畢業(yè)論文-菱角淀粉相關(guān)性質(zhì)的研究

PAGE16-安徽農(nóng)業(yè)大學畢業(yè)論文（設計）論文題目菱角淀粉性質(zhì)的研究姓名學號院系茶與食品科技學院專業(yè)食品科學與工程指導教師職稱講師中國·合肥二零零九年六月目錄摘要……………………11前言…………………12材料與方法………………22.1實驗材料………………………22.2實驗設備………………………32.3實驗方法………………………32.3.1菱角淀粉的制備……………32.3.2菱角顆粒形貌分析…………32.4淀粉溶解度、膨脹度的測定…………………32.5淀粉老化值的測定…………33結(jié)果與分析………………………43.1淀粉電子顯微鏡照片比較分析………………53.2糊化溫度對淀粉溶解度的影響……………53.3糊化時間對淀粉溶解度的影響…………63.4糊化溫度對淀粉膨脹度的影響…………73.5糊化時間對淀粉膨脹度的影響…………83.6不同質(zhì)量分數(shù)對淀粉老化值的影響……83.7不同pH值對淀粉老化值的影響…………94結(jié)論………………105致謝………………11參考文獻……………12英文摘要……………13菱角淀粉相關(guān)性質(zhì)的研究作者:指導老師:(安徽農(nóng)業(yè)大學茶與食品科技學院2005級食品科學與工程)摘要:菱角在中國南部各省均有栽培或野生。其果肉可食，嫩莖可作菜蔬，果有角。本實驗所采用的菱角系安徽毛集產(chǎn)紅菱，顏色暗紅，果實飽滿。菱角淀粉采取水洗離心法進行粗提取，本實驗以馬鈴薯淀粉作為對照，采用掃描電子顯微法拍攝菱角淀粉圖片，對菱角淀粉粒的形態(tài)進行觀察與分析。實驗對菱角淀粉的化學組成、淀粉的溶解度、膨脹度、老化特性以及溫度和pH的改變對其性質(zhì)的影響等進行了研究，旨在為菱角淀粉開發(fā)提供相關(guān)數(shù)據(jù)基礎及理論研究依據(jù)。關(guān)鍵詞:菱角對照溶解度膨脹度老化特性1前言菱角（TrapataiwanensisL）又稱水中落花生、水栗，原產(chǎn)歐洲，中國南方，尤其以長江下游太湖地區(qū)和珠江三角洲栽培最多。菱肉含淀粉24％、蛋白質(zhì)3.6％、脂肪0.5％，幼嫩時可當水果生食，老熟果可熟食或加工制成菱粉，風干制成風菱可貯藏以延長供應，菱葉可做青飼料或綠肥。菱角的盛產(chǎn)期是9到11月間，在5到8月時也有產(chǎn)量，但量比較少。一般從種下菱角幼苗到菱角開花結(jié)果收成，通常需要90到120天，采收之后依菱角的重量篩選，重者為優(yōu)品。菱角的葉片顏色為深墨綠色，葉柄肥而且中空，以利浮于水上，葉型成小塊菱狀?；▌t藏在葉片中，顏色為白色，體積較小，會隨著陽光轉(zhuǎn)動，就像是向日葵一樣。在花落結(jié)果時生出的小菱角是綠色的，等到長大成暗紅色，就可收割了。也有特別品種的菱角，到成熟時，仍然為綠色，如南湖菱。菱角皮脆肉美，算是佳果，亦可做為糧食之用。一般都以蒸煮后食之，或曬干后剁成細粒，熬粥食之亦可。菱角含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)、葡萄糖、脂肪及多種維生素，如維生素B1、B2、C、胡蘿卜素及鈣、磷、鐵等元素。古人認為多吃菱角可以補五臟，除百病，且可輕身，所謂輕身，就是有減肥健美作用，因為菱角不含使人發(fā)胖的脂肪?！侗静菥V目》中說：菱角能補脾胃，強股膝，健力益氣，菱粉粥有益胃腸，可解內(nèi)熱，老年人常食有益。據(jù)近代藥理實驗報導：菱角具有一定的抗癌作用?？捎弥乐问车腊⑽赴?