不同干燥方式和熟化條件對(duì)玉米淀粉直支比的影響

楊萬進(jìn)

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南省動(dòng)物營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明650201)

0 引言

我國養(yǎng)殖行業(yè)選擇能量飼料以玉米為主，約占飼料配方含量的60%~70%[1-2]。對(duì)于玉米淀粉來講，淀粉含量約占玉米干物質(zhì)的60%~75%，玉米淀粉主要由線性結(jié)構(gòu)的直鏈淀粉和分支結(jié)構(gòu)的支鏈淀粉兩種高聚物堆積而成[3-6]。直支比是飼料原料玉米品質(zhì)優(yōu)劣的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一[7-8]，因?yàn)橹敝П鹊母叩陀绊懼鴦?dòng)物對(duì)飼料的利用率。然而許多變異因素影響著玉米淀粉的直支比，最終影響動(dòng)物生產(chǎn)性能[9]。杜雙奎等認(rèn)為對(duì)玉米進(jìn)行不同方式處理能降低變異因素對(duì)淀粉含量和結(jié)構(gòu)的影響。那么其方式對(duì)改善玉米飼用價(jià)值是具有重要意義。

目前，有研究表明變異因素包括玉米品種、干燥方式和玉米加工方式等[10]。其中，李麗認(rèn)為干燥方式不同可能會(huì)使直鏈淀粉-脂復(fù)合物結(jié)合程度發(fā)生變化，從而導(dǎo)致淀粉糊化的溫度[11]。不僅如此，張斌認(rèn)為不同品種的玉米直鏈淀粉和支鏈淀粉含量是有所差異的[12]。黃偉認(rèn)為若對(duì)玉米進(jìn)行熟化，直鏈淀粉和支鏈淀粉含量也會(huì)發(fā)生改變，其中，支鏈淀粉含量對(duì)熟化條件更敏感[13]。雖然前人研究認(rèn)為熟化和玉米品種對(duì)玉米的直鏈淀粉和支鏈淀粉含量均有影響，但是學(xué)者尚未對(duì)熟化條件和干燥方式對(duì)玉米淀粉直支比的影響進(jìn)行探討。因此，本研究通過對(duì)兩種干燥方式的玉米分別在不同熟化條件下進(jìn)行熟化，旨在探究熟化條件和干燥方式對(duì)玉米淀粉直支比的影響。這樣不僅能解決飼料玉米淀粉浪費(fèi)問題，提高飼用玉米淀粉的利用率，降低養(yǎng)殖戶的飼料成本，而且也能為以后的研究奠基理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

云南玉米購于市場。

1.2 設(shè)備與儀器

高壓反應(yīng)釜（TGYF-A型高壓反應(yīng)釜，鄭州博科儀器有限公司）；紫外分光光度計(jì)（UV-1800）；谷物硬度計(jì)（GWJ-III，山東恒美電子科技有限公司）；全自動(dòng)凱氏定氮儀（SKD-1000，上海沛歐分析儀器有限公司）；容重儀（HGT-1000AB，上海東方衡器有限公司）；微機(jī)全自動(dòng)量熱儀（ZDHW-5000，鶴壁市中創(chuàng)儀器儀表有限公司）；電熱恒溫水浴鍋（HWS-28，上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；磁力攪拌器（88-1，常州智博瑞儀器制造有限公司）；旋渦混合器（XW-80A，上海精科實(shí)業(yè)有限公司）分析天平（PX224ZH，奧豪斯儀器有限公司）；PH計(jì)（PHS-32，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）恒溫震蕩器（SHA-B，常州智博瑞儀器制造有限公司）。

1.3 試劑

直鏈淀粉、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)樣品購于Sigma公司；氫氧化鉀、鹽酸、氫氧化鈉、碘、碘化鉀等試劑均為分析純。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 玉米的熟化

試驗(yàn)采用雙因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，熟化條件和干燥方式2個(gè)因素。熟化條件設(shè)10個(gè)水平，分別為第0水平（0℃、0 min）、第1水平（100℃、30 min）、第2水平（110℃、30 min）、第3水平（120℃、30 min）、第4水平（100℃、45 min）、第5水平（110℃、45 min）、第6水平（120℃、45 min）、第7水平（100℃、60 min）、第8水平（110℃、60 min）、第9水平（120℃、60 min）、；干燥方式設(shè)2個(gè)水平，分別為烘干基礎(chǔ)和風(fēng)干基礎(chǔ)?？偣?0個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)熟化玉米70 g，按表1分組。

表1 試驗(yàn)分組

2種干燥方式的玉米分別按分組熟化后自然風(fēng)干，每個(gè)處理磨碎使其全部通過60目篩后按分組裝入自封袋后放至干燥避光處；樣品制備時(shí)去取上述封存玉米粉用乙醚脫脂，稱樣時(shí)將樣品混合均勻后按四分法準(zhǔn)確稱取脫脂樣品0.1 g（精確到100 mg）；直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的測(cè)定參考林美娟《用雙波長分光光度法測(cè)定鮮食玉米中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量》[14]，其過程是利用直鏈淀粉和支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品制備直鏈淀粉和支鏈淀粉的標(biāo)準(zhǔn)液后，用標(biāo)準(zhǔn)液在全波長范圍內(nèi)掃描直鏈淀粉和支鏈淀粉的參比波長，根據(jù)測(cè)定波長進(jìn)行淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。最后，以蒸餾水作空白，測(cè)定玉米直鏈淀粉和支鏈淀粉的吸光度值，再根據(jù)回歸方程分別求出玉米中直、支鏈淀粉的含量。計(jì)算公式如下：

