篩分細度對糯玉米淀粉理化特性的影響

陸大雷 閆發(fā)寶 陸衛(wèi)平

篩分細度對糯玉米淀粉理化特性的影響

陸大雷 閆發(fā)寶 陸衛(wèi)平

(揚州大學江蘇省作物遺傳生理重點實驗室農業(yè)部長江中下游作物生理生態(tài)與栽培重點開放實驗室，揚州 225009)

以糯玉米為材料，分析了不同篩分細度(100目、200目和400目)對淀粉理化特性的影響。結果表明，隨著分樣篩孔徑的變小，淀粉中小顆粒的比例增多，結晶度升高，但淀粉顆粒并未受到破壞。淀粉的膨脹勢和溶解度以過細篩(400目)處理下最大。篩分細度對淀粉的峰值時間、糊化溫度和析水率影響較小，但細篩使其他黏度特征值顯著升高。DSC研究表明，起始溫度、峰值溫度和終值溫度以過200目篩時較高，過100目和400目時較低，過細篩(400目)處理下淀粉熱焓值較高，回生值較低。

糯玉米 淀粉 孔徑 顆粒 理化特性

谷類作物籽粒的磨粉是影響其加工用途的決定性階段，主要包括破壞、研磨和過篩3個階段。在加工過程中，通過利用不同孔徑的分樣篩可以改變淀粉中大小顆粒的比例，進而影響淀粉理化特性［1－3］，因此可以通過調整篩分細度增加淀粉附加值。糯玉米由于wx基因突變，胚乳淀粉僅由支鏈淀粉組成，其透明度高、黏性強、回生趨勢低且穩(wěn)定性好，被廣泛地應用于食品、造紙、醫(yī)藥包裝等工業(yè)［4］。不同的應用對淀粉的理化特性有其特定的要求。本研究分析了篩分細度對糯玉米淀粉理化特性的影響，以期為糯玉米淀粉合理應用提供相關參考。

1 材料與方法

1．1 供試樣品制備和儀器

稱取500 g糯玉米籽粒，加入足量的0．1%亞硫酸氫鈉溶液，室溫下浸泡48 h，籽粒用純凈水洗凈后加0．2%的NaOH溶液在磨漿機中粉碎后過400目(0．037 mm)、200 目(0．074 mm)或100 目(0．147 mm)篩，漿液倒入500 mL廣口瓶中靜置4 h，然后將沉淀轉入50 mL離心管中，3 000 r/min離心10 min后用稱樣勺去除上部蛋白等雜質，然后用0．2%的NaOH溶液振蕩離心，3次重復，得到不同篩分細度的淀粉樣品。

D8 Advance X射線衍射儀:德國Bruker－AXS;3D快速黏度分析儀(RVA):澳大利亞Newport Scientific;200F3差示掃描量熱儀:德國NETZSCH;XL－30 ESEM掃描電鏡:荷蘭Philips;Mastersizer 2000激光衍射粒度分析儀:英國Malvern;5415D小型臺式高速離心機:德國Eppondorf;TDL－5飛鴿臺式離心機:上海安亭;JYL－350九陽料理機:浙江九陽。

1．2 淀粉理化特性的測定

膨脹勢、溶解度按Li等［5］的方法測定。

晶體特性、糊化特性、熱力學特性(膠凝特性、回生特性)和淀粉粒分布參照本研究組前期所采用的方法［6－7］測定。

析水率測定:將RVA系統(tǒng)中運行后所得的淀粉糊(7%)倒入一定量(A)于－20℃冰箱存放24 h，取出后自然解凍，然后放于濾紙上，12 h后稱重(B)，以析水率和成型情況評價淀粉的凍融穩(wěn)定性。

淀粉粒形態(tài)測定:將樣品用雙面膠帶將其粘附于載物臺上，在IB－3型離子濺射儀內將淀粉顆粒噴金，然后用環(huán)境掃描電子顯微鏡觀察淀粉粒形態(tài)與結構并照相，電鏡的加速電壓為20 kV。

