IJPS 国际高分子科学杂志》上 1687 - 9430 1687 - 9422 Hindawi 10.1155 / 2020/7490505 7490505 研究文章 动态变化的聚合物大米质量类似物及其对结构的影响 张 柯 田 杨 刘 成龙主演 https://orcid.org/0000 - 0003 - 4415 - 0644 雪 史学 拉古 Anjanapura V。 食品科学与营养工程学院 中国农业大学 中国 cau.edu.cn 2020年 8 4 2020年 2020年 08年 01 2020年 12 03 2020年 20. 03 2020年 8 4 2020年 2020年 版权©2020 Zhang et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

大分子从内部将浸出的大米类似物(RA)外部环境并形成逃离物质(ES)在沸腾的水很长一段时间。坚持一些逃脱物质表面的煮好的米饭类似物(CRA)形成一个粘合剂层(AL),这对RA的烹饪质量有重要影响。在这项研究中,凝胶和乳化剂添加和RA形成的。物理化学、结构和结构的性质,艾尔,CRA样品进行了分析研究RA的凝胶对烹饪质量的影响。结果表明,SA抑制分子的浸出,减少兆瓦,ES和淀粉含量降低,剪切粘度降低风湿性关节炎,和增强的氢键相互作用。Ca2 +CRA的干物质含量增加,,增强ES、CRA的氢键相互作用和减少兆瓦的ES。结构特性结果表明RA的凝胶状的属性增强SA后补充道。Ca2 +在解决方案增加了RA的粘合度,减少他们的弹性。这项研究解释了凝胶在分子水平上影响RA的纹理特性。

 中国国家重点研发项目 2016年yfd0401305 1。介绍

凝胶通常用作增稠剂、稳定剂、胶凝剂,乳化剂在食品产品,提高产品的物理化学和结构性质( 1, 2]。凝胶(海藻酸钠、黄原胶等)可以与淀粉、多糖等物质在水溶液中。网络结构是通过共价键形成的分子和分子链的缠绕,从而增加溶液的粘度或形成凝胶 3]。在阳离子的存在,黄原胶(XG)形式与其他类型的多糖分子间键从而减少交互在同一个解决方案( 4]。SA与Ca反应2 +形成分子间交联,增加离子强度和凝胶强度增加。SA与Ca联系后可以形成胶体2 +是一种广泛使用的食品添加剂。当SA交联与Ca2 +,流动的水分子会被限制,导致凝胶具有高持水量。不同于其他食物牙龈,SA和Ca的胶体2 +不是热可逆的,通常表现出良好的稳定性。管家等人指出,膨胀率和吸水指数(WAI)结合了凝胶而密度增加,吸水指数(WSI),硬度降低挤压后( 5, 6]。Balakrishnan等人发现nanocellulose可以坚持淀粉和形成一个稳定的网络,它能够形成分子内相互作用与自身和与淀粉分子的分子间氢键相互作用强,它可以更好地与淀粉的相互作用将其属性( 7- - - - - - 9]。

双螺杆挤压技术常被用来丰富水稻产品的多样性,提高营养价值,降低生产成本( 10- - - - - - 12]。挤压食品的食品行业是一个新兴技术( 13]。裂缝和破碎的动态传播可能发生在淀粉挤出物,可以研究了有限元法( 14]。RA可以根据使用很多方法获得糙米为主要原料,通过添加各种添加剂和其他营养物质使用双螺杆挤出机( 15]。此外,乳化剂被用来提高结构质量和RA的味道 16- - - - - - 18]。乳化剂可以与多糖结合,形成一个螺旋形复杂,这将推迟在后退过程中淀粉分子的结晶( 19]。如此复杂的形成不仅降低粘度和发挥作用的润滑挤压过程也有利于形成和分散的产品,因为它可以防止淀粉的逆行和凝固。记录,乳化剂的加入导致凝胶化程度的增加和减少的水溶性碳水化合物,阿尔法淀粉酶敏感性,围,胶粘剂挤出物( 20.- - - - - - 22]。

