碾軋對綠豆淀粉的機械力化學效應

牛 凱 紀慶柱 李貴蕭 代養(yǎng)勇 董海洲 王文濤 侯漢學 張 慧 劉傳富

(山東農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院1，泰安 271018) (山東省糧食加工技術工程研究中心2，泰安 271018) (東阿縣檢驗檢測中心3，聊城 252200)

碾軋對綠豆淀粉的機械力化學效應

牛 凱1,3紀慶柱1,2李貴蕭1,2代養(yǎng)勇1,2董海洲1,2王文濤1,2侯漢學1,2張 慧1,2劉傳富1,2

(山東農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院1，泰安 271018) (山東省糧食加工技術工程研究中心2，泰安 271018) (東阿縣檢驗檢測中心3，聊城 252200)

以綠豆淀粉為原料，通過掃描電鏡 (SEM)、偏光顯微鏡 (PLM)、激光掃描共聚焦顯微鏡 (CLSM)、X-射線衍射 (XRD)、差示掃描量熱儀 (DSC)、快速黏度分析儀 (RVA)等手段研究碾軋?zhí)幚韺Φ矸劢Y構和性質影響，探究其相互關系并揭示碾軋對綠豆淀粉機械力化學效應。結果表明，碾軋?zhí)幚?～6 h時，淀粉無定型區(qū)和部分結晶區(qū)發(fā)生破壞，水溶指數(shù)、膨脹度、透光率增大，熱焓減小。碾軋?zhí)幚? h時，淀粉內部發(fā)生重結晶，顆粒表面形成球狀凸起，臍點區(qū)域直鏈淀粉聚集導致膨脹度、透光率、峰值黏度下降，水溶指數(shù)、熱焓值、糊化溫度增大。碾軋?zhí)幚?2～ 24 h時，淀粉的結晶區(qū)域發(fā)生顯著破壞，顆粒嚴重變形，從而使淀粉水溶指數(shù)、透光率增大，膨脹度、熱焓值減小。根據(jù)機械力化學相關理論推斷淀粉顆粒內部依次經(jīng)過了受力階段、聚集階段、團聚階段。

碾軋 綠豆淀粉 機械力化學效應 理化性質 結構

當物質受到高壓、剪切、碾軋或摩擦等機械力作用時，所施加的機械能一部分以各種形式儲存于物質內部，由此而引起物質發(fā)生結構及物理化學性質變化的現(xiàn)象稱之為機械力化學效應[1]。固體物質在機械力作用下主要會發(fā)生：顆粒形態(tài)變化、結晶程度降低、晶型轉變等變化[2]。機械力對固體物質作用過程通常分為3個階段：受力階段、聚集階段、團聚階段[3]。

目前，國內外對淀粉機械力作用研究主要集中在高壓和剪切方面，而碾軋對淀粉機械力作用研究尚少。Guo等[4]研究發(fā)現(xiàn)超高壓處理提高了蓮子淀粉在55、65、75 ℃的溶解度和膨脹度，降低了其在85 ℃和95 ℃的溶解度和膨脹度，并降低了蓮子淀粉的透光率；Liu等[5]研究發(fā)現(xiàn)高靜壓使苦蕎麥淀粉表面變的粗糙，且隨壓力增大直鏈淀粉含量、糊化溫度和熱穩(wěn)定性顯著增加，而相對結晶度、膨脹力、硬度和黏度下降；Jirarat等[6]研究發(fā)現(xiàn)干磨和濕磨可破壞米粉結晶結構，導致凝膠化焓降低；Dhita 等[7]研究發(fā)現(xiàn)低溫球磨破壞了淀粉的結晶度，并使其糊化焓降低。這些研究結果表明，高壓、球磨等處理可明顯破壞淀粉結構和性質，但目前對該變化發(fā)生的化學機理研究尚不清晰。

碾軋是一種簡便有效的機械力作用方式，是利用碾輪的滾動，對物料產(chǎn)生搓捻、壓揉、摩擦等作用，料層之間發(fā)生位移，使物料變得細化，實現(xiàn)對物料微觀組織結構的改善，進而提高其綜合品質[8]。本試驗利用碾軋機，通過控制時間來研究碾軋對綠豆淀粉結構和性質影響，從而揭示碾軋對淀粉機械力化學效應，為研發(fā)生產(chǎn)高品質變性淀粉專用新型裝備提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

綠豆淀粉：山東諸城興貿綠豆開發(fā)有限公司；APTS(8-氨基芘基-1,3,6三磺酸三鈉鹽)：美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

