脂质改性淀粉

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技术实现要素：

23.大体上，根据本发明的一个方面，提供了一种制备脂质改性淀粉糊的方法，其包括以下步骤：
24.将淀粉与脂质组分混合，所述脂质组分选自单甘酯和/或抗坏血酸棕榈酸酯中的任一种，以提供悬浮液；和
25.对悬浮液进行热处理以形成脂质改性淀粉糊。
26.将淀粉与脂质成分结合的步骤可以包括第一子步骤，所述第一子步骤为将单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯溶解在溶剂中以分别形成单甘酯-溶剂的溶液或抗坏血酸棕榈酸酯-溶剂的溶液。
27.所述单甘酯-溶剂的溶液的浓度范围可以为约5％至约10％单甘酯(与干淀粉的质
量比)。在具体的实施方案中，所述单甘酯-溶剂的溶液的浓度可以为5％单甘酯、10％单甘酯等，具体取决于脂质改性淀粉糊所需的性质。
28.抗坏血酸棕榈酸酯-溶剂的溶液的浓度范围可以为约5％至约10％抗坏血酸棕榈酸酯(与干淀粉的质量比)。在具体的实施方案中，所述抗坏血酸棕榈酸酯-溶剂的溶液的浓度可以为5％抗坏血酸棕榈酸酯、10％抗坏血酸棕榈酸酯等，具体取决于脂质改性淀粉糊所需的性质。
29.溶剂可以是乙醇的形式，特别是95％的乙醇。
30.将淀粉与脂质组分结合的步骤可以包括第二子步骤，所述第二子步骤为将淀粉添加到单甘酯-溶剂的溶液或抗坏血酸棕榈酸酯-溶剂的溶液中以形成浆液。
31.将淀粉与脂质组分结合的步骤可以包括第三子步骤，所述第三子步骤为混合浆液。混合所述浆液可包括在升高的温度下将浆液振荡预定的时间量。升高的温度可能约为50℃。预定的时间量可以是大约30分钟。可以在振荡水浴中混合所述浆液。
32.将淀粉与脂质组分结合的步骤可以包括第四子步骤，所述第四子步骤为从浆液中蒸发多余溶剂以提供悬浮液。从浆液中蒸发多余溶剂以提供悬浮液可以包括以下任一者或两者：加热并搅拌浆液，以及在强制通风烘箱中蒸发全部剩余溶剂。加热和搅拌浆液的温度约为50℃。在强力通风烘箱中蒸发全部剩余溶剂的温度约为50℃，持续约24小时。
33.淀粉可以是玉米淀粉或以其类似物的形式。
34.单甘酯可以是以食用级单甘酯的形式。
35.所述对悬浮液进行热处理的步骤可以是以对悬浮液进行湿热处理的形式。
36.湿热处理可以包括第一子步骤，所述第一子步骤为向悬浮液中添加水以产生水合悬浮液。向悬浮液中加水可使后续子步骤中淀粉的结块和沉降中的任何一个或两者均最小化。
37.湿热处理可以包括第二子步骤，所述第二子步骤为重新悬浮任何可能已沉淀在水合悬浮液中的淀粉。重新悬浮任何淀粉可以包括将水合悬浮液加热至约50℃并以该近似温度保温约10秒，同时以约960rpm搅拌。
38.湿热处理可以包括第三子步骤，所述第三子步骤为糊化所述水合悬浮液。糊化所述水合悬浮液可以包括将水合悬浮液加热至高于淀粉糊化温度的预定温度，并以预定搅拌速度搅拌水合悬浮液预定的时间量，以实现糊化。
39.所述预定温度可以低于水的沸点。在一个实施例中，所述预定温度可以介于80℃至95℃之间。在特定实施例中，预定温度可以约为91℃。在此实施例中，所述水合悬浮液可以以约每分钟5.5℃的速率加热至约91℃。
40.所述预定搅拌速度可以介于100rpm至200rpm。在特定实施例中，所述预定搅拌速度可以为约160rpm。
41.糊化所述水合悬浮液可以是短期糊化过程或延长糊化过程的形式，仅在糊化发生的时间量上不同。在短期糊化过程中，预定的时间量可以为约10分钟。在延长糊化过程中，预定的时间量可以为约90分钟。
42.可在封闭系统中糊化水合悬浮液，以使糊化期间水合悬浮液中的水分蒸发最小化。
43.糊化所述水合悬浮液还可以包括使用流变仪、快速粘度分析仪(rva)等连续监测
脂质改性淀粉糊的粘度。
44.制备脂质改性淀粉糊的方法可以包括一个最终步骤，所述最终步骤允许脂质改性淀粉糊冷却至室温。
45.大体上，根据本发明的另一方面，提供了一种脂质改性淀粉糊，其包括：
46.多个球形微粒，每个球形微粒外表面上有直链淀粉-脂复合物层的淀粉芯，直链淀粉-脂复合物层可以用于调节淀粉芯的吸水能力。
47.所述多个球形微粒的平均粒径分布约为直径23μm。
48.所述多个球形微粒可以在均质化期间变形，并且在均质化之后每个微粒都可以恢复到球形结构。应当了解，均质化过程可以与任何严苛的加工条件或高剪切条件互换。
49.所述脂质改性淀粉糊可以包括排列在多个球形微粒之间的多余脂质。所述多余脂质可以用作脂质改性淀粉糊的润滑剂。
50.所述脂质改性淀粉糊可以根据如上所述的制备脂质改性淀粉糊的方法制备。
51.所述脂质改性淀粉糊可以模拟脂肪和/或油的流变特性和结构的任一种，或两者都可以模拟。
52.所述脂质改性淀粉糊可以是非凝胶的。
53.本发明的另一方面提供了一种脂肪和/或油替代糊，所述脂肪和/或油替代糊由湿热处理具有脂质成分的淀粉制备，所述脂质成分选自单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯中的任一种。
54.所述脂肪和/或油替代糊可根据上述制备脂质改性淀粉糊的方法制备。特别地，所述脂肪和/或油替代糊可以是上述脂质改性淀粉糊。
55.本发明的另一方面提供了脂质改性淀粉糊的用途，如上所述，作为乳状食品中部分或全部的脂肪和/或油替代物。
56.所述脂质改性淀粉糊作为食品中部分或全部的脂肪和/或油替代物的用途可以减少食品的总热量。
57.本发明的另一方面提供了一种改进的含脂肪和/或油的食品，其中所述改进包括如上所述用脂质改性淀粉糊部分或全部替代乳状食品中的脂肪和/或油。
58.所述改进的含脂肪和/或油的食品，与传统的含脂肪和/或油的食品对应食品相比，总热量减少。
59.所述食品可以选自：酸奶、酱汁、冰淇淋、沙拉酱、人造黄油、用来抹的酱、奶油、烘焙食品、其他乳制品等。
60.在一个特定实施例中，所述食品可以为蛋黄酱。
61.而本发明的另一方面提供了一种低热量蛋黄酱，其包括：
62.蛋黄、醋、盐和糖的混合物；和
63.一种如上所述脂质改性淀粉糊形式的油替代成分。
64.在一个实施方案中，所述脂质改性淀粉糊可以替代蛋黄酱中100％含量的常规油。
65.在另一个实施方案中，所述低热量蛋黄酱还可以包括油。特别地，所述低热量蛋黄酱可以包括比例大约为8:2的脂质改性淀粉糊与油。与具有100％脂质改性淀粉糊形式的油替代成分的低热量蛋黄酱相比，所述比例为8:2脂质改性淀粉糊与油可以用于降低低热量蛋黄酱的表观粘度。所述油可以是葵花籽油的形式。
66.所述蛋黄可以是蛋黄粉的形式。
67.所述醋可以是白酒醋的形式。
68.所述低热量蛋黄酱可以是蛋黄、醋、盐和糖以及脂质改性淀粉糊的混合乳液的形式。
69.所述低热量蛋黄酱可在约5℃下保持稳定，所述低热量蛋黄酱在约5℃下至少24内不会出现相分离。
70.所述低热量蛋黄酱可以是非凝胶。
71.现在将依据以下附图，仅通过非限制性实施例来描述本发明。
附图说明
72.在附图中：
73.图1示出了脂质改性淀粉糊的球形微粒；
74.图2示出了制备脂质改性淀粉糊的方法流程图；
75.图3示出了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯在短期糊化(91℃下保温10分钟)条件下对玉米淀粉糊化特性的影响的曲线图；
76.图4示出了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯在延长糊化(91℃下保温90分钟)条件下对玉米淀粉糊化特性的影响的曲线图；
77.图5示出了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯在短期糊化(91℃，10分钟)后对玉米淀粉糊流动特性的影响的曲线图；
78.图6示出了在短期糊化(91℃，10分钟)后，均质化对含有单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉糊流动特性的影响的曲线图；
