臭氧機處理對淀粉加工特性的影響

對水合性質(zhì)的影響

因淀粉來源及臭氧處理方式不同，處理后淀粉顆粒的膨脹性有的增加，有的下降。Chan等[18]在相同處理條件下臭氧處理不同淀粉，其中西米淀粉和木薯淀粉的膨脹力下降，玉米淀粉的膨脹力上升。Sandhu等[19]也發(fā)現(xiàn)小麥淀粉經(jīng)臭氧處理后，膨脹力從7.5%上升至8.5%。在一定條件和范圍內(nèi)，淀粉水合性質(zhì)的變化與臭氧處理時間呈正相關(guān)。An等[33]發(fā)現(xiàn)采用臭氧處理大米淀粉30 min，可使其膨脹力呈現(xiàn)很大值；Obadi等[34]研究發(fā)現(xiàn)小麥粉經(jīng)臭氧處理45 min后，吸水性提升1.70～1.95 g/g，水溶性指數(shù)從處理前2.59 g/g增加到處理后的3.39 g/g，且膨脹力隨著臭氧處理時間延長而增加，從原淀粉5.32 g/100 g 增加到7.08 g/100 g，研究認(rèn)為生成的羧基導(dǎo)致了膨脹力上升。但Simsek等[35]發(fā)現(xiàn)豆類淀粉在50～90 ℃范圍內(nèi)逐漸升溫進(jìn)行臭氧處理，其膨脹性較原淀粉降低，原因在于溫度上升后淀粉形成了更加緊密結(jié)合的微晶膠束結(jié)構(gòu)，從而抑制顆粒膨脹。除淀粉品種、臭氧處理時間以及溫度，仍需系統(tǒng)探索臭氧處理時其他外界因素對淀粉水合性質(zhì)的影響。

對糊化特性的影響

淀粉的糊化特性常采用快速黏度分析儀(RVA)進(jìn)行表征。通過RVA可獲得熱糊黏度、冷糊黏度、崩解值、回生值等參數(shù)，而這些參數(shù)與淀粉在成糊過程中連續(xù)相黏度、顆粒與顆粒間相互作用、顆粒尺寸分布等的變化有關(guān)。秦先魁等[36]用臭氧(濃度5 mg/L)對鄭麥9023處理0.5 h后小麥粉的熱糊黏度增加，但增加處理時間則導(dǎo)致熱糊黏度降低，原因可能在于長時間臭氧處理破壞了淀粉分子的結(jié)構(gòu)。Castanha等[16]也發(fā)現(xiàn)隨著處理時間增加，馬鈴薯淀粉的峰值黏度逐漸降低，表明淀粉羥基被氧化為羰基和羧基后，淀粉顆粒受熱時更易水合，保持完整性的能力降低。Oladebeye等[25]和Klein等[22]同樣觀測到隨著臭氧劑量和處理時間增加，淀粉的峰值黏度逐漸下降。但Chan等[18]對西米淀粉和木薯淀粉進(jìn)行臭氧處理后觀測到兩種淀粉的峰值黏度上升，認(rèn)為這與羧基生成以及淀粉分子間發(fā)生交聯(lián)作用有關(guān)，使淀粉顆粒在破裂前能吸收更多水分。Oladebeye等[25]和Catal等[17]觀察到隨著臭氧導(dǎo)致淀粉氧化程度加大，淀粉糊的回生值下降，說明氧化生成的羰基和羧基阻抑了淀粉分子鏈互相締合的傾向。因此，臭氧作用改變淀粉糊化特性的程度與產(chǎn)物羰基和羧基含量、是否發(fā)生解聚或交聯(lián)作用有關(guān)。通過優(yōu)化設(shè)計臭氧處理淀粉的方式及強度，有望制備出優(yōu)良糊化特性的改性淀粉。

對老化特性的影響

臭氧處理對淀粉老化影響的程度可通過測定淀粉糊透明性、凍融穩(wěn)定性和析水率等進(jìn)行考察。Castanha等[16]通過測量650 nm透光率表征馬鈴薯淀粉糊透明度，隨著臭氧處理時間延長，淀粉糊透明度由原來的93.4%逐漸提高到99.0%。臭氧改性使馬鈴薯淀粉分子鏈帶上羧基，因靜電互斥使淀粉分子水合更充分，不易老化，故透明度提高。Chan等[23]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)臭氧處理的玉米淀粉糊于4 ℃、7 d老化后的熱焓值(ΔHr)增加到原來的3倍(3.9 J/g)，而臭氧處理的西米淀粉及木薯淀粉糊老化后的ΔHr無顯著變化。Simsek等[35]將5 g/100 g淀粉樣品充分糊化后密封，在冰箱中存放5 d，結(jié)果顯示臭氧處理未引起析水率顯著變化。淀粉老化對淀粉食品的質(zhì)地、感官和貨架期有重要影響。臭氧處理使淀粉分子的Mw/Mn、取代基、直/支比等發(fā)生不同程度的變化，很終對淀粉的老化產(chǎn)生影響，但目前相關(guān)研究非常有限，需要深入。

對凝膠特性的影響

臭氧處理對淀粉凝膠強度的影響程度，因淀粉來源和臭氧處理方式而異。不同品種的淀粉經(jīng)臭氧處理后凝膠存在差異。Chan等[23]報道西米淀粉及玉米淀粉處理不同時間后，制備的凝膠(貯藏1 d)的楊氏模量呈現(xiàn)不同的變化，其中西米淀粉凝膠僅在臭氧處理3 min和10 min 的樣品中顯著提升，而玉米淀粉凝膠的楊氏模量在全部處理組中都顯著提升了。處理后凝膠強度增大主要與淀粉降解有關(guān)，降解產(chǎn)物在貯藏過程中具有更強的締合形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力[37]。臭氧處理時間對淀粉凝膠也有一定影響。有研究[16]發(fā)現(xiàn)馬鈴薯淀粉凝膠的強度隨著臭氧處理時間的延長(15～45 min)而增加，但處理60 min樣品的強度則介于15 min和30 min樣品之間，其原因在于，淀粉分子適度降解增加了直鏈淀粉組分的移動性，從而更容易締合形成凝膠結(jié)構(gòu)；但是長時間處理(60 min)加劇淀粉降解，淀粉分子解聚以及生成羧基的靜電排斥作用妨礙了淀粉鏈段間的締合，很終減弱了凝膠強度。Castanha等[31]發(fā)現(xiàn)馬鈴薯淀粉凝膠臭氧處理45 min及60 min后因降解嚴(yán)重而無法形成凝膠。Zhou等[38]采用次氯酸鈉氧化馬鈴薯淀粉時也觀測到相同規(guī)律，即低劑量次氯酸鈉處理可使淀粉凝膠強度增加，但高劑量處理組凝膠強度降低，因此適度氧化降解淀粉可使其具有很大凝膠強度。