茶葉籽淀粉理化性質(zhì)研究

肖龍艷，齊玉堂,2,*，張維農(nóng),2，張海龍

(1.武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023；

2.武漢工業(yè)學(xué)院油脂與植物蛋白工程技術(shù)研發(fā)中心，湖北 武漢 430023)

茶葉籽淀粉理化性質(zhì)研究

肖龍艷1，齊玉堂1,2,*，張維農(nóng)1,2，張海龍1

(1.武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023；

2.武漢工業(yè)學(xué)院油脂與植物蛋白工程技術(shù)研發(fā)中心，湖北 武漢 430023)

研究茶葉籽淀粉顆粒形貌、大小和糊化溫度，測(cè)定其溶解度和膨脹度、透明度、凍融穩(wěn)定性、凝沉性及黏度等理化性質(zhì)，并與玉米淀粉進(jìn)行比較。結(jié)果表明：茶葉籽淀粉顆粒表面光滑，呈橢圓形或球形；不易發(fā)生糊化；溶解度與膨脹度隨溫度變化程度不大；與玉米淀粉相比，透明度與凍融穩(wěn)定性不及玉米淀粉糊，但抗老化性稍強(qiáng)，黏度也高于玉米淀粉。

茶葉籽；淀粉；理化性質(zhì)

茶葉籽為茶樹(shù)果實(shí)，作為茶葉生產(chǎn)副產(chǎn)品，每年幾乎所有的茶葉籽都會(huì)被棄之不用，造成極大的浪費(fèi)。茶葉籽中含有豐富的淀粉，以淀粉為原料，采用生物技術(shù)可直接生產(chǎn)各種類(lèi)型的淀粉糖，如葡萄糖漿、結(jié)晶葡萄糖、麥芽糊精等。也可將淀粉應(yīng)用于食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)中作為增稠劑、填充劑、賦形劑。我國(guó)現(xiàn)有茶園180多萬(wàn)公頃，年產(chǎn)茶葉籽80多萬(wàn)t，如能充分利用這些資源，對(duì)提高茶葉生產(chǎn)深加工和產(chǎn)品附加值，具有重大的意義[1-2]。

到目前為止，國(guó)內(nèi)外有關(guān)茶葉籽淀粉的研究報(bào)道幾乎沒(méi)有。為此，本實(shí)驗(yàn)以茶葉籽為原料，提取茶葉籽淀粉，探討其理化性質(zhì)，并與玉米淀粉進(jìn)行比較，以期為茶葉籽淀粉進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶葉籽由河南省新縣茗尚園生物科技有限公司提供；玉米淀粉 市售。

乙醚、乙醇、鹽酸、氫氧化鈉、甲基紅、乙酸鉛、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸等均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

JY88-Ⅱ超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新藝超聲設(shè)備有限公司；S-3000N型掃描電子顯微鏡(SEM) 日本Hitachi公司；Q10型差示掃描量熱儀(DSC) 英國(guó)TA公司；NDJ-79型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì) 上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司；DELTA 320 pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；微量凱氏定氮儀 天津市天波玻璃儀器有限公司；7200可見(jiàn)分光光度計(jì) 尤尼柯(上海)儀器有限公司；LXJ-Ⅱ離心機(jī)、SHA-C水浴恒溫振蕩器 江蘇環(huán)宇科學(xué)儀器廠；GZX-9070 MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3 方法

1.3.1 茶葉籽淀粉的制備

將茶葉籽去殼、粉碎，按液料比6.9∶1(V/m)加入pH值為9的蒸餾水，經(jīng)超聲波處理40min后，于搖床中輕微振蕩浸提3.7h。將料漿過(guò)100目篩去除篩上物，濾液以3000r/min的速度離心分離30min，去掉上清液，將沉淀表面非白色雜質(zhì)層輕輕刮去，并用蒸餾水反復(fù)洗滌沉淀，直至雜質(zhì)除盡，最后置于50℃烘箱中烘干并研磨成粉，即得茶葉籽淀粉。