公式通常是基于大米成分的综合考虑,烹饪特点,和感官品质 23]。有三个主要组件呈现挤压后,即逃离物质(ES),粘合剂层(AL),和煮好的米饭类似物(CRA),其理化性质和结构特征对烹饪质量有重要的影响。许多报道挤压各种谷物产品的参数和条件,却较少关注添加剂的影响在逃避规则和结构变化的分子在RA。

在这项研究中,凝胶和乳化剂添加到已经形成了原材料和RA thin-screw挤压;RA是然后被沸腾的测试;随后,物理化学和结构性能,分析了铝,CRA研究分子逃逸的影响和结构变化对RA的属性。

 2。结果与讨论 2.1。不同添加剂对挤出物的结构属性

大米类似物的结构性质与SA XG, SE后浸泡在图所示 1(一)。SA样品的粘度降低,这主要是反映在粘附和最大附着力的结果。SA是一种亲水胶体,已被用作食品工业增厚和胶凝剂。先前的研究已经报道,SA与淀粉反应抑制其扩张,保护颗粒的完整性,并导致豌豆淀粉糊粘度明显降低( 24, 25]。Ca的作用下2 +莎拉的粘合度和最大的粘合度增加,这表明cation-induced凝胶可以改变通过改变分子内的粘附力结构属性。

大米类似物的结构特性:(a)浸泡实验;(b)沸腾实验。DW:蒸馏水;奈良:米饭类似物与非相加;莎拉:大米类似物含有海藻酸钠;XGRA:大米含黄原胶类似物;血清:大米含有蔗糖酯类似物。

赫克特和Srebnik提到海藻酸聚合,形成alohysical凝胶在阳离子的存在。具体地说,这2 +促进连锁聚合和凝胶( 26]。XG水解后样品的高度,减少主要是由于这样的事实:XG被恢复糯性淀粉的力学性能在CRA形成更紧密的网络结构。SE可以减少样品的弹性,与乳化,离子扩散和抗老化性属性( 27]。煮熟的样品的材质属性(SARA,奈良)如图 1 (b)。CaCl2增加了样品的粘聚性、粘性最大,同时减少他们的弹性。SA增加弹性、咀嚼性和挤压的工作。与浸泡样品相比,凝聚力、弹性、咀嚼性、高度,和样品的硬度与沸水煮熟的增加。

 2.2。物理和化学性质的分析

的干物质内容,艾尔,CRA如图 2。SA CRA的干物质含量增加和减少的ES和艾尔。SA可能抑制淀粉颗粒的分离 28),导致颗粒保留更多的ES。CaCl2CRA的干物质含量增加,艾尔和ES的干物质含量下降。这表明CaCl2是有利于干物质的积累。总之,CaCl的加法2在SA的存在改变了ES的聚合行为。

大米的理化性质类似物。ES:物质逃离大米类似物;艾尔:胶粘剂层煮好的米饭类似物;CRA:煮好的米饭类似物;DW:蒸馏水;奈良:米饭类似物与非相加;莎拉:大米含有海藻酸钠的类似物。

淀粉含量在图的结果 2显示,ES的淀粉含量和艾尔的奈良高于CRA蒸馏水处理后。的SA导致淀粉含量减少的ES和艾尔。CaCl2治疗减少AL奈良的淀粉含量没有显著影响的淀粉含量,并降低CRA的淀粉含量。

直链淀粉含量的结果如图所示 2。SA的增稠效果是有利于直链淀粉的聚合,导致CRA的直链淀粉的选择性吸附。CaCl2治疗导致更多的直链淀粉含量比ES。添加CaCl2在SA的直链淀粉含量变化更大。