ZKY-101型碾軋機：北京中科浩宇科技發(fā)展有限公司；RVA-ERITM黏度分析儀：瑞典PERTEN公司；B-383POL偏光顯微鏡：意大利OPTIKA公司；D8 ADVANCE型X射線衍射儀：德國BRUKER-AXS有限公司；QUANTA FEG250掃描電子顯微鏡：美國FEI公司；LSM 510 META 激光共聚焦顯微鏡：德國ZEISS公司；200PC差示量熱掃描儀：德國NETZSCH公司。

1.3 方法

1.3.1 綠豆淀粉樣品處理

將綠豆淀粉置于45 ℃烘箱干燥至含水量低于5%，將烘后的淀粉放入碾軋機內，在主機轉速為30 Hz下分別處理3、6、9、12、24 h，由此得到碾軋?zhí)幚砗蟮木G豆淀粉。

1.3.2 掃描電鏡觀察

將碾軋?zhí)幚砗蟮臉悠愤M行干燥，然后進行噴金處理，將處理好的樣品放大1 000倍置于掃描電鏡中觀察。

1.3.3 偏光顯微鏡觀察

將淀粉樣品配制成10 g/L淀粉乳，取一滴滴到載玻片上，蓋上蓋玻片后放入樣品臺上進行觀察、拍照，樣品放大倍數(shù)為400倍。

1.3.4 激光掃描共聚焦顯微鏡觀察

取10 mg樣品與新鮮配制的15 μL 10 mmol/L APTS(醋酸為溶劑)及15 μL 1mol/L氰基硼氫化鈉混合，于30 ℃反應15 h，用1 mL去離子水清洗5次，將淀粉顆粒懸浮于100 μL 50%甘油、水混合液中，取一滴懸浮液于CLSM觀察[9]。

1.3.5 X-射線衍射分析

采用X-衍射儀測定結晶特性。測試條件為：掃描速率為4°/min，測量角度2θ°=3°～55°，步長為0.02°，發(fā)散狹峰為1°，防散射狹峰為1°，接收狹峰為0.16 mm。

1.3.6 水溶指數(shù)和膨脹度測定

準確稱取一定質量的淀粉樣品配成20 g/L的淀粉乳500 mL，在85 ℃下糊化30 min，不斷攪拌，冷卻至室溫，在4 000 r/min 下離心30 min，將上層清液傾出于已恒重的燒杯中，105 ℃烘干至恒重，按公式計算水溶指數(shù)和膨脹度[10]：

水溶指數(shù)WSI/%=A/W×100%

膨脹度/g/g=P/[W(100-S)]×100%

式中：A為上清液烘干恒重后的質量/g；W為絕干樣品質量/g；P為離心后沉淀物質量/g。

1.3.7 透光率測定

將淀粉配制成10 g/L的淀粉乳50 mL，置于沸水浴中加熱糊化30 min。然后裝入比色皿中，用分光光度計于650 nm波長下測定透光率[11]。

1.3.8 糊化特性測定

依照GB/T 24853—2010的方法，采用快速黏度分析儀(RVA)測定淀粉糊化特性[12 ]。

1.3.9 差示量熱掃描(DSC)分析

用樣品鋁盒稱取5.0 mg淀粉，按1∶3 (m/m)比例加入去離子水，密封，在室溫下放置12 h后測定。掃描溫度范圍為20～120 ℃，掃描速率為10 ℃/min。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)重復3次，采用Excel、Origin8.5軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結果與分析

2.1 碾軋對綠豆淀粉顆粒形貌影響

如圖1所示，綠豆原淀粉形似綠豆狀，多呈卵形和圓形，表面完整光滑，腰部有折痕。當碾軋3 h時，淀粉顆粒表面變粗糙且有小碎片剝落；當碾軋6 h時，大部分淀粉顆粒被破壞成小顆粒。但當碾軋9 h時，球狀凸起變大且數(shù)量增多(見圖1)，可見碾軋使淀粉顆粒內部分子發(fā)生了聚集形成球狀結構[13]。當碾軋24 h時，部分顆粒被碾軋成扁平狀，許多小碎片或顆粒附著在大顆粒上，這說明碾軋作用破壞了淀粉顆粒原有的剛性結構[14]。

