淀粉直支比定量技術(shù)及其在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用

高源遠(yuǎn)，MAMU Yasmeen，劉羽嘉，彭星云

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，植物蛋白與谷物加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

淀粉是食品加工中的重要原料，主要由分支頻率0.3%～0.5%的線性直鏈淀粉和分支頻率4%～5%的分支狀支鏈淀粉組成。其中直鏈淀粉主要以單螺旋形式分布在天然淀粉中，其空腔可與脂肪酸等物質(zhì)通過疏水作用形成絡(luò)合物。直鏈淀粉含量高的天然淀粉更難在糊化等水熱作用下吸水膨脹，冷卻后分子間發(fā)生雙螺旋和重結(jié)晶的速度也遠(yuǎn)大于支鏈淀粉，因而直鏈淀粉比例高的食品在淀粉糊化時(shí)增稠效果差，冷卻后更易形成凝膠，直接造成淀粉質(zhì)食品儲(chǔ)藏期品質(zhì)變化。由此可知，直鏈淀粉與支鏈淀粉在微觀結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)上存在較大差異，使直鏈與支鏈成分之比（簡(jiǎn)稱為“直支比”）成為決定淀粉性質(zhì)和食品功能的重要因素。

研究中通常也把淀粉直支比直接以直鏈或支鏈淀粉含量的形式來表示。高直鏈淀粉（直支比0.43以上）具備糊化困難、回生速率快、易結(jié)晶的特點(diǎn)，能更好地抵抗淀粉酶水解作用，可用于制作具有高膳食纖維或慢消化特點(diǎn)的食品；低直支比的蠟質(zhì)淀粉則在高黏度和高透明度的食品中具有廣泛應(yīng)用。除高、低直支比的明顯差異外，細(xì)微的淀粉直支比差異也可對(duì)食品品質(zhì)產(chǎn)生巨大影響。例如稻米的直支比被認(rèn)為具有影響蒸煮難易程度、米飯質(zhì)地和食味品質(zhì)等作用；小麥淀粉的直支比可以影響面包的蓬松度和品質(zhì)穩(wěn)定時(shí)間，也能決定面條的韌性與粘彈性；小米淀粉直支比影響小米膨化食品的膨化率和水溶性；青稞淀粉直支比是青稞原糧釀造適用性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)；豆類淀粉中直支比是影響粉絲彈性與蒸煮損失的重要因素等。因此，對(duì)各種范圍的淀粉直支比進(jìn)行定量具有重要意義。

近年來，淀粉直支比作為反映淀粉及淀粉質(zhì)食品原料特性、應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的關(guān)鍵指標(biāo)逐漸在科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界得到重視和應(yīng)用。為此，本文將重點(diǎn)分析食品研究和加工領(lǐng)域針對(duì)淀粉直支比定量的技術(shù)需求，介紹和比較當(dāng)前得到廣泛運(yùn)用的淀粉直支比定量技術(shù)，以便為開展面向未來科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的淀粉直支比定量技術(shù)創(chuàng)新提供參考。

1 食品領(lǐng)域針對(duì)淀粉直支比定量的技術(shù)需求

糧食品質(zhì)劃分、食品工業(yè)原料分級(jí)以及食品配方和工藝研究等領(lǐng)域涉及各種形式的淀粉直支比定量，貫穿了從糧食收購(gòu)到淀粉質(zhì)食品儲(chǔ)藏期品質(zhì)預(yù)測(cè)等食品產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，明確各環(huán)節(jié)中對(duì)淀粉直支比定量技術(shù)的需求可以針對(duì)性地選擇淀粉直支比定量方法，提高生產(chǎn)效率保障產(chǎn)品品質(zhì)。