粒度分布在图的结果 2表明,颗粒大小在一个升序排序:ES > > CRA。包含的ES窄,粒度分布更加集中,小于。CaCl2和SA对粒度分布几乎没有影响。CaCl2增加了ES和CRA样品的粒径和粒径的增加。SA导致增加CRA的颗粒大小。SA和CaCl的存在2促进了铝表面的CRA的形成。

流变特性如图 3。根据剪切rate-viscosity曲线,SA导致粘度下降,和CaCl2导致了奈良的粘度增加。它已经指出,盐对淀粉凝胶化有显著影响( 29日]。CaCl2导致铝样品的粘度下降。这些是一个戏剧性的减少在粘度剪切率为50 - 150年代1对所有样本。尽管股价导致粘度增加,当CaCl的存在2,解决方案介绍了粘度最高。

流变特性。(一)逃离物质。(b)胶粘剂层。(c)煮好的米饭类似物。

SA的储能模量降低,而盐导致的最大储能模量奈良的ES。CaCl2导致的储能模量减少。CRA的储能模量显著增加由于SA和CaCl的存在2。SA的损耗模量降低,而CaCl2导致最大的损耗模量奈良的ES。CaCl2导致的损耗模量减少。CaCl的结合2和SA导致显著增加CRA的损耗模量。

 2.3。分析结构属性

红外光谱谱图所示 4。高峰在3000 - 4000厘米1显示不同的氢键。结果表明,SA的加入提高了氢键相互作用。附近的山峰2930厘米1碳氢键的伸缩振动特征的葡萄糖单元( 30., 31日]。SA削弱了碳氢键的伸缩振动。附近的峰值1625厘米1地弯曲振动的基本特征,是一个典型的吸收峰的淀粉和淀粉衍生品( 30., 31日]。SA增加峰的强度在1625厘米1,表明分子中氢键的相互作用增强。有不同的红外光谱谱与ES相比。CaCl2削弱了碳氢键的伸缩振动CaCl。复杂的行动2和SA增强债券氢键相互作用的分子。的红外光谱光谱CRA由于CaCl的治疗是不同的2。CaCl2增加的强度峰值附近的3000 - 4000厘米1和增强CRA的氢键相互作用 32, 33]。

傅里叶变换红外光谱学大米类似物。奈良:米饭类似物与非相加;莎拉:大米含有海藻酸钠的类似物。

 2.4。分子量分布分析

艾尔样本的GPC谱图所示 5(a),保留时间和峰的数量减少了SA后补充道。股价由不到3220 MW的。结果表明,SA的加入导致了更多的小分子吸附在CRA的外表面或基地,和兆瓦分布很窄。CaCl2并不影响兆瓦的样本,但峰的数量增加。ES的GPC谱图所示 5(b)。SA并不影响保留时间和峰的数量。CaCl的作用下2大分子的比例( 兆瓦 = 3220年 ~ 1.65 × 10 8 )下降,而分子MW少于3220增加了。CRA的GPC谱图所示 5(c),股价不影响峰的保留时间但在CRA分子量分布变化。兆瓦范围的大分子的比率 7.3 × 10 5 ~ 1.65 × 10 8 在DW +莎拉高于样品的分子在类似兆瓦范围在DW +奈良样本。分子的比例增加的兆瓦范围 7.3 × 10 5 ~ 1.65 × 10 8 和减少的范围 3220年 ~ 7.3 × 10 5 后添加SA。CaCl2在SA的存在并不影响CRA的分子量分布。

分子量分布。DW:蒸馏水;奈良:米饭类似物与非相加;莎拉:大米含有海藻酸钠的类似物。粘合层。逃离物质。煮熟的米饭类似物。

 2.5。相关分析

物理化学性质之间的相关性分析的结果和纹理属性的产品如表所示 1。ES内容主要影响结构属性最大附着力和挤压等工作。ES主要影响附着力的粒度分布,最大附着力,样本高度。ES的干物质含量的增加导致的减少最大的附着力。ES的挤压工作与淀粉和直链淀粉含量的增加减少。ES的平均粒径的增加导致增加最大附着力。凝聚力下降的增长模式。粒度对应于积累的增加10%的粒度分布(D10) ES导致样本的增加高度。D25的增加、D50 D75, D90 ES导致增加最大附着力。D90的ES的增加导致粘性增加。

