黏度;崩解值(breakdown,BD),指峰值黏度与谷值黏度的差值;回复值(setback,SB),指最终黏度与谷值黏度的差值;峰值时间(peak time,P time),淀粉糊黏度达到峰值黏度的时间;糊化温度(pasting temperature,P temperature),即在加热过程中淀粉开始糊化的温度。

1.4 数据分析

采用SPSS11.0软件,进行方差分析和相关性分析。

2 结果与分析 2.1 不同品种板栗粉的糊化特性

不同方法制取的板栗粉糊化黏度曲线的总体变化趋势是:在初始阶段,随着温度的升高板栗粉糊的黏度迅速升高,并在3.8~6.9 min时先后达到峰值黏度;随后在95 ℃温度保持阶段,糊化黏度有不同程度降低;至温度开始下降时,板栗粉糊化黏度再次升高,直至整个过程结束(图 1)。不同品种、不同糯性板栗粉之间糊化黏度曲线形状存在较大差异,脱脂、脱蛋白处理对板栗粉糊化黏度影响也较大。

图 1 不同方法制取的板栗粉RVA谱 Fig.1 Chestnut powder RVA profile of different extraction

在3个高糯性品种中,‘泰栗1号’板栗全粉的糊化黏度曲线形状与其他2个品种不同,主要表现为峰值时间较短,板栗全粉糊很快达到峰值黏度,与其他品种差异显著(P < 0.05)(图 1A图 1A′)。在温度保持和降低阶段,品种之间的变化趋势一致。3个低糯性品种的糊化黏度曲线重合性好,说明它们之间的糊化特性十分相近。比较不同糯性板栗全粉可知:低糯性品种板栗全粉的黏度显著高于高糯性品种(P < 0.05)。脱脂处理后的板栗粉除‘建选8号’外,其他各品种的糊化黏度曲线都出现了明显的峰值(图 1B图 1B′)。3个低糯性板栗的脱脂板栗粉的糊化黏度曲线形状基本一致,高糯性板栗中的‘泰栗1号’和‘小紫油栗’的糊化黏度曲线形状基本一致,与‘建选8号’的形状存在明显差异。从黏度值的变化可知:高糯性板栗中‘建选8号’在脱脂前后没有显著的黏度值改变,而‘泰栗1号’和‘小紫油栗’的在峰值黏度出现后的过程中,黏度明显低于板栗全粉;3个低糯性品种脱脂板栗粉的黏度在整个过程中都存在显著差异,其中‘铁粒头’和‘建选3号’在峰值黏度出现后的过程中,黏度明显低于板栗全粉,‘九家种’的脱脂板栗粉黏度在整个过程中都显著高于板栗全粉(P < 0.05)。可见脱脂处理对不同品种板栗粉糊化黏度的影响不同。

高糯性板栗粉脱蛋白处理后的糊化黏度峰值较平缓,而低糯性的糊化黏度峰值较尖锐,且脱蛋白处理后,各品种板栗粉的糊化黏度都较板栗原粉极显著提高(P < 0.01)(图 1C图 1C′)。同一糯性等级脱蛋白板栗粉的糊化黏度曲线形状基本一致,但品种之间的糊化黏度大小存在较大差异。在温度保持阶段,高糯性板栗粉的糊化黏度下降水平显著低于低糯性品种;在温度下降阶段,不同糯性板栗粉的糊化黏度增加的水平基本一致。

以上分析可知:脱脂、脱蛋白处理对板栗粉的糊化黏度大小及其变化趋势都有不同程度影响,这种影响在品种间存在差异,且与糯性存在一定联系。

2.2 不同品种间板栗粉糊化特征值比较

表 2可见:板栗粉的糊化特征值与品种密切相关,且不同糯性等级之间存在差异。板栗原粉峰值黏度、谷值黏度、最终黏度和回复值在同一糯性类型内品种间差异均不显著,但在不同糯性类型间则表现出明显差异,即高糯性显著低于低糯性(P<0.05)。崩解值与品种的关系更密切,受糯性类型的影响较小,其中‘泰栗1号’的值显著高于其他品种。在低糯性类型中,各品种板栗原粉的峰值时间和糊化温度之间均没有显著差异;在高糯性类型中,‘泰栗1号’的峰值时间显著低于其他2个品种(P<0.05),而‘建选8号’的糊化温度显著高于其他2个品种(P<0.05)。脱脂板栗粉:峰值黏度在同一糯性类型的品种间差异不显著,但是低糯性类型的峰值黏度显著高于高糯性类型(P<0.05)。其他6个RVA特征值无论在同一糯性类型内的品种间还是不同糯性类型之间都存在不同程度差异。谷值黏度、最终黏度和回复值这3个特征值在同一糯性类型的品种间均存在显著差异(P<0.05);崩解值、糊化温度和峰值时间在同一糯性类型的品种间以及在不同糯性类型之间差异均较小。脱蛋白板栗粉对于不同糯性类型脱蛋白板栗粉而言,除了回复值在不同糯性类型之间的差异较小外,其他6个RVA参数均表现出与糯性密切相关,其中高糯性品种普遍具有较高的谷值黏度、最终黏度和峰值时间,而低糯性类型则具有更高的峰值黏度、崩解值和糊化温度。脱蛋白处理后,各品种RVA特征值之间依然存在差异。