1.3.2 茶葉籽淀粉基本成分測(cè)定

取由1.3.1節(jié)制備的茶葉籽淀粉，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法對(duì)水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白及淀粉的含量[3-7]進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 茶葉籽淀粉顆粒形貌與大小測(cè)定

淀粉顆粒形貌與大小的測(cè)定參見(jiàn)文獻(xiàn)[8]。

1.3.4 淀粉糊化溫度測(cè)定

用杜邦液體坩堝稱取4.0mg左右(干質(zhì)量)的茶葉籽淀粉樣品，按質(zhì)量比1∶2的比例加入去離子水，密封后隔夜放置平衡。用差示掃描量熱儀從20℃開(kāi)始以10℃/min的升溫速度升溫至100℃進(jìn)行糊化。

1.3.5 淀粉溶解度與膨脹度測(cè)定

分別在30、40、50、60、70、80℃條件下水浴加熱并攪拌質(zhì)量濃度為2g/100mL的茶葉籽淀粉乳和玉米淀粉乳30min，冷卻至室溫，然后3000r/min離心20min。分別傾出上清液于已恒質(zhì)量的鋁盒中，置于90℃水浴上蒸干，再在105℃條件下烘至恒質(zhì)量。分別稱得沉淀物質(zhì)量(m1)和上清液烘干至恒質(zhì)量(m2)。

式中：m為淀粉樣品質(zhì)量/g，以干基計(jì)。

1.3.6 淀粉糊透明度測(cè)定

分別稱取一定量的茶葉籽淀粉及玉米淀粉樣品，配成質(zhì)量濃度為1g/100mL的淀粉乳。取50mL 1g/100mL的淀粉乳于100mL燒杯中，置沸水浴中加熱攪拌30min并保持淀粉乳的體積不變，冷卻至25℃，以蒸餾水作參照，用1cm比色皿在620nm波長(zhǎng)處測(cè)定淀粉糊的透光率。以透光率表示淀粉糊的透明度，透光率越高，淀粉糊的透明度也越高。

1.3.7 淀粉糊的凍融穩(wěn)定性[9]

分別稱取一定量的茶葉籽淀粉及玉米淀粉樣品，配成質(zhì)量濃度為6g/100mL的淀粉乳，于沸水浴上加熱糊化并維持15min，然后冷卻至室溫。放入－10～－20℃的冰箱內(nèi)，冷凍一晝夜后取出自然解凍。于3000r/min離心分離15min，棄上清液，得沉淀物，計(jì)算析水率。然后再放入冰箱中凍藏，反復(fù)冷凍、解凍，記錄冷凍次數(shù)及淀粉的持水情況。淀粉的持水力用析水率表示，即滲出水的質(zhì)量與原來(lái)的淀粉糊質(zhì)量之比。

式中：m1為離心前淀粉糊質(zhì)量/g；m2為離心后淀粉糊沉淀質(zhì)量/g。

1.3.8 淀粉糊的凝沉性

分別稱取一定量的茶葉籽淀粉及玉米淀粉樣品，加蒸餾水配成質(zhì)量濃度為1g/100mL的淀粉乳，置沸水浴中加熱攪拌30min以完全糊化，糊化后加入蒸餾水保持淀粉乳的體積不變。冷卻至室溫后，裝入50mL滴定管中，每隔1h記錄上層清液的體積，以上清液體積分?jǐn)?shù)表示，24h時(shí)上層清液體積分?jǐn)?shù)記為沉降積。

1.3.9 淀粉糊黏度測(cè)定

分別稱取一定量的茶葉籽淀粉及玉米淀粉樣品，加蒸餾水配成質(zhì)量濃度為4g/100mL的淀粉乳。將淀粉乳由室溫?cái)嚢杓訜嶂练序v并糊化，保溫30min使淀粉完全糊化，然后分別冷卻到90、80、70、60、50℃，并在相應(yīng)溫度下維持10min，用旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)測(cè)定樣品在不同溫度下的黏度，得到淀粉糊的黏度-溫度曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶葉籽淀粉基本成分分析

