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低场核磁共振技术研究普鲁兰多糖对淀粉凝胶冷藏稳定性的影响

低场核磁共振技术研究普鲁兰多糖对淀粉凝胶冷藏稳定性的影响

糊化态淀粉处于热不稳定状态,分子易于重排而发生回生,影响淀粉基食品的品质和货架期,造成食品资源的浪费。
特定亲水胶体能够有效抑制或延缓淀粉的回生,但是具体分子机制,尤其是基于大分子与水分子相互作用的机制仍不明晰。
本研究利用LF-NMR(低场核磁共振)技术研究亲水胶体—普鲁兰多糖(PUL)对大米淀粉凝胶冷藏稳定性影响的作用机制,创新性地从淀粉分子、亲水胶体与水分子三者间分子相互作用的角度研究亲水胶体对淀粉回生的抑制作用。

实验结果

PUL降低了大米淀粉糊体系中水分子的运动特性。
PUL可包裹于淀粉颗粒的表面,抑制淀粉的充分糊化;
同时,PUL还可能与渗漏出来的直链淀粉相互作用,形成特殊的淀粉分子-胶体分子凝胶网络结构,并具有束缚水分子自由运动的性质(图1)。

“低场核磁共振技术研究普鲁兰多糖对淀粉凝胶冷藏稳定性的影响"

如图2所示,样品经冷藏1d后,凝胶中只有物理束缚水;
其中添加0.5%PUL的样品中水分子横向弛豫时间显著低于空白样品,且从横向弛豫时间上看应归属于结合水。
经过14d冷藏,空白样品中出现了游离态水,且到21d时游离态水含量显著增加。而添加0.5%PUL的样品在整个冷藏阶段均未出现游离态水。
SEM微观形貌观察(图3)显示,添加0.5%PUL的样品在整个冷藏阶段均保留了良好的凝胶网络结构,而空白样品的网络结构则随着冷藏时间的延长而不断受到破坏。
PUL与淀粉竞争体系中可用的水分子,同时PUL还可以与淀粉分子交缠,增加淀粉相分子转动的空间位阻,这些作用都有利于淀粉凝胶网络结构的保持和淀粉分子自身重排的抑制。

“低场核磁共振技术研究普鲁兰多糖对淀粉凝胶冷藏稳定性的影响"

PUL对淀粉体系作用机理模式图如图4所示。
PUL的引入抑制了糊化阶段淀粉颗粒的充分膨胀,原因在于PUL对淀粉颗粒的包裹作用、PUL与渗漏直链淀粉分子相互作用;
PUL添加所导致的淀粉不充分糊化影响了淀粉凝胶冷藏期间的稳定性,同时PUL的强亲水特性使得凝胶体系中的水分不易析出,渗入淀粉大分子链段间的PUL线性分子增加了淀粉分子链段移动的难度,极大地减弱了淀粉分子链段间通过氢键发生重排、重聚的趋势。
上述多个方面的作用共同解释了PUL对淀粉凝胶结构保持、淀粉回生抑制的作用。

“低场核磁共振技术研究普鲁兰多糖对淀粉凝胶冷藏稳定性的影响"

实验结论

PUL抑制了淀粉的充分糊化,降低淀粉糊体系中水分子的横向弛豫时间。
PUL抑制了淀粉的回生,有效地抑制了淀粉凝胶在冷藏期间游离水的渗出。
PUL的添加有效地保持了淀粉凝胶的完整网络结构,因而提高了持水性和凝胶冷藏稳定性。

选自纽迈优秀案例征集大赛,陈龙 江南大学食品科学与技术国家重点实验室 利用核磁共振技术研究普鲁兰多糖对淀粉凝胶冷藏稳定性的影响

文章来源:
Long Chen, YaoqiTian, QunyiTong, ZipeiZhang, ZhengyuJin*. Effect of pullulan on the water distribution, microstructure and textural properties of rice starch gels during cold storage [J]. Food Chemistry, 2017, 214: 702-709 (Food Chemistry, SCI, IF=4.529, 食品科技一区,TOP期刊)

推荐仪器:
核磁共振成像分析仪NMI20-025V-I

核磁共振成像分析仪NMI20-060H-I

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