乳熟期玉米糊化熱力學(xué)性質(zhì)的分析

唐明霞， 陳 惠， 顧擁建， 袁春新

（1．江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇如皋226541；2.南通市農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)協(xié)會，江蘇 南通226000）

乳熟期玉米糊化熱力學(xué)性質(zhì)的分析

唐明霞1，2， 陳 惠1*， 顧擁建1， 袁春新1，2

（1．江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇如皋226541；2.南通市農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)協(xié)會，江蘇 南通226000）

利用差示掃描量熱儀（DSC）對18種乳熟期玉米的糊化熱力學(xué)性質(zhì)進行研究，探討玉米中主成分（水分，直鏈淀粉，支鏈淀粉及蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)）對其糊化熱力學(xué)行為的影響，分析其成分與玉米糊化熱力學(xué)參數(shù)之間的相關(guān)性。結(jié)果表明：水分質(zhì)量分數(shù)、直鏈淀粉和支鏈淀粉的質(zhì)量分數(shù)與起始糊化溫度（T0）、峰值糊化溫度（TP）均為極顯著正相關(guān)，而與終止糊化溫度（TC）、熱焓值（ΔH）的相關(guān)性均不顯著；此外，熱焓值（ΔH）與終止糊化溫度（TC）是極顯著相關(guān)。

乳熟期玉米；糊化熱力學(xué)性質(zhì)；飲料加工原料

玉米乳熟期是指從灌漿末期到蠟熟期之前的一段時期，是玉米籽粒生長發(fā)育的主要時期[1]。越來越多的研究表明，乳熟期的玉米營養(yǎng)豐富，其含有的賴氨酸、可溶性糖、膳食纖維、維生素A等一些營養(yǎng)物質(zhì)明顯高于成熟期的玉米[2]。因此，乳熟期的玉米適宜加工成營養(yǎng)豐富的飲料。在這些玉米飲料加工過程中，糊化是工藝流程不可缺少的重要工序，因為淀粉未完全糊化時，其顆粒中結(jié)晶區(qū)的存在會阻止酶水解作用。只有當玉米淀粉充分糊化的情況下，酶水解反應(yīng)才比較均一，得到的低DE值產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量分布才較為均勻[3]。

隨著人們生活水平的提高，一些粗糧制飲品隨之被關(guān)注。近年來，關(guān)于玉米飲料的研究逐漸增多，有對玉米飲品的配方[4]、生產(chǎn)工藝[5-7]、酶解[8]、穩(wěn)定性[9-10]等進行研究的；吳紅霞[11]在對甜玉米飲品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)研究中，對粉碎設(shè)備破碎甜玉米粒的效果進行了比較研究。但是，目前對乳熟期玉米糊化的研究仍相對較少。本課題研究中主要以差示掃描量熱儀（DSC）研究18種乳熟期玉米糊化熱力學(xué)性質(zhì)，為玉米飲料加工工藝的深入研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

18個品種玉米均采自江蘇沿江地區(qū)農(nóng)科所試驗田。氫氧化鉀、鹽酸、乙醚，均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器設(shè)備

差示掃描量熱儀 （DSC），美國TA Instruments公司制造；冰箱，青島海爾集團制造；HGl01—1A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，南京實驗儀器廠制造；50AB型膠體磨，沈陽航天集團制造；超微粉碎機，沈陽農(nóng)業(yè)集團提供；還有分光光度計等常用儀器設(shè)備。

1.3 方法

1.3.1 乳熟期玉米漿制備流程乳熟期玉米→清理→脫?！驖{→膠體磨→測定。

1.3.2 熱力學(xué)性質(zhì)的測定采用美國TA公司Q10差示掃描量熱儀（DSC）進行測定，在十萬分之一天平上準確稱取約10 mg玉米漿，放入鋁盒內(nèi)，密封，平衡1 h后，以10℃／min速率從40℃加熱到120℃，空盒作參比，記錄和計算起始糊化溫度（To）、峰值糊化溫度 （Tp）、終止糊化溫度 （Tc）及熱焓值（△H），得到熱力學(xué)曲線譜圖（圖1）。