表1 茶葉籽淀粉基本成分含量Table 1 Basic components of tea seed starch

由表1可知，茶葉籽淀粉的粗脂肪含量很低，淀粉純度較高，水分、灰分以及蛋白質(zhì)3項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了工業(yè)玉米淀粉及食用玉米淀粉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中二級(jí)品的要求(水分含量≤14%，灰分含量≤0.2%，蛋白質(zhì)含量≤0.8%)[10]，淀粉表觀質(zhì)量高。

2.2 茶葉籽淀粉顆粒的形貌與大小

由圖1可知，茶葉籽淀粉顆粒表面光滑，呈橢圓形或球形，粒徑范圍為4～11μm，屬中等偏小的顆粒。淀粉顆粒之間的結(jié)合較為緊密，界限比較模糊。

圖1 茶葉籽淀粉掃描電鏡圖(×2000)Fig.1 SEM image of tea seed starch granules (×2000)

2.3 茶葉籽淀粉的糊化溫度

圖2 茶葉籽淀粉DSC圖Fig.2 DSC chart of tea seed starch

由圖2可知，茶葉籽淀粉糊化起始溫度t0為66.16℃，頂點(diǎn)溫度tP為73.02℃，終止溫度tc約為86.50℃，熱焓ΔH為30.92J/g。茶葉籽淀粉比燕麥淀粉(t053.60℃，tc69.00℃)[11]、普通小麥淀粉(t065℃，tc67.5℃)、大米淀粉(t058℃，tc61℃)[12]等的糊化起始溫度和終止溫度均高，表明茶葉籽淀粉相對(duì)難以糊化。

2.4 淀粉的溶解度與膨脹度

淀粉的溶解度和膨脹度是淀粉性質(zhì)的一項(xiàng)基本指標(biāo)，反映了淀粉與水之間相互作用大小。淀粉加水分散后，隨著體系溫度的上升，淀粉的微晶束結(jié)構(gòu)開(kāi)始松動(dòng)，暴露出來(lái)的極性基團(tuán)與水結(jié)合，淀粉開(kāi)始部分溶解，與此同時(shí)，未溶解的淀粉顆粒也充分吸水膨脹。

圖3 茶葉籽淀粉和玉米淀粉的溶解度Fig.3 Effect of temperature on the solubility of tea seed starch and corn starch

圖4 茶葉籽淀粉和玉米淀粉的膨脹度Fig.4 Effect of temperature on the swelling strength of tea seed starch and corn starch

由圖3、4可知，兩種淀粉的溶解度與膨脹度隨溫度變化程度不大，總體趨勢(shì)是平緩上升的，而茶葉籽淀粉的變化趨勢(shì)則更緩和一些。

2.5 淀粉糊的透明度

表2 茶葉籽淀粉與玉米淀粉糊的透光率Table 2 Comparison of the transparency of tea seed starch and corn starch

淀粉糊的透明度是食品加工上的重要品質(zhì)因素之一，可以通過(guò)光澤和不透明性來(lái)影響食品的色澤。透光率反映了淀粉與水的互溶能力以及膨脹溶解能力[13]，由表2可知，茶葉籽淀粉糊的透光率小于玉米淀粉糊，表明茶葉籽淀粉的溶解能力及膨脹度不及玉米淀粉，這也與圖3、4所得結(jié)論一致。

2.6 淀粉糊的凍融穩(wěn)定性

圖5 茶葉籽淀粉糊和玉米淀粉糊的凍融穩(wěn)定性Fig.5 Effect of repeated freeze-thaw cycles on the stability of tea seed starch and corn starch

淀粉應(yīng)用于冷凍食品時(shí)，需要在低溫下冷凍，若淀粉糊的凍融穩(wěn)定性不好，經(jīng)冷凍和重新融化后，膠體結(jié)構(gòu)被破壞析出游離水分，使食品不能保持原有的質(zhì)構(gòu)，影響食品的品質(zhì)[14]。因此，淀粉糊的凍融穩(wěn)定性對(duì)其能否應(yīng)用于冷凍食品很重要。圖5是茶葉籽淀粉和玉米淀粉糊凍融4次后析水量的比較狀況，可以看出，兩種淀粉糊的持水能力隨凍融次數(shù)的增加而降低，茶葉籽淀粉糊的凍融穩(wěn)定性不及玉米淀粉糊，不適宜用于冷凍食品。

