高產-葡聚糖燕麥膠的制備及性能研究

叫做麥冬膠的是一種含有麥冬素的親水膠。燕麥β-葡聚糖主要分布于燕麥籽粒的亞糊粉層中,經過碾磨加工在麩皮中富集,用水或稀堿溶液可以提取得到含β-葡聚糖60%～90%的黏性溶液。研究表明,燕麥β-葡聚糖具有降血脂、降血糖、調節免疫等多種保健功能,因此不僅使得富含有β-葡聚糖的燕麥類食品的消費大大增加,如燕麥片、燕麥面條等;而且其已經作為一種新型功能性食品的配料,添加于冷凍食品、即食食品、飲料等多種類型的食品中,相應的β-葡聚糖在食品體系中的一些特性的研究也就日漸增多,研究較多的集中在對燕麥β-葡聚糖溶液的黏性及其流變特性的研究方面,燕麥β-葡聚糖的流變性還會影響到它的其他性能,如凝膠性、乳化性和起泡性等。這些特性使得富β-葡聚糖的燕麥膠添加到食品中不僅影響食品的感官性能,而且還會影響食品的質地、性狀等,并可以和食品體系中的脂肪、蛋白質、淀粉等物質共同作用,從而影響食品的加工性能和食用品質。為了了解燕麥β-葡聚糖潛在的應用價值,為燕麥類食品的開發利用提供理論依據,進行了燕麥膠的乳化性和起泡性研究。1材料和方法1.1干基-葡聚糖的制備燕麥麩:由山西大同榮康糧油食品有限公司提供;大豆色拉油:食品級,市售。燕麥膠:試驗室自制。其方法為:燕麥麩(過50目篩)→熱水提取→酶法去淀粉,等電點沉淀法去除蛋白質→離心,得上清液→加入60%乙醇溶液,4℃過夜→離心,沉淀加水溶解→冷凍干燥→燕麥膠提取物(經測定其干基β-葡聚糖含量大于80%,蛋白質含量小于10%)。1.2乳化層體積測定稱取一定量的冷凍干燥后的燕麥膠提取物,分別配成質量分數為0.5%、1.0%、2.0%、3.5%、5.6%(即分別為5、10、20、35、56mg/mL)的燕麥膠溶液。取不同質量分數的燕麥膠溶液50mL,在室溫下加入50mL色拉油,于高速分散器中以2000r/min的轉速乳化2min,之后1300×g離心5min,記錄乳化層體積,每一樣品做兩次重復,計算平均值。按下式計算乳化能力(emulsioncapability,EC):EC(%)=被乳化層高度/離心管中液體總體積×100%將上述乳化樣品,置于80℃水浴中保溫30min,再用自來水冷卻15min,于1300×g離心5min,計算乳化穩定性(emulsionstablity,ES):ES(%)=保持乳化狀態的液層高度/最初乳化層的高度×100%按同樣的方法測定不同溫度和pH下的乳化性和乳化穩定性。1.3起泡能力和泡沫穩定性的測定取不同質量分數的燕麥膠溶液100mL,置于量筒中,在高速分散器中以10000r/min的轉速攪打2min,記錄泡沫體積,測定溫度為20℃,按下式計算起泡能力(foamcapability,FC):FC(%)=泡沫體積/最初溶液總體積×100%停止攪打之后靜置30min,觀察記錄泡沫體積,前后兩者泡沫體積之比可視為泡沫穩定性(foamstability,FS),即FS(%)=30分鐘后泡沫體積/攪打停止時泡沫體積×100%按同樣的方法測定不同溫度和pH下的起泡能力和泡沫穩定性。1.4用趙氏法測定了紙漿表面和界面張力取不同質量分數的燕麥膠溶液,用DuNouy環法測定表面張力和界面張力,測定時穩定時間為30min。1.5主要設備XHF-1高速分散器:上海金達生化儀器廠;表面張力儀;江南大學化工學院。