、子宮癌等。方法是用生菱角肉20個，加適量水用文火熬成濃褐色湯服用，1日3次；或用菱角肉100克，加薏米30克，煮成粥吃亦可。中國人食用菱角的歷史相當悠久，在周朝時，它就是祭祀典禮上的重要食品?！吨芏Y》中就有相關(guān)的敘述。菱角在中醫(yī)典籍中稱之為“芝寶”、有時因其味嗜起來與栗子類似、也稱做“水栗子”（英語中也有此俗稱：WaterChestnut）、而成熟時的暗紅色，讓菱角也稱為“紅菱”。在中醫(yī)上，菱角屬涼性食物，可以幫助胃腸消毒解熱。《備急千金要方》卷79《食治·果食第二》提到了“芝寶，味甘辛，平，無毒。安中，補五臟，不饑，輕身。一名菱。黃帝云：七月勿食生菱。”而《本草綱要》中也提到：“瀉解暑、止渴。也甘寒安中消暑止渴解酒，有兩角、三角、四角，老嫩之殊?！痹凇段淞暧洝分幸苍岬竭^去中國將三角、四角者的菱花果實稱為“芝”，兩角者才稱為“菱”。一般菱角都是剝殼出售，可買來煮湯。然而菱角殼和菱葉也是中醫(yī)認為可食用的藥材之一。以菱角為主要原料的很多新興食品具有很好的保健功能，如菱角飲料和菱角果醬。目前對菱角淀粉的研究還不廣泛，菱角類食品的開發(fā)還處于起步階段，菱角淀粉的很多特性有待我們通過實驗進行探求與發(fā)現(xiàn)。因此研究菱角淀粉對于菱角食品的開發(fā)有很大的幫助。本實驗研究的菱角淀粉溶解度、膨脹度以及老化值是菱角類食品制作工藝中很多參數(shù)的重要依據(jù)[1]。材料與方法2.1實驗材料原料:新鮮毛集產(chǎn)紅菱(市購)、馬鈴薯淀粉500g(市購)試劑:氫氧化鈉溶液(0.1mol/L)、標準鹽酸溶液(37%)2.2實驗設備JI80-2B型離心分離機上海安亭科技有限公司賽爾100A果品榨汁機常州國安賽爾包裝機械有限公司9070A型電熱鼓風干燥箱廣州晶博電子設備公司數(shù)控恒溫水浴鍋鄭州南北儀器設備有限公司10XB-PC型正置(明暗場)全相顯微鏡上海光學儀器廠天平、錐形瓶、移液管、量筒、漏斗等2.3實驗方法2.3.1菱角淀粉的制備采用水洗離心法制備。新鮮菱角風干去皮→打漿機榨汁→過濾→去除紗布上雜質(zhì)→反復水洗過濾→濾液離心分離→棄離心管中上清液→離心管底部物質(zhì)干燥→菱角淀粉[2-4]2.3.2淀粉顆粒形貌分析掃描電子顯微法。10XB-PC型正置(明暗場)全相顯微鏡拍攝菱角淀粉和馬鈴薯淀粉放大500和3000倍的照片。2.4淀粉溶解度的測定[5]用離心分離法測定淀粉的溶解度。稱取一定量的淀粉糊液，在不同溫度(65℃,70℃,75℃,80℃,85℃)下充分在離心機上離心分離30min，離心機轉(zhuǎn)速為3000r/min。離心分離后，取出上層清液置于水浴上蒸干，入80℃干燥箱烘干至恒重，按下式計算溶解度及膨脹度：溶解度S(%)=A/W，A-上層清液蒸干并干燥后的質(zhì)量(g)，W-離心管中淀粉干燥后的質(zhì)量(g)。膨脹度=P/[W×（1-S）]P-離心管中膨脹淀粉質(zhì)量，W-淀粉質(zhì)量(g)，S-溶解度，以干基計。2.5淀粉老化值的測定[6-8]以一定的菱角淀粉凝膠收縮脫水后經(jīng)離心分離出的水質(zhì)量作為淀粉老化作用的指標。將一定濃度淀粉乳于沸水浴上加熱20min，并調(diào)糊使?jié)舛染S持穩(wěn)定，稱取一定量的糊在2℃冰箱內(nèi)放24h后取出，以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心分離15min，以分離出的水量作為老化值[9-10]。本實驗取冰箱內(nèi)的淀粉糊液加入離心管的量為15ml。