1.1 糧食收購(gòu)、分級(jí)與加工適應(yīng)性評(píng)價(jià)領(lǐng)域

1.1.1 糧食收購(gòu) 大米、小麥、玉米等糧食的品質(zhì)和主要用途與其所含淀粉的直支比密切相關(guān)。糧食作物在不同產(chǎn)區(qū)生長(zhǎng)時(shí)面臨的微環(huán)境（溫度、濕度和土壤成分等）差異巨大，常造成其中所含淀粉的直支比產(chǎn)生明顯區(qū)別。企業(yè)在進(jìn)行原料采購(gòu)時(shí)需要依據(jù)淀粉直支比判斷糧食的收購(gòu)價(jià)值。對(duì)于依賴全國(guó)或全球糧食原料供應(yīng)的大型食品企業(yè)，將不同產(chǎn)區(qū)和批次的糧食進(jìn)行混收混用，容易導(dǎo)致工藝過程和終產(chǎn)品品質(zhì)發(fā)生波動(dòng)。因而在糧食收儲(chǔ)階段，對(duì)淀粉直支比定量提出迅速、準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)易的需求。使用便攜式儀器開展淀粉直支比的準(zhǔn)確定量，有助于提升原料收購(gòu)效率，降低原料積壓成本，減少優(yōu)質(zhì)原料被搶收轉(zhuǎn)售的風(fēng)險(xiǎn)，避免劣質(zhì)原料收儲(chǔ)入庫(kù)，也便于及時(shí)安排和調(diào)整各產(chǎn)區(qū)的收購(gòu)計(jì)劃。

1.1.2 糧食品質(zhì)分級(jí) 在多種糧谷類作物中，淀粉直支比已作為糧食品質(zhì)分級(jí)的重要指標(biāo)之一。GB/T 19266-2008中規(guī)定，優(yōu)質(zhì)五常大米的直鏈淀粉含量為15%～20%，其食味品質(zhì)與膠稠度是區(qū)分優(yōu)質(zhì)一等和二等大米的標(biāo)志，大米的食味品質(zhì)與膠稠度等品質(zhì)特性與淀粉直支比的密切關(guān)聯(lián)已經(jīng)得到廣泛證實(shí)，這種品質(zhì)劃分方式實(shí)質(zhì)上也基于兩種等級(jí)大米淀粉直支比的差異?；谶@種理念，GB/T 22438-2008中將河南原陽(yáng)大米特等與優(yōu)等大米的直鏈淀粉含量規(guī)定為15%～19%；GB/T 19503-2008中沁州黃優(yōu)級(jí)和一級(jí)小米的直鏈淀粉含量在14%～20%之間。目前，已經(jīng)有越來越多的標(biāo)準(zhǔn)和研究開始將淀粉直支比作為一種評(píng)價(jià)糧食品質(zhì)的量化指標(biāo)，乃至用于名優(yōu)糧食產(chǎn)品的原產(chǎn)地保護(hù)。因而在糧食品質(zhì)分級(jí)階段，淀粉直支比定量的需求為準(zhǔn)確、精細(xì)。

1.1.3 食品加工適應(yīng)性評(píng)價(jià) 近年來，淀粉直支比與淀粉質(zhì)食品原料加工適應(yīng)性之間的聯(lián)系已經(jīng)被廣泛探討。常見稻米的直鏈淀粉含量在0%～35%左右，一些研究中將稻米依據(jù)直鏈淀粉含量劃分為低、較低、中等、較高、高直支比五個(gè)類別，并分別研究了這五種類型稻米對(duì)應(yīng)的加工特性。低直支比（<0.05）的糯性稻米適合做粘性大、抗回生的糍粑、湯圓、麻薯等糯米粉團(tuán)類制品。較低直支比（0.06～0.14）的稻米蒸煮品質(zhì)較好，粘性較大，冷卻后質(zhì)地柔軟，食味性好，適合做米粥類食品。較高直支比（0.26～0.33）的稻米兼顧蒸煮性與回生性，有柔軟的口感和適宜加工的強(qiáng)度，適合做炒飯類即食或方便食品。中等直支比（0.15～0.25）的稻米兼具較低較高直支比淀粉的性質(zhì)，食用品質(zhì)也在二者之間。高直支比（>0.33）的稻米適合作為制作米粉的原料。以淀粉直支比來評(píng)價(jià)食品原料加工特性的方法在小米上也逐漸得到應(yīng)用。有報(bào)道指出，較低直支比（約0.06～0.14）的小米兼顧軟糯與蓬松口感，適宜蒸煮加工；而低直支比（<0.05）的糯小米適合經(jīng)膨化加工后用來做小米速食粉?？傊?，針對(duì)不同品種和產(chǎn)區(qū)的糧食開展大規(guī)模、系統(tǒng)性的食品加工適應(yīng)性評(píng)價(jià)有利于高效利用糧食資源，提高食品加工效率和產(chǎn)品品質(zhì)，這對(duì)淀粉直支比定量技術(shù)提出了高通量和高精確度的要求。