表 2 不同板栗粉品种间RVA特征值多重比较 Tab.2 Duncan's results of RVA characteristic value on different varieties of chestnut powder

以上分析可知:板栗粉的糊化特征除了与品种密切相关外,还与糯性类型相关,说明板栗糯性可以在一定程度上与板栗粉的糊化特性相联系。

2.3 脱脂、脱蛋白处理对板栗粉糊化特征值的影响

图 2可见:脱脂、脱蛋白处理后,板栗粉的糊化特征值发生了不同程度改变。从差值可以看出,脱蛋白处理对板栗粉的糊化特性的影响显著大于脱脂处理,尤其是对板栗粉糊黏度的影响。除糊化温度外,各品种脱蛋白处理对其他6个参数的影响均显著,脱蛋白处理使板栗粉糊化黏度显著升高,峰值时间显著降低。脱脂处理对板栗粉谷值黏度、崩解值、最终黏度的影响较显著,但各品种脱脂后的变化趋势不尽相同;对峰值黏度、回复值和糊化温度的影响相对较小;脱脂处理对峰值时间的影响与品种密切相关。

图 2 不同方法制取的板栗粉RVA特征值的变化 Fig.2 Different value of RVA characteristic values in chestnut powder extracted by different methods
2.4 不同糯性等级各处理板栗粉间糊化特征值差异性比较

表 3可知:在同一糯性类型中,脱蛋白板栗粉的峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最终黏度和回复值显著高于板栗原粉和脱脂板栗粉(P<0.05),脱脂板栗粉和板栗原粉之间没有显著差异;脱脂、脱蛋白处理对高糯性类型板栗粉的峰值时间和糊化温度以及低糯性类型板栗粉糊化温度的影响不显著,但使低糯性板栗粉的峰值时间显著缩短(P<0.05)。

表 3 不同板栗粉RVA特征值多重比较 Tab.3 Duncan's results of RVA characteristic value on different chestnut powder

各处理的高糯性类型板栗粉的峰值黏度均低于低糯性类型,但糊化温度在不同糯性类型之间均没有显著差异。低糯性板栗原粉较高糯性板栗原粉具有更高的谷值黏度、最终黏度和回复值,崩解值和峰值时间在二者之间均没有显著差异;低糯性脱脂板栗粉较高糯性脱脂板栗粉具有更高的谷值黏度、崩解值、最终黏度、回复值和较低的峰值时间;低糯性脱蛋白板栗粉较高糯性脱蛋白板栗粉有较高的崩解值和较低的峰、谷值黏度、最终黏度,其他特征值在处理之间没有显著差异。

以上分析可见:脱脂、脱蛋白处理对板栗粉糊化特征值的影响与其糯性类型有一定关系,推测蛋白质和脂质与板栗糯性可能存在一定联系。

3 结论与讨论

1)糯性是板栗重要口腔触觉质地特性。本研究对不同糯性等级板栗粉RVA谱黏滞性测定结果显示:高糯性品种板栗粉糊化黏度值均低于低糯性品种。出现此种情况可能源于板栗种仁中脂肪和蛋白质对板栗粉黏滞性影响。由于板栗中脂肪和蛋白质的含量相对淀粉较低,对糯性口感的影响远远小于淀粉的影响,淀粉是影响谷物食品糯性的最主要物质,其分子特性及理化特性使食物具有最本质的糯性。从而使板栗粉的糯性等级与该板栗粉的RVA谱特征值出现不一致的现象(即研究发现高糯性品种板栗淀粉的RVA谱黏度值显著高于低糯性品种),这是因为板栗原粉中含的蛋白质使板栗粉糊化黏度显著降低,同时又由于蛋白质含量在不同品种中差异,即高糯性品种的蛋白质含量显著高于低糯性品种。使蛋白质对高糯性品种板栗粉糊化黏度的影响大于低糯性,从而出现板栗粉的糯性等级与该板栗粉的RVA特征值不一致的现象。另外,当对板栗原粉同时进行脱脂脱蛋白处理后发现,高糯性品种板栗粉的糊化黏度高于低糯性,即与糯性等级与RVA特征值表现一致。同时还发现,脱脂处理、脱蛋白后板栗粉的RVA谱黏度值在不同糯性等级之间差异变小。