79.图7示出了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯在延长糊化(91℃，90分钟)后对玉米淀粉糊流动特性的影响的曲线图；
80.图8示出了在延长糊化(91℃，90分钟)后，均质化对含有单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯玉米淀粉糊的流动特性的影响的曲线图；
81.图9示出了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯在短期糊化(在91℃下保温10分钟)后对未洗涤的玉米淀粉热性能的影响；
82.图10示出了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯在短期糊化(在91℃下保温10分钟)后对洗涤(在乙醇中以8000rpm离心3分钟)后的玉米淀粉热性能的影响的曲线图；
83.图11示出了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯在延长糊化(在91℃下保温90分钟)后对未洗涤玉米淀粉的热性能的影响的曲线图；
84.图12示出了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯在延长糊化(91℃，90分钟)后对洗涤(在乙醇中以8000rpm离心3分钟)后玉米淀粉热性能的影响的曲线图；
85.图13示出了短期糊化(91℃，10分钟)后，糊化和均质化对含有和不含有单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉的双折射率和颗粒完整性的影响。标尺为20μm；
86.图14示出了在延长糊化(91℃，90分钟)后，糊化和均质化对含有和不含有单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉的双折射率和颗粒完整性的影响。比例尺为20μm；
87.图15示出了用通过短期糊化(91℃，10分钟)制备的玉米淀粉脂质糊进行80％的油替代时对低热量蛋黄酱型乳液的流动特性的影响的曲线图；
88.图16示出了用通过短期糊化(91℃，10分钟)制备的玉米淀粉脂质糊进行100％的油替代时对低热量蛋黄酱型乳液的流动特性的影响的曲线图；
89.图17示出了用通过延长糊化(91℃，90分钟)制备的玉米淀粉脂质糊进行80％的油替代时对低热量蛋黄酱型乳液的流动特性的影响的曲线图；
90.图18示出了用通过延长糊化(91℃，90分钟)制备的玉米淀粉脂质糊进行100％的油替代时对低热量蛋黄酱型乳液流动特性的影响曲线图；
91.图19示出了短期糊化(91℃，10分钟)后，全脂蛋黄酱和用淀粉糊(包含或不包含单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯)进行80％和100％的脂肪替代后的低热量蛋黄酱型乳液的微观结构。比例尺为20μm；
92.图20示出了延长糊化(91℃，90分钟)后，全脂蛋黄酱和用淀粉糊(包含或不包含单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯)进行80％和100％脂肪替代后的低热量蛋黄酱型乳液的微观结构。比例尺为20μm；
93.图21示出了糊化过程中玉米淀粉悬浮液结构变化的示意图；
94.图22示出了糊化过程中添加脂质的玉米淀粉悬浮液的结构变化示意图；和
95.图23示出了均质化对脂质改性淀粉微球结构完整性影响的曲线图
96.在附图中，除非另有说明，否则相同的附图标记指代本发明的相同部分。
具体实施方式
97.图1示出了根据本发明的一个方面形成脂质改性淀粉糊的一部分的球形微粒(10)。所述球形微粒(10)具有淀粉芯(12)，在其外表面上具有直链淀粉-脂质复合物层(14)。有利地，直链淀粉-脂质复合层(14)调节所述淀粉芯(12)的吸水能力。
98.所述球形微粒(10)的粒径约为23μm。所述微粒(10)在均质化过程中可变形，但在均质化后回复其球形结构。
99.所述脂质改性淀粉糊(未示出)包括多个球形微粒(如图1所示)，多余的脂质排列在多个球形微粒之间。所述多余的脂质起润滑剂的作用。
100.脂质改性淀粉微球(10)的球面几何和稳定性使得脂质改性淀粉糊适合用作各种食品中的脂肪替代品。
101.图2示出了制备脂质改性淀粉糊的方法(100)。所述方法(100)从附图标记(102)开始。
102.在(104)中，将所述淀粉和单甘酯和/或抗坏血酸棕榈酸酯结合以提供悬浮液。在该实施例中，步骤(104)包括四个子步骤。
103.在(104.1)中，所述单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯分别溶解在溶剂中。所述溶剂的形式为约95％的乙醇。在该实施例中，所述单甘酯在单甘酯乙醇溶液中的浓度约为5％，所述单甘酯以食用级单甘酯的形式存在，所述抗坏血酸棕榈酸酯在抗坏血酸棕榈酸酯乙醇溶液中的浓度约为10％。
104.在(104.2)中，所述淀粉为玉米淀粉的形式，将其分别加入单甘酯乙醇溶液和抗坏血酸棕榈酸酯乙醇溶液中，以制备浆液。
105.在(104.3)中，所述浆液(无论基于单甘酯或是基于抗坏血酸棕榈酸酯)是混合浆液。混合所述浆液(104.3)包括在约50℃的升高温度下，以约30分钟的预定时间量在振荡水
浴中振荡浆液。
106.在(104.4)中，从所述浆液中蒸发多余的乙醇以提供悬浮液。在该实施例中，为了蒸发多余的乙醇，将所述浆液加热至约50℃，同时搅拌，直至大部分可见的多余溶剂蒸发。此后，在强力通风烘箱中以约50℃蒸发剩余的乙醇约24小时。
107.在(106)中，对所述悬浮液进行热处理以形成脂质改性淀粉糊。所述热处理步骤(106)以湿热处理的形式，包括三个子步骤。
108.在(106.1)中，所述湿热处理包括向悬浮液中添加水以提供水合悬浮液。悬浮液的水合作用可使后续子步骤中的淀粉结块或沉淀最小化。
109.在(106.2)中，通过将水合溶液加热至约50℃并在该温度下保温约10秒，同时以约960rpm的速率搅拌，使任何可能沉淀在水合悬浮液中的淀粉重新悬浮。
110.在(106.3)中，糊化所述水合悬浮液，其包括将水合悬浮液加热至高于淀粉糊化温度的预定的温度，并以预定的搅拌速度搅拌水合悬浮液预定的时间量。该子步骤在封闭系统(即盖上盖子)中进行，以使水合悬浮液中的水分蒸发最小化，因为过度蒸发会影响脂质改性淀粉糊产品的最终粘度。
111.在此实施例中，所述预定的温度约为91℃，所述水合悬浮液以约5.5℃每分钟的速率加热到此温度。所述预定的搅拌速度约为160rpm。
112.重要的是，在此实施例中，糊化所述水合悬浮液(106.3)可以是短期糊化过程或延长糊化过程的形式，这些糊化过程仅在糊化发生的时间量上不同。在短期糊化过程中，预定的时间约为10分钟，而在延长糊化过程中，预定的时间约为90分钟。用流变仪连续监测脂质改性淀粉糊的粘度，以防止产品过度粘稠。
113.在(108)中，允许所述脂质改性淀粉糊冷却至室温。一旦冷却，这种糊可以用作食品中的脂肪替代品或脂肪模拟物。
114.所述制备脂质改性淀粉糊(100)的方法结束于(110)。
115.1.材料和方法
116.1.1材料
117.黄玉米的天然淀粉可以从杰米斯顿(germiston)的tongaat-hulett starch公司获得。抗坏血酸棕榈酸酯从约翰内斯堡的南非dsm营养产品公司获得。单甘酯(产品名称：dimodan hp
–
蒸馏单甘酯)从开普敦的杜邦丹尼斯克南非公司获得，由纯度为80％的可食用的完全氢化大豆油制成。蛋黄粉，产品货号ylkp01，从勃朗霍斯普鲁特的sunsprayfood ingredients公司获得。葵花籽油、白酒醋、盐和糖从当地零售商处购买。
118.1.2方法
119.1.2.1抗坏血酸棕榈酸酯/单甘油酯的掺入