圖1 蘇玉糯11號DSC圖Fig.1 DSC heat flow diagram of No.11 Suyu waxy corn

1.3.3 直鏈淀粉、支鏈淀粉的測定采用雙波長法[12]測定直鏈和支鏈淀粉含量。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析利用Spss17.0分析軟件進行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米漿組分質(zhì)量分數(shù)及糊化熱力學(xué)性質(zhì)參數(shù)的分析

由表1可以看出，在供試的18個品種乳熟期玉米中，直鏈淀粉、支鏈淀粉質(zhì)量分數(shù)最高的是蘇玉糯639，分別為4.57%和27.00%。而其中14個糯玉米的支鏈淀粉的質(zhì)量分數(shù)均明顯高于甜玉米的。

表1 不同品種的乳熟期玉米水分、淀粉、蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)及玉米粉的熱力學(xué)性質(zhì)Table 1 Moisture，starches，protein contents and their thermodynamic properties of different kinds of maize in milky stage

續(xù)表1

另外，由表1可知，乳熟期糯玉米粉的起始糊化溫度（T0）、峰值糊化溫度（TP）要高于甜玉米的，但終止糊化溫度（TC）及熱焓值（ΔH）卻不是十分顯著。一方面可能是乳熟期玉米粉中淀粉的質(zhì)量分數(shù)相對較低的緣故；另一方面也可能是蛋白質(zhì)變性溫度也在這個區(qū)間，從而掩蓋了與淀粉糊化熱焓值（ΔH）間的真實關(guān)系。

2.2 玉米粉糊化熱力學(xué)性質(zhì)相關(guān)性分析

由18種乳熟期玉米的淀粉質(zhì)量分數(shù)及玉米粉糊化熱力學(xué)相關(guān)性分析結(jié)果（見表2）可知：

玉米粉中水分質(zhì)量分數(shù)及直鏈淀粉的質(zhì)量分數(shù)分別與起始糊化溫度（T0）、峰值糊化溫度（TP）極顯著正相關(guān)；而與終止糊化溫度（TC）、熱焓值（ΔH）的相關(guān)性不顯著。

支鏈淀粉質(zhì)量分數(shù)與起始糊化溫度（T0）、峰值糊化溫度（TP）也均為極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.859、0.831；與終止糊化溫度（TC）、熱焓值（ΔH）的相關(guān)性不顯著。

同時，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)與起始糊化溫度（T0）、峰值糊化溫度（TP）有一定的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.559，0.574。而熱焓值（ΔH）與終止糊化溫度（TC）是極顯著相關(guān)。這與趙前程[13]的研究結(jié)果一致。趙前程對多種玉米淀粉糊化熱力學(xué)性質(zhì)的研究表明：玉米熱焓值與終止糊化溫度存在著極顯著正相關(guān)。

表2 水分、淀粉、蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)與玉米粉糊化熱力學(xué)相關(guān)性分析表Table 2 Correlation analysis between the contents of moisture，starch，and protein and the pasting thermodynamic properties of maize powders

3 結(jié)語

不同品種玉米糊化溫度存在很大差異，糯玉米的起始糊化溫度、峰值糊化溫度及熱焓值幾乎都高于甜玉米的。經(jīng)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，這一糊化溫度的差異很可能是玉米中所含有的水分、直鏈和支鏈淀粉，以及蛋白質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)不同所致。同時熱焓值沒有顯示出與以上成分的相關(guān)性，說明熱焓值很可能是直鏈淀粉、支鏈淀粉的糊化和蛋白質(zhì)的變性共同貢獻。

參考文獻：

[1]周洪生.玉米種子大全[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：42.

[2]劉春泉，宋江峰，李大婧.鮮食甜糯玉米的營養(yǎng)及其加工[J].農(nóng)產(chǎn)品加工綜合刊，2010（6）：8-10.

LIU Chunquan，SONG Jiangfeng，LI Dajing.Nutrition and processing of fresh sweet-waxy maize[J].Farm Products Processing，2010（6）：8-10.（in Chinese）

[3]Yankov D Dobreva.Study off optimum conditions and kinetics off starch hydrolysis by means of thermostable α-amylase[J]. Enzyme Microb Technol，1986（8）：665.

[4]周劍新，謝潔，蒲海燕，等.調(diào)和玉米汁飲料配制工藝[J].食品研究與開發(fā)，2010，31（7）：87-90.