2)Iupano等(1999)对乳清浓缩蛋白和木薯淀粉的研究发现:淀粉糊化先于蛋白质变性并破坏蛋白质的网络结构;由于乳清浓缩蛋白含乳清蛋白、乳糖和钙离子使得淀粉的糊化温度升高。当板栗粉中蛋白存在时,板栗粉的糊化会受到一定程度的抑制,使得其糊化温度较高,达到峰值黏度所需的时间较长,并且糊化黏度较低。板栗粉脱蛋白后更容易糊化,且糊化黏度显著升高,热稳定性发生改变。这与Baxter等(2004)认为的添加醇溶蛋白能使得稻米黏性极显著降低的结论基本一致。板栗粉脱脂处理后崩解值明显升高, 回复值有所降低, 而其在最高黏度、谷值黏度、最终黏度上的变化特征则不甚明显。这与刘奕等(2005)对稻米脱脂与未脱脂米粉的RVA特征值比较结果一致。

3)板栗粉的糊化特性与品种相关,同时在不同糯性等级之间存在差异。说明板栗粉的糊化特性在一定程度上与板栗糯性相联系。淀粉使板栗具有基本的糯性口感,蛋白质和脂质通过对淀粉特性产生影响,进而与糯性相联系。

参考文献(References)
[] 蔡丽明, 高群玉. 2007. 淀粉-脂类复合物的研究现状及展望. 粮油加工(2): 85–87.
[] 李贤勇, 王元凯, 王楚桃. 2001. 稻米蒸煮品种与营养品种的相关性分析. 西南农业学报, 14(3): 21–24.
[] 梁丽松, 徐娟, 王贵禧, 等. 2009. 板栗淀粉糊化特性与淀粉粒粒径及直链淀粉含量的关系. 中国农业科学, 42(1): 251–260.
[] 刘奕, 徐海明, 程方民, 等. 2005. 稻米脱脂与未脱脂米粉的DSC热力曲线和RVA特征值比较. 浙江大学学报:农业与生命科学版, 31(5): 518–523.
[] 邵颖, 魏宗烽. 2009. 板栗粉对面包老化及品质影响的研究. 中国酿造(9): 137–139.
[] 沈鹏, 罗秋香, 金正勋. 2003. 稻米蛋白质与蒸煮食味品种关系研究. 东北农业大学学报, 34(4): 368–371.
[] 吴洪凯, 刘世家, 江玲, 等. 2009. 稻米蛋白质组分及总蛋白质含量与淀粉RVA谱特征值的关系. 中国水稻科学, 23(4): 421–426.
[] 吴雪辉, 张加明. 2003. 板栗淀粉的性质研究. 食品科学, 24(6): 38–41.
[] 徐娟, 梁丽松, 王贵禧, 等. 2008. 不同品种板栗贮藏前后淀粉糊化特性研究. 食品科学, 29(2): 435–439.
[] 徐忠, 缪铭. 2010. 功能性变性淀粉. 北京:中国轻工业出版社: 163–169.
[] Baxter G, Blanchard C, Zhao J. 2004. Effects of protein on the textural and pasting properties of rice flour and starch. Journal of Cereal Science, 40(3): 205–211. DOI:10.1016/j.jcs.2004.07.004
[] Bertolini A C, Greamer L K, Eppink M., et al. 2005. Some rheological properties of sodium caseinate-starch gels. J Agric Food Chem, 53(6): 2248–2254. DOI:10.1021/jf048656p
[] Goel P K, Singhal R S, Kulkarni P R. 1999. Studies on interaction of corn starch with casein and casein hydrolysates. Food Chemistry, 64(3): 383–389. DOI:10.1016/S0308-8146(98)00134-4
[] Han X Z, Campanella O H, Guanc H, et al. 2002a. Influence of maize starch granule-associated protein on the rheological properties of starch pastes. PartⅠ.Large deformation measurements of paste properties. Carbohydrate Polymers, 49(3): 315–321.
[] Han X Z, Campanella O H, Guanc H, et al. 2002b. Influence of maize starch granule-associated protein on the rheological properties of starch pastes. Part Ⅱ.Dynamic measurements of viscoelastic properties of starch pastes. Carbohydrate Polymers, 49(3): 323–330.
[] Hattori M, Yang W H, Takahashi K. 1995. Functional changes of carboxymethyl potato starch by conjugation with whey proteins. J Agric Food Chem, 43(8): 2007–2011. DOI:10.1021/jf00056a009
[] Lupano C E, Gonzulez S. 1999. Gelation of whey protein concentrate-cassava starch in acidic conditions. J Agric Food Chem, 47(3): 918–923. DOI:10.1021/jf980793x
[] Martin M, Fitzgeral M A. 2002. Proteins in rice grains influence cooking properties. Journal of Cereal Science, 36(3): 285–294. DOI:10.1006/jcrs.2001.0465
[] Singh S, Singh G, Singh P, et al. 2008. Effect of water stress at different stages of grain development on the characteristics of starch and protein of different wheat varieties. Food Chemistry, 108(1): 130–139. DOI:10.1016/j.foodchem.2007.10.054
[] Tri Agus Siswoyo. 2004. Physicochemical characteristics of mlinjo(Gnetum gnemon) starch-lipid. Journal ILMU DASAR, 5(2): 97–102.
[] Tziboula A, Muir D D. 1993. Milk protein-carbohydrate interactins. International Dairy Journal, 3(3): 209–223. DOI:10.1016/0958-6946(93)90065-8