120.在玻璃瓶中，将单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯分别以5％和10％的浓度(以淀粉干重为基础)溶解于95％的乙醇。将玉米淀粉添加到所述乙醇溶液中。将装有浆液的玻璃瓶置于50℃的振荡水浴中30分钟，瓶盖保持松动，以防止压力积聚。加热阶段(50℃)，轻轻搅拌，蒸发烧杯中多余的乙醇。剩余的乙醇随后在50℃的强力通风烘箱中蒸发24小时。
121.1.2.2淀粉糊化
122.使用配备有搅拌器(st24/q1)和的physica mcr 101流变仪(anton paar公司，奥地利格拉茨)，测量热处理期间淀粉的粘度。将淀粉(1.6g干淀粉)悬浮
于16g蒸馏水中。糊化循环以初始搅拌转速960rpm开始，在50℃下搅拌10秒，然后在此后的整个时间段内转速为160rpm。温度以5.5℃每分钟的速率升高至91℃，并在此温度下保温10分钟(短期糊化)和90分钟(延长糊化)，以确定糊化特性。在糊化和冷却后，测量淀粉糊的流动特性、质地和微观结构特性，或将其浸入液氮中并冷冻干燥以供进一步分析。
123.1.2.2.1均质化
124.使用具有s25 kv
–
25f分配轴(转子和定子之间的间隙为0.5mm)的ultra turrax t25 digital(janke和kunkellabotechnik，施陶芬，德国)以8000rpm的速度在50℃下均质所述淀粉糊5分钟(防止对照淀粉糊凝胶化)。均质后，对淀粉糊进行流动性和微观结构分析。
125.1.2.3低热量蛋黄酱型乳液的制备
126.表1.2-1概述了不同的低热量蛋黄酱型乳液的配方。使用具有s25 kv
–
25f分配轴的ultra turrax t25 digital作为均质机，以8000rpm处理5分钟。在均质过程中缓慢添加油，以避免在乳液顶部形成油层。在低热量蛋黄酱型乳液中，油被80％和100％替代。于4℃冰箱冷藏24小时后进行进一步分析。
127.表1.2-1：全脂蛋黄酱的配方和低热量蛋黄酱型乳液的配方
[0128] 全脂蛋黄酱低热量：80％的油替代低热量：100％的油替代向日葵油80160蛋黄999醋888盐222糖111淀粉糊06480
[0129]
使用糊化10分钟和90分钟的质量比为20％的玉米淀粉糊(含有和不含有含单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯)。
[0130]
1.2.4分析
[0131]
1.2.4.1流动特性的检测
[0132]
使用具有rheoplus的physica mcr 101流变仪(anton paar公司，奥地利格拉茨)，采用plate-to-plate的方法检测淀粉糊均质化前后的流动特性，使用导流板系统检测低热量蛋黄酱型乳液的流动。采用锯齿形板(直径25毫米)，测量间隙为1mm，测量淀粉糊的流动特性。试验开始前，淀粉糊在50℃下平衡1分钟。在0.001至1000每秒的不同剪切速率下测定流动特性。幂律模型：其中σ是剪切应力(pa)，k是稠度系数(pa.sn)，是剪切速率(s-1
)，n是流动特性指数；其中，n＝1为于牛顿流体，n《1为剪切变稀，n》1为剪切增稠的材料。
[0133]
1.2.4.2淀粉凝胶质地
[0134]
将含有或不含有单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉糊热填充到小的圆形容器中(高16mm
×
直径37mm)。所述淀粉糊在这些容器中储存24小时，温度约为23
±
1℃。使用具有p/20p圆柱体探针(直径20mm)的ez-test物性分析仪ez-l(岛津公司，日本东京)分析凝胶硬度。柱塞穿透5mm后从样本中缩回。记录最大作用力。这是在0.01n的预载力和10mm每分钟的
试验速度下进行的。
[0135]
1.2.4.3热分析
[0136]
将冻干糊中的淀粉粉末(干重10毫克)与蒸馏水(30毫克)混合，然后在约23
±
2℃的温度下平衡至少4h，以便使用hp dsc827e(梅特勒-托利多公司，瑞士格里芬湖)，采用高压差示扫描量热法(dsc)系统进行热分析。在4mpa的压力下，氮气流速10
°
每分钟，从25℃至150℃进行扫描。使用铟(熔点156.6℃，28.45焦耳每克)作为校准dsc的标准，空铝盘作为参照。
[0137]
1.2.4.4显微结构分析
[0138]
使用micromet scientific公司的vs3系列生物三目头光学显微镜和配有偏振滤光镜的biowizard图像分析软件(印度德里)对糊化后和未糊化淀粉进行可视化。淀粉糊以10％质量比分散在30％甘油中。将一滴悬浮液滴在试样载玻片上，并用玻璃盖玻片覆盖。淀粉颗粒的结构完整性和形状在同一光学显微镜下进行分析，无需借助偏振滤光片。为了增强图像对比度，添加了两滴碘溶液。使用20倍物镜以200倍放大率拍摄图像，并使用软件包进行评估。
[0139]
biowizard图像分析软件还用于手动测量放大200倍的单个淀粉颗粒的粒径分布。每个样品至少测量50个颗粒的直径，以确定作为糊化和均质化的功能的粒径分布。
[0140]
1.2.4.5统计分析
[0141]
采用单因素方差分析(anova)进行统计分析。采用tukey最小显著差异检验(lsd)比较不同分析的均值，p《0.05。单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的糊化时间和浓度是实验的自变量。分析重复3次，但只考虑可重复的结果。
[0142]
2.结果
[0143]
2.1糊化特性
[0144]
不含脂质的玉米淀粉具有糊化温度最低，糊化时间最短的特点，分别为72.9℃和5.48分钟(表2.1-1)。单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯的加入提高了糊化温度和糊化时间。含有单甘酯的淀粉糊化温度显著低于含有抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉(p《0.05)。将单甘酯或棕榈酸抗坏血酸酯浓度从5％(与淀粉的质量比)提高到10％(与淀粉的质量比)，使得糊化时间进一步推迟，糊化温度显著升高(p《0.05)。
[0145]
图3和表2.1-1示出了脂质对短期糊化后的玉米淀粉糊化特性的影响。在最初的10分钟内，未添加脂质的淀粉(对照组)的高峰粘度约为2015mpa.s。在保温温度91℃期间，粘度先达到高峰粘度之后降低。对于添加了脂质的淀粉，在前10分钟内未检测到高峰粘度。包含5％单甘酯的玉米淀粉在91℃的保温期结束时具有最高的最大粘度约为1635mpa.s，然而其与对照组1595mpa.s相比没有显著差异(p《0.05)。含有10％抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉在91℃的保温期结束时具有最低的最大粘度。含有5％单甘酯的淀粉的粘度在冷却过程中增加，最终粘度为约1969mp.s。含有10％抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉具有最低的最终粘度，约为37.8mpa.s。含有5％和10％抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉糊化曲线为先粘度增加，紧接着对应于78℃-67℃温度范围(冷却)粘度降低(图3和图4)。
[0146]
图4和表2.1-1示出了脂质对延长糊化后的玉米淀粉糊化特性的影响。添加脂质(单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯)的淀粉的糊化曲线相对“杂乱”。未添加脂质的淀粉(对照组)的高峰粘度约为2980mpa.s。在91℃的保温期内观察到对照组的第二个高峰粘度(最大粘