ZHOU Jianxin，XIE Jie，PU Haiyan，et al.Mixed corn juice beverage preparation technology [J].Food Research and Development，2010，31（7）：87-90.（in Chinese）

[5]鄧開野，麥偉浩.甜玉米飲料的加工工藝研究[J].廣西輕工業(yè)，2009（2）：1-2.

DENG Kaiye，MAI Weihao.Study on processing technology of sweet corn beverage[J].Guang Xi Journal of Light Industry，2009（2）：1-2.（in Chinese）

[6]莫蓓紅，劉振民，苗君蒞，等.一種玉米汁飲料的生產(chǎn)方法及所得的玉米汁.中國，CNl01653285[P].2010-02-24.

[7]文龍，楊志娟.玉米汁飲料的加工工藝[J].食品工業(yè)科技.2001，22（4）：72.

WEN Long，YANG Zhijuan.The processing technology of corn juice beverage[J].Science and Technology of Food Industry，2001，22（4）：72.（in Chinese）

[8]徐玉娟，肖更生，李升鋒，等.甜玉米汁酶解工藝條件的研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（11）：48-50.

XU Yujuan，XIAO Gengsheng，LI Shengfeng，et al.Study on the enzymatic process conditions of sweet corn juice[J].Guangdong Agricultural Sciences，2006（11）：48-50.（in Chinese）

[9]郭成宇.玉米飲料穩(wěn)定劑以及用該穩(wěn)定劑制成的角質(zhì)玉米飲料：中國，CNl01558902[P].2009-10-21.

[10]吳紅艷，郭成宇，楊麗，等.玉米飲料的加工工藝及產(chǎn)品穩(wěn)定性研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（3）：360-361.

WU Hongyan，GUO Chengyu，YANG Li，et al.Study on processing technology and stability of products of corn beverage[J]. Jiangsu Agricultural Sciences，2011，39（3）：360-361.（in Chinese）

[11]吳紅霞.甜玉米飲品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].無錫：江南大學(xué)食品學(xué)院，2007.

[12]加列西·馬那甫，景偉文，削合來提·再丁.雙波長法測定谷類和豆類作物籽粒中直鏈和支鏈淀粉的含量[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，47（3）：564-568.

Jialiexi Manafu，JING Weiwen，Xuelaiti Zaiyiding.Determination of amylose and amylopectin in grain and bean by dualwavelength spectrophotometry[J].Xinjiang Agricultural Sciences，2010，47（3）：564-568.（in Chinese）

[13]趙前程.玉米雜交種淀粉的糊化和熱力學(xué)性質(zhì)的研究[D].沈陽：沈陽大學(xué)食品學(xué)院，2005.

Pasting Thermodynamic Analysis of Maize in Milky Stage

TANG Mingxia1，2， CHEN Hui1*， GU Yongjian1， YUAN Chunxin1，2
（1．Institute of Agriculrural Sciences of Jiangsu Changjiang River Bank District，Rugao 226541，China；2．Nantong Association of Processing Technology of Agricultural and Subsidiary Products，Nantong 226000，China）

The thermodynamic properties of 18 kinds of maize that in milky stage was studied by using differential scanning calorimetry（DSC）.Effect of main components（the content of moisture，amylase，amylopectin，and protein）on their thermodynamic behaviors was then analyzed，and the correlations between the main components and their thermodynamic parameters obtained during pasting.The results showed that：the content of moisture，amylase，and amylopectin were all strongly and positively related to onset temperature（T0）and of peak temperature of pasting，but showed insignificant correlation with end temperature（TC）and enthalpy of pasting.In addition，a very significant correlations was found betwwen the end temperature（TC）and enthalpy value.

maize in milky stage，pasting thermodynamic property，beverage processed materials

TS 213.4

A

1673—1689（2015）03—0291—04

2014-06-06

國家級星火計劃重點項目（S2014C100575）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目（CX（11）2068）；江蘇省“333工程”培養(yǎng)資金資助項目（BRA2013087）；南通市重大科技創(chuàng)新計劃專項（XA2013012）；南通市科技服務(wù)業(yè)發(fā)展計劃項目（DB2013004）。

唐明霞（1972—），女，江蘇南通人，研究員，主要從事食品加工技術(shù)研發(fā)及科研管理。E-mail：782641021@qq.com

*通信作者：陳 惠（1975—），男，江蘇海門人，副研究員，主要從事食品加工研究。E-mail：chenwei55cn@sohu.com