1.2 食品配料與工藝控制領(lǐng)域

1.2.1 食品配料 淀粉廣泛存在于食品的各種原輔料中，發(fā)揮著提供質(zhì)地、增稠、穩(wěn)定、凝膠、營(yíng)養(yǎng)等不同功能。淀粉直支比常作為食品配料過程中重要的參考指標(biāo)，以便設(shè)計(jì)合理的原輔料配比來優(yōu)化食品的感官品質(zhì)與食品功能。通過調(diào)節(jié)直支比可獲得不同營(yíng)養(yǎng)、健康、食味品質(zhì)的食品：混合谷朊粉的高直支比糙米粉面包具有更強(qiáng)的抗消化能力，有助于降低血糖響應(yīng)和為腸道提供益生元；淀粉直支比為0.15 時(shí)重組營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化米的稻米質(zhì)構(gòu)及蒸煮品質(zhì)最佳。調(diào)整淀粉直支比還被廣泛用于獲得符合預(yù)期的食味品質(zhì)：中等直支比（約0.20）的粳米與低直支比（<0.05）的糯米按3:1 混合制作的方便米飯，其外觀、質(zhì)地和滋、氣味品質(zhì)最佳，在貨架期內(nèi)的老化過程也更緩慢；不同直支比稻米在蒸煮時(shí)注意水米比搭配可以獲得最佳工藝和風(fēng)味；提高速凍米面類食品配方中低直支比淀粉的含量可以有效提升產(chǎn)品的粘性和彈性。不同直支比淀粉在不同pH 和鹽濃度下有不同表現(xiàn)，加工時(shí)依據(jù)直支比選擇鹽與酸堿的添加量?？傊?，對(duì)各種類別和不同批次的食品原輔料以及成品進(jìn)行淀粉直支比定量對(duì)于食品配方研發(fā)和優(yōu)化以及品質(zhì)控制都十分重要，在此環(huán)節(jié)應(yīng)用的直支比定量技術(shù)應(yīng)準(zhǔn)確、精細(xì)。

1.2.2 食品工藝控制 淀粉直支比是決定含淀粉食品加工要求的重要因素。加工中常需要依據(jù)原料的直支比特性來控制合理的工藝參數(shù)。稻米淀粉的直支比是米粉生產(chǎn)中的關(guān)鍵控制指標(biāo)，不僅影響著米粉本身的品質(zhì)，還與米漿調(diào)制研磨參數(shù)、螺桿擠出熟化條件、老化和干燥工藝參數(shù)等密切相關(guān)。原料的淀粉直支比在白酒加工中與蒸煮加工條件有關(guān)：加工高直支比的高粱等糧食原料需要合理延長(zhǎng)蒸煮時(shí)間，控制淀粉的糊化度，便于后續(xù)發(fā)酵。淀粉直支比也決定著含淀粉物料在加工物料的輸送和升降溫等過程中的流變學(xué)特性、可壓縮性、熱傳導(dǎo)性等物理特性，進(jìn)而影響著實(shí)現(xiàn)有關(guān)工藝過程的設(shè)備選擇和參數(shù)設(shè)置。對(duì)生產(chǎn)線上的含淀粉食品加工物料進(jìn)行淀粉直支比的實(shí)時(shí)在線定量有助于實(shí)現(xiàn)食品加工過程的精準(zhǔn)控制和智能化發(fā)展，在此環(huán)節(jié)的直支比定量技術(shù)有智能、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的需求。

1.3 食品品質(zhì)預(yù)測(cè)和檢測(cè)

