薏米粉及其淀粉的理化性質(zhì)和淀粉消化性對比

熊 柳 韓忠杰 孫慶杰

薏米粉及其淀粉的理化性質(zhì)和淀粉消化性對比

熊 柳 韓忠杰 孫慶杰

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，青島 266109)

以薏米為原料，制取薏米粉和薏米淀粉，研究其理化性質(zhì)和消化性。試驗(yàn)結(jié)果表明，薏米粉與薏米淀粉理化性質(zhì)和消化性有很大差別。薏米淀粉的黏度要高于薏米粉的黏度，薏米粉的峰值黏度與薏米淀粉相比降低了43．3%。相同溫度下，薏米粉的溶脹度和可溶指數(shù)明顯高于薏米淀粉。薏米粉中快速消化淀粉57．26%(基于總淀粉)、慢速消化淀粉37．17%、抗性淀粉5．57%，薏米淀粉中快速消化淀粉81．8%、慢速消化淀粉10．24%、抗性淀粉7．96%，故薏米淀粉比薏米粉更容易消化。

薏米粉 薏米淀粉 理化性質(zhì) 消化性

薏米又名薏苡仁或薏仁米，俗稱“藥王米”、“回回米”、“六谷米”等，屬禾本科植物。薏米在河北、陜西、河南等省產(chǎn)量較多。薏米含有豐富的營養(yǎng)成分，以及一定量的薏苡素、薏苡酯和特有的三萜類化合物等多種藥用成分［1］。薏米的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值在禾本科植物中獨(dú)占鰲頭，因此，被譽(yù)為“世界禾本科植物之王”［2］。

現(xiàn)代藥理研究表明，薏米具有防癌作用，增強(qiáng)免疫力和抗炎作用，鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛及解熱作用，降血鈣，抑制骨骼肌收縮，抗腫瘤;還具有健脾補(bǔ)肺、止瀉、清熱、養(yǎng)顏?zhàn)o(hù)膚、輕身益氣等功效［3－4］，多種研究表明薏米還有降血糖功效［5－8］。薏米具有減少血液中過量的膽固醇，增強(qiáng)細(xì)胞膜透性，阻止心肌組織和動(dòng)脈硬化等功能［9］。近年來的試驗(yàn)證明，當(dāng)薏苡仁酯(CXL)與5－氟脲嘧啶合用，能使后者抑制人鼻咽癌細(xì)胞增殖作用得到加強(qiáng)［10］。薏米經(jīng)過科學(xué)加工、合理調(diào)配，制成各種風(fēng)味獨(dú)特的保健產(chǎn)品，如薏米保健酒、薏米膨化食品、薏米餅干、薏米飲品、薏米乳酸飲料、薏米納豆、易溶性薏米奶粉制品等［11－15］，受到廣大消費(fèi)者的青睞。

淀粉是薏米中的主要碳水化合物，其理化特性對薏米產(chǎn)品的加工和品質(zhì)有一定影響，但國內(nèi)外對薏米淀粉的研究報(bào)道較少，對薏米粉及其淀粉的理化性質(zhì)和淀粉消化性的相關(guān)研究很少，主要集中在薏米的藥理作用研究及薏米產(chǎn)品的開發(fā)上［16－17］。本研究測定了薏米粉和薏米淀粉糊化特性、溶脹度、可溶指數(shù)消化性等，對薏米的開發(fā)、利用及薏米的精深加工具有重要意義。

1 材料與方法

1．1 材料及主要試劑

薏米:市售;瓜爾豆膠(F－21):深圳市嘉力士貿(mào)易有限公司;豬胰α－淀粉酶(290 U/mL):Sigma公司;葡萄糖淀粉酶(2 500 U/mL):山東隆大生物工程有限公司;其他試劑均為分析純。