3結(jié)果與分析3.1淀粉電子顯微鏡照片比較分析圖1菱角淀粉顆粒形態(tài)（500×）圖2馬鈴薯淀粉顆粒形態(tài)（500×）圖3菱角淀粉顆粒形態(tài)（3000×）圖4馬鈴薯淀粉顆粒形態(tài)（3000×）從拍攝的淀粉電鏡照片(3000×)來看，菱角淀粉粒形狀多為球形和橢圓形，不規(guī)則的形狀較少。稍大的淀粉粒為圓形較多，偏小的淀粉粒形狀偏長，呈橢球狀馬鈴薯淀粉粒不規(guī)則形狀較多,稍大的淀粉粒呈橢球形。放大3000倍的淀粉顆粒長軸的長度約為17-18μm。從拍攝的淀粉電鏡照片(500×)來看，一定區(qū)域內(nèi)菱角淀粉顆粒排布較為整齊且顆粒分布比較均勻無結(jié)團現(xiàn)象，大小和形狀基本一致而馬鈴薯淀粉顆粒分布比較雜亂且淀粉顆粒大小差別較大，排布緊湊，不能清晰可見淀粉顆粒的形狀。放大500倍的菱角淀粉顆粒長軸的長度為20μm左右。產(chǎn)生淀粉顆粒大小差異的原因可能與淀粉中直鏈淀粉的含量有關(guān)，不同來源的淀粉，直鏈淀粉含量不同，一般薯類約為20%，豆類約為30%-35%。菱角淀粉中直鏈淀粉含量比馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉含量多，因而菱角淀粉顆粒平均大小比馬鈴薯淀粉顆粒要大。淀粉顆粒排列緊密程度的差別也與淀粉中直鏈淀粉含量有關(guān)系，菱角淀粉中直鏈淀粉含量多，分子間排列相對疏松，淀粉粒形態(tài)也較為清晰。而馬鈴薯淀粉顆粒中直鏈淀粉含量偏少，分子排布相對緊湊，其淀粉粒形狀不規(guī)則，有結(jié)團的現(xiàn)象。3.2糊化溫度對淀粉溶解度的影響發(fā)生糊化所需的溫度稱為糊化溫度，糊化后的淀粉顆粒稱為糊化淀粉。糊化的本質(zhì)是水分子進入淀粉粒中，結(jié)晶相和無定形相的淀粉分子之間的氫鍵斷裂，破壞了淀粉分子間的締合狀態(tài)，分散在水中成為親水性的膠體溶液。本研究分別設定糊化溫度為65℃、70℃、75℃、80℃、85℃，結(jié)果測定在以上糊化溫度下菱角淀粉和馬鈴薯淀粉的溶解度（見表1）表1糊化溫度對菱角淀粉和馬鈴薯淀粉溶解度的影響65℃70℃75℃80℃85℃菱角淀粉0.89%2.15%6.67%11.17%13.69%馬鈴薯淀粉0.00%7.20%9.50%31.33%65.81%圖1糊化溫度對菱角淀粉和馬鈴薯淀粉溶解度的影響由不同的糊化溫度下測得的淀粉溶解度數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著糊化溫度的升高，淀粉溶解度不斷加大。菱角淀粉在65℃時溶解度相對較小，在70℃-85℃這段溫度區(qū)間溶解度隨著溫度的增高而逐步增大。馬鈴薯淀粉在65℃時溶解度為0，在85℃時溶解度達到近70%，且馬鈴薯淀粉溶解度隨糊化溫度的變化幅度比菱角淀粉要大的多。3.3糊化時間對淀粉溶解度的影響本研究設定糊化溫度為80℃。淀粉液糊化時間為10min、20min、25min、30min，結(jié)果測定在以上糊化時間糊化后菱角淀粉和馬鈴薯淀粉的溶解度(見表2)表2糊化時間對菱角淀粉和馬鈴薯淀粉溶解度的影響10min20min25min30min菱角淀粉4.78%5.22%5.79%6.67%馬鈴薯淀粉5.96%7.06%8.69%9.50%由糊化時間的變化測得的淀粉溶解度數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，糊化時間為30min時菱角淀粉和馬鈴薯淀粉的溶解度達到最大，為最佳糊化時間。