木薯淀粉是酸奶、酱料等食品中常见的一种增稠 剂，可赋予食品黏润、适宜的口感，并兼有乳化、稳 定或使其呈悬浮状态的作用。但因其易老化，冻融稳 定性、黏度稳定性差，不耐酸等特点限制了其在食品 中的应用。

黄原胶的黏度较高，具有一定的耐酸、碱、盐特 性和高耐热稳定性，是性能最为优越的生物胶之一，其 独特的理化性能使之集增稠、悬浮及乳化稳定等功能于 一身[1-2]。正是由于黄原胶的优点，黄原胶对淀粉糊化、 流变学性质的影响受到较多研究者的关注[3-6]。但是，黄 原胶对淀粉耐热稳定性，耐酸性等的研究报道较少。本 实验通过研究黄原胶对木薯淀粉糊化特性、黏度稳定 性、冻融稳定性的影响，以期为淀粉与食用胶的复配 物在食品工业中的应用提供一定的参考。

i材料与方法

1.1材料、试剂与仪器

木薯淀粉广西武鸣县吉瑞淀粉厂；黄原胶苏州 丹尼斯克（中国)有限公司。

柠檬酸钠、柠檬酸国药集团化学试剂有限公司。 AB-104N电子天平梅特勒-托利多仪器(上海)有限 公司；Techmaster型快速黏度分析仪(RVA) 澳大利亚 Newport Scientific 公司；BCD-NKSS212 冰箱苏州三星 电子有限公司；RVDV- II +P型Brookfield黏度仪美国 Brookfield公司；LW200光学显微镜上海光学仪器厂。

1.2方法

分别称取不同质量比的木薯淀粉-黄原胶（10:0、 9.5:0.5、9:1、8.5:1.5、8:2)与去离子水混合于RVA专用 铝盒内，调制成质量分数6%的混合悬浮液(以干基计)。 RVA测定程序如下：10s内转速由960r/min降到160r/min 并稳定，从50°C开始升温，经过3min 42s升至95°C， 并保温1.5min，黄原胶对木薯淀粉糊化特性及其糊稳定性的影响，经过3min 48s降温至50°C，50°C保温 2mm[7]。

1.2.2稳定性

1.2.2.1耐热稳定性

分别称取一定量淀粉、质量比为8:2的淀粉-黄原 胶，用去离子水配制成质量分数6%淀粉悬浮液于四口 烧瓶中，常温下搅拌均匀后，在超级恒温水浴(70C升 温至95 C)中使淀粉完全糊化，分别在70、80、95 C 保温 0、5、10、15、30、60min 时取样，以 Brookfield 黏度仪测定黏度(转子SC4-29)。

1.2.2.2耐酸稳定性

分别称取一定量淀粉、质量比为8:2的淀粉-黄原 胶，用柠檬酸缓冲液(pH3)配制成质量分数6%淀粉悬浮 液于四口烧瓶中，在常温下搅拌均匀后，在超级恒温 水浴(70C升温至95 C)中使淀粉完全糊化，分别在70、 80、95C保温 0、5、10、15、30、60mm 时取样， 测定黏度。

1.2.2.3冻融稳定性

淀粉的冻融稳定性可以用析水率来反映，析水率越 低，冻融性稳定性越好，反之越差。将不同质量比淀 粉-黄原胶用去离子水配制成质量分数3%淀粉乳(以干基 计)，在沸水中糊化20mm，冷却至室温后转移至带有 刻度的离心管中，置于一 18C的冰箱中冷冻22h,每隔 22h后取出在30C水浴中解冻2h,在8000r/mm条件下 离心20mm，计算其析水率[3]。冻融周期为5d。 脱水后淀粉乳质量 脱水前淀粉乳质量

1.2.3颗粒形貌

取不同处理条件下的淀粉、淀粉-黄原胶样品，滴 至载玻片上，用0.1mol/L碘液染色，盖好盖玻片后， 在显微镜(X 100)下观察颗粒形态[8]。

2结果与分析

2.1糊化特性

从图1可以看出，随着黄原胶在共混体系中比例的 增加，起始黏度增加，这是由于黄原胶在水中能快速 溶解，具有低浓高黏的特性，使整个体系的起始黏度 有所增加[1]。随着温度升高，淀粉吸水膨胀，峰值黏 度、终值黏度、成糊温度、起始糊化时间明显高于原 淀粉，这与Sikora等[9]报道的一致。黄原胶对木薯淀粉糊化特性及其糊稳定性的影响，其原因是：淀粉 糊化过程的本质是水分子进入淀粉颗粒中，结晶相和无 定形相的淀粉分子间氢键断裂，破坏淀粉分子间的缔合 状态，分散在水中的过程[10]。而黄原胶具有良好的水溶 性，当它进入该体系后，与淀粉竞争吸附体系中的水 分，水分的缺失使得淀粉糊化变得缓慢，起始糊化温 度升高。同时，黄原胶和淀粉之间存在着一定的协同 性[9，n]，使得体系的峰值黏度、终值黏度高于原淀粉， 热糊稳定性、冷糊稳定性提高，回值(终值黏度一最低 点黏度）低于原淀粉。