式中，X1——查雙波長直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線得樣品中直鏈淀粉含量（mg）；

X2——查雙波長支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線得樣品中支鏈淀粉含量（mg）；

m——樣品質(zhì)量（g）。

1.4.2雙波長的確定

用紫外分光光度計(jì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行掃描后得到吸收光譜,由圖1可知直鏈淀粉和支鏈淀粉的最大吸收波分別為λ1=626.6 nm，λ2=536.2 nm。按照等吸收點(diǎn)波長法，得到直鏈淀粉的測(cè)定波長為626.6~428.8 nm，支鏈淀粉的測(cè)定波長為751.8~536.2 nm。

圖1 直鏈淀粉和支鏈淀粉參比波長

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

（1）直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以蒸餾水為空白，在測(cè)定波長626.6 nm、參比波長428.8 nm范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定直鏈淀粉的吸光值。以淀粉的濃度為橫坐標(biāo)，以ΔA直=A626.6-A428.8為縱坐標(biāo)繪制直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2。采用回歸曲線，得到直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線為ΔA直=20.80596X直-0.12183（X直單位為mg/mL），相關(guān)系數(shù)R2=0.99892。

圖2 直鏈淀粉的標(biāo)準(zhǔn)曲線

（2）支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

步驟同（1），得到支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線為ΔA支=3.44543X支-0.00374（X支單位為mg/mL），相關(guān)系數(shù)R2=0.99743；如圖3。

圖3 支鏈淀粉的標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理采用Excel 2010軟件進(jìn)行，統(tǒng)計(jì)分析采用SAS 9.4統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)的GLM過程完成，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”形式表示。多重比較采用Duncan氏法，以P<0.05作為差異顯著性，P＞0.05作為差異不顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米淀粉含量和理化指標(biāo)分析

由表2、表3玉米中直鏈淀粉、支鏈淀粉、抗性淀粉含量以及各理化指標(biāo)檢測(cè)值可知，玉米直鏈淀粉含量為13.22%，支鏈淀粉含量為57.48%，總淀粉含量70.70%，抗性淀粉含量為3.85%，直支比為0.23，含水量為11.39%，粗蛋白為9.03%，硬度為224.50 N，總能為15.04 MJ/kg。

表2 玉米直鏈、支鏈、抗性淀粉含量 單位：%

表3 玉米理化指標(biāo)檢測(cè)值

2.2 不同熟化條件和干燥方式對(duì)玉米淀粉直支比的影響

在直鏈淀粉和支鏈淀粉的測(cè)定波長和參比波長范圍內(nèi)，測(cè)定直鏈淀粉和支鏈淀粉的吸光值差分別為ΔA直、ΔA支。將ΔA直、ΔA支分別代入直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線ΔA直=20.80596X直-0.12183和支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線ΔA支=3.44543X支-0.00374，求得X直、X支。根據(jù)直鏈淀粉和支鏈淀粉的計(jì)算公式算出其含量，結(jié)果見表4。

表4 不同熟化條件和干燥方式對(duì)玉米淀粉直支比的影響

不同熟化條件和干燥方式對(duì)玉米淀粉直支比的影響見表4。由主效應(yīng)分析可知，干燥方式和熟化條件對(duì)玉米淀粉直支比均有影響。干燥方式對(duì)玉米淀粉直支比有增加，但是干燥方式對(duì)玉米淀粉直支比影響均不顯著（P＞0.05）。其中烘干基礎(chǔ)比風(fēng)干基礎(chǔ)對(duì)玉米淀粉直支比影響較大。熟化條件中其他水平直支比均高于0水平（0℃、0 min），在同一熟化溫度條件下45 min時(shí)直支比最高，在同一熟化溫度條件下30 min時(shí)直支比最低，呈現(xiàn)出先高后低的峰型；9、3水平與0水平差異顯著（P＜0.05），其余水平差異均不顯著（P＞0.05）。從P值看出，干燥方式和熟化條件對(duì)直支比影響不顯著（P＞0.05）。

由組間結(jié)果分析可知，無論干燥方式是烘干與風(fēng)干，其他水平均高于0水平。組11與組17、2差異顯著（P＜0.05），其余組別之間差異均不顯著（P＞0.05）。其中組10和組19直支比最高，即烘干基礎(chǔ)條件下熟化條件為120℃、60min和風(fēng)干基礎(chǔ)條件下熟化條件為110℃、60 min時(shí)的直支比最高；說明此條件下直鏈淀粉含量增加至最大，支鏈淀粉降低至最小。另外，組3、13、16、19的直支比均高于相鄰兩組，說明在此組別之間同一熟化溫度條件下，熟化時(shí)間為45 min時(shí)直鏈淀粉含量增加至最大，支鏈淀粉降低至最??；但差異不顯著（P＞0.05）。