1．2 儀器與設(shè)備

高速藥物粉碎機(jī):青州市精誠機(jī)械有限公司;低速大容量離心機(jī)、離心機(jī):上海安亭儀器廠;Sartorius電子天平、快速水分測定儀:北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;RVA－3D型快速黏度分析儀(RVA):澳大利亞Newport科學(xué)儀器公司;BCD－257SL型冰箱:中國海爾集團(tuán);電熱恒溫水浴鍋:龍口市電爐制造廠;DHG－9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;752型紫外可見分光光度計(jì):上海光譜儀器有限公司。

1．3 試驗(yàn)方法

1．3．1 薏米粉和薏米淀粉的制?。?］

1．3．1．1 薏米粉的制取

將薏米洗凈后，用蒸餾水浸泡24 h，稱取適量浸泡后的薏米加入勻漿機(jī)，加入適量蒸餾水進(jìn)行濕磨，研磨約5 min，之后用低速大容量離心機(jī)離心(3 000 r/min，15 min)，倒掉上清液，將沉淀物轉(zhuǎn)移至平皿中鋪平，于50℃烘箱中干燥，干燥24 h。將干燥的薏米粉于高速藥物粉碎機(jī)中粉碎，過100目篩，即得到薏米粉。

1．3．1．2 薏米淀粉的制取

將薏米洗凈后，用0．02%NaOH溶液浸泡24 h，稱取適量浸泡后的薏米加入勻漿機(jī)，加入適量蒸餾水進(jìn)行濕磨，研磨約5 min，研磨完畢后溶液過100目篩，向得到的勻漿中加約1 000 mL蒸餾水，靜置24 h之后將上層清液倒掉，下層為淀粉的沉淀物，將沉淀物用低速大容量離心機(jī)離心(3 000 r/min，15 min)，倒掉上清液，將沉淀物表層的黃色物質(zhì)棄去，得到的白色固體再加入適量蒸餾水進(jìn)行離心(3 000 r/min，15 min)，反復(fù)進(jìn)行2次離心得到的白色固體即為淀粉。將淀粉轉(zhuǎn)移至平皿中，并用極少量蒸餾水洗凈離心杯一起轉(zhuǎn)移到平皿中，于50℃烘箱中干燥，干燥12 h。將干燥的薏米淀粉于高速藥物粉碎機(jī)中粉碎，過100目篩，即得到薏米淀粉。

1．3．2 薏米粉和薏米淀粉主要化學(xué)成分的測定

淀粉含量測定參考GB 7648—1987。粗纖維含量測定參考GB/T 5009．10—1985。粗脂肪含量測定參考GB/T 5009．6—1985，采用索氏抽提法。蛋白質(zhì)含量測定參考GB/T 5009．5—2003，采用凱氏定氮法。

1．3．3 薏米粉和薏米淀粉糊化特性的測定［18］

用快速黏度測定儀(RVA)測定淀粉的糊化特性，用TCW(Thermal cline for windows)配套軟件記錄和分析數(shù)據(jù):將稱量出樣品加入RVA專用鋁盒內(nèi)攪拌，混合成一定濃度的淀粉乳，進(jìn)行測量。采用升溫/降溫循環(huán):從室溫升高到50℃(0～1 min);從50℃升高到95℃(1～4．45 min);保持95℃(4．45～7．15 min);從95℃冷卻到50℃(7．15～11 min);保持50℃(11～13 min)。測得糊化黏度曲線，黏滯值用RVU(RVA黏度單位)表示。分析峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、衰減值、回生值及糊化溫度。