表3 茶葉籽淀粉和玉米淀粉糊的凝沉性質(zhì)Table 3 Comparison of the retrogradation resistance of tea seed starch and corn starch %

2.7 淀粉糊的凝沉性

淀粉的凝沉性質(zhì)是淀粉老化快慢的指標(biāo)之一。淀粉乳糊化后的冷卻過(guò)程中，分子重排，分子鏈間以氫鍵結(jié)合，使淀粉分子脫水收縮，其黏附性能下降，保水性減弱[14]。上清液體積百分比越大，表示該淀粉越易凝沉。影響凝沉的主要原因是淀粉分子的大小、直鏈淀粉含量以及鏈長(zhǎng)等。由表3可知，茶葉籽淀粉和玉米淀粉具有相同的凝沉性質(zhì)，兩者凝沉速率基本一致，在24h內(nèi)持續(xù)發(fā)生凝沉。茶葉籽淀粉的抗老化性稍優(yōu)于玉米淀粉。

2.8 淀粉糊的黏度

圖6 茶葉籽淀粉糊和玉米淀粉糊的黏度-溫度曲線Fig.6 Viscosity-time curves of tea seed starch and corn starch

淀粉無(wú)論用于食品(增稠)、紡織(上漿)以及其他各方面，首先要在水中糊化，淀粉糊化后黏度增加，冷卻時(shí)，由于分子聚集形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，顯示相當(dāng)?shù)谋３中螤畹牧α縖15]。由圖6可知，茶葉籽淀粉的黏度高于玉米淀粉，而兩種淀粉糊的黏度隨著溫度的升高均降低。溫度升高促進(jìn)了分子的運(yùn)動(dòng)，增大了淀粉糊的體積，使每一分子平均占有的體積增大，從而使黏度降低。

3 結(jié) 論

3.1 實(shí)驗(yàn)條件下制得的茶葉籽淀粉表觀質(zhì)量好，除粗脂肪含量較高外，其他指標(biāo)均符合國(guó)家工業(yè)玉米淀粉及食用玉米淀粉對(duì)二級(jí)品的要求。若要達(dá)到相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，還需進(jìn)一步除去脂肪。

3.2 茶葉籽淀粉顆粒表面光滑，呈橢圓形或球形；糊化溫度較高，不易發(fā)生糊化；溶解度與膨脹度隨溫度的升高而平緩上升；與玉米淀粉相比，透明度與凍融穩(wěn)定性不及玉米淀粉糊，但抗老化性稍強(qiáng)，黏度也高于玉米淀粉。原料茶葉籽資源豐富，具有很好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值。

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Physical and Chemical Properties of Tea Seed Starch

XIAO Long-yan1，QI Yu-tang1,2,*，ZHANG Wei-nong1,2，ZHANG Hai-long1
(1. College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China；
2. Research Center of Oils and Plant Proteins Technology, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

In order to provide a theoretical basis for development and utilization of tea seed starch, the granular morphology and size, gelatinization temperature, transparency, swelling strength, freeze-thaw stability, retrogradation, viscosity and other physicochemical properties of tea seed starch were measured and compared with those of corn starch. The results showed that tea seed starch granules revealed a smooth surface and were oval or round in shape and not easy to gelatinize. The solubility and swelling strength changed little with temperature. The transparency and freeze-thaw stability were inferior to those of corn starch, but opposite results were observed for the retrogradation resistance and viscosity.

tea seed；starch；physical and chemical properties

TS231

A

1002-6630(2012)03-0054-04

2011-02-28

國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2010AA023003)

肖龍艷(1985—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)橛椭瘜W(xué)與加工工藝學(xué)。E-mail：xly201985@126.com

*通信作者：齊玉堂(1963—)，男，教授，本科，研究方向?yàn)橛椭c植物蛋白工程。E-mail：oilfat@126.com