玉米淀粉是玉米通過(guò)二氧化碳和水經(jīng)光合作用合成的天然多糖，在食品工業(yè)中被廣泛用作增稠劑、穩(wěn)定劑和膠凝劑等，能夠改善食品的黏度、穩(wěn)定性和質(zhì)地等特性。玉米淀粉在使用過(guò)程中存在一些缺陷，如剪切及熱不穩(wěn)定性和酸敏感性，因而不能滿足某些食品加工的要求，通常需要對(duì)其進(jìn)行改性處理再作為食品添加劑應(yīng)用到食品工業(yè)中。除改性方法外，人們發(fā)現(xiàn)在淀粉中加入親水膠體能產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)，親水膠體主要在淀粉基體系中競(jìng)爭(zhēng)吸附水分子并與淀粉產(chǎn)生相互作用，進(jìn)而改變淀粉的糊化特性、流變特性及微觀結(jié)構(gòu)，從而提高淀粉的穩(wěn)定性和乳化性能，因此兩種大分子經(jīng)常復(fù)配應(yīng)用于食品的開(kāi)發(fā)。

三贊膠是一種新型微生物胞外多糖，其生產(chǎn)菌種為鞘氨醇單胞菌屬新種，以葡萄糖和無(wú)機(jī)氮源為培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵，繼而采用酸沉法提取純化而成，操作方便、成本低，其由

D

D

L

D

河北科技大學(xué)食品與生物學(xué)院的鄭雪梅、孫哲浩*，河北灃川生物科技有限公司的乞鋒輝等人以玉米變性淀粉-羥丙基二淀粉磷酸酯與三贊膠形成的共混體系為研究對(duì)象，探討三贊膠對(duì)玉米變性淀粉糊化、流變特性及微觀結(jié)構(gòu)的影響，以期為三贊膠在實(shí)際食品體系中應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)，從而拓展三贊膠在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍。

1 三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)玉米變性淀粉糊化特性的影響

如圖1所示，隨著三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，混合體系的糊化曲線上移，這可能是三贊膠的加入促進(jìn)玉米變性淀粉顆粒膨脹所致。由表1可知，隨著三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，混合體系的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度及糊化溫度均增加，其原因可能是三贊膠為親水性大分子，具有良好的增稠性能，處于玉米變性淀粉糊的連續(xù)相中，在糊化過(guò)程中玉米變性淀粉顆粒吸水膨脹導(dǎo)致三贊膠可利用水分減少及可用空間壓縮，使連續(xù)相中三贊膠相對(duì)含量提高，混合體系黏度隨之增大；另外，三贊膠與玉米變性淀粉分子鏈之間可能通過(guò)氫鍵發(fā)生相互作用，兩者交聯(lián)或纏結(jié)導(dǎo)致體系黏度升高。結(jié)果表明三贊膠增加了玉米變性淀粉的黏度并表現(xiàn)出濃度依賴性。

崩解值是指峰值黏度與谷值黏度的差值，能夠反映淀粉的熱糊穩(wěn)定性，即淀粉糊在高溫條件下的耐剪切能力，崩解值越高，淀粉的熱糊穩(wěn)定性越差。玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的崩解值隨三贊膠添加量的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，當(dāng)三贊膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.10%時(shí)，混合體系的崩解值開(kāi)始降低。

回生值是指最終黏度與谷值黏度的差值，反映了淀粉糊的冷糊穩(wěn)定性，回生值越低，淀粉的抗老化能力越強(qiáng)；回生值越高，淀粉糊形成凝膠的能力越強(qiáng)。添加三贊膠的混合體系回生值均高于空白對(duì)照組，說(shuō)明三贊膠的添加增強(qiáng)了玉米變性淀粉糊的凝膠能力，可以用于改善玉米變性淀粉的凝膠性。