1．3．4 薏米粉和薏米淀粉溶脹度和可溶指數(shù)的測定［19］

將試驗(yàn)所需平皿、離心管洗凈烘干至恒重。用電子天平稱量離心管質(zhì)量并記錄，然后用稱量紙準(zhǔn)確稱取待測樣品0．40 g放入具塞離心管中。用量筒量取40 mL蒸餾水加入離心管中，搖勻，使樣品溶解在離心管中。將盛有樣品的離心管分別置于55、65、75、85、95℃水浴鍋中，每隔2～5 min振蕩1次(高于75℃時(shí)2 min振蕩1次)，水浴30 min。水浴完成后，取出離心管，冷卻至室溫后，用蒸餾水調(diào)平，離心(3 000 r/min，15min)。將離心管取出，將上清液轉(zhuǎn)移至已稱重的平皿中，將平皿置于105℃烘箱中，干燥過夜。準(zhǔn)確稱量離心管和其中沉淀質(zhì)量，并記錄。將干燥后的平皿取出，準(zhǔn)確稱重并記錄。計(jì)算得出干燥物重和沉淀物質(zhì)量。每個(gè)樣品均做2個(gè)平行試驗(yàn)，結(jié)果取平均值。

可溶指數(shù)與溶脹度按下式計(jì)算:

可溶指數(shù)=干燥物質(zhì)量/樣品干質(zhì)量×100%

溶脹度=沉淀物質(zhì)量/樣品質(zhì)量×(100－可溶指數(shù))

1．3．5 薏米粉和薏米淀粉消化性的研究［20］

準(zhǔn)確稱取500 mg樣品(干基)放入具塞試管中，加入25 mg瓜爾豆膠混勻，加入10 mL pH 5．2的醋酸鹽緩沖溶液，混勻，沸水浴30 min，冷卻至37℃，置于37℃恒溫?fù)u床上平衡10 min(200 r/min)，加入4 mL豬胰α－淀粉酶(290 U/mL)和1 mL葡萄糖淀粉酶(2 500 U/mL)，水解20 min、120 min，取樣1 mL，加入10 mL的66%乙醇滅酶，離心，取上清液，采用DNS法測定葡萄糖含量:取2 mL樣品液，加入1．5 mLDNS混勻，沸水浴7 min，冷卻3 min，補(bǔ)足水分至20 mL，以管0為空白對照，540 nm波長下測各管的吸光度。

酶:淀粉酶3 000 U/mL，9．66 g定容至100 mL，離心;葡萄糖淀粉酶15 U/mL，5 g定容至100 mL，搖勻，離心(15 min，3 000 r/min)。

醋酸鹽緩沖液:13．6 g醋酸鈉CH3COONa·2H2O與250 mL飽和苯甲酸溶液，定容至1 000 mL，采用0．1 mol/L醋酸調(diào)至pH 5．2(0．1 mol/L醋酸配置:5．75 mL冰醋酸定容至1 000 mL)。

DNS試劑配置:稱取3．25 g 3，5－二硝基水楊酸溶于少量水中，移入500 mL容量瓶，加2 mol/L氫氧化鈉溶液162．5 mL，再加入22．5 g丙三醇，搖勻，定容至500 mL，儲(chǔ)存于棕色瓶放置在冰箱中待用［21］。

公式:

式中:G20為酶解20 min后釋放的葡萄糖/mg;G120為酶解120 min后釋放的葡萄糖/mg;RDS為快消化淀粉(Rapidly Digest Starch);SDS為慢消化淀粉(Slowly Digestible Starch);RS為抗性淀粉(Resistant Starch);FG為游離葡萄糖/mg;TG為總的葡萄糖/mg;TS為總淀粉干基質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2．1 薏米粉和薏米淀粉化學(xué)性質(zhì)比較

由表1薏米粉與薏米淀粉成分比較可以看出薏米粉的主要化學(xué)成分是淀粉，薏米粉與薏米淀都含有粗纖維、脂肪、蛋白質(zhì)等成分，但是薏米粉粗纖維、脂肪、蛋白質(zhì)的含量相比薏米淀粉分別高了15．02%、0．36%、6．05%。

表1 薏米粉和薏米淀粉主要化學(xué)成分

2．2 薏米粉和薏米淀粉的糊化特性

從圖1和表2看出，薏米淀粉和薏米粉的糊化溫度非常接近。薏米淀粉的黏度要高于薏米粉的黏度，與薏米粉相比，薏米淀粉的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、衰減值、回生值分別上升了136、46、70、92、25 RVU。