1．3 數(shù)據分析

數(shù)據采用DPS 7．05進行統(tǒng)計分析，采用Origin 6．0 繪圖。

2 結果與討論

2．1 膨脹勢、溶解度和析水率

研究發(fā)現(xiàn)，膨脹勢以過細篩的樣品最高，說明淀粉中小顆粒容易充分吸水膨脹。而在馬鈴薯和蓮子淀粉上發(fā)現(xiàn)，隨著淀粉粒變小，淀粉膨脹勢上升［8－9］;在爆裂玉米則發(fā)現(xiàn)膨脹勢以小顆粒較高而大顆粒較低［1］。淀粉粒膨脹的同時伴隨著淀粉粒的溶解，研究結果表明，淀粉的溶解度的變化趨勢和膨脹勢相似，表明小顆粒淀粉比大顆粒淀粉容易破裂、溶解。這與吳斌等［9］對蓮子淀粉及史俊麗等［10］對大米淀粉的研究結果相似，而在馬鈴薯和小麥上的研究發(fā)現(xiàn)，淀粉顆粒較小時溶解度較低［8，11］，Sandhu 等［1］發(fā)現(xiàn)，爆裂玉米淀粉的溶解度以小顆粒較高而大顆粒較低，這些研究結果的不同可能是由不同淀粉的組成不同所致。從表1看出，析水率相對穩(wěn)定(70%左右)，且成型程度較好，表明篩分細度對糯玉米淀粉凍融穩(wěn)定性影響較小。

表1 淀粉膨脹勢、溶解度、析水率和結晶度

2．2 晶體特性和顆粒形態(tài)

研究發(fā)現(xiàn)，淀粉粒均在2θ=17～18°位置有一相連的雙峰，在15°和23°處有一單峰，20°附近有一弱的單峰，為典型的“A”型衍射特征(圖1)。衍射類型沒有發(fā)生改變的原因可能是本研究處理下的淀粉顆粒并沒有被破壞(圖2)。從圖2還可以看出，糯玉米淀粉粒主要呈不規(guī)則的多面體或球體。且隨著篩分細度的增加，淀粉中小顆粒的比例增高(表2)。從表1可以看出，隨著分篩孔徑的變小，糯玉米結晶度顯著上升，表明淀粉顆粒較小時易形成結晶。而李曉文等［12－13］和吳俊等［14］研究表明，機械研磨和微細化能明顯破壞淀粉分子的結晶結構，使其結晶度降低，無序化程度增加。Tang等［3，15］研究表明，普通大麥淀粉中，小顆粒的結晶度高于大顆粒，而糯大麥淀粉中則相反。

圖1 淀粉粒衍射圖譜

圖2 淀粉粒形態(tài)

表2 淀粉粒體積分布

2．3 糊化特性

研究結果表明，篩分細度對糯玉米淀粉的糊化溫度和峰值時間影響較小(表3)，但對其他糊化特征值存在顯著影響。崩解值以過100目篩和400目篩較高，過200目篩時較低，峰值黏度、谷值黏度、終值黏度和回復值均表現(xiàn)為細篩處理(400目)下較高。梁麗松等［16］研究發(fā)現(xiàn)，淀粉粒粒徑對板粟淀粉的糊化特性存在顯著影響，但不同品種受粒徑的影響并不一致，各特征值品種間存在較大差異。胡飛等［17］研究發(fā)現(xiàn)，微細化使馬鈴薯淀粉糊化溫度下降，淀粉糊黏度下降。任廣躍等［18］在木薯淀粉上的研究同樣證實了這種結果。Kaur等［8］研究發(fā)現(xiàn)，隨著顆粒的變小，淀粉的糊化溫度升高，峰值黏度、崩解值和回復值下降。