注：a、b、c、d、e、f 分別為碾軋?zhí)幚?、3、6、9、12、24 h的綠豆淀粉，余同。圖1 不同碾軋時間綠豆淀粉的掃描電鏡圖

2.2 碾軋對綠豆淀粉偏光十字影響

由圖2可以看出，綠豆原淀粉顆粒存在比較清晰的偏光十字，小顆粒淀粉偏光十字位于中心部位，部分大顆粒存在假復粒現(xiàn)象[15]。當碾軋3～6 h時，綠豆淀粉顆粒的十字交叉點處變的模糊，甚至開始消失；部分顆粒由于出現(xiàn)崩裂、破碎，偏光十字也出現(xiàn)模糊消失現(xiàn)象。當碾軋9 h時，淀粉顆粒的中間部位出現(xiàn)一些裂紋；當碾軋12～24 h時，大部分淀粉顆粒的偏光十字已破壞，結晶結構破壞嚴重。

圖2 不同碾軋時間綠豆淀粉的偏光顯微圖

2.3 碾軋對綠豆淀粉孔道結構影響

APTS染色機理主要是通過與淀粉的還原基末端反應而使淀粉在激光激發(fā)下呈現(xiàn)熒光特征，在相同的分子量條件下，直鏈淀粉相對具含有更多的還原末端，所以熒光強度較強[16]。

由圖3可看出，綠豆原淀粉有明暗交替生長環(huán)結構，由于直鏈淀粉富集在團粒表面，所以顆粒邊緣熒光亮度較大[17]。當碾軋3～6 h時，臍心區(qū)域變大且熒光亮度減弱，可見臍點處薄弱，碾軋?zhí)幚硎鼓汓c周圍的無定型區(qū)發(fā)生破壞[16]；結合DIC圖可知，部分破裂和不規(guī)則顆粒熒光強度也出現(xiàn)減弱，可見碾軋促進直鏈淀粉游離。當碾軋9 h時，部分淀粉顆粒的裂縫區(qū)域變的不清晰且數(shù)量減少，中心亮度增加，但DIC圖顯示裂縫區(qū)域存在，說明碾軋使淀粉顆粒內部結構發(fā)生變化，裂縫被直鏈淀粉填充，且較多直鏈淀粉聚集在臍點區(qū)域[18]。當碾軋12 h時，由于淀粉分子降解，還原端數(shù)量不斷增加，故顆粒整體亮度不斷增強[9]；當碾軋?zhí)幚?4 h時，顆粒發(fā)生嚴重破裂、變形，亮度減弱。

注：A、a、B、b、C、c、D、d、E、e、F、f分別為碾軋?zhí)幚?、3、6、9、12、24 h的綠豆淀粉，其中小寫字母為DIC圖。A中1為加長臍心區(qū)域，2為裂縫區(qū)域。圖3 不同碾軋時間綠豆淀粉的激光掃描共聚焦圖

2.4 碾軋對綠豆淀粉結晶度影響

由圖4可看出，綠豆淀粉在5.73°、15.3°、17.3°、18.3°和23.5°處有較強的衍射峰，屬于典型的C型淀粉。當碾軋3～6 h時，淀粉衍射峰的衍射強度減弱，5.73°處衍射峰基本消失，相對結晶度從23.4%降至19.4%，說明碾軋?zhí)幚砥茐牧祟w粒結晶結構。當碾軋9 h時，衍射峰又比6 h時有所增強，結晶度上升為21.4%，表明淀粉顆粒內部又變的有序化，發(fā)生重結晶[19]。隨著碾軋時間增至12～24 h時，尖峰衍射特征減弱，有序結晶結構發(fā)生顯著破壞。

圖4 不同碾軋時間綠豆淀粉的X射線衍射圖

2.5 碾軋對綠豆淀粉熱特性影響

由圖5可見，綠豆原淀粉的糊化峰其溫度在60.1～76.4 ℃之間，吸收焓為6.667 J/g，該吸熱峰是因為淀粉加熱糊化發(fā)生了從多晶態(tài)到非晶態(tài)和從顆粒到糊化態(tài)的雙重物態(tài)轉化引起的[20]。To反映的是淀粉的糊化難易程度，碾軋?zhí)幚砗蟮矸鄣腡o呈降低趨勢(圖5)，說明淀粉經(jīng)過碾軋?zhí)幚砗蟾缀?。ΔH主要反映的是淀粉顆粒中雙螺旋結構的熔解[4]。碾軋3～6 h后淀粉ΔH減小，即要熔解淀粉內部的雙螺旋結構需要較少的能量，說明碾軋?zhí)幚硎闺p螺旋結構遭到破壞。碾軋9 h后，淀粉ΔH增大，且此階段結晶度增大(圖4)，可見碾軋?zhí)幚硎怪ф湹矸鄣耐庵ф滈g從無規(guī)則狀態(tài)重新堆積形成新雙螺旋有序結構[21]。當碾軋至12～24 h時，淀粉的ΔH又開始減小，可見該階段淀粉顆粒雙螺旋結構又破壞。