表2 薏米粉和薏米淀粉的糊化特性

圖1 薏米粉和薏米淀粉糊化特性

淀粉顆粒突然膨脹的溫度稱為糊化溫度，糊化溫度反映了淀粉糊化的難易程度，糊化溫度低的淀粉可以在較低溫度下就開始膨脹，薏米粉的糊化溫度與薏米淀粉的糊化溫度相近，說明薏米粉與薏米淀粉糊化的難易程度相近。

峰值黏度的大小反映了黏滯性的強(qiáng)弱，峰值黏度高說明黏滯性強(qiáng)。薏米淀粉的峰值黏度大于薏米粉的峰值黏度，這說明薏米淀粉的黏滯性比薏米粉的黏滯性強(qiáng)［22］。在淀粉糊達(dá)到峰值黏度后，繼續(xù)加熱，膨脹的淀粉顆粒破碎，黏度開始下降，達(dá)到谷值黏度。谷值黏度的高低不能完全說明淀粉熱糊穩(wěn)定性的好壞。淀粉糊達(dá)到谷值黏度后，隨著溫度的降低，充分破碎的淀粉重新有序排列形成凝膠體，淀粉糊的黏度開始上升，達(dá)到最終黏度。薏米粉的黏度低于薏米淀粉的黏度，這可能是由于纖維素會(huì)阻止淀粉之間形成網(wǎng)絡(luò)復(fù)合物，從而降低了糊化黏度數(shù)值，且薏米粉里含有較高的脂肪含量，脂肪抑制淀粉顆粒膨脹引起峰值黏度下降，淀粉與蛋白則會(huì)形成淀粉－蛋白復(fù)合物，在糊化過程中，蛋白質(zhì)吸收水分，使淀粉顆粒在一定量的水中減少了水分吸收而不能完全糊化膨脹，在冷卻過程中，沒有得到完全糊化膨脹的淀粉分子也就沒有很好地得到重新排列，致使淀粉糊最終黏度減少，這與相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道的結(jié)論一致［23］。

薏米粉的衰減值比薏米淀粉低可能是因?yàn)槔w維素和蛋白會(huì)明顯提高淀粉的熱穩(wěn)定性［24］。本研究的結(jié)論與林親錄等［25］的研究成果相一致。根據(jù)林親錄等［25］的研究，大米淀粉的衰減值為3 974 cP，大米粉的衰減值為1 802 cP，大米淀粉的衰減值顯著高于大米粉。大米淀粉的峰值黏度、最終黏度分別為5 923、4 560 cP。大米粉的峰值黏度、最終黏度分別為3 791、3 387 cP，大米淀粉的峰值黏度和最終黏度顯著高于大米粉。衰減值是峰值黏度與谷值黏度的差值，反映出淀粉糊的熱糊穩(wěn)定性，衰減值低，則熱糊穩(wěn)定性強(qiáng)，薏米淀粉樣品的衰減值比薏米粉的衰減值高，這可以說明薏米淀粉的熱穩(wěn)定性比薏米粉差。

回生值為最終黏度與谷值黏度之差，能反應(yīng)淀粉糊的老化速度，回生值高說明淀粉糊老化速度快，薏米淀粉較薏米粉的回生值高，說明薏米淀粉的老化速度較快［26］。

2．3 薏米粉和薏米淀粉溶脹度及可溶指數(shù)

圖2 薏米粉和薏米淀粉的溶脹度

從圖2可以看出，薏米粉的溶脹度始終略高于薏米淀粉的溶脹度，溫度較低時(shí)差異不明顯，隨著溫度的升高，薏米粉和薏米淀粉的溶脹度差異逐漸變得明顯。

由圖3可以看出，薏米粉和薏米淀粉的可溶指數(shù)變化趨勢有明顯差異，薏米淀粉的可溶指數(shù)增長的幅度明顯不及薏米粉的可溶指數(shù)的增長幅度顯著，薏米粉的可溶指數(shù)始終高于薏米淀粉的可溶指數(shù)，且隨著溫度的升高差異越來越明顯。