度)约为2474mpa.s。在91℃的保温期内未检测到添加脂质的淀粉的高峰粘度。含有5％单甘酯的淀粉的最大粘度约为2768mpa.s。添加10％抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉具有最低的最大粘度，约为1325mpa.s。在淀粉中添加脂类会导致冷却过程中粘度降低。含有10％抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉的最终粘度最低，约为454mpa.s。含有5％和10％抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉的糊化曲线还表现为对应于78℃-67℃的温度范围的粘度增加和降低。
[0147]
表2.11单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯对短期糊化(91℃下保温10分钟)和延长糊化(91℃下保温90分钟)期间玉米淀粉糊化特性的影响
[0148][0149][0150]
具有不同上标的平均值间差异显著(p《0.05)，在相同糊化条件下进行平均值的比较；
[0151]
对照为不含有单甘脂和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉；
[0152]
mg为单甘脂(与淀粉质量比为5％或10％)；
[0153]
ap为抗坏血酸棕榈酸酯(与淀粉质量比为5％或10％)；
[0154]
nd为未检测；
[0155]
pt(分钟)为糊化时间，pt(℃)为糊化温度；
[0156]
pv为高峰粘度，hmv为91℃保温期最大粘度，fv为最终粘度。
[0157]
2.2流动特性
[0158]
因为决定系数(r2)的平均值为0.88，添加脂质的淀粉糊的实验数据显示出良好的幂律模型拟合。在低剪切速率下，在表观粘度与剪切速率曲线的线性区域获得零剪切粘度。
[0159]
图5、6和表2.2-1示出了短期糊化(91℃，10分钟)后，脂质和均质化对淀粉糊流动特性的影响。玉米淀粉对照在短期糊化并均质化后主要发生0.1每秒的剪切变稀，延长糊化与之相同。均质化对含有脂质和不含脂质的玉米淀粉糊的流动性指数(n)没有显著影响(p》0.05)。均质化降低了含脂质和不含脂质的淀粉糊的零剪切粘度。含有5％单甘酯的淀粉具有最高的零剪切粘度，约为6273pa.s。含有5％单甘酯的淀粉糊具有最高的稠度系数(k值)为112pa.sn。均质化对含有10％单甘酯的玉米淀粉糊和10％抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉
糊的k值没有显著影响(p》0.05)，但不含单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉糊(对照组)、含有5％单甘酯的淀粉糊和含有5％抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉糊的k值显著降低(p《0.05)。
[0160]
图7、8和表2.2-1示出了均质化对延长糊化(91℃，90分钟)的脂质改性淀粉糊流动特性的影响。均质后不含脂质的淀粉糊的零剪切粘度显著降低(p《0.05)。由于脂质改性淀粉的粘度在低剪切速率(0.001每秒)下开始下降(未显示结果)，因此其粘度曲线不能示出零剪切粘度(在测量的剪切速率内)。不含脂质的淀粉糊(对照组)在均质前后的k值最高，分别为262pa.sn和175pa.sn。含有10％单甘酯的淀粉糊的最高零剪切粘度约为22230pa.s，均质后降至6317pa.s。含有5％抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉糊的k值最低，均质后其粘度在统计学上保持不变。含有5％单甘酯、10％单甘酯和10％抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉糊均质前后的流动性指数(n值)在统计学上相似(p》0.05)。
[0161]
表2.2.1：在短期糊化(91℃，10分钟)和延长糊化(91℃，90分钟)条件下，均质化对含有单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉糊稠度系数(k)(pa.sn)和n值(流动性指数)的影响。
[0162][0163]
具有不同上标的平均值间差异显著(p《0.05)；
[0164]
对照为不含有单甘脂和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉；
[0165]
mg为单甘脂(与淀粉质量比为5％或10％)；
[0166]
ap为抗坏血酸棕榈酸酯(与淀粉质量比为5％或10％)；
[0167]
均质化为以8000rpm离心5分钟。
[0168]
2.3热性能
[0169]
图9和表2.3-1示出了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯对短期糊化后淀粉的热性能的影响。不含有脂质的玉米淀粉(对照组)在短期糊化(91℃，10分钟)和延长糊化(91℃，90分钟)条件下均未出现吸热峰。含有单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉在70℃以下表现
出吸热峰，其与单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯的熔化温度一致。通过洗涤(在无水乙醇中以8000rpm离心3分钟)可以消除含脂质淀粉中低于70℃的吸热峰。含有单甘酯的玉米淀粉和含有抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉都具有一个额外的熔融峰(b)，且熔融峰间具有相似的起始温度(to)。含有单甘酯和含有抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉的热流没有显著差异(p》0.05)。图10和表2.3-1示出了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯在短期糊化和洗涤对玉米淀粉的影响。添加单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉在洗涤后热流(δh)显著增加(p《0.05)，但熔化温度没有显著差异。
[0170]
图11和表2.3-1示出了延长糊化后脂质对淀粉热性能的影响。含有5％单甘酯的玉米淀粉有两次额外的吸热，温度范围为103.9-109.9℃(b)和112.8-121.5℃(c)。与含有单甘脂的玉米淀粉相比，含有抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉具有显著更高的热流(δh)。用10％单甘酯或5％和10％抗坏血酸棕榈酸酯处理的淀粉在延长糊化后均产生一个单一的吸热峰(b)。
[0171]
图12和表2.3-1示出了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯在延长糊化并用乙醇洗涤后对玉米淀粉的影响。洗涤后，含有5％单甘酯的玉米淀粉观察到两次吸热，其峰值温度约为105℃和116℃。洗涤后，含有抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉的热流(δh)没有显著增加(p》0.05)，但添加单甘酯的玉米淀粉的热流显著增加(p《0.05)。含有5％单甘酯的玉米淀粉的组合热流(b和c)增加了近50％，从未洗涤的δh为5.4j/g(b＝2.14j/g和c＝3.26j/g)增加到乙醇洗涤后的9.63j/g(b＝5.04j/g和c＝4.59j/g)。
[0172]
表2.3.1：单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯对玉米淀粉短期糊化(91℃，10分钟)和延长糊化(91℃，90分钟)过程中热性质的影响。
[0173][0174]
[0175]