表3 淀粉糊化特性

2．4 膠凝特性

研究發(fā)現(xiàn)，篩分細度對糯玉米淀粉膠凝特征值存在顯著影響(表4)。起始溫度、峰值溫度和終值溫度均以過100目篩最低，200目篩最高。熱焓值以100目篩最低，過400目和200目篩無顯著差異。糊化范圍相對穩(wěn)定，峰值指數(shù)則以過200目篩最高，100目篩最低。顧正彪等［11］研究發(fā)現(xiàn)，顆粒較大的A淀粉的轉變溫度和熱焓值均大于顆粒較小的B淀粉。朱帆等［19］亦證實，淀粉顆粒越大，淀粉越難糊化，其糊化所需熱焓值亦越高。Sandhu等［1］研究發(fā)現(xiàn)，爆裂玉米淀粉的熱焓值以大顆粒較高，中顆粒和小顆粒相似。Noda等［2］研究馬鈴薯淀粉發(fā)現(xiàn)，淀粉的熱焓值不同大小的顆粒之間相對穩(wěn)定，但峰值溫度表現(xiàn)為小顆粒較高，大顆粒和中顆粒相似。Tang等［15］發(fā)現(xiàn)，大麥淀粉熱焓值則隨著顆粒的變小而變小，峰值溫度隨著顆粒的變小而增加。

表4 淀粉膠凝特性

2．5 回生特性

由表5可知，糊化淀粉冷藏回生后，起始溫度、峰值溫度和峰值指數(shù)不同篩分細度下無顯著差異(變異幅度分別為0．2℃、0．4℃和0)，終值溫度和糊化范圍以過400目篩處理最高。熱焓值以過200目篩最高，過100目篩和400目篩處理下相似?；厣当憩F(xiàn)為過400目篩最低，表明細篩有利于降低淀粉的回生趨勢。

表5 淀粉回生特性

3 結論

篩分細度對糯玉米淀粉理化特性存在顯著影響。隨著篩分細度的增加，淀粉中小顆粒的比例增多，結晶度升高，但結晶類型沒有改變。淀粉的膨脹勢和溶解度以過200目篩處理最低，細篩(400目)時最高。篩分細度對淀粉糊化溫度、峰值時間和析水率沒有影響，但細篩(400目)處理下淀粉黏度特征值較高。篩分細度對淀粉的糊化范圍沒有影響，其他特征值在過200目篩時較高。糊化淀粉冷藏后發(fā)生回生，回生值隨篩分細度的增加而降低。

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Effects of Sieve Aperture on Starch Physicochemical Properties of Waxy Maize

Lu Dalei Yan Fabao Lu Weiping
(Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province/Key Laboratory of Crop Physiology，Ecology and Cultivation in Middle and Lower Reaches of Yangtse River of Ministry of Agriculture，Yangzhou University，Yangzhou 225009)

The effects of different sieve apertures(100，200 and 400 meshes)on starch physicochemical properties were studied with waxy maize as raw material．The results indicated that the ratio of small granules and crystallinity increased with the decrement of aperture size，and the starch granule was not destructed．The starch granule through small aperture(400 mesh)presented highest swell power and solubility．Sieve aperture had no effect on peak time，pasting temperature and syneresis rate，while starch presented a higher viscosity when passing through the fine screen(400 mesh)．DSC study demonstrated that onset，peak and conclusion temperatures were higher through 200 mesh apertures and lower through 100 and 400 mesh apertures，and a fine screen increased the gelatinization enthalpy，but decreased the retrogradation tendency．

waxy maize，starch，aperture，granule，physicochemical property

S513

A

1003－0174(2011)09－0052－04

國家自然科學基金(30971731，31000684)

2010－10－19

陸大雷，男，1980年出生，講師，博士，玉米品質

通迅作者:陸衛(wèi)平，男，1958年出生，教授，博士生導師，玉米生理