圖5 碾軋對綠豆淀粉熱特性的影響

2.6碾軋對綠豆淀粉水溶指數(shù)、膨脹度和透光率的影響

由圖6可知，原淀粉的水溶指數(shù)為13.64%，膨脹度為8.92 g/g。當碾軋3～6 h，淀粉水溶指數(shù)逐漸增大至16.27%，結合圖3和圖4，可知該階段的碾軋?zhí)幚砥茐牧祟w粒的無定型區(qū)和部分結晶區(qū)，使直鏈淀粉易于溶出，且水分子易于進入顆粒內部與淀粉分子結合，故水溶指數(shù)和膨脹度增大[22]。當碾軋9 h，淀粉水溶指數(shù)和膨脹度降至16.11%和9.94 g/g，結合圖3D可知，此階段臍心區(qū)域處直鏈淀粉發(fā)生聚集，而糊化過程中淀粉顆粒反應從中心臍點區(qū)域開始開始向外圍擴散的過程[9]，故該階段淀粉糊化后，直鏈淀粉易溶出，水溶指數(shù)增大；同時此階段淀粉顆粒內部發(fā)生重結晶，結晶結構更緊密，水分子不易進入顆粒內部，導致膨脹度降低[23]。當碾軋12～24 h時，一方面由于淀粉結晶結構破壞嚴重，參與到支鏈淀粉雙螺旋結構中的直鏈淀粉易溶出[24]；另一方面部分直鏈淀粉和支鏈淀粉分子斷裂，會形成更小短鏈分子，故導致水溶指數(shù)增大，膨脹度減小。

注：圖中所有數(shù)據(jù)均為3次重復平均值，不同大小寫字母均表示在0.05水平差異顯著。圖6 碾軋對綠豆淀粉溶解度、膨脹度和透光率的影響

由圖6可看出，原淀粉的透光率為9.44 %，隨碾軋時間延長，淀粉的透光率增大，當碾軋12 h時，綠豆淀粉透光率增至為10.76 %，但當碾軋24 h時，綠豆淀粉透光率顯著增至12.05 %，可見碾軋?zhí)幚砗蟮矸鬯苤笖?shù)和透光率呈正相關。

2.7 碾軋對綠豆淀粉糊化特性影響

淀粉吸水糊化后，膨脹的淀粉顆粒容易在熱或攪拌作用下崩解成更小的不規(guī)則顆粒結構，該結構被稱為“ghost”結構[25]。

由圖7可知，碾軋?zhí)幚盹@著影響了綠豆淀粉的峰值黏度，表現(xiàn)為隨著碾軋時間的延長，淀粉的黏度曲線逐漸下移，當碾軋至24 h時變化最顯著，說明碾軋?zhí)幚砥茐牧说矸鄣臒o定型區(qū)和結晶區(qū)，分子間及分子內結合變得疏松[26]。當碾軋9 h的淀粉由于直鏈淀粉發(fā)生聚集，內部結構發(fā)生重結晶變的有序化，結構緊密，水分子不易進入顆粒內部；同時，淀粉聚集導致形成的“ghost”結構體積較小，從而使峰值黏度、谷值黏度降低[27]。當碾軋3 h時，由于淀粉顆粒受到碾軋作用，“ghost”結構變得疏松，故谷值黏度增大[28]。

圖7 碾軋對綠豆淀粉糊化特性影響

3 結論

研究結果表明，碾軋?zhí)幚砗?，綠豆淀粉結構與性質發(fā)生顯著變化，可見碾軋對淀粉具有機械力作用。碾軋9 h時，淀粉內部發(fā)生重結晶，顆粒表面形成球狀凸起，臍點區(qū)域直鏈淀粉聚集，根據(jù)機械力化學相關理論，推斷該階段為綠豆淀粉的聚集階段；同時該階段綠豆淀粉膨脹度、透光率、峰值黏度下降，水溶指數(shù)、熱焓值、糊化溫度增大。與碾軋9 h相比，碾軋3～6 h和12～24 h的綠豆淀粉結構與性質顯著不同，分別對應機械力化學效應的受力階段和團聚階段。