具有不同上标的平均值间差异显著(p《0.05)，在相同糊化特性内进行平均值的比较；
[0176]
对照为不含有单甘脂和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉；
[0177]
mg为单甘脂(与淀粉质量比为5％或10％)；
[0178]
ap为抗坏血酸棕榈酸酯(与淀粉质量比为5％或10％)；
[0179]
to为起始温度，tc为结束温度，tp为高峰温度；
[0180]
nd为未检出；
[0181]
δh为热流。
[0182]
2.4质构特性
[0183]
表2.4-1示出了糊化(91℃下短期糊化10分钟，91℃下延长糊化90分钟)并在室温(
±
23℃)下储存24小时后，含有和不含有脂质(单甘油酯和抗坏血酸棕榈酸酯)的玉米淀粉的质构特性。不含脂质的玉米淀粉糊(对照组)具有凝胶状质地。含有单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉均为粘稠的糊。记录延长糊化和短期糊化后更高的硬度，分别为对照组的3.13n和1.95n。短期糊化前后，含有单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉的硬度没有显著差异(p《0.05)。延长糊化使含有或不含有脂质的玉米淀粉凝胶/糊的硬度增加。含有10％单甘酯的玉米淀粉糊经延长糊化后硬度最低，为0.26n。
[0184]
表2.4 1:单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯对短期糊化(91℃，10分钟)和延长糊化(91℃，90分钟)后玉米淀粉糊的视觉感知和硬度的影响
[0185][0186][0187]
不同上标的平均值间显著差异(p《0.05)，在短期糊化间和延长糊化间进行比较；
[0188]
对照为不含单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉；
[0189]
mg为单甘酯(与淀粉质量比为5％和10％)；
[0190]
ap为抗坏血酸棕榈酸酯(与淀粉质量比为5％和10％)。
[0191]
2.5微观结构
[0192]
图13和14描述了短期糊化(91℃，10分钟)和延长糊化(91℃，90分钟)后，糊化和均质化对含有或不含有脂质(单甘油酯和抗坏血酸棕榈酸酯)的淀粉的双折射和颗粒完整性的影响。
[0193]
当在偏振光下观察生淀粉颗粒时，淀粉颗粒表现出双折射十字(马耳他十字)(图13和14)。在短期糊化和延长糊化后，含有或不含脂质的淀粉中均不存在双折射交叉。添加脂质的玉米淀粉颗粒在糊化和均质化条件下保持了结构完整性。在短期糊化和延长糊化的
条件下，在没有添加脂质的淀粉糊(对照)均质化前后，观察到大量聚集的残余淀粉颗粒。这表明淀粉颗粒已被分解。与对照组相比，添加单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉糊在短期和延长糊化后呈现圆形完整颗粒，并少量聚集。均质化似乎进一步破坏了对照颗粒的结构，但值得注意的是其对添加脂质的玉米淀粉糊的破坏有限(图13和14)。
[0194]
表2.5-1示出了糊化和均质化后，含有和不含有单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉颗粒的粒径分布。生淀粉的平均粒径分布最低，约为12.8μm。未考虑不含单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉的平均粒径分布，因为这些颗粒为大块/簇，而不是单个颗粒。添加脂类的淀粉颗粒在延长糊化后比短期糊化的淀粉颗粒大。在均质化后，短期糊化和延长糊化的颗粒的平均粒径分布均增加。
[0195]
表2.5 1：单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯对淀粉糊化和均质化后粒径分布的影响
[0196][0197]
对照为不含单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉；
[0198]
mg为单甘酯(与淀粉质量比为5％和10％)，ap是抗坏血酸棕榈酸酯(与淀粉质量比为5％和10％)；
[0199]
“‑”
表示不存在单个颗粒；
[0200]
短期糊化(91℃，10分钟)和延长糊化(91℃，90分钟)；
[0201]
均质化为在8000rpm下处理5分钟。
[0202]
2.6低热量蛋黄酱型乳液的流动特性
[0203]
低热量蛋黄酱型乳液由用玉米淀粉糊替代蛋黄酱中80％和100％的油制备。制备的低热量蛋黄酱型乳液在5℃
±
1℃下储存24小时后没有出现相分离。全脂蛋黄酱被用作参考样品。图15和16(表2.6-1)示出了用含有脂质的淀粉糊对低热量蛋黄酱型乳液进行80％和100％的油替代，对其短期糊化后流动性能的影响。剪切力的增加导致低热量蛋黄酱型乳液和全脂蛋黄酱的粘度降低，因此具有剪切变稀的表现。在80％的油替代下，剪切速率分别为为0.1s-1
、1s-1
和50s-1
时，含有未改性淀粉的低热量蛋黄酱型乳液的粘度最高(1958pa.s、293.5pa.s和14.4pa.s)，含有10％抗坏血酸棕榈酸酯的低热量蛋黄酱型乳液的粘度最低
(315.3pa.s、31.3pa.s和1.50pa.s)(表5.6-1)。含有5％抗坏血酸棕榈酸酯和全脂蛋黄酱的低热量蛋黄酱型乳液在0.1s-1
剪切速率下的表观粘度没有显著差异(p》0.05)(表2.6-1)。
[0204]
淀粉糊从80％增加到100％导致所有低热量蛋黄酱型乳液的表观粘度增加。在100％油替代下，含有未改性淀粉糊的低热量蛋黄酱型乳液和含有10％抗坏血酸棕榈酸酯的低热量蛋黄酱型乳液在0.1s-1
的剪切速率下也分别具有最高(2528pa.s)和最低(314.6pa.s)的粘度。含5％单甘酯的低热量蛋黄酱型乳液与全脂蛋黄酱在0.1s-1
的剪切速率下的粘度没有显著差异(p》0.05)。在剪切速率为50s-1
(100％油替代)时，低热量蛋黄酱型乳液(未改性淀粉、5％抗坏血酸棕榈酸酯、5％和10％单甘酯)和全脂蛋黄酱之间的粘度没有显著差异(p》0.05)。
[0205]
图17和图18(表2.6-1)示出了用含有脂质的，延长糊化(91℃，90分钟)改性后淀粉进行80％和100％的油替代，对低热量蛋黄酱型乳液流动性能的影响。含有未改性淀粉的低热量蛋黄酱型乳液和全脂蛋黄酱在0.1s-1
的剪切速率下具有最高和最低的粘度(80％油替代)分别为3952pa.s和694.4pa.s。在50s-1
的剪切速率下，全脂蛋黄酱和含5％和10％单甘酯改性淀粉的低热量蛋黄酱型乳液的粘度在80％的油替代下具有统计学相似性。在0.1s-1
、1s-1
和50s-1
三种剪切速率下，含有未改性淀粉的低热量蛋黄酱型乳液在100％替代时的粘度最高，其值分别约为5979pa.s、1160pa.s和40.9pa.s。全脂蛋黄酱的粘度在剪切速率0.1s-1
(694.4pa.s)和1s-1
(120.8pa.s)时最低，但在剪切速率为50s-1
时，它与含有10％单甘酯和10％抗坏血酸棕榈酸酯的低热量蛋黄酱型乳液相似。
[0206]
表2.6 1：短期糊化(91℃，10分钟)和延长糊化(91℃，90分钟)产生的玉米淀粉脂质糊对80％和100％油替代的低热量蛋黄酱型乳液粘度(在不同剪切速率下
–
0.1、1.0和50s-1
)的影响
[0207]
[0208][0209]
ff是全脂蛋黄酱，对照是不含mg和ap的低热量蛋黄酱型乳液；
[0210]
mg是含单甘酯低热量蛋黄酱型乳液(与淀粉质量比为5％和10％)；
[0211]
ap是含有抗坏血酸棕榈酸酯的低热量蛋黄酱型乳液(与淀粉质量比为5％和10％)；
[0212]
不同上标的平均值间差异显著(p《0.05)，在相同糊化特性和油替代率(80％和100％)内对平均值进行比较。
[0213]
2.7低热量蛋黄酱型乳液的微观结构