淀粉的糊化溫度能夠反映淀粉糊化的難易程度，糊化溫度越低，淀粉越容易糊化。玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的糊化溫度隨著三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，當(dāng)三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0%升至0.30%時(shí)，混合體系的糊化溫度從72.58 ℃升至77.40 ℃，可能是由于三贊膠的水合作用減少了玉米變性淀粉可利用水的數(shù)量，水分子進(jìn)入玉米變性淀粉內(nèi)部受阻，從而限制了玉米變性淀粉的膨脹能力，使玉米變性淀粉更難糊化。

為了進(jìn)一步研究三贊膠與玉米變性淀粉之間的黏度協(xié)效作用，分別測(cè)定了與混合體系中各組分條件相同的三贊膠和玉米變性淀粉的黏度變化曲線，并將單獨(dú)的三贊膠和玉米變性淀粉黏度疊加值與混合體系的糊化黏度進(jìn)行了比較。如圖2所示，三贊膠和玉米變性淀粉峰值黏度和最終黏度的疊加值均低于實(shí)驗(yàn)值，說(shuō)明三贊膠與玉米變性淀粉間存在協(xié)同增稠作用。隨著三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，三贊膠與玉米變性淀粉最終黏度的疊加值與實(shí)驗(yàn)值的差異增大，當(dāng)三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.30%時(shí)，三贊膠與玉米變性淀粉最終黏度的疊加值與實(shí)驗(yàn)值的差異最為顯著。

2 不同離子強(qiáng)度下三贊膠對(duì)玉米變性淀粉糊化特性的影響

如圖3、表2所示，玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度均隨著NaCl濃度的增加而增加，可能是由于陽(yáng)離子的加入減小了分子間的排斥作用，降低了玉米變性淀粉顆粒的流動(dòng)性，促進(jìn)了凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成，從而提高了黏度。同時(shí)，混合體系的崩解值和回生值也增加，表明添加NaCl后玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的冷熱穩(wěn)定性變差?；旌象w系的糊化溫度也隨著NaCl濃度的增加而增加，可能是由于隨著NaCl濃度的增加，Na+和Cl-的濃度增加，從而加劇了離子對(duì)體系中的水分和玉米變性淀粉分子之間的相互作用，進(jìn)一步阻礙了玉米變性淀粉的糊化過(guò)程，使玉米變性淀粉難以糊化。王慧云等也發(fā)現(xiàn)添加NaCl后馬鈴薯淀粉-亞麻多糖、馬鈴薯淀粉-黃原膠、馬鈴薯淀粉-魔芋膠混合體系的峰值黏度和崩解值均顯著升高。

3 pH值對(duì)玉米變性淀粉-三贊膠糊化特性的影響

如圖4、表3所示，與pH 6.9時(shí)相比，當(dāng)pH 4.0時(shí)玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、崩解值、回生值和糊化溫度均增加，混合體系的冷熱穩(wěn)定性變差。當(dāng)體系調(diào)酸后，鹽的濃度也影響玉米變性淀粉的糊化特性；當(dāng)pH 4.0時(shí)，混合體系的峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最終黏度及糊化溫度隨著NaCl濃度的增加而減小，回生值呈先減小后增加的趨勢(shì)，表明添加低濃度的NaCl溶液對(duì)玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的冷/熱糊穩(wěn)定性較好，添加高濃度的NaCl溶液且pH 4.0時(shí)，混合體系的冷糊穩(wěn)定性變差。

4 三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)玉米變性淀粉靜態(tài)流變學(xué)特性的影響

如圖5所示，混合體系的黏度均隨著剪切速率的增加先降低而后趨于平穩(wěn)，具有典型的剪切稀化行為。通過(guò)Herschel-Bulkley模型對(duì)各靜態(tài)剪切流變特性曲線進(jìn)行擬合，結(jié)果如表4所示。玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的決定系數(shù)R2均在0.99以上，說(shuō)明混合體系的靜態(tài)流變性質(zhì)具有較高的擬合精度。曲線流體指數(shù)n可反映其與牛頓流體的接近程度，n＜1表明混合體系均為假塑性流體，具備此屬性的食品體系在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中更易于成型灌裝，同時(shí)不會(huì)明顯磨損機(jī)械，在淀粉類食品加工中起到積極作用。添加三贊膠后，剪切應(yīng)力均隨著剪切速率的增加而增加，且體系的剪切應(yīng)力與三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)，隨著三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，混合體系的K值升高、n值降低，說(shuō)明混合體系的增稠性及假塑性增強(qiáng)。