3.4糊化溫度對淀粉膨脹度的影響本研究分別設定糊化溫度為65℃、70℃、75℃、80℃、85℃，結(jié)果測定在以上糊化溫度下菱角淀粉和馬鈴薯淀粉的膨脹度（見表3）表3糊化溫度對菱角淀粉和馬鈴薯淀粉膨脹度的影響65℃70℃75℃80℃85℃菱角淀粉0.89%1.87%2.14%5.24%7.14%馬鈴薯淀粉0.00%25.15%40.29%61.15%76.69%圖2糊化溫度對菱角淀粉和馬鈴薯淀粉膨脹度的影響由糊化溫度的變化測得淀粉膨脹度的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)菱角淀粉在65℃時膨脹度較小，在75℃-85℃膨脹較快，存在一個初始膨脹階段和迅速膨脹階段，為典型的二段膨脹階段過程，屬限制型膨脹淀粉；馬鈴薯淀粉在整個溫度范圍內(nèi)膨脹度變化非常顯著，屬膨脹淀粉。3.5糊化時間對淀粉膨脹度的影響本研究設定糊化溫度為80℃。淀粉液糊化時間為10min、20min、25min、30min，結(jié)果測定在以上糊化時間糊化后菱角淀粉和馬鈴薯淀粉的膨脹度(見表4）表4糊化時間對淀粉膨脹度的影響10min20min25min30min菱角淀粉1.20%1.35%1.77%2.14%馬鈴薯淀粉26.14%31.11%35.60%40.29%糊化時間（30min之前）越長，菱角淀粉的膨脹度越大，30min時膨脹度達到最大。3.6淀粉溶液不同質(zhì)量分數(shù)對老化值的影響淀粉稀溶液或淀粉糊在低溫下靜置一定的時間，混濁度增加，溶解度減少，在稀溶液中會有沉淀析出，如果冷卻速度快，特別是高濃度的淀粉糊，就會變成凝膠體（凝膠長時間保持時，即出現(xiàn)回生）。淀粉的老化是一個淀粉分子從無序到有序的過程。完全糊化的淀粉，當溫度降到一定程度之后，由于分子熱運動能量的不足，體系處于熱力學非平衡狀態(tài)，分子鏈間借氫鍵相互吸引與排列，使體系自由焓降低，最終形成結(jié)晶。結(jié)晶實質(zhì)是分子鏈間有序排列的結(jié)果，其過程包括直鏈分子螺旋結(jié)構(gòu)的形成及其堆積、支鏈淀粉外支鏈間雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成與雙螺旋之間的有序堆積。本研究分別制2%、4%、6%、8%、10%的淀粉糊液（淀粉乳），測定其在不同溶液濃度下的老化值。(見表5）表5淀粉溶液不同質(zhì)量分數(shù)對老化值的影響2%4%6%8%10%菱角淀粉10.8g9.0g6.2g2.9g0.9g馬鈴薯淀粉5.1g2.5g1.1g0.5g0.2g圖3淀粉溶液不同質(zhì)量分數(shù)對老化值的影響從以上數(shù)據(jù)可以看出，菱角淀粉的老化值受質(zhì)量分數(shù)的影響很大，這是因為菱角淀粉中較高的直鏈淀粉含量使得老化值比馬鈴薯淀粉的老化值大，而且馬鈴薯淀粉中較高的單磷酸酯含量還影響到淀粉糊的峰值連續(xù)性，剪切稀薄作用和延緩老化的速率和程度。3.7不同pH值對淀粉老化值的影響改變淀粉糊液的pH分別為4.0、6.0、8.0、10.0這4個數(shù)值，測定不同pH條件下淀粉的老化值。(見表6）表6不同pH值對淀粉老化值的影響溶液pH值46810菱角淀粉8.9g11.2g9.8g7.9g馬鈴薯淀粉4.2g5.7g2.6g0.8g圖6不同pH值對淀粉老化值的影響從以上數(shù)據(jù)可以得出：改變pH的方法。在pH=6.0時對實驗用的兩種淀粉的老化影響最大，因為在pH5.0-7.0，淀粉凝沉速率快,在更高或低pH值凝沉速率慢。可能是在酸或堿性環(huán)境下，淀粉分子帶電荷，彼此推斥，從而使凝沉速率較慢。