一、研究背景
食品中凝膠種類常見的有蛋白質凝膠和多糖凝膠，是由蛋白質或淀粉凝膠化形成特定的三維空間網絡結構。淀粉凝膠作為多糖凝膠的代表，在實際的食品加工中有廣泛應用。淀粉凝膠介于固體和液體之間，是膠體的一種特殊存在形式。淀粉類凝膠食品，是指淀粉經過糊化后形成凝膠的一類食品的總稱，由淀粉和水分構成，水分活度高，具有一定彈性硬度的透明或半透明的食品。
在食品生產過程中，米粉、粉絲等存在口感差、易斷、易糊湯、筋力不足等問題，為獲得良好的口感、增強耐煮性或增強筋道，通常生產中會加入明礬來提升產品質量。明礬的主要由硫酸鋁鉀組成，常在油條、粉絲、粉條等傳統食品中加入，起到改良品質和膨松效果。加入明礬后，淀粉凝膠的彈性模量、黏性模量值均會上升，表現出更好的彈性。除明礬外，可以添加各種食品添加劑改善產品品質，如食品膠類（羧甲基纖維素鈉、魔芋葡聚糖、沙蒿膠、卡拉膠等）和乳化劑類（硬脂酰乳酸鈉、單甘脂、聚丙烯酸鈉等）。食品膠是一類相對分子質量大，溶于水，與水發生反應增加溶液黏度，同時以輔料形式添加到食品原料中，通過改善食品原料性質，以改善食品品質的食品添加劑。食品膠能夠通過物理方式有效地鎖住食品中的水分，能夠提高凝膠制品的保水性和質構特性，同時大部分食品膠能夠顯著提高流體黏度，對混合體系增稠、穩定起到有效作用。而食品膠能夠發揮增稠作用是因為其內部有許多親水基團如羥基羧基等，這些基團與水發生反應，發揮作用。
山西農業大學陳振家副教授團隊在《食品工業》期刊上發表了題目為“不同添加劑對馬鈴薯淀粉凝膠特性的影響”的論文。文章選用晉薯16號馬鈴薯淀粉與明礬、玉米變性淀粉、沙蒿膠、單甘脂4種添加劑進行混合，通過探究分析淀粉凝膠的質構特性比較不同改良劑對淀粉凝膠的影響，通過分析糊化特性和動態流變及比較淀粉凝膠微觀形態和紅外光譜，研究不同添加物對淀粉凝膠的影響。
文章中使用到快速黏度分析儀來測定馬鈴薯淀粉凝膠的糊化特性，并且快速黏度分析儀由我們上海保圣自主研發，那么具體操作方法是什么呢？
二、實驗方法
1. 混合粉制備
將明礬按0.176%（100 mg/kg Al3+），0.527%（300 mg/kg Al3+）和0.88%（500 mg/kg Al3+）的添加量與馬鈴薯淀粉混合；將變性淀粉按0.5%，5.0%和10.0%的添加量與馬鈴薯淀粉混合；將沙蒿膠按0.1%，0.3%，0.5%，0.7%和0.9%的添加量與馬鈴薯淀粉混合；將單甘脂按0.1%，0.3%，0.5%和0.7%的添加量與馬鈴薯淀粉混合（添加量均為干粉比重）。
2. 淀粉凝膠制備
將淀粉與水按1︰4 g/mL稱量；將部分水與淀粉攪勻，調漿；采用電磁爐210℃模式將水煮沸，倒入勻漿持續攪拌；糊呈透明狀，溫度調至100℃，繼續攪拌至呈膜狀。快速分批盛放至25 mL塑料透明盒中，反復敲打至無氣泡；室溫放置冷卻2 h，放入冰箱冷藏22 h。
3. 糊化性質測定
與采用快速黏度儀RVA（型號RAPID-20，上海保圣實業發展有限公司）對淀粉糊化參數進行測定，測定時用105 ℃恒重法測定淀粉含水率（食品中水分的測定GB/T 5009.3—2010）。根據水分基，選擇標準樣品質量、標準水質量，計算實際樣品用量及水添加量。在RVA專用鋁盒中加入3 g左右樣品，加入35 mL左右水，攪拌均勻（觀察是否有樣品團塊懸浮在水面或殘留在槳葉表面），放入儀器測定。采用升溫/降溫循環，糊化程序：50℃保持1 min，4 min內加熱至95 ℃保溫5.5 min，4 min內冷卻至50 ℃并保持4 min。旋轉漿在起始10 s內旋轉速度960 r/min，保持160 r/min至結束。