3200

2800

2400

2000

1600

1200

800

400

0

 

100

90

80

70

60

50

d

0100 200 300 400 500 600 700 800

糊化时间/S

木薯淀粉与黄原胶质量比为9.5:0.5、9.0:1.0、8.5:1.5、8.0:2.0。

图1木薯淀粉与黄原胶混合体系的糊化曲线

Fig. 1 Pasting curve of mixed system between tapioca starch and xanthan gum

2.2 稳定性

以上实验可以发现，随着黄原胶含量的增加，混 合体系RVA参数值的变化更为明显。黄原胶对木薯淀粉糊化特性及其糊稳定性的影响，其中，当木薯淀 粉-黄原胶质量比为8:2时，体系的峰值黏度最高，回 值最低。综合考虑应用效果，选取在质量比为8:2时考 察黄原胶对淀粉稳定性的影响。

2.2.1 热稳定性

 

处理方法

1. 70°C; 2. 80°C; 3. 95°C; 4. 95°C保温 5min; 5. 95°C保温 10min;

6. 95°C保温 15min; 7. 95°C保温30min; 8. 95°C保温60min。图 3 同。

图2木薯淀粉、木薯淀粉-黄原胶在不同处理方法下的热稳定性

Fig.2 Thermal stabilities of tapioca starch and tapioca starch- xanthan gum paste

从图2可以看出，木薯原淀粉黏度从80 C开始逐渐 上升，至95C时黏度上升明显，但是95C保温时间至 15mm后黏度降低。这主要是在加热过程中，起始阶段 水分只是单纯地进入淀粉粒的微晶束的间隙中，产生有 限的膨胀，黏度没有明显变化。进一步加热至糊化温 度时，水分子进入淀粉粒内部，与一部分淀粉分子结 合，颗粒突然膨胀，黏度开始增加。随着加热时间的 延长，由于外界的热使氢键断裂，破坏了分子间的缔 合状态，部分直链淀粉渗漏，黏度大幅度增加。但是 淀粉分子间的氢键作用力较弱，加热时间过长微晶束解 体，淀粉粒成碎片状，黏度降低。黄原胶加入使得淀 粉的黏度稳定性有明显的提高，95°C条件下糊化5min时 黏度达到最大，高温保持10、15、30、60min时黏度 变化幅度小。这首先是由于黄原胶本身的耐热性较好； 其次，淀粉-黄原胶复合体系为淀粉颗粒及渗漏出的直链 淀粉分散于胶体体系中[6]，黄原胶围绕在淀粉周围降低 了热对淀粉的降解。

 

2.2.2酸稳定性

淀粉作为增稠剂经常用于酸性食品体系中，但是酸 性环境下淀粉的性质并不稳定[12]。黄原胶对木薯淀粉糊化特性及其糊稳定性的影响，图3为淀粉在pH值 为3的柠檬酸缓冲液中的黏度特性。

 

图3木薯淀粉、木薯淀粉-黄原胶在不同处理方法下的酸稳定性

Fig.3 Stabilities of tapioca starch and tapioca starch-xanthan gum paste in citric acid

从图3可以看出，在加热过程中木薯淀粉黏度在80C 左右最高，至95C黏度较低，95C保温10min时黏度 计几乎测不到黏度，说明淀粉在糊化过程中，柠檬酸 对其有强的降解作用。而加入黄原胶后，虽然糊化温 度提高，但是黏度稳定性得到较大的提高，95 C保温 10min后，黏度才有所下降，这说明黄原胶能提高木薯 淀粉酸环境下黏度稳定性。

2.2.3冻融稳定性

淀粉作为增稠剂赋予食品黏润、适宜的口感，但 是，食品冷冻-解冻过程中淀粉老化析水，使得食品质 构受到影响。因此，淀粉冻融稳定性的研究与应用对 食品加工和保藏等有重要意义[13]。图4为黄原胶对木薯 淀粉冻融稳定性的影响。

从图4可以看出，原淀粉在冻融1d后，析水率达 30°%，析水现象明显，冻融至2〜3d时析水率提高幅度 大，至4〜5d时析水率提高不明显。黄原胶能显著降低 淀粉的析水率，共混体系在冻融1d后析水现象不明显， 随着黄原胶配比的增加，淀粉的冻融稳定性提高。其 中质量比为8.5:1.5、8:2的共混体系在冻融3d后才有析 水现象，冻融5d时析水率为10%左右，这说明黄原胶 能显著提高木薯淀粉的冻融稳定性。