相关性分析结果。

粘合度 最大附着力 凝聚力 弹性 咀嚼性 样品的高度 挤压工作 硬度
艾尔
干物质含量 NS NS NS NS NS NS NS NS
淀粉含量 NS -0.965 ∗ NS NS NS NS NS NS
直链淀粉含量 NS 0.960 ∗ NS NS NS NS NS NS
的意思是 NS NS NS 0.969 ∗ 0.983 ∗ NS NS NS
模式 NS NS NS NS NS NS NS NS
D10 NS NS 0.975 ∗ NS NS -0.977 ∗ NS NS
D25 NS -0.984 ∗ NS NS NS NS NS NS
D50 -0.997 ∗ ∗ -0.967 ∗ NS NS NS NS NS NS
D75 NS NS NS NS 0.972 ∗ NS NS NS
D90 NS NS NS 0.979 ∗ 0.951 ∗ NS NS 0.995 ∗ ∗
CRA
干物质含量 NS 0.993 ∗ ∗ NS NS NS NS NS NS
淀粉含量 NS NS NS NS NS NS NS NS
直链淀粉含量 NS NS NS -0.959 ∗ NS NS NS -0.974 ∗
的意思是 NS NS NS NS NS NS 0.997 ∗ ∗ NS
模式 NS NS NS NS NS 0.988 ∗ NS NS
D10 NS NS NS NS NS NS NS NS
D25 NS NS NS NS NS NS NS NS
D50 NS NS NS NS NS NS 0.962 ∗ NS
D75 NS NS NS NS NS NS 0.964 ∗ NS
D90 NS NS NS NS NS NS NS NS

ES:物质逃离大米类似物;艾尔:胶粘剂层煮好的米饭类似物;CRA:煮好的米饭类似物;意思是:平均粒度;模式:粒径最大的粒子数;D ( X ):粒度对应的积累的粒度分布 X % 。 ∗ 显著相关; ∗ ∗ 极显著相关。NS:没有相关性;显著的积极的和消极的关系是粗体和斜体,分别。

艾尔的组件的内容主要影响最大的附着力。艾尔主要影响附着力的粒度分布,最大的粘附力,凝聚力,弹性、咀嚼性、样本高度和硬度。减少淀粉含量和直链淀粉含量的增加导致增加最大附着力。铝的平均粒径的增加导致增加弹性和咀嚼性。D10 AL的增加导致增加凝聚力和减少样品的高度。增加D25 AL导致减少最大的附着力。AL D50的增加导致粘性和最大附着力下降。增加D75 AL导致咀嚼性的增加。D90的增加导致增加弹性,咀嚼性和硬度。

CRA的组件的内容主要影响最大的粘附力、弹性、硬度。CRA的粒度分布主要受影响样品的高度和挤压的工作。CRA的干物质含量的增加导致增加最大附着力。CRA的直链淀粉含量的增加导致了弹性和硬度下降。挤压工作与平均粒径的增加,增加D50, D70 CRA的。模式的增加导致了增加样本CRA的高度。挤压工作增加而增加CRA的平均粒径。

 3所示。材料和方法 3.1。材料

米粉是由河南Huangguo粮食产业有限公司有限公司(股票代码831357)。所有的试剂用于研究AR级。

 3.2。挤压

600克大米面粉,0.5% ( w / w )添加剂,150 g蒸馏水混合彻底和双螺杆挤压加工的设备。RA的实验研究获得的脱水的挤出物为48小时,然后干燥25 190 90秒。实验中使用的双螺杆挤出机由四部分组成:进料斗,坚实的运输带,融化,融化抽水。在处理过程中四个区域的温度是50,70年,110年和85°C。RA包含SA、XG和蔗糖酯(SE)的萨拉,XGRA和血清。RA与非相加的奈良。