圖3 薏米粉和薏米淀粉可溶指數(shù)

溶脹度是指在一定溫度下每克干樣品吸收水的質(zhì)量，淀粉的糊化作用是溫度和溶脹度的函數(shù)，在糊化溫度范圍內(nèi)，溶脹度是淀粉水合能力的量度［27－28］。薏米粉的溶脹度始終略高于薏米淀粉的溶脹度，說明薏米粉的水合能力強(qiáng)于薏米淀粉的水合能力。可溶指數(shù)是指一定溫度下樣品的溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可溶指數(shù)反映了樣品在水中的溶解能力［29］。

溫度為50℃和60℃時(shí)薏米粉和薏米淀粉的溶脹度相差不大，溫度高于70℃時(shí)，薏米粉的溶脹度明顯高于薏米淀粉，表明此時(shí)水合能力大大增強(qiáng)。這是因?yàn)楹癄顟B(tài)下，淀粉分子間氫鍵大量遭到破壞，同時(shí)溫度升高，使單分子態(tài)水分子增多，更多的淀粉分子和更多的水分子參與水合。這顯示了薏米粉糊化進(jìn)程中更容易溶脹，具有較強(qiáng)的水合能力，這可能與薏米粉破損淀粉含量較高有關(guān)［30］。另有研究表明，與淀粉相比，米粉的溶脹度較高，這可能是蛋白填充在淀粉顆粒之間并在淀粉表面形成矩陣以及脂肪與淀粉形成淀粉－脂復(fù)合物，固定住一定數(shù)量的水分子，使其不易溶解，從而導(dǎo)致其溶脹度較高［31－33］。而淀粉中，由于脂肪－淀粉絡(luò)合物結(jié)構(gòu)被破壞，從而導(dǎo)致了溶脹度的下降［34］。根據(jù)陸大雷等［22］的研究，糯玉米粉的溶脹度略大于糯玉米淀粉的溶脹度，根據(jù)蔣小靜等［35］的研究，木薯全粉的可溶指數(shù)31．36%，木薯淀粉的可溶指數(shù)7．19%，全粉的可溶指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于淀粉的可溶指數(shù)，本研究的結(jié)論與其研究結(jié)果一致。

薏米粉和薏米淀粉的可溶指數(shù)變化趨勢有明顯差異，薏米淀粉可溶指數(shù)增長的幅度明顯不及薏米粉可溶指數(shù)的增長幅度顯著，薏米粉的可溶指數(shù)始終高于薏米淀粉的可溶指數(shù)，且隨著溫度的升高差異越來越明顯。薏米粉中含有大量的可溶性成分，據(jù)測定，薏米中含有可溶性糖6．38%～8．25%，可能正是薏米粉中可溶性糖的溶出造成其可溶指數(shù)的增加［36］。

2．4 薏米粉和薏米淀粉的消化性

繆銘［37］和Englyst等［38］依據(jù)淀粉的生物可利用性將淀粉分為3類:快消化淀粉(RDS)，指那些能在小腸中被迅速消化吸收的淀粉;慢消化淀粉(SDS)，指那些能在小腸中被完全消化吸收但速度較慢的淀粉;抗性淀粉(RS)，指在人體小腸內(nèi)無法消化吸收的淀粉。

表3 薏米粉和薏米淀粉的消化性

由表3可知，薏米淀粉中的快消化淀粉的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于薏米粉中快消化淀粉含量，而慢消化淀粉含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于薏米粉中慢消化淀粉含量，抗性淀粉含量兩者比較接近，說明薏米淀粉比薏米粉更容易消化。