[0214]
图19和图20示出了全脂蛋黄酱和低热量蛋黄酱型乳液的微观结构，该乳液含有或不含有经单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯改性的淀粉。全脂蛋黄酱的特点是细小、紧密堆积的脂肪滴均匀分布。用未改性淀粉糊进行80％油替代的低热量蛋黄酱型乳液，具有不规则残余淀粉颗粒的离散结构。与全脂蛋黄酱相比，含有5％和10％单甘酯的低热量蛋黄酱型乳液的脂肪滴更大，更容易区分。100％脂肪替代的低热量蛋黄酱型乳状液，在短期糊化后观察到密集的淀粉颗粒，但在延长糊化后，淀粉颗粒较少且分布稀疏(图19和图20)。
[0215]
3.讨论
[0216]
此处对本研究项目中使用的方法进行了批判性综述，讨论了淀粉和脂质(单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯)之间的相互作用，并概述了脂质改性淀粉作为低热量蛋黄酱型乳液(lcmte)中脂肪替代品的潜力。
[0217]
3.1方法概述
[0218]
3.1.1单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的掺入
[0219]
单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯分别通过溶解在无水乙醇中制备。将淀粉添加到单甘酯/抗坏血酸棕榈酸酯乙醇溶液中，并在50℃的振荡水浴中放置30分钟。在本研究中，蒸发乙醇后，在干燥淀粉的表面上观察到一层淡黄色。因此，在烘箱干燥之前，将淀粉脂质乙醇溶液置于敞口烧杯中(持续搅拌)，于通风橱中蒸发掉多余的乙醇。已经发现，某些染料可以通过孔隙渗透淀粉颗粒(huber和bemiller，2000)。
[0220]
3.1.2糊化流动特性
[0221]
流变特性描述了材料在剪切和变形下的表现。淀粉流变学的基本特征是其在热处理过程中的粘性和在冷却过程中的凝胶/非凝胶能力。带有杯子和搅拌器(测量系统)的流变仪记录了淀粉悬浮液/糊在搅拌条件下以及存在水时加热的粘度变化。将淀粉添加到水
中，以尽量减少结块(导致样品变异性)和淀粉在不锈钢杯底部的沉降。然后用搅拌器不断搅拌淀粉悬浮液，搅拌器叶片的设计是为了减少淀粉的沉降，但仅考虑了可重复的数据。在糊化过程中，不能完全防止水分蒸发，但可以通过用盖子盖住不锈钢杯来减少水分蒸发。大量失水可能导致粘度过高。
[0222]
将淀粉悬浮液从50℃加热至91℃(以防止样品沸腾，因为在比勒陀利亚水约在95℃沸腾)，并在此温度下保温10分钟(短期糊化)和90分钟(延长糊化)，以确定糊化特性。在糊化过程中，流变仪叶片的搅拌速度保持在160rpm，不包括以960rpm初始搅拌10秒。最初的10秒用于重新悬浮任何可能沉淀在杯底的淀粉，以形成均匀的混合物。
[0223]
通过改变剪切速率和测量产生的表观粘度，利用旋转测试获得不同淀粉糊和低热量蛋黄酱型乳液的流变学信息。剪切速率从0.001逐步增加到1000s-1
，然后逐步降低到初始剪切速率0.001s-1
。对于每个坡道(ramp)(增加和减少剪切速率)，测量36个点，积分时间为12秒，延迟时间从30秒开始减少。锯齿板用于测量不同淀粉糊的流动特性，因为它能够容纳有限的样品并减少壁滑效应。使用具有四个叶片的叶片几何来诱导低热量蛋黄酱型乳液样品的剪切。在其他几何结构中，这种叶片几何结构是首选的，因为它在试验前干扰最少数量的样品，还可以减少严重的壁滑效应(barnes和nguyen，2001)。壁滑是指材料从杯子表面脱落，其可能导致低估粘度和不可再生性(barnes，1995)。使用幂律模型表征淀粉糊的流动特性，其中σ是剪切应力(pa.s)，k是稠度系数(pa.sn)，是剪切速率(1/s)，n是流动性指数(剪切增稠时n》1，剪切变稀时n《1)。该模型的主要缺点是在低剪切(《0.1s-1
)和高剪切(》100s-1
)范围内无法拟合淀粉糊的流动曲线。
[0224]
3.1.3淀粉：分子和微观结构
[0225]
用配备偏光滤镜的光学显微镜观察凝胶化和未凝胶化淀粉。淀粉糊分散在30％的甘油中。30％的甘油具有保持试样水分的功能，并且由于其高稠度(比水更高的粘度)，还有助于减少淀粉颗粒在玻片上的移动。玉米淀粉具有高度的内部组织，并且具有半结晶结构，当暴露在偏振光下时表现出双折射。未凝胶化的淀粉在暗场中显得明亮，每个颗粒都具有马耳他十字(esau，1977)。淀粉颗粒的结构完整性和形状在同一光学显微镜下进行分析，不借助偏光过滤器。为了增强图像对比度，添加一滴碘溶液对淀粉进行染色，因为碘与直链淀粉相互作用形成蓝黑色。图像以200倍放大倍数拍摄，并使用软件包进行评估。
[0226]
dsc用于测量未改性玉米和脂质改性淀粉的熔化温度。dsc测量样品和参照之间吸收的热能的量的差异，同时保持两者之间的零度差异(zero-degree difference，et al.，2003)。将样品和参照放置在室内的加热元件上，同时以恒定的加热速率进行渐进性加热。结构转变伴随着样品和参照之间的热流差异，并生成热流-温度曲线。为了测量熔化温度范围，将未改性淀粉或脂质改性淀粉的冷冻干燥粉末称重至100μl铝锅中，然后加水，并将锅密封以避免孵化期间水分损失。以10℃/min的加热速率将淀粉悬浮液从30℃加热至140℃，并使用空坩埚作为参照。dsc分析在氮气压力(4mpa)下进行。水在大气压下有一个特定的沸点(在比勒陀利亚约95℃)，但是如果施加压力，需要更高的温度将水分子分离成气相，因此在4mpa下，沸点约为250℃。因此，本技术在不因沸腾而失水的情况下进行扫描。
[0227]
3.2对结果的讨论
[0228]
3.2.1糊化过程中，含有和不含有单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉的流变特性
[0229]
与单独使用玉米淀粉(对照组)相比，在短期糊化(91℃保温10分钟)和延长糊化(91℃保温90分钟)前，向普通玉米淀粉中添加单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯可以增加糊化时间和温度(表2.1-1)。脂质可能在颗粒周围形成疏水层，从而减少水分进入颗粒。糊化特性取决于淀粉颗粒的水合能力(taggart和mitchell，2009)，因此由于脂质可能起到屏障作用，降低水的可及性(accessibility)，导致糊化时间和温度增加。
[0230]
据报道，玉米淀粉颗粒表面有孔隙(fannon等人，1992年)，这些孔隙延伸到颗粒中(gallant等人，1997年；huber和bemiller，2000年)。水分子也可以通过这些孔隙被淀粉颗粒吸收。单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯可以饱和并堵塞这些孔隙，从而进一步降低吸水率。
[0231]
玉米淀粉糊化过程中，随着单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯浓度的增加(从5％增加到10％)，糊化时间和温度也随之增加(表2.1-1)。在高浓度(与淀粉质量比为10％)下，单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯在淀粉颗粒表面形成更厚的疏水层，导致淀粉颗粒的吸水率进一步降低。
[0232]
在单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯存在的情况下，玉米淀粉颗粒吸收有限的水分(表2.5-1)，因此限制了其溶胀(颗粒尺寸减小)。糊化过程中淀粉颗粒的溶胀能力可能会受到影响，首先是疏水层的形成(降低吸水率)，然后是凝胶化后直链淀粉-脂质复合物的形成。
[0233]