 3.3。干物质含量(DMC)

干物质含量测定在A和B组。A组的解决方案是蒸馏水,在B组的解决方案是1 mol / L CaCl2。样品大约10 g (SARA,奈良)治疗在沸腾100毫升蒸馏水4分钟,然后,固体(S1)和液体(L1)隔开1毫米孔径过滤器。L1离心机(6000 r / min, 15分钟)后冷却至25°C和冻干48 h。破碎后,风湿性关节炎的ES。S1沉浸在蒸馏水25°C和迅速用玻璃棒搅拌,然后,液体(L2)和固体(S2)与1毫米孔径过滤分离。分离操作重复了三次。L2的沉淀,离心收集的(6000 r / min, 15分钟),是研究冻干48 h和粉。CRA的由冷冻干燥S2 48 h和破碎。ES,艾尔,CRA在B组由替换解决方案集团与氯化钙和重复操作。

 3.4。淀粉和直链淀粉含量

淀粉含量的样本是由淀粉含量检测设备(北京Solarbio科技有限公司)。样品中可溶性糖和淀粉分离80%乙醇。通过酸水解的淀粉分解成葡萄糖,其内容是由蒽酮比色法。最后,淀粉的含量进行了计算。每个值的均值三个复制。

直链淀粉含量的样品是由直链淀粉含量工具包(南京建成生物工程研究所)。样品中可溶性糖和淀粉分离80%乙醇。根据复杂的强吸收峰由直链淀粉和碘620 nm紫外线下,直链淀粉的含量是由一个紫外分光光度计。每个值的均值三个复制。

 3.5。颗粒大小和分布[< xref ref-type =“bibr”掉= " B2 " > < / xref > 2)

样品的粒度分布分析了利用激光粒度分析仪(美国贝克曼LS230)。每个值的均值三个复制。

 3.6。流变特性[< xref ref-type =“bibr”掉= " B34 " > < / xref > 34)

动态和静态流变特性的5% ( w / w 25°C)样品悬挂在流变仪测定。0 ~ 65 rad / s的角频率ω和2%的应变进行了动态流变测试。粘度随着剪切速率的变化(1.0 ~ 300年代1)记录静态流变测试分析。

 3.7。结构表征(傅里叶变换红外(FTIR)) (< xref ref-type =“bibr”掉= " B35 " > < / xref > 35)

红外光谱谱收集为马铃薯粉及其粘贴使用一个红外光谱谱仪(PerkinElmer谱100年,美国)。1 - 2毫克样本与200毫克KBr和混合压制成平板电脑前测量。光谱的分辨率收集4厘米−1在平均4扫描样本。

 3.8。凝胶渗透色谱法(GPC)

样品的分子量(MW)分布决定利用GPC,在先前发表的方法( 36]。样品是由混合25毫克,AL,分别和CRA 5毫升超纯水。超声治疗5分钟进行协助分析师解散。解决方案是在99°C水浴处理1 h(每15分钟振荡),然后冷却到室温。解散后,解决方案是离心机25°C (6000 r / min, 15分钟);上层清液过滤是尼龙微孔膜(0.22 μ米)。GPC进行测量使用安捷伦1260无穷LC系统(尺寸排阻色谱法/凝胶渗透色谱法)配备了折射率检测。分析师的利益分离水和极性有机GPC /秒列(安捷伦科技、圣克拉拉、钙、美国)使用去离子水作为流动相的流速1毫升/分钟35°C。