 

冻融时间/d

图4木薯淀粉与木薯淀粉-黄原胶混合体系的冻融稳定性

Fig.4 Frozen-thaw stability of mixed system between tapioca starch and xanthan gum

木薯淀粉冻融稳定性差的原因为：在降温和储藏过 程中，分子势能作用使得淀粉分子从高能态的无序化逐 步趋于低能态的有序化，产生淀粉回生[14];冷冻过程中 水分转变成冰晶，提高了淀粉乳的固形物含量，这将 促进淀粉分子间氢键相互作用，从而形成海绵状物质析 出水。黄原胶能改善木薯淀粉冻融性主要是由于：一方 面，黄原胶为稳定高分子刚性螺旋形聚合物，这使得 黄原胶具有良好的持水性[4,15]，由图5c可知，黄原胶分 布在淀粉颗粒周围，因而抑制了水分析出体系外；另一 方面，木薯淀粉-黄原胶共混体系中，黄原胶为连续 相，淀粉为分散相[3]，黄原胶作为连续相和木薯淀粉分 子间存在着相互作用[5]，黄原胶对木薯淀粉糊化特性及其糊稳定性的影响，这在一定程度上减少了淀粉分 子之间的相互作用使得回生程度降低，即析水率降低。

2.3颗粒结构

 

 

a. 80C木薯淀粉；b. 95C木薯淀粉；c. 80C木薯淀粉-黄原胶 (质量比8:2); d.95C木薯淀粉-黄原胶(质量比8:2)。图6同。

图5木薯淀粉、木薯淀粉-黄原胶颗粒形态(X 100)

Fig.5 Granular shape of tapioca starch and tapioca starch- xanthan gum in hot water (X 100)

 

 

淀粉糊化为：淀粉颗粒溶胀一淀粉分子分散一淀粉 颗粒溶解的过程。通过光学显微镜观察不同介质中木薯 淀粉颗粒表面结构的变化，进一步说明黄原胶对淀粉糊 化特性的影响。

图5为木薯淀粉、木薯淀粉-黄原胶糊化过程中的 表面颗粒结构变化，如图5所示，80°C时原淀粉颗粒开 始膨胀，淀粉开始糊化，95 °C时淀粉颗粒形态消失， 淀粉完全糊化；共混体系80°C时淀粉颗粒结构明显，只 有少量淀粉开始膨胀，95 °C时淀粉颗粒显著膨胀，但 是颗粒未破碎。由图5可知，加入黄原胶提高了木薯淀 粉的起始糊化温度，与2.1节中糊化曲线相符；共混体 系中淀粉颗粒膨胀而未破碎，说明黄原胶能抑制热对淀 粉颗粒的破坏，提高了淀粉的耐热稳定性，这与图2淀 粉-黄原胶热稳定性曲线一致。

图6为pH3的柠檬酸缓冲液中木薯淀粉、木薯淀粉- 黄原胶的表面颗粒结构变化。a、b为木薯原淀粉，c、 d为淀粉-黄原胶混合体系。

 

ab

 

cd

图6 木薯淀粉、木薯淀粉-黄原胶酸环境颗粒形态(X 100) Fig.6 Granular shape of tapioca starch and tapioca starch- xanthan gum in citric acid (X 100)

如图6所示，80°C时木薯原淀粉颗粒膨胀，部分 淀粉颗粒成碎片状，95 °C时淀粉颗粒消失，颗粒降解 程度较高；共混体系80°C时木薯淀粉颗粒结构明显，少 量淀粉开始膨胀，95 °C时淀粉颗粒显著膨胀，黄原胶对木薯淀粉糊化特性及其糊稳定性的影响，但是颗 粒未破碎，未被酸降解为碎片状。由图6可知，木薯 原淀粉耐酸性弱，淀粉易被酸降解，淀粉黏度降低幅 度大；黄原胶分布于淀粉颗粒周围抑制了酸对淀粉的降 解，黏度变化幅度小，提高了淀粉的耐酸稳定性，这

与图3的黏度曲线相符。

3结论

3.1在糊化过程中，黄原胶-木薯淀粉混合体系与木薯 原淀粉相比，起始黏度、峰值黏度提高，起始糊化温 度提高，热糊稳定性、冷糊稳定性提高。

3.2黄原胶的加入提高了木薯淀粉在热、酸环境中的 黏度稳定性及冻融稳定性。

3.3采用光学显微镜观察木薯淀粉在水及酸介质中糊化 颗粒结构变化，发现黄原胶可明显抑制热、酸对木薯 淀粉的降解作用。