5 不同離子強(qiáng)度下三贊膠對(duì)玉米變性淀粉靜態(tài)流變學(xué)特性的影響

如圖6所示，玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的黏度均隨著剪切速率的增加先減小而后趨于穩(wěn)定，具有剪切稀化的特性。添加NaCl后，玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的剪切應(yīng)力及黏度提高。在低剪切速率下，添加0.01 mol/L NaCl溶液的剪切應(yīng)力大于添加0.10 mol/L NaCl溶液，隨著剪切速率的增加，添加0.10 mol/L NaCl溶液的剪切應(yīng)力反而超過(guò)添加0.01 mol/L NaCl溶液的剪切應(yīng)力。

由表5可知，玉米變性淀粉-三贊膠混合體系及添加0.10 mol/L NaCl溶液混合體系的R2均在0.99以上，具有較高的擬合精度。混合體系的n均小于1，表明添加NaCl不會(huì)改變混合體系的假塑性流體特性。

6 pH值對(duì)玉米變性淀粉-三贊膠混合體系靜態(tài)流變學(xué)特性的影響

如圖7所示，與pH 6.9時(shí)相比，在同一剪切速率下pH 4.0時(shí)玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的剪切應(yīng)力和黏度明顯增加。調(diào)酸后NaCl的存在也影響體系的靜態(tài)流變學(xué)特性。在低剪切速率下，混合體系的剪切應(yīng)力隨著NaCl濃度的增加而降低，隨著剪切速率的繼續(xù)增加，添加NaCl且pH 4.0混合體系的剪切應(yīng)力超過(guò)不添加NaCl的混合體系。當(dāng)pH 4.0時(shí)，在同一剪切速率下，添加NaCl的混合體系黏度隨著NaCl濃度的增加而減小。

由表6可知，在pH 4.0時(shí)混合體系的n值仍小于1，說(shuō)明pH 4.0條件不會(huì)改變混合體系的假塑性流體特性。

7 三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)玉米變性淀粉動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的影響

動(dòng)態(tài)流變學(xué)可用于測(cè)定不同樣品的黏彈性，對(duì)食品加工特性以及質(zhì)量控制具有重要的應(yīng)用價(jià)值。儲(chǔ)能模量表示實(shí)驗(yàn)中暫時(shí)儲(chǔ)存的應(yīng)力能量，可在之后恢復(fù)的彈性性質(zhì)；損耗模量表示初始流動(dòng)所需能量是不可逆損耗，已轉(zhuǎn)化為剪切熱的黏性性質(zhì)。如圖8所示，在一定的頻率范圍內(nèi)，混合體系的G’和G″均隨著三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，并且添加三贊膠體系的G’和G″均分別大于MCS組的G’和G″，表明三贊膠提高了混合體系的黏彈性，這可能是由于三贊膠促進(jìn)了玉米變性淀粉的水合和溶脹，從而增加了混合體系中分子間交聯(lián)點(diǎn)的數(shù)量，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，因此導(dǎo)致G’和G″值升高。當(dāng)三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.30%時(shí)，G″均大于G’，表明混合體系以黏性性質(zhì)為主。陳忠秋在研究猴頭菇β-葡聚糖對(duì)小麥淀粉流變學(xué)特性的影響時(shí)也得到類似的結(jié)論：添加猴頭菇β-葡聚糖后，混合凝膠體系的G’和G″均增加，并且隨著猴頭菇β-葡聚糖分子質(zhì)量的增加而增加。