 3.9。结构特性

浸泡实验,样品大约5 g (SARA XGRA、血清和奈良)被放置在一个烧杯。加10毫升沸腾的去离子水后,立即烧杯口与保鲜密封膜。10分钟后,固体被筛过滤掉与直径1毫米。固体在蒸馏水冷却25°C 5分钟,由一个纹理分析器。

沸腾的实验中,样品大约10 g (SARA,奈良)被放置在沸腾300毫升蒸馏水4分钟;然后,坚实的决心和过滤掉1毫米孔筛、蒸馏水冷却25°C 5分钟。样品大约10 g (SARA,奈良)被放置在300毫升沸腾1 mol / L CaCl24分钟;然后,坚实的决心和过滤掉1毫米孔筛、蒸馏水冷却25°C 5分钟。

后的织构性能测量过程由李等人与一些修改纹理分析器,分析重复了五次( 37]。三米类似物在舞台上进行了测试。测试速度是1毫米/秒。测试模式被压缩,压缩比为70%。

 3.10。统计数据

方差分析(方差分析)是由SPSS 19.0分析了和集团之间的显著差异意味着邓肯多个测试范围( p < 0.05 )。图纸和图片修改被起源9.0完成。

 4所示。结论

物理化学和结构的性质,艾尔,CRA调查在RA与SA和CaCl样本2。SA样品的粘度下降,主要是反映在粘连的结果和最大附着力,同时添加CaCl2了相反的效果。烹饪RA在沸水有利于改善RA的凝胶质量和增加了凝聚力,弹性、咀嚼性、高度和硬度。SA和CaCl2CRA的干物质含量增加和减少的。CaCl2降低干物质含量的解决方案。添加CaCl2在SA的存在改变了ES的聚合行为。SA是有利于直链淀粉的聚合,导致CRA的直链淀粉的选择性吸附。SA和CaCl2有相反的剪切粘度和损耗模量的影响。红外光谱结果表明,SA提高ES和CRA的氢键相互作用。SA并不影响ES MW分布和CRA样品但造成显著减少大分子的存在的样本。CaCl2大分子在ES和CRA比例下降。

相关分析表明,物理化学和结构属性是RA的结构密切相关。ES的组件的内容主要影响最大附着力和挤压的工作。艾尔的组件的内容主要影响最大的附着力。艾尔的粒度分布主要附着力和凝胶性质的影响。CRA的组件的内容主要是弹性和硬度的影响。CRA的粒度分布主要受影响样品的高度和挤压的工作。

基于上述结果,SA如何影响结构性能的原理图的xx CaCl的存在2如图 6。海藻酸钠扮演着积极的角色在大米的网络结构类似物。样品与氯化钙溶液煮时,发生了离子交换的物质。

复杂的海藻酸钠和氯化钙对水稻的影响类似。

 数据可用性

本文研究数据用于支持本研究的结果包括在本文中。

 附加分

突出了。(我)胶体凝胶网络影响烹饪大米类似物的属性。(2)分子高直链淀粉含量更容易吸附表面的大米类似物。(3)SA提高氢键相互作用。(iv)交联的SA允许一个均匀分布的大米类似物的分子量。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 作者的贡献

柯薛张和史学的构思和计划实验。成龙主演刘、杨田给了技术支持和概念性的建议。柯张执行实验,分析数据,写论文,史学雪橡皮。所有作者讨论的结果和影响,评论手稿阶段。

 确认

这项研究是由中国国家重点研发项目,资助2016 yfd0401305数量。

 补充材料

海藻酸钠(SA)抑制分子的浸出,减少兆瓦的粘合剂层(AL),逃离物质(ES)和淀粉含量降低,剪切粘度降低大米的类似物(RA),和增强的氢键相互作用。Ca2 +在解决方案增加了煮好的米饭类似物的干物质含量(CRA)和阿尔•提高ES、CRA的氢键相互作用和减少兆瓦的ES。RA的凝胶状的属性增强SA后补充道。Ca2 +在解决方案增加RA的粘合度,减少他们的弹性。

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