1.3.1 貨架期品質(zhì)預(yù)測(cè) 影響淀粉類食品貨架期的主要因素是水分活度、微生物繁殖及淀粉回生。除微生物安全性之外，淀粉老化是對(duì)淀粉類食品食味品質(zhì)劣變影響最大的因素，會(huì)大大縮短有關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)保持時(shí)間（即最佳賞味期）。近年來，已經(jīng)有眾多研究基于淀粉直支比或直（支）鏈淀粉含量建立了食品貨架期品質(zhì)變化的預(yù)測(cè)模型。通過直鏈淀粉含量建立鮮濕米粉貨架期品質(zhì)的預(yù)測(cè)模型，指導(dǎo)了長(zhǎng)貨架期鮮濕米粉產(chǎn)品的開發(fā)；建立蓮子汁直鏈淀粉含量、保質(zhì)期和返生沉淀量之間的數(shù)學(xué)模型，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)蓮子汁保質(zhì)期，輔助蓮子汁制作工藝的優(yōu)化。對(duì)各種類型淀粉類產(chǎn)品的淀粉直支比進(jìn)行定量是建立有關(guān)品質(zhì)預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)，因此，在貨架期品質(zhì)預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)淀粉直支比定量準(zhǔn)確、精細(xì)。

1.3.2 品質(zhì)檢測(cè) 在產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)流通的前后階段都需要對(duì)商品質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估與檢測(cè)，淀粉直支比含量是反映產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)。淀粉生產(chǎn)商需在各批次產(chǎn)品出廠前進(jìn)行必要的淀粉直支比含量檢測(cè)，確保淀粉品質(zhì)達(dá)到客戶的使用需求。在淀粉直支比含量對(duì)食品品質(zhì)影響較大的產(chǎn)品中，淀粉直支比含量的檢測(cè)尤為重要，例如在方便米飯中，淀粉直支比較低的方便米飯復(fù)水時(shí)間短、復(fù)水率高，回生程度小，不易老化回生，品質(zhì)也就更高；使用淀粉直支比含量高的原料制成的粉絲更有彈性，更耐煮，耐剪切和抗拉強(qiáng)度更強(qiáng)。雖然直鏈淀粉含量對(duì)食品品質(zhì)影響較大，但這項(xiàng)指標(biāo)還并未在各類食品加工場(chǎng)所中實(shí)現(xiàn)普及。并且，目前在部分會(huì)進(jìn)行檢測(cè)的企業(yè)品控部門和第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，多依據(jù)GB 7648-1987與GB/T 15683-2008的要求開展直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的檢測(cè)。但目前的檢測(cè)方法中預(yù)處理復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)，依賴熟練的技術(shù)人員操作，總體檢測(cè)效率還較低。因此，在品質(zhì)檢測(cè)環(huán)節(jié)，針對(duì)精準(zhǔn)度和抗干擾性等進(jìn)行優(yōu)化的淀粉直支比檢測(cè)方法是企業(yè)品控部門和檢測(cè)機(jī)構(gòu)提高工作效率的共同需求。

在食品生產(chǎn)加工的各環(huán)節(jié)都對(duì)淀粉直支比的定量提出特定化的需求。在與原料和產(chǎn)品品質(zhì)管控相關(guān)的環(huán)節(jié)，淀粉直支比的定量需求為準(zhǔn)確度、精確度高，準(zhǔn)確無誤地評(píng)估、反饋原料和產(chǎn)品的質(zhì)量；其中，在原料收儲(chǔ)和短保質(zhì)期產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)等類似環(huán)節(jié)，具有檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)短決定生產(chǎn)線能否維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)和產(chǎn)品品質(zhì)能否保持的特點(diǎn)時(shí)，對(duì)淀粉直支比的檢測(cè)在準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上增加了快速的要求。在與生產(chǎn)加工過程相關(guān)的環(huán)節(jié)，淀粉直支比的定量直接指導(dǎo)生產(chǎn)線上原材料種類與用量的實(shí)時(shí)調(diào)整，需要淀粉直支比定量技術(shù)具備智能、實(shí)時(shí)的性能。在收儲(chǔ)整粒種子或需要保持谷物顆粒完整的場(chǎng)景下，淀粉直支比檢測(cè)技術(shù)需要具備無損的特點(diǎn)。此外，便捷、人工操作步