三、實驗結果
1.不同添加劑對淀粉糊化特性分析
圖片圖1 不同添加劑對淀粉糊化特性影響
圖片表1 不同添加劑對淀粉糊化參數的影響
用RVA測定升降溫過程中馬鈴薯淀粉與各添加劑共混體系的黏度變化，考察體系糊化和短期回生特性，得到的RVA結果見圖1和表1。從圖1可以看出，各種添加劑的加入都使馬鈴薯淀粉糊的峰值黏度、回生值、糊化溫度、衰減值在不同程度上有所改變，但整個RVA輪廓線與原淀粉相似。一定添加量的不同添加劑馬鈴薯淀粉的糊化特征參數見表1。與空白組比較，0.7%沙蒿膠、5%變性淀粉和0.176%明礬的添加，糊化溫度都有所提高，峰值黏度降低，最終黏度下降。0.3%單甘脂共混體系脂峰值黏度和最終黏度達到最大，分別為8052.29±15.20和6098.89±187.53，最低黏度和回生值最低，分別為1953.4±280.40和2612.27±92.43。
與空白組馬鈴薯淀粉（PS）相比，0.176%明礬添加量使混合體系的最終黏度顯著上升。在快速黏度曲線中，添加明礬后衰減值變小，說明添加明礬能夠顯著提高淀粉糊的熱穩定性。相反，添加明礬降低峰值黏度，可能是因為Al3+與負電荷的磷酸子基團形成離子鍵，導致淀粉結晶結構中斷，黏度降低。
多糖和浸出的直鏈淀粉或溶脹淀粉之間的協同作用是最低黏度增加的原因。衰減值降低，表明沙蒿膠的加入會提高淀粉糊的穩定性。回生值反映短期回生程度，加入沙蒿膠，回生值降低，表明沙蒿膠的加入能夠抑制PS的短期回生，這可能與分子與溶脹顆粒之間的相互作用有關。淀粉糊化膨脹時，與直鏈淀粉相互作用，形成配合物，附著在淀粉顆粒表面，淀粉結合受到抑制，從而降低混合體系黏度；同時淀粉顆粒被單甘脂配合物覆蓋，難以破碎，也相應提高起始糊化溫度。
一、研究背景食品中凝膠種類常見的有蛋白質凝膠和多糖凝膠，是由蛋白質或淀粉凝膠化形成特定的三維空間網絡結構。淀粉凝膠作為多糖凝膠的代表，在實際的食品加工中有廣泛應用。淀粉凝膠介于固體和液體之間，是膠體的一種特殊存在形式。淀粉類凝膠食品，是指淀粉經過糊化后形成凝膠的一類食品的總稱，由淀粉和水分構成，水分活度高，具有一定彈性硬度的透明或半透明的食品。在食品生產過程中，米粉、粉絲等存在口感差、易斷、易糊湯、筋力不足等問題，為獲得良好的口感、增強耐煮性或增強筋道，通常生產中會加入明礬來提升產品質量。明礬的主要由硫酸鋁鉀組成，常在油條、粉絲、粉條等傳統食品中加入，起到改良品質和膨松效果。加入明礬后，淀粉凝膠的彈性模量、黏性模量值均會上升，表現出更好的彈性。除明礬外，可以添加各種食品添加劑改善產品品質，如食品膠類（羧甲基纖維素鈉、魔芋葡聚糖、沙蒿膠、卡拉膠等）和乳化劑類（硬脂酰乳酸鈉、單甘脂、聚丙烯酸鈉等）。食品膠是一類相對分子質量大，溶于水，與水發生反應增加溶液黏度，同時以輔料形式添加到食品原料中，通過改善食品原料性質，以改善食品品質的食品添加劑。食品膠能夠通過物理方式有效地鎖住食品中的水分，能夠提高凝膠制品的保水性和質構特性，同時大部分食品膠能夠顯著提高流體黏度，對混合體系增稠、穩定起到有效作用。而食品膠能夠發揮增稠作用是因為其內部有許多親水基團如羥基羧基等，這些基團與水發生反應，發揮作用。山西農業大學陳振家副教授團隊在《食品工業》期刊上發表了題目為“不同添加劑對馬鈴薯淀粉凝膠特性的影響”的論文。文章選用晉薯16號馬鈴薯淀粉與明礬、玉米變性淀粉、沙蒿膠、單甘脂4種添加劑進行混合，通過探究分析淀粉凝膠的質構特性比較不同改良劑對淀粉凝膠的影響，通過分析糊化特性和動態流變及比較淀粉凝膠微觀形態和紅外光譜，研究不同添加物對淀粉凝膠的影響。