[1]涂宗財, 張博, 任維, 等. 超高壓微射流對玉米淀粉機械力化學效應的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2008(2): 172-174

Tu Z C, Zhang B, Ren W, et al. Study on the mechnochemical effects of high pressure microfluidization on corn starch[J]. Science and Technology of Food Industry , 2008(2): 172-174

[2]楊華明. 材料機械化學[M]. 北京: 科學出版社, 2010:5-6

Yang H M. Mechanochemistry of Materials[M]. Beijing: Science Press Ltd., 2010: 5-6

[3]Desilets E R, Patel P D, Kaufman G K. Mechanochemistry[M]. Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry. John Wiley and Sons Ltd, 2014: 21-81

[4]Guo Z, Zeng S, Xu L, et al. Structural and physicochemical properties of lotus seed starch treated with ultra-high pressure[J]. Food Chemistry, 2015, 186(1): 1-5

[5]Liu H, Guo X, Li Y, et al. Invitro, digestibility and changes in physicochemical and textural properties of tartary buckwheat starch under high hydrostatic pressure[J]. Journal of Food Engineering, 2016, 189: 64-71

[6]Jirarat A, Jitranut L. Effects of dry-milling and wet-milling on chemical, physical and gelatinization properties of rice flour[J].Rice Science, 2016, 23: 274-281

[7]Dhital S, Shrestha A K, Flanagan B M, et al. Cryo-milling of starch granules leads to differential effects on molecular size and conformation[J]. Carbohydrate Polymers, 2011, 84(3): 133-1140

[8]王大為, 戴龍, 徐旭, 等. 碾軋對香菇柄綜合品質影響及工藝優(yōu)化[J]. 食品科學, 2013, 22: 33-39

Wang D W, Dai L, Xu X, et al. Effect of rolling-over on overall quality of lentinula edodes stipe and process optimization[J]. Food Science, 2013, 22: 33-39

[9]陳佩. 不同鏈/支比玉米淀粉的形態(tài)及其在有/無剪切力下糊化的研究[D]. 廣州: 華南理工大學, 2010: 88-90

Chen P. Morphology and gelatinization of corn starches with different amylose/amylopectin content under shearless and shear conditions[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2010: 88-90

[10]Sukhija S, Singh S, Riar C S. Physicochemical, crystalline, morphological, pasting and thermal properties of modified lotus rhizome (Nelumbo nucifera) starch[J]. Food Hydrocolloids, 2016, 60: 50-58

[11]朱秀梅. 大米直鏈淀粉在動態(tài)超高壓微射流均質中的機械力化學效應研究[D]. 南昌: 南昌大學，2010: 31-35

Zhu X M. The Mechanochemical effect of the high pressure microfluidization to rice amylose[D]. Nanchang: Nanchang University, 2010: 31-35

[12]GB/T 24853—2010. 小麥、黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測定(快速黏度儀法)[S]

GB/T 24853—2010. General pasting method for wheat or rye flour or starch using the rapid viscosity analyzer [S]

[13]Juszczak L. Surface of triticale starch granules-NC-AFM observations[J]. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, 2003(1): 37-43

[14]Wang S Q, Wang L L, Fan W H, et al. Morphological analysis of common edible starch granules by scanning electron microscopy[J]. Food Science, 2011, 32(15): 74-79

[15]逯蕾, 韓小賢, 鄭學玲, 等. 球磨對綠豆淀粉顆粒形態(tài)和理化性質的影響[J]. 糧食與飼料工業(yè), 2015(1):33-38

Lu L, Han X X, Zheng X L, et al. Effect of balling milling treatment on granule shape and physicochemical properties of mung bean stach[J]. Cereal and Feed Industry, 2015(1): 33-38

[16]蒲華寅. 等離子體作用對淀粉結構及性質影響的研究[D]. 廣州: 華南理工大學, 2013: 67-69

Pu H Y. Effects of plasma on structure and properties of starch[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2013: 30-46

[17]Wang S, Yu J, Zhu Q, et al. Granular structure and allomorph position in C-type Chinese yam starch granule revealed by SEM, 13CCP/MAS NMR and XRD[J]. Food Hydrocolloids, 2009,23(2): 426-433

[18]Ambigaipalan P, Hoover R, Donner E, et al. Structure of faba bean, black bean and pinto bean starches at different levels of granule organization and their physicochemical properties[J]. Food Research International, 2011, 44(9): 2962-2974

