资料介绍
淀粉是植物能量的贮存形式之一。由于淀粉粒的吸水溶胀和崩解,淀粉或以淀粉为主要成分的物料与水的悬浮物在加热时糊化和凝胶化,同时体系的粘度发生明显的变化。因来源或内在质量的不同,各种物料在加热糊化时的粘度变化往往有很大的差异。因此,在食品科学研究中经常以糊化特性和粘度分析作为判断淀粉或含淀粉食品质量的一项重要依据。
20世纪80年代,澳大利亚科研人员为了对发芽小麦进行快速检测,开发研制了快速粘度分析仪(Rapid visco analy-zer, RVA)。经过不断的改进,除食品工业外,其应用领域也在不断扩展。国际谷物科学与技术协会(ICC)和美国谷物化学家协会(AACC)已把其作为检测谷物品质的标准方法。
1 快速粘度分析仪技术特点
RVA是一种由计算机控制,装有专用软件的现代化旋转式粘度测试仪。其控制和检测功能:在计算机上进行参数设定、运行程序测试,并对图形信息进行数据处理和结果分析;试样温度的均一性由计算机控制的恒速转动搅拌器来完成,搅拌器同时又起着粘度传感器的作用。峰值粘度和最终粘度是RVA糊化特性曲线最重要的参数,还有一些其它特征参数如峰值时间、糊化温度、峰值温度等。
RVA操作简单、快速,能在很短时间内完成一条标准糊化特性曲线的测试;仪器小巧,如给予适当的条件,就可以在田间或粮食收购点对粮食或其它含淀粉试样的糊化特性和粘度进行现场测试。
2 RAV与其它粘度测定仪的比较
测定淀粉糊化特性的方法多种多样。最早用于淀粉和含淀粉制品的糊化特性测定的是稠度计,其后陆续出现了其它类型的粘度计。第一台布拉本德糊化粘度测定仪(Bra-bender Amylograph,BV)的使用是在20世纪30年代,该粘度测定仪成了工业界广泛用于淀粉和含淀粉制品特性评价的标准仪器。它最初是用来评价黑麦面粉的质量和控制添加了麦芽的小麦面粉中淀粉酶的活性大小的。差示扫描量热分析(Differential Scanning Calorimetry, DSC ),首次用于淀粉性质的测定是在1971年,这是一种热分析方法。
RVA测定所需时间一般不超过24min,需要样品量为2-4g,获得信息结果为糊化温度、粘度以及粘度之间的关系;BV测定所需时间2h以上,样品量20~40 g,由人工来控制,获得的信息结果也为糊化温度、粘度以及粘度之间的关系;DSC测定所需时间为9 min不包括降温时间),样品需要量为3~6mg,获得信息结果为温度和热焓。综合分析可知,RVA速度快,用料少,用途广泛,可以测定绝对粘度;BV耗时长,样品需要量大,但能较为真实的反映淀粉糊化的实际情况;DSC用料少,速度快,可以提供糊化所需热烩,便于经济核算,但不能反映粘度情况。
3 RVA在小麦品质分析中的应用
淀粉糊化特性是反映淀粉品质的重要指标,对面条等食品的食用品质有重要影响。就我国黄淮麦区和春播麦区部分小麦品种的淀粉糊化特性进行了研究,指出基因、环境及其互作对小麦的淀粉糊化特性的影响;也有研究指出,用RVA测定不同试点的春播小麦样品,所得淀粉糊化特性差异较大。RVA在95℃温度下3min时所测定的粘度值称之为搅拌值(Stirring Number, SN)。搅拌值是小麦淀粉糊化特哇的重要指标,利用RVA研究不同筋力品种间搅拌值的差异及搅拌值与其它淀粉糊化特性指标的关系。结果表明,不同品种间搅拌值有一定的差异,酶浓度对搅拌值也有显著影响。
在面条品质性状中,现已发现粘度参数与加盐面条的品质参数及评分间存在显著相关。其中测得的糊化温度、破损粘度值、低谷粘度、最终粘度等与色泽、光滑度、紧实度、加工工艺及评分有显著相关性,高峰粘度高的小麦品种有较好的面条品质。此外,粘度参数还与馒头的体积正相关。在面包和糕点制品中添加配料,研究配料和淀粉之间相互作用的影响,发现总的趋势是使糊化温度提高。淀粉的糊化行为也受到其它成分的影响,这些成分或许是试样本身含有的,或许是由于试样中添加其它成分造成的。还有研究表明,碱和某些盐类能降低淀粉的糊化温度。
4 RVA在大米品质分析中的应用
在稻米品质改良中,直链淀粉被认为是决定蒸煮食用品质的最重要的因子之一。研究发现,RVA谱能够较好区分表观直链淀粉含量(Apparent Amylose Content, AAC)相似的优质和劣质品种,还指出用糙米粉代替精米粉来测定淀粉粘滞性的效果,结果是可行的。从RVA谱中,还可以求得崩解值、消减值等与米饭质地指标显著相关的稻米品质指标,稻米粘滞特性与表观直链淀粉含量AAC之间的关系最为密切,不同亚种的水稻品种RVA谱特征与AAC之间的相关性存在显著差异。对稻米RVA谱的数量遗传研究表明,RVA谱的狭义遗传率在60%以上,而通过数量性状基因定位表明,RVA谱主要受蜡质基因(Wx基因)控制,这些结果显示在育种中对RVA谱进行早期选择有效。
不同类别大米糊化特性和直链淀粉含量的差异研究表明,不同类别的大米的糊化特性曲线有显著差异,可以用来区别其不同的来源。人们采用各种方法来评价大米的糊化特性,如采用胶稠度方法,胶稠度与直链淀粉含量存在显著相关性。糊化特性与直链淀粉含量也有显著相关性,有研究者用近红外透射技术来测定直链淀粉含量。用RVA测定大米糊化特性曲线并建立与直链淀粉含量的关系,然后与近红外透射技术测定的直链淀粉含量建立模型。这样,就可以用近红外透射光谱技术间接的测定大米的糊化特性。
5 RVA在其它谷物品质分析中的应用
RVA的应用主要是在大米和小麦上,近年来其逐渐扩展到其它谷物品质分析研究上。大麦是啤酒酿造工业中的主要原料,用RVA对其内在质量进行分析,并可监测鲜麦芽的变化,为麦芽产品的质量达到最佳状态提供信息。玉米作为淀粉的最主要来源,用RVA来检测其糊化特性是有重要意义的,试验表明RVA具有快速定量测量挤压熟化效果的能力。马铃薯也是淀粉的主要来源,由于其颗粒比较大,在熟化过程中有很低的糊化温度,很高的峰值粘度,这能很方便的用RVA来测量。有研究分别用冷碱法、DSC和RVA这3种方法来测定高粱的糊化特性,结果虽然不完全一致,但并不矛盾。这与几个方法的原理不同以及淀粉糊化特性本身的复杂性有关。用RVA测定甘薯淀粉和全粉的糊化在不同测定条件下的表现,发现甘薯样品的RVA谱在很大程度上受测定条件的影响。
在粮食贮藏方面,用RVA来测定其淀粉糊化特性可判断粮食的陈化情况等。RVA在食品工业上的应用将会越来越广泛,除了原淀粉应用RVA来测定外,其它变性淀粉的质量控制也可用这种快速、简便的方法来测定。
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