8 不同離子強(qiáng)度下三贊膠對(duì)玉米變性淀粉動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的影響

如圖9所示，在一定范圍的頻率范圍內(nèi)，玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的G″均大于G’，說(shuō)明體系以黏性特性為主。加入NaCl后提高了混合體系的G’和G″，這可能是由于鹽的電荷屏蔽效應(yīng)促進(jìn)了三贊膠與玉米變性淀粉之間的相互作用，從而促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，增加了混合體系的黏彈性。

9 pH值對(duì)玉米變性淀粉-三贊膠動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的影響

如圖10所示，與pH 6.9時(shí)相比，當(dāng)pH 4.0時(shí)玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的G’和G″均有所增加。當(dāng)pH 4.0時(shí)，加入NaCl后混合體系隨著NaCl濃度的增加，G’減小、G″無(wú)明顯變化，表明混合體系添加NaCl且pH 4.0條件下，體系彈性性質(zhì)在減少，更趨向于黏性性質(zhì)。

10 外界條件對(duì)玉米變性淀粉-三贊膠粒徑的影響

淀粉顆粒在加熱和凝膠化過(guò)程中膨脹和破裂，浸出的淀粉組分和膨脹的淀粉顆粒相互聚集。因此，淀粉顆粒的粒度是影響凝膠及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成的重要因素。中值粒徑（D50）表示樣品中小于和大于此粒徑的顆粒各占50%。如圖11所示，混合體系的粒徑分布均為單峰曲線，與MCS組相比，添加三贊膠后的混合體系D50增大，表明三贊膠可以促進(jìn)玉米變性淀粉的溶出和聚集，Luo Yu等發(fā)現(xiàn)涼草粉多糖通過(guò)影響玉米淀粉組分的溶出和聚集，顯著提高玉米淀粉-涼草粉多糖的D50和顆粒尺寸。當(dāng)混合體系pH值調(diào)至4.0時(shí)，混合體系的D50又減小。加入NaCl且pH 4.0時(shí)，混合體系的D50隨著NaCl濃度的增加而略微減小。

11 外界條件對(duì)玉米變性淀粉-三贊膠質(zhì)構(gòu)特性的影響

凝膠強(qiáng)度是評(píng)價(jià)食品質(zhì)地的重要指標(biāo)，主要用于預(yù)測(cè)食品的物理特性。由圖12可知，加入三贊膠后混合體系的凝膠強(qiáng)度增加，可能是由于三贊膠與玉米變性淀粉之間通過(guò)氫鍵相互作用，形成了更強(qiáng)的凝膠網(wǎng)絡(luò)。與混合體系pH 6.9時(shí)相比，當(dāng)混合體系pH 4.0時(shí)凝膠強(qiáng)度增加。添加NaCl且pH 4.0時(shí)，混合體系的凝膠強(qiáng)度隨著NaCl濃度的增加而減小。宋曉敏等在研究NaCl濃度對(duì)蠶豆淀粉凝膠強(qiáng)度的影響時(shí)也得出了相似的結(jié)論，低濃度的NaCl增加蠶豆淀粉凝膠的強(qiáng)度，而較高濃度的NaCl使蠶豆淀粉的凝膠強(qiáng)度降低。

12 外界條件對(duì)玉米變性淀粉-三贊膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

由圖13可以看出，凝膠均呈現(xiàn)出蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。樣品凝膠網(wǎng)絡(luò)中的孔隙是凍干時(shí)水分蒸發(fā)造成的，孔洞的尺寸與水分分布有關(guān)，較大的孔洞表明玉米變性淀粉碎片之間的纏結(jié)力增加，凝膠中相分離的水產(chǎn)生排斥力。單獨(dú)的玉米變性淀粉凝膠的孔洞不均勻，添加三贊膠后玉米變性淀粉-三贊膠凝膠的孔洞變得更均勻。將混合體系pH值調(diào)為4.0后，凝膠孔洞略微變小。添加低濃度NaCl溶液且pH 4.0時(shí)，凝膠孔洞無(wú)明顯變化，加入高濃度NaCl溶液且pH 4.0時(shí)，凝膠孔洞明顯變小。

