山西主要雜糧淀粉的理化特性研究

丁衛(wèi)英，張 玲，張江寧，韓基明，楊 春

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所特色農(nóng)產(chǎn)品加工山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原 030031）

0 引言

山西省雜糧資源豐富、品種多，且因環(huán)境和生態(tài)因素，其營(yíng)養(yǎng)成分和功能成分都優(yōu)于其他地區(qū)。由于雜糧有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和特殊的保健功能，在人們的飲食結(jié)構(gòu)中所占比例日益增長(zhǎng)。不同的雜糧有其特殊的食藥作用，在預(yù)防心腦血管[1-4]、抗腫瘤等方面有較好的作用[5-7]。雜糧中含量最多的營(yíng)養(yǎng)素成分是淀粉，不同來(lái)源的淀粉，其直鏈和支鏈淀粉的含量不同，顆粒大小也有所差異，這些差異直接影響淀粉的溶解度、膨脹度和糊化溫度等理化特性，而淀粉的理化特性直接影響雜糧制品的感官品質(zhì)[8-9]。比如，淀粉糊的透明度影響著含淀粉類食品的外觀和可接受性，淀粉糊的糊化凝沉后會(huì)產(chǎn)生析水、透明度降低等現(xiàn)象，這些變化會(huì)使雜糧制品的質(zhì)地、風(fēng)味、口感等變差。試驗(yàn)以幾種雜糧為原料，研究其淀粉的理化特性，為雜糧淀粉的進(jìn)一步加工與應(yīng)用提供一些理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高粱（Sorghum bicolor（L.）Moench）、綠豆（Vigna radiata（Linn.）Wilczek.）、糯玉米（Zea mays L.sinensis Kulesh）、小米（Setaria italica（L.）Beauv.var.germanica（Mill.）Schrad.）、苦蕎（Fagopyrum esculentum Moench），山西紫苑微生物研發(fā)有限責(zé)任公司提供；直鏈淀粉、支鏈淀粉標(biāo)品，北京索萊寶科技有限公司提供；無(wú)水乙醇、氫氧化鈉等試劑，均為分析純。

雜糧的品種、千粒質(zhì)量及含水量見(jiàn)表1。

表1 雜糧的品種、千粒質(zhì)量及含水量

電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海樹(shù)立儀器儀表有限公司產(chǎn)品；粉碎機(jī)，北京環(huán)亞天元機(jī)械技術(shù)有限公司產(chǎn)品；電熱恒溫水浴鍋，常州朗越儀器制造有限公司產(chǎn)品；離心機(jī)，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；756型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，尤尼柯（上海）儀器有限公司產(chǎn)品；OlymPusIX51型光學(xué)顯微鏡，奧林巴斯公司產(chǎn)品；Brabender型黏度糊化儀，德國(guó)布拉本德食品儀器公司產(chǎn)品；電子分析天平，上海佑科儀器儀表有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 雜糧淀粉的制備

雜糧樣品洗凈后，稱取2 kg粉碎磨漿，過(guò)120目篩，水洗5次，自然晾干后粉碎，即得淀粉樣品。

1.2.2 直鏈淀粉含量的測(cè)定[10]

稱取100 mg標(biāo)準(zhǔn)直鏈淀粉，定容至100 mL容量瓶，制成1 g/L的直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液。另取6個(gè)100 mL的容量瓶，分別加入直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液0，0.25，0.5，1.0，1.5，2.0 mL。然后于各瓶中依次加入約50 mL水、1 mL乙酸和1 mL碘試劑，定容顯色10 min，于波長(zhǎng)620 nm處測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3 雜糧淀粉理化特性的測(cè)定

1.3.1 雜糧淀粉的溶解度和膨脹度的測(cè)定[11]

稱取各雜糧淀粉1.0 g，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%的懸浮液50 mL于離心管中，分別在65，70，75，80，85，90℃下加熱，攪拌30 min，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min離心20 min，分離上清液，于120℃下烘至恒質(zhì)量，稱其質(zhì)量為a，離心管中膨脹淀粉的質(zhì)量為b，計(jì)算溶解度和膨脹度。溶解度=a×100%，膨脹度=b/(1-s)。

1.3.2 透明度的測(cè)定[12]

分別稱取0.5 g各雜糧淀粉，加水配制成1%的淀粉乳，沸水浴加熱糊化30 min，冷卻至室溫，以蒸餾水為空白，于波長(zhǎng)620 nm處測(cè)其透光率，重復(fù)3次，取平均值。

1.3.3 凍融穩(wěn)定性的測(cè)定[13]

分別稱取1.0 g各雜糧淀粉到離心管中，加水至50 mL，沸水浴加熱30 min，冷卻后放置在-18℃條件下冷凍12 h后自然解凍12 h，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min離心20 min，分離上清液后稱量沉淀物的質(zhì)量，計(jì)算析水率。

1.3.4 糊化特性測(cè)定[14]

利用Brabender803200黏度糊化儀測(cè)定。

1.3.5 雜糧淀粉顆粒形貌電鏡觀察[15]

載玻片上滴1滴1%的淀粉乳液，加蓋玻片，輕壓趕走氣泡，去掉多余水分，上鏡觀察。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所得數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值，并采用SPSS軟件處理，用單因子方差分析（One-way ANOVN，LSD） 進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（p＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜糧淀粉中直鏈淀粉含量的測(cè)定