根據(jù)方奇林［39］的研究，大米粉中的快消化淀粉遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大米淀粉中快消化淀粉的含量，本研究的結(jié)論與其研究結(jié)果一致。可能是薏米粉中含有影響薏米淀粉消化的大分子，比如蛋白質(zhì)。在淀粉中添加了蛋白質(zhì)以后，淀粉的水解率有所降低，但是降低幅度不大，說明蛋白質(zhì)的添加可以一定程度地降低淀粉的水解，減慢淀粉的消化。另外大分子物質(zhì)與淀粉的共存方式對淀粉消化性也有影響。根據(jù)蕎麥淀粉理化特性及消化性研究［40］，添加了蛋白質(zhì)的淀粉樣品水解率降低，但是水解程度還是大于全粉，這就說明了蛋白質(zhì)和淀粉的共存方式對淀粉消化有影響的問題。全粉中，蛋白和淀粉是一種天然的結(jié)合狀態(tài)，淀粉均勻分布在蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，因而蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)阻礙了酶與淀粉的接觸，減少了淀粉的酶解，而外來添加的蛋白和淀粉只是簡單的物理共混，蛋白質(zhì)和淀粉沒有牢固地結(jié)合，淀粉可能沒有完全的分布于蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對酶的阻礙作用不大，所以對降低淀粉的酶解作用不大。由此可以說明，全粉中淀粉的慢消化是由于蛋白和淀粉的天然結(jié)合影響了淀粉的消化水解，簡單的物理共混對降低淀粉的消化作用不大。

3 結(jié)論

3．1 薏米淀粉和薏米粉的糊化溫度非常接近。薏米淀粉的黏度要高于薏米粉的黏度，與薏米粉相比，薏米淀粉的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、衰減值、回生值全都上升。

3．2 薏米粉的溶脹度始終略高于薏米淀粉的溶脹度，溫度較低時(shí)差異不明顯，隨著溫度的升高，薏米粉和薏米淀粉的溶脹度差異逐漸變得明顯。薏米粉和薏米淀粉的可溶指數(shù)變化趨勢有明顯差異，薏米淀粉的可溶指數(shù)增長的幅度明顯不及薏米粉的可溶指數(shù)的增長幅度顯著，薏米粉的可溶指數(shù)始終高于薏米淀粉的可溶指數(shù)，且隨著溫度的升高差異越來越明顯。

3．3 薏米淀粉中的快消化淀粉的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于薏米粉中快消化淀粉含量，而慢消化淀粉含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于薏米粉中慢消化淀粉含量，抗性淀粉含量兩者比較接近。

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The Comparison of Job's－Tears Powder and Job's－Tears Starch on Their Physicochemical Properties and Digestibility

Xiong Liu Han Zhongjie Sun Qingjie
(College of Food Science＆Engineering，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109)

In this paper，the properties and digestibility of job's－tears powder and job's－tears starch were determined．It was found that there was a great difference of the properties and digestibility between job's－tears powder and job's－tears starch．The viscosity of job's－tears starch was higher than the viscosity of job's－tears powder，and the peak viscosity of job's－tears powder was43．3%，lower than the viscosity of job's－tears starch．At the same temperature，the swelling power and solubility of job's－tears powder was higher than that of job's－tears starch obviously．The rapidly digestible starch(RDS)，slowly digestible starch(SDS)and resistant starch(RS)in job's－tears powder was57．26%(based on the total starch)，37．17%and 5．57%，respectively，the RDS，SDSand RSin job's－tears starch was 81．8%，10．24%and 7．96%respectively，so job's－tears starch could be digested easier than job's－tears powder．

job's－tears powder，job's－tears starch，physicochemical properties，digestibility

TS211．2

A

1003－0174(2012)07－0032－06

青島農(nóng)業(yè)大學(xué)高層次人才啟動(dòng)基金(630511)

2011－08－19

熊柳，女，1975年出生，碩士，講師，糧食、油脂與蛋白質(zhì)工程

孫慶杰，男，1970年出生，博士，教授，糧食、油脂與蛋白質(zhì)工程