2試驗結果2.1通過提高質量分數的乳化性能來提高乳化穩定性乳化性和起泡性是食品體系的兩個重要的基本功能特性。除了蛋白質以外,一些水溶性膠體也具有很好的乳化性和發泡性。試驗測定了質量分數為0.5%、1.0%、2.0%、3.5%和5.6%的燕麥膠的乳化性及乳化穩定性、起泡性及泡沫穩定性,試驗結果見表1。從表可見,燕麥膠的乳化性隨著質量分數的增加而增加,質量分數越大,乳化性能越好,相應的乳化穩定性也越高。富含β-葡聚糖的燕麥膠溶液是高黏度溶液,黏度隨著質量分數的增加而增加,在較高的質量分數下,大多數膠體有很好的乳化性,黏度的增大,使得乳化液中液滴的運動速度減慢,有利于乳狀液的穩定。高黏度的燕麥膠,在水相中起到了增稠劑的作用,這種稠化作用,可降低油相和水相的不相溶性,能使油脂乳化在水中,因而可在許多食品飲料中用作乳化劑和穩定劑。β-葡聚糖具有一定的起泡性。從表1可見,質量分數較低的燕麥膠起泡性和泡沫穩定性差,而隨著質量分數增加,其起泡性和泡沫穩定性增加。有研究用2.5%的低黏度大麥β-葡聚糖來研究了泡沫的形成,認為泡沫可能是與其凝膠網絡的形成有關,并依賴于一定的黏度、濃度等因素,還會受到體系所含蛋白質濃度的影響。β-葡聚糖可以提高泡沫的穩定性,但只有β-葡聚糖含量達到一定量時,才對泡沫穩定性起作用。2.2乳化性和乳化穩定性選用質量分數為1%的燕麥膠,研究了在不同溫度下的乳化性和起泡性,結果見圖1。從圖1可見,隨著溫度的增加,燕麥β-葡聚糖的乳化性及乳化穩定性下降,起泡性和泡沫穩定性也出現一致的趨勢,這可能和β-葡聚糖黏度變化有關,溫度的升高,燕麥β-葡聚糖的黏度下降。有研究表明在中性條件下,大麥β-葡聚糖55℃乳化性即穩定性最好,45℃下起泡性和穩定性最好。從圖可見,在60℃時β-葡聚糖乳化性最高,20～60℃范圍內β-葡聚糖都有好的乳化穩定性。起泡性和泡沫穩定性在40℃時最高。2.3中性品質/糖質選用質量分數為1%的燕麥膠,進行了不同pH條件下乳化性的測定,結果見圖2。從圖2可見,燕麥膠的乳化性能在pH為2.5和pH10.5的乳化性能略低,而在pH為中性條件下最高,起泡性和泡沫穩定性也是在中性條件下最高。燕麥β-葡聚糖是一種中性多糖,它的較好的提取條件是在pH中性及弱堿性(pH8～10)條件,在這樣的條件下β-葡聚糖黏性較高,而在強酸和強堿則會導致部分燕麥β-葡聚糖發生解聚,而使黏度降低,從而影響了燕麥膠的乳化能力和起泡性能。高溫和高pH值,會導致乳化穩定性和泡沫穩定性下降。2.4燕麥膠的表面活性多糖的泡沫穩定性和乳化穩定性主要是由于液相黏度的增加,大多數水溶性膠體屬于親水性物質,沒有明顯的表面活性。然而,作為乳化穩定劑,一些水溶性膠體可以表現一定的表面活性和界面活性,對水-空氣體系和水-油體系中大麥β-葡聚糖界面張力的測定,顯示其存在弱的表面活性。本研究用DuNouy環法測定了不同質量分數的燕麥膠在水-空氣的表面張力和水-油之間的界面張力,結果見表2。一般來說,油/水界面表面張力越低,乳狀液的形成就越容易。從表2可見,燕麥膠也具有較低的表面張力和界面張力,并且,隨著質量分數的增加而逐漸降低,因此燕麥膠的乳化性和乳化穩定性隨著質量分數而增加。3乳化性和水乳化燕麥β-葡聚糖具有一定的乳化性和起泡