文章中使用到快速黏度分析儀來測定馬鈴薯淀粉凝膠的糊化特性，并且快速黏度分析儀由我們上海保圣自主研發，那么具體操作方法是什么呢？二、實驗方法1. 混合粉制備將明礬按0.176%（100 mg/kg Al3+），0.527%（300 mg/kg Al3+）和0.88%（500 mg/kg Al3+）的添加量與馬鈴薯淀粉混合；將變性淀粉按0.5%，5.0%和10.0%的添加量與馬鈴薯淀粉混合；將沙蒿膠按0.1%，0.3%，0.5%，0.7%和0.9%的添加量與馬鈴薯淀粉混合；將單甘脂按0.1%，0.3%，0.5%和0.7%的添加量與馬鈴薯淀粉混合（添加量均為干粉比重）。2. 淀粉凝膠制備將淀粉與水按1︰4 g/mL稱量；將部分水與淀粉攪勻，調漿；采用電磁爐210℃模式將水煮沸，倒入勻漿持續攪拌；糊呈透明狀，溫度調至100℃，繼續攪拌至呈膜狀。快速分批盛放至25 mL塑料透明盒中，反復敲打至無氣泡；室溫放置冷卻2 h，放入冰箱冷藏22 h。3. 糊化性質測定與采用快速黏度儀RVA（型號RAPID-20，上海保圣實業發展有限公司）對淀粉糊化參數進行測定，測定時用105 ℃恒重法測定淀粉含水率（食品中水分的測定GB/T 5009.3—2010）。根據水分基，選擇標準樣品質量、標準水質量，計算實際樣品用量及水添加量。在RVA專用鋁盒中加入3 g左右樣品，加入35 mL左右水，攪拌均勻（觀察是否有樣品團塊懸浮在水面或殘留在槳葉表面），放入儀器測定。采用升溫/降溫循環，糊化程序：50℃保持1 min，4 min內加熱至95 ℃保溫5.5 min，4 min內冷卻至50 ℃并保持4 min。旋轉漿在起始10 s內旋轉速度960 r/min，保持160 r/min至結束。三、實驗結果1.不同添加劑對淀粉糊化特性分析
圖片圖1 不同添加劑對淀粉糊化特性影響
圖片表1 不同添加劑對淀粉糊化參數的影響用RVA測定升降溫過程中馬鈴薯淀粉與各添加劑共混體系的黏度變化，考察體系糊化和短期回生特性，得到的RVA結果見圖1和表1。從圖1可以看出，各種添加劑的加入都使馬鈴薯淀粉糊的峰值黏度、回生值、糊化溫度、衰減值在不同程度上有所改變，但整個RVA輪廓線與原淀粉相似。一定添加量的不同添加劑馬鈴薯淀粉的糊化特征參數見表1。與空白組比較，0.7%沙蒿膠、5%變性淀粉和0.176%明礬的添加，糊化溫度都有所提高，峰值黏度降低，最終黏度下降。0.3%單甘脂共混體系脂峰值黏度和最終黏度達到最大，分別為8052.29±15.20和6098.89±187.53，最低黏度和回生值最低，分別為1953.4±280.40和2612.27±92.43。與空白組馬鈴薯淀粉（PS）相比，0.176%明礬添加量使混合體系的最終黏度顯著上升。在快速黏度曲線中，添加明礬后衰減值變小，說明添加明礬能夠顯著提高淀粉糊的熱穩定性。相反，添加明礬降低峰值黏度，可能是因為Al3+與負電荷的磷酸子基團形成離子鍵，導致淀粉結晶結構中斷，黏度降低。多糖和浸出的直鏈淀粉或溶脹淀粉之間的協同作用是最低黏度增加的原因。衰減值降低，表明沙蒿膠的加入會提高淀粉糊的穩定性。回生值反映短期回生程度，加入沙蒿膠，回生值降低，表明沙蒿膠的加入能夠抑制PS的短期回生，這可能與分子與溶脹顆粒之間的相互作用有關。淀粉糊化膨脹時，與直鏈淀粉相互作用，形成配合物，附著在淀粉顆粒表面，淀粉結合受到抑制，從而降低混合體系黏度；同時淀粉顆粒被單甘脂配合物覆蓋，難以破碎，也相應提高起始糊化溫度。