2.3 直支比在不同干燥方式和熟化條件下含量的變化規(guī)律

根據(jù)圖4可知，淀粉直支比在不同干燥方式和熟化條件下含量的變化總體規(guī)律為：在同一熟化水平條件下烘干基礎(chǔ)的直支比大多數(shù)高于風(fēng)干基礎(chǔ)，分別有0水平、2水平、4水平、6水平、7水平、9水平熟化水平條件下，烘干基礎(chǔ)的玉米淀粉直支比高于風(fēng)干基礎(chǔ)。在同一干燥方式條件下其他熟化水平的支直比均高于0水平（0℃、0 min），即熟化能提高玉米淀粉直支比；在烘干基礎(chǔ)中7水平、9水平和風(fēng)干基礎(chǔ)中8水平的淀粉直支比達(dá)到最高為0.34。另外，熟化對(duì)風(fēng)干基礎(chǔ)玉米淀粉直支比影響較大，特別是在3水平之后波動(dòng)較明顯，說明風(fēng)干基礎(chǔ)的玉米直鏈淀粉和支鏈淀粉在100℃以上的熟化條件下反應(yīng)較敏感。

圖4 直支比在不同干燥方式和熟化條件下含量的變化規(guī)律

3 討論

王瀟利用河南自然風(fēng)干玉米選擇膨化腔溫度為110℃與未膨化玉米進(jìn)行比較，結(jié)果表明：支鏈淀粉從56.4%降低為44.4%，直鏈淀粉從11.6%升高為16.2%，直支比升高[15]；本試驗(yàn)中云南玉米在熟化溫度為100℃、110℃、120℃、熟化時(shí)間為30 min、45 min、60 min條件下熟化，在同一干燥方式中其他熟化水平的支直比均高于0水平（0℃、0 min），即熟化能提高玉米淀粉直支比?？傮w規(guī)律與王瀟等研究結(jié)果一致，原因可能是熟化使部分淀粉轉(zhuǎn)化成直鏈淀粉而且支鏈淀粉對(duì)熟化更敏感；另外，Senol等認(rèn)為溫度升高會(huì)導(dǎo)致淀粉中直鏈淀粉的釋放[16]。本試驗(yàn)中與未熟化玉米相比直支比升高的原因可能是熟化導(dǎo)致淀粉中直鏈淀粉的釋放。陳義勇等認(rèn)為在熱加工中支鏈淀粉降低程度最大，高分子量（＞107）的淀粉會(huì)全部消失，而在105~107之間的淀粉含量會(huì)提高[17]。本試驗(yàn)中與未熟化玉米相比直支比升高的原因也可能跟其分子量有關(guān)。但在同一熟化條件不同干燥方式的直支比不一樣，原因可能是游離脂肪酸和磷脂主要集中在淀粉顆粒的表面，由于淀粉中支鏈淀粉分支很大，結(jié)合能力較弱，脂肪主要和淀粉中的直鏈淀粉形成脂肪-淀粉復(fù)合物[18]。復(fù)合物能引起支鏈、直鏈淀粉比例的變化。另外，烘干基礎(chǔ)的直支比普遍高于風(fēng)干基礎(chǔ)且熟化對(duì)風(fēng)干基礎(chǔ)玉米淀粉直支比影響較大，原因可能是形成的脂肪-淀粉復(fù)合物在烘干條件下可能揮發(fā)較快，而在風(fēng)干條件下?lián)]發(fā)較慢；在熟化時(shí)烘干基礎(chǔ)的玉米較先發(fā)生反應(yīng)，然而風(fēng)干基礎(chǔ)的玉米則先破壞脂肪-淀粉復(fù)合物在產(chǎn)生反應(yīng)。本研究沒有對(duì)脂肪-淀粉復(fù)合物影響程度進(jìn)行測(cè)定，在以后的研究中，可以針對(duì)不同含量的脂肪-淀粉復(fù)合物對(duì)直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的影響進(jìn)行深入研究和探討。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)中不同熟化條件和干燥方式對(duì)云南玉米淀粉直支比均有影響，其變化規(guī)律為：在同一熟化條件不同干燥方式，烘干基礎(chǔ)玉米直支比普遍高于風(fēng)干基礎(chǔ)玉米的直支比且熟化對(duì)風(fēng)干基礎(chǔ)玉米的直支比影響較大，但影響不顯著（P＞0.05）。在同一干燥方式不同熟化水平，其他熟化水平的淀粉直支比均高于未熟化的玉米且烘干基礎(chǔ)中7水平、9水平和風(fēng)干基礎(chǔ)中8水平的淀粉直支比達(dá)到最高為0.34，但影響不顯著（P＞0.05）。綜合分析可知，不同熟化條件和干燥方式對(duì)云南玉米淀粉直支比有影響但不顯著。