4結(jié)論4.1經(jīng)淀粉顆粒形貌分析，菱角淀粉表現(xiàn)為顆粒排布較為整齊且顆粒分布比較均勻，形狀多為球形和橢圓形，不規(guī)則的形狀較少。稍大的淀粉粒為圓形較多，偏小的淀粉粒形狀偏長。產(chǎn)生淀粉顆粒大小差異的原因、淀粉顆粒排列緊密程度的差別可能與淀粉中直鏈淀粉的含量有關(guān)，菱角淀粉中直鏈淀粉含量多，分子間排列相對疏松，淀粉粒形態(tài)也較為清晰。4.2通過與馬鈴薯淀粉的對比實驗發(fā)現(xiàn)：菱角淀粉隨著糊化溫度的升高，淀粉溶解度不斷加大。菱角淀粉在65℃時溶解度相對較小，在70℃-85℃這段溫度區(qū)間溶解度隨著溫度的增高而逐步增大。淀粉溶解度隨著糊化時間的增長而增大。菱角淀粉液溶解度越小，老化值越大。在改變?nèi)芤簆H的條件下，pH值為6.0時，菱角淀粉老化值達到最大。在酸或堿性環(huán)境下，淀粉分子帶電荷，彼此推斥，從而使凝沉速率較慢。4.3淀粉乳糊化時間(30min)內(nèi)，糊化時間越長，糊化越完全，淀粉溶解度和膨脹度的值越大。致謝大學四年的時光轉(zhuǎn)瞬即逝,轉(zhuǎn)眼間我即將離開校園，走上社會。畢業(yè)設計實驗是安徽農(nóng)業(yè)大學給我的最后一門考驗，從剛拿到畢業(yè)設計課題時的迷茫和不知從何下手到順利完成本次設計，我收獲了很多，知道了做一項研究實驗是一件非常不容易的事情，要想做好它。自己首先要有耐心和恒心，其次要有鉆研的精神，遇到困難積極尋求辦法去解決。只有秉著嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和勤奮的精神才能做好研究。本論文是在張強老師的悉心指導下完成的，可以說如果沒有張老師的指導與幫助，我是不可能做完這項實驗的。老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德對我影響深遠。本論文從實驗方案的確定到實驗的完成，每一步都是在老師的指導下完成的，傾注了老師大量的心血。在此，謹向張強老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！在此感謝任文老師、孫偉老師對本實驗的指導與幫助，同時感謝鮑磊同學和吳軍軍同學對本實驗提出的建議與幫助。最后感謝大學四年來一直關(guān)心和支持我的師長、同學以及我的家人，祝福你們。參考文獻[1]董仁威編著淀粉深度加工新技術(shù)[M]四川科學技術(shù)出版社1988[2]張燕萍主編變性淀粉制造與應用[M]化學工業(yè)出版社2001[3]張友松主編變性淀粉生產(chǎn)與應用手冊[M]中國輕工業(yè)出版社1999[4]劉亞偉主編淀粉生產(chǎn)及其深加工技術(shù)[M]中國輕工業(yè)出版社2001.7[5]盧玉棟，吳宗華糊化條件對淀粉溶解度及性能的影響[J]《中國造紙學報》2003[6]胡強,孟岳成淀粉糊化和回生的研究[J]《食品研究與開發(fā)》2004.10[7]BakerLA,Rayas-DuarteP//cerealChemistry.[J].Starch,1998,75(3).-301～307[8]孟祥艷淀粉老化機理及影響因素的研究[J]《食品工程》2007.6[9]李向紅，鄧放明，劉展菱角淀粉主要性質(zhì)的研究[J]《湖南農(nóng)業(yè)大學學報》2004[10]洪雁，顧振彪，顧娟蠟制馬鈴薯淀粉性質(zhì)的研究[J]《中國糧油學報》2008starchofCaltroprelevantpropertiesAuthor:YeXinAdvisor:ZhangQiang(collegeofteaa