結(jié) 論

玉米變性淀粉-三贊膠混合體系屬于典型的剪切稀化流體，且剪切應(yīng)力與三贊膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)，三贊膠增加了玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度及糊化溫度。通過(guò)糊化黏度疊加值與實(shí)驗(yàn)值的比較，進(jìn)一步證明了三贊膠與玉米變性淀粉存在著一定的協(xié)同增稠作用。三贊膠的加入也使淀粉微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，混合體系的孔洞更加均勻。不同的環(huán)境條件（三贊膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)、鹽離子強(qiáng)度、pH值）影響了三贊膠與玉米變性淀粉的相互作用，從而最終影響了玉米變性淀粉的理化特性及微觀結(jié)構(gòu)。在后續(xù)玉米變性淀粉-三贊膠混合體系的具體食品體系應(yīng)用時(shí)可以做更加深入的探討。

引文格式：

鄭雪梅, 乞鋒輝, 靳曉偉, 等. 三贊膠對(duì)玉米變性淀粉糊化、流變特性及微觀結(jié)構(gòu)的影響[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(7): 76-84. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241111-082.

ZHENG Xuemei, QI Fenghui, JIN Xiaowei, et al. Effect of Sanzan gum on pasting, rheological and microstructural properties of modified corn starch[J]. Food Science, 2025, 46(7): 76-84. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241111-082.

實(shí)習(xí)編輯：王雨婷；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)

為匯聚全球智慧共探產(chǎn)業(yè)變革方向，搭建跨學(xué)科、跨國(guó)界的協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，由北京食品科學(xué)研究院、中國(guó)肉類食品綜合研究中心、國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局技術(shù)創(chuàng)新中心（動(dòng)物替代蛋白）、中國(guó)食品雜志社《食品科學(xué)》雜志（EI收錄）、中國(guó)食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國(guó)食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學(xué)、 重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、 重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、重慶工商大學(xué)、重慶三峽學(xué)院、西華大學(xué)、成都大學(xué)、四川旅游學(xué)院、西昌學(xué)院、北京聯(lián)合大學(xué)協(xié)辦的“ 第三屆大食物觀·未來(lái)食品科技創(chuàng)新國(guó)際研討會(huì) ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報(bào)到） 在中國(guó) 重慶召開(kāi)。

長(zhǎng)按或微信掃碼進(jìn)行注冊(cè)

為系統(tǒng)提升我國(guó)食品營(yíng)養(yǎng)與安全的科技創(chuàng)新策源能力，加速科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，推動(dòng)食品產(chǎn)業(yè)向綠色化、智能化、高端化轉(zhuǎn)型升級(jí)，由北京食品科學(xué)研究院、中國(guó)食品雜志社《食品科學(xué)》雜志（EI收錄）、中國(guó)食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國(guó)食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，合肥工業(yè)大學(xué)、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、安徽省食品行業(yè)協(xié)會(huì)、安徽大學(xué)、合肥大學(xué)、合肥師范學(xué)院、北京工商大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)附屬第一醫(yī)院臨床營(yíng)養(yǎng)科、安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院、安徽省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所、安徽科技學(xué)院、皖西學(xué)院、黃山學(xué)院、滁州學(xué)院、蚌埠學(xué)院共同主辦的“第六屆食品科學(xué)與人類健康國(guó)際研討會(huì)”，將于 2026年8月15-16日（8月14日全天報(bào)到）在中國(guó) 安徽 合肥召開(kāi)。

長(zhǎng)按或微信掃碼進(jìn)行注冊(cè)

會(huì)議招商招展

聯(lián)系人：楊紅；電話：010-83152138；手機(jī)：13522179918（微信同號(hào)）