直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖1。

圖1 直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖1可知，直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=0.256 9X+0.162 7，R2=0.998 5，可計(jì)算出各雜糧淀粉中直鏈淀粉的含量。

直鏈淀粉含量見(jiàn)表2。

表2 直鏈淀粉含量/%

由表2可知，不同雜糧中直鏈淀粉含量不同，其中糯玉米直鏈淀粉含量最低，小米的直鏈淀粉含量最高。

2.2 溫度對(duì)雜糧淀粉溶解度和膨脹度的影響

溫度對(duì)雜糧淀粉溶解度的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可知，糯玉米淀粉在不同溫度下的溶解度都較其他淀粉的溶解度高，在65℃時(shí)糯玉米的溶解度為16.18%，90℃時(shí)可高達(dá)63.92%。綠豆、小米、苦蕎和高粱溶解度都較低，隨著溫度的上升，其溶解度緩慢增加。65℃時(shí)高粱的溶解度為3.44%，90℃時(shí)上升為9.89%。

圖2 溫度對(duì)雜糧淀粉溶解度的影響

溫度對(duì)雜糧淀粉膨脹度的影響見(jiàn)圖3。

圖3 溫度對(duì)雜糧淀粉膨脹度的影響

由圖3可知，不同溫度下糯玉米淀粉的膨脹度均高于其他雜糧淀粉，65℃時(shí)糯玉米的膨脹度為57.62%，而高粱、綠豆、小米、苦蕎的膨脹度依次為8.81%，7.27%，7.59%，6.05%，7.59%；90℃時(shí)糯玉米的膨脹度為85.71%，而高粱、綠豆、小米、苦蕎的膨脹度依次為26.76%，22.85%，12.87%，20.81%，18.95%。

2.3 透明度和凍融穩(wěn)定性

不同雜糧淀粉的透光率見(jiàn)圖4，不同雜糧淀粉的析水率見(jiàn)圖5。

圖4 不同雜糧淀粉的透光率

圖5 不同雜糧淀粉的析水率

由圖4可知，雜糧淀粉的透光率有所差異，綠豆的透光率顯著高于其他雜糧（p＜0.05），可達(dá)27.67%，小米的透光率最小，僅有5.2%。這與文獻(xiàn)報(bào)道的有所差異，可能與淀粉中殘留的油脂類或顆粒表面黏附的其他物質(zhì)有關(guān)[16]。淀粉糊的析水率大小可直接反映其凍融穩(wěn)定性的高低，析水率越小表明其凍融穩(wěn)定性越好[17]。由圖5可知，苦蕎的析水率顯著低于其他雜糧（p＜0.05），說(shuō)明與其他雜糧淀粉相比苦蕎淀粉具有優(yōu)良的抗凍融能力。

2.4 雜糧淀粉的糊化特性

雜糧淀粉黏度參數(shù)見(jiàn)表3，不同雜糧淀粉的糊化特征曲線見(jiàn)圖6。

表3 雜糧淀粉黏度參數(shù)

圖6 不同雜糧淀粉的糊化特征曲線

由表3和圖6可知，不同淀粉開(kāi)始糊化時(shí)間以及糊化的溫度都有所差異，糯玉米淀粉開(kāi)始糊化時(shí)間較早，苦蕎和小米淀粉的糊化溫度較高，而綠豆、高粱和糯玉米的淀粉糊化溫度較低；高粱和小米的峰值黏度較高，糯玉米的峰值黏度和回生值較小。

2.5 雜糧淀粉顆粒形貌

研究表明，淀粉的顆粒大小和形態(tài)會(huì)影響淀粉制品加工過(guò)程中的一些理化特性[18-19]，不同的雜糧淀粉，其顆粒大小和外貌形態(tài)都有所差異。

淀粉顆粒的電鏡掃描（SEM）圖見(jiàn)圖7，不同淀粉的粒徑大小和形態(tài)特點(diǎn)見(jiàn)表4。

圖7 淀粉顆粒的電鏡掃描（SEM）圖

表4 不同淀粉的粒徑大小和形態(tài)特點(diǎn)

由圖7和表4可知，綠豆淀粉的顆粒粒徑較大，高粱和苦蕎的淀粉顆粒較小，且變化幅度較大，小米的淀粉顆粒較均勻。

3 結(jié)論

幾種雜糧淀粉中糯玉米的直鏈淀粉顯著小于其他雜糧淀粉（p＜0.05），因其直鏈淀粉含量少，故糯玉米淀粉的溶解度、膨脹度都明顯高于其他雜糧淀粉（p＜0.05），且糊化溫度低，老化程度也明顯低于其他雜糧淀粉（p＜0.05），表明糯玉米淀粉可滿足液體食品中需添加淀粉具有的特性。綠豆淀粉的透光率明顯高于其他雜糧淀粉（p＜0.05），用于乳制品和甜點(diǎn)等有較好的細(xì)膩口感和光澤誘人的外觀?？嗍w的析水率顯著小于其他雜糧淀粉（p＜0.05），表明苦蕎淀粉具有優(yōu)良的抗凍融穩(wěn)定性。這幾種雜糧淀粉的顆粒大小有所差異，綠豆淀粉的顆粒較大，而苦蕎和高粱的淀粉顆粒較小，且變化幅度最大，小米的淀粉顆粒較均勻。