[19]劉培玲, 沈群, 胡小松, 等. X射線衍射法研究不同類型淀粉高靜壓處理后晶體結構的變化[J]. 光譜學與光譜分析, 2012, 32(9): 2579-2582

Liu P L, Shen Q, Hu X S, et al. X-ray diffraction study of high hydrostatic pressure on crystalline structure of different type starches[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2012, 32(9): 2579-2582

[20]Lian X, Wang C, Zhang K, et al. The retrogradation properties of glutinous rice and buckwheat starches as observed with FT-IR, 13 C NMR and DSC[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2014, 64: 288-293

[21]高群玉, 林志榮. 濕熱處理玉米淀粉的溶脹和水解性質初探[J]. 中國糧油學報, 2007, 22(6): 27-30

Gao Q Y，Lin Z R. Solubility, swelling power and hydrolysis of heat-moisture treated corn starch [J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2007, 22(6): 27-30

[23]劉航, 國旭丹, 呂曼曼, 等. 濕熱處理對高粱淀粉理化性質的影響[J]. 中國糧油學報, 2016, 31(5): 43-46

Liu H, Guo X D, Lv M M, et al. The effect of heat-moisture treatment on the physicochemical properties of sorghum starch[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2016, 31(5): 43-46

[24]Banks W, Greenwood C T. Starch and its components[J]. Qd321 B, 1975

[25]Atkin N J, AbeysekerA R M, Robards A W. The events leading to the formation of ghost remnants from the starch granule surface and the contribution of the granule surface to the gelatinization endotherm[J]. Carbohydrate Polymers, 1998, 36 (2-3): 193-204

[26]Gerits L R, Pareyt B, Delcour J A. Wheat starch swelling, gelatinization and pasting: Effects of enzymatic modification of wheat endogenous lipids[J]. LWT-Food Science and Technology,2015, 63, (1): 361-366

[27]Debet M R, Gidley M J. Why do gelatinized starch granules not dissolve completely? Roles for Amylose, protein, and lipid in granule “ghost” integrity[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2007, 55(12): 4752-4760

[28]Carrillo-Navas H, Avila-de la Rosa G, Gómez-Luría D, et al. Impact of ghosts on the viscoelastic response of gelatinizedcorn starch dispersions subjected to small strain deformations[J]. Carbohydrate Polymers, 2014, 110(38): 156-162.

Mechanochemical Effect of Rolling on Mung Bean Starch

Niu Kai1，3Ji Qingzhu1，2Li Guixiao1，2Dai Yangyong1，2Dong Haizhou1，2Hou Hanxue1，2Zhang Hui1，2Liu Chuanfu1，2

(College of Food Science and Engineering，Shandong Agricultural University1, Taian 271018) (Engineering and Technology Center for Grain Processing in Shandong Province2，Taian 271018) (Donge Inspection and Testing Center3，Liaocheng 252200)

Using mung bean starch as raw materials, the effect of rolling on structure and physicochemical properties of mung bean starch was investigated by scanning electron microscope (SEM), polarizing microscope (PLM), confocal laser scanning microscope (CLSM), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimeter (DSC), and rapid visco analyser (RVA). The mechanochemical effect of milling on mung bean starch was revealed. The results showed that the amorphous region and part of the crystalline regions of mung bean starch were destroyed by rolling treatment 3～6 h, which led to the increase of water solution index, welling power, transparency and a significant reduction of gelatinization enthalpy. With the increasing of processing time, recrystallization was happened inside starch granules. After 9 h of rolling treatment, recrystallization occurred in the starch and some bulbous protuberances had formed on the granule surface; swelling capacity, transparency and peak viscosity presented a significant decrease; water solution index, enthalpy and gelatinization temperature of the mung bean starch increased. As the rolling processing time increased to between 12 and 24 h, crystal structure had been severely damaged. Meanwhile, the particle morphology of starch underwent serious change in accompany with water solution index and transparency was increased. But opposite trends were found in enthalpy and welling power. According to the theory of mechanochemistry, loading, aggregation and agglomeration effects occurred successively in the interior of starch granules.

rolling, mung bean starch, mechanochemical effect, physicochemical properties, structure

TS231

A

1003-0174(2017)11-0053-06

國家自然科學基金(31471619)，山東省自然科學基金(ZR2014JL020)

2016-11-30

牛凱，女，1992年出生，碩士，糧油加工

代養(yǎng)勇，男，1975年出生，副教授，糧油加工

董海洲，男，1957年出生，教授，糧油加工