尽管淀粉颗粒溶胀受限，但添加单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯会导致玉米淀粉糊粘度持续增加，但是这些玉米淀粉没有高峰粘度，仅不包含脂质的玉米淀粉具有高峰粘度(图3和图4)。糊粘度的持续增加可归因于直链淀粉-脂质复合物的形成。直链淀粉-脂质复合物可能出现在颗粒表面。在表面，这些直链淀粉分子可能与添加的单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯相互作用。粘度的增加可能是由于颗粒表面的淀粉-脂质复合物之间形成了缠结。可以认为，随着对添加了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉加热的进行，由于颗粒中的直链淀粉突起增加，颗粒之间的网络和缠结程度将增加和加强，使粘度持续增加。
[0234]
在91℃条件下，添加抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉在短期和延长糊化过程中的粘度均低于添加单甘酯的玉米淀粉对应物(图3和图4)。糊化过程中，添加单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯(ap)的淀粉糊的粘度差异可能受到这两种脂质之间结构差异的影响。单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯(ap)都有一个烃尾，但后者有一个杂单环头(较大)，而前者的甘油酯头(较小)。与甘油酯基相比，抗坏血酸基可能具有更高的空间位阻，使直链淀粉ap复合物水平降低。抗坏血酸棕榈酸酯和直链淀粉之间有限的相互作用可以产生低粘度，因为淀粉颗粒表面的直链淀粉ap网络的形成减少。
[0235]
本研究采用差示扫描量热法(dsc)研究了添加单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉糊化过程中直链淀粉-脂质复合物的形成。从图9和图10可以看出，向普通玉米淀粉中添加单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯会导致两个吸热峰。第一个吸热峰可归因于未形成复合物的单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的熔化，而第二个吸热峰可归因于直链淀粉-脂质复合物的解离。
[0236]
过量单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯(图9和图10)的熔化转变是在与正常玉米淀粉凝胶化转变温度大致相同的温度下观察到的，因此可以认为，观察到的吸热峰代表两种转变中的一种或两种。然而，凝胶化转变可以忽略不计，因为正常玉米淀粉含有单甘酯和抗坏血
酸棕榈酸酯的特征是在偏振光下观察到完全失去双折射(图13和14)。玉米淀粉以其天然形式表现出双折射，这可能是其结晶特性的一种指示。淀粉颗粒中的双折射损失与凝胶化(结晶秩序的不可逆破坏)有关，可以通过dsc分析中不存在吸热峰而被观察到(liu等人，1991)。然而，添加抗坏血酸棕榈酸酯和单甘酯(质量百分比5％和10％)的玉米淀粉糊具有峰值，所述峰值代表直链淀粉-脂质复合物和添加脂质的非复合物的峰值。
[0237]
单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的短期糊化(在91℃下保温10分钟)导致直链淀粉-脂质复合物的形成，其熔化峰值约为100℃。i型直链淀粉-脂质复合物的熔化范围为95至105℃(galloway等人，1989年，karkalas等人，1995年)。可以得出结论，短期糊化有利于形成结晶度较低的直链淀粉-脂质结构，因为其缩短了成核从而产生高度有序的ii型直链淀粉-脂质复合物的持续时间。
[0238]
添加抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉在延长糊化(在91℃下保温90分钟)过程中形成i型直链淀粉-脂质复合物(表2.3-1)。脂质极性头部的大小会影响形成的直链淀粉-脂质复合物的热稳定性(eliasson，1994)。抗坏血酸棕榈酸酯可能与直链淀粉形成包合物，由于抗坏血酸极性头大使得空间位阻增大，有序度降低，因此与单甘酯对应物相比，其解离温度更低。
[0239]
添加单甘酯的玉米淀粉的dsc热图显示，在延长糊化(91℃，90分钟)后形成ii型复合物，其熔化峰值约为115℃。ii型复合物具有较高的转变温度，是由于i型复合物成核形成具有明确结晶区域的结构而形成的(biliaderis和galloway，1989年)。ii型复合物可进一步分为iia型和iib型。galloway等人(1989年)指出，iia型复合物的熔化温度约为115℃。
[0240]
在仅玉米淀粉(对照组)中观察到糊粘度在冷却过程中增加(图3和图4)。质地分析表明，与形成凝胶的玉米淀粉相比，含有单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉是粘稠的糊(表2.4-1)。在冷却过程中，仅玉米淀粉(对照)的粘度增加归因于直链淀粉分子在称为回生的过程中形成的缠结或接合区(gidley，1989)。缠结的结果是“幽灵(ghost)”颗粒的凝胶嵌入由氢键和范德华力连接在一起的缠绕的直链淀粉聚合物链中。配体的加入可以通过增加两种聚合物之间的空间，防止直链淀粉和支链淀粉分子之间形成网，从而在冷却过程中降低糊的粘度。
[0241]
光学显微镜(图13和14)显示，没有添加脂质的淀粉为大块，没有可见的单个淀粉颗粒，这表明在糊化过程中，浸出的直链淀粉分子和淀粉颗粒残余物之间形成了网。含有单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉糊的微观结构示出了未被破坏的颗粒结构。这表明，由于颗粒表面形成直链淀粉-脂质复合物，直链淀粉分子的浸出有限，淀粉颗粒也会解体。这些糊状和未破碎的淀粉颗粒可以称为脂质改性淀粉微球。因此，脂质改性淀粉微球可以定义为直径约为23μm的部分结晶的球形颗粒，其通过对添加了脂质的玉米淀粉进行热处理而制备。
[0242]
3.2.2单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯改性玉米淀粉的流动特性和高剪切稳定性
[0243]
在糊化前后，不含单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯的玉米淀粉在低剪切速率下呈现更长的平台区，更高的零剪切粘度和k值(稠度)(图5和图6)。当聚合物网的解缠结和重组处于平衡状态时，在低剪切速率下可以实现零剪切粘度和更长的平台区。零剪切粘度和k值的增加可能是由于在糊化过程中冷却时支链淀粉和直链淀粉之间形成了缠结/网络。增加剪切速率会使支链淀粉-直链淀粉网解缠结，单个聚合物流动，并在剪切方向上对齐，因此粘度
降低，发生剪切变稀。
[0244]
含有单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉糊在低剪切速率下具有更短的平台区、更低的零剪切粘度和k值(图5和图6)。可以假设，添加了单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的淀粉颗粒的球形性质(淀粉微球)使它们能够以较低的剪切速率开始滚动和滑动，从而缩短平台区。较低的零剪切粘度和k值可归因于单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯的存在，其增加了接合区之间的间距，导致结构不那么紧凑。
[0245]
用8000rpm的高剪切均质机均质5分钟，对所有淀粉糊的零剪切粘度和稠度(k值)均产生影响。均质后的零剪切粘度和k值降低，可能是因为仅玉米淀粉(对照)中的淀粉分子解缠结，以及脂质改性淀粉糊中网被破坏。糊化过程中对分子网和缠结的破坏导致脂质改性淀粉微球具有较低的流体力学体积，从而降低了粘度和k值。
[0246]
以上是研究中的主要发现，这是出乎意料的，因为淀粉颗粒易碎，在高剪切均质化条件下通常会被破坏。在玉米淀粉糊化过程中，未复合脂质的存在和直链淀粉-脂质复合物的形成阻止了高剪切均质条件下淀粉微球的破坏。这些淀粉微球不被破坏表明，(i)淀粉微球具有高剪切应力和弹性(ii)，淀粉颗粒表面的游离和复合的单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯可为淀粉微球在均质过程中通过壁隙滑动提供润滑。这些启示可能解释了为什么在高剪切均质条件下，5％和10％(与淀粉的质量比)的单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯糊状淀粉没有分解，其需要进一步研究来解释所涉及的机理。淀粉微球在均质化过程中没有分解的事实表明，它们可以用于模拟蛋黄酱等乳液中的脂肪球。
[0247]
3.2.3脂质改性淀粉及其在低热量蛋黄酱型乳液中的作用
[0248]
结果表明，用脂质改性淀粉微球进行80％和100％的油替代可以制备低热量蛋黄酱型乳液。与脂质改性淀粉制备了非凝胶低热量蛋黄酱型乳液相比，未改性淀粉制备凝胶低热量蛋黄酱型乳液。上文讨论了未改性淀粉的凝胶能力和脂质改性淀粉微球的非凝胶特性。均质后，在80％和100％的低热量蛋黄酱型乳液中可以看到脂质改性淀粉微球，这表明它们作为脂肪球形成低热量蛋黄酱型乳液。淀粉微球作为脂肪球的作用机制需要从食品物理学、摩擦学和感官特性方面进行进一步研究。然而，下文描述的低热量蛋黄酱型乳液的流变学表明，脂质改性淀粉糊具备作为脂质模拟物的潜力。
[0249]
低热量蛋黄酱型乳液和全脂蛋黄酱在整个剪切速率范围内表现出剪切变稀(图15-16)。随着剪切速率的增加，聚集材料变形并最终被破坏，从而导致粘度降低。
[0250]
与脂质改性淀粉相比，仅含玉米淀粉的低热量蛋黄酱型乳液在80％和100％油替代时具有更高的表观粘度(表2.7-1)。这些结果与其各自糊化曲线的最终粘度结果相一致(表2.1-1)。仅含玉米淀粉的低脂蛋黄酱的较高粘度仅归因于浸出的直链淀粉重新结合到网中，嵌入淀粉颗粒的残余物，然而，在含有脂质(单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯)的情况下，由于直链淀粉-脂质复合物的形成，阻止了直链淀粉分子的重新结合，使得表观粘度较低。
[0251]
所有低热量蛋黄酱型乳液样品，80％油替代时的表观粘度均低于100％油替代时(表2.6-1)。在混合乳液系统中，油滴倾向于紧密地聚集在淀粉颗粒之间的空间中，这与本研究的结果一致(图19和图20)。这些油滴的堆积妨碍了致密颗粒网的形成，因此80％油替代时的表观粘度低于100％油替代时的表观粘度。
[0252]
在全脂蛋黄酱中观察到较小且均匀分散的油滴，在玉米淀粉用作脂肪替代品时可以观察到较大的油滴(图19和图20)。较大的粒径也可能是由于油颗粒吸附到淀粉颗粒表
面，导致在均质化的效率降低，而均质化可减小粒径。
[0253]
油脂替代水平对低脂蛋黄酱的流动性有较大影响。在100％油替代时，当剪切速率增加时，含有5％单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯(短期糊化)的低脂蛋黄酱具有与全脂蛋黄酱相似的流动特性。短期糊化和5％的脂质浓度产生了理想的糊，可以作为淀粉颗粒完整性(较少的结构损伤和聚合物的浸出)和粘度方面的脂肪模拟物使用(由于添加了单甘酯或抗坏血酸棕榈酸酯，浸出的直链淀粉无法逆行，且网不够牢固，不足以形成刚性凝胶结构)。
[0254]
3.2.4淀粉-脂质相互作用的拟建模型及其功能
[0255]
图21示出了仅玉米淀粉在过量水中的糊化特性。当淀粉悬浮在水中并持续加热至相对较高的温度(》50℃)时，淀粉颗粒内的聚合物将开始重新排列并允许水的吸入。颗粒开始溶胀，粘度也开始增加。溶胀过程一直持续到颗粒达到其最大溶胀能力，并观察到高峰粘度。当达到最大溶胀度时，颗粒被破坏，导致粘度降低(击穿粘度)。淀粉聚合物(主要是直链淀粉)扩散到分散液中。当分散液冷却时，在所谓的回生的过程中，直链淀粉和支链淀粉重新排列，形成一个的强大的网。回生的特点是粘度增加，进一步冷却会形成凝胶。凝胶可以被视为一个不连续的、被破坏的淀粉颗粒网，其中含有支链淀粉和连续的直链淀粉分子。直链淀粉-直链淀粉，直链淀粉-支链淀粉分子间的相互作用可以形成连接区，形成分子缠结。
[0256]
图22示出了含有和不含有脂质的玉米淀粉的糊化和均质化过程的拟建模型的示意图。这些拟建模型基于本研究报告的结果，部分基于其他研究人员的发现。图22示出了添加脂质的玉米淀粉的糊化特性。在50℃下，掺入的脂质(单甘酯和抗坏血酸棕榈酸酯)以其α-凝胶相出现(sein等人，2002年)，并在颗粒周围形成层。这种脂质层减少了颗粒对水分的吸收。当温度升高到高于krafft温度(两亲性化合物在水中的熔化温度)时，脂质形成高度水合的液晶层状相(sein等人，2002)。从α-凝胶到层状相的转变的特点是，在约60℃时，粘度迅速增加和降低。粘度的增加归因于水与脂质亲水头的结合，而粘度的降低是由于通过不断搅拌和升高温度使得水合层状结构分解。所述层状形态使脂肪在烃链中具有高的流动性(larsson等人，1980年)。
[0257]
高流动性的脂质有利于颗粒吸水(粘度增加)，因为它们可能在整个淀粉溶液中更广泛地分布，而不是在颗粒表面形成水分子屏障。由于在颗粒表面形成不溶性的直链淀粉-脂质复合物层，淀粉颗粒的溶胀受到限制。这一不溶性层调节直链淀粉分子的浸出、吸水，并保持颗粒的完整性。表面直链淀粉-脂质复合物层之间的网和缠结也会导致粘度增加。一些脂质不会与直链淀粉的疏水空腔相互作用形成直链淀粉-脂质复合物，但它们会被捕获到直链淀粉分子的间隙区域之间(putsey等人，2010年)，并有助于形成网和缠结。当冷却到krafft温度以下时，被捕获的脂质转变为α-凝胶相，并放弃聚合物-脂质网，导致粘度下降。
[0258]
图23示出了均质化(机械剪切)条件下脂质改性淀粉颗粒的结构稳定性。在均质化过程中，所述脂质改性淀粉微球(球形几何)被迫通过一个小的剪切间隙(0.5mm)，在那里它们像“弹性应力球”一样变形，然后在通过剪切间隙后返回其原始的球形形状。弹性特征是由于颗粒表面的不溶性直链淀粉-脂质复合物层通过包含聚合物和减少吸水来维持颗粒的结构。脂质部分还可以润滑剪切间隙，使颗粒以最小阻力滑过。这种现象使得淀粉微球可以用于模拟高脂肪食品乳液中的脂肪球，其中脂质/油以球状存在。
[0259]
4.结论和建议
[0260]
这项研究表明，在热处理前向淀粉中添加单甘酯/抗坏血酸棕榈酸酯，可以形成非
胶凝、高粘度的糊。非胶凝、高粘度的糊主要由非碎片的球形淀粉颗粒组成，称为脂质改性淀粉微球。所述脂质改性淀粉微球能够在高机械剪切(即均质化)期间保持其结构完整性。颗粒表面的直链淀粉-脂质复合物和多余的脂质可以提供润滑效果，并在均质化过程中保持淀粉颗粒的结构完整性。
[0261]
脂质改性淀粉微球的球形和粘性模拟了油球在例如蛋黄酱等乳状食品体系中的作用。低热量蛋黄酱型配方可由脂质改性和未改性的玉米淀粉糊生产，但后者生产的低热量蛋黄酱型乳液具有不良的凝胶特性。
[0262]
脂质改性淀粉微球的球形几何和粘性特征揭示了其作为脂肪替代品在乳化型食品系统中的可能性。所述脂质改性淀粉微球可能通过替代食品中能量密度高的食物脂肪而有助于减肥。进一步的研究应该阐明脂质改性淀粉微球的稳定性(保质期、冻融和ph)，以及如何量化其形成。对于未来的研究，可以建议确定脂质改性淀粉微球的脂质浓度和大小对乳液和其他多组分食品体系的流变学、感官和摩擦学性能的影响。这些知识将有助于确定脂质改性淀粉微球适合/不适合食品应用，以及在不影响食品质地和感官质量的情况下，它们可以在多大程度上用作脂肪替代品。
[0263]
发明人认为，本发明提供了一种可靠的方法来制备非凝胶化、非碎片化的脂质改性淀粉微球，该微球适合用作低脂蛋黄酱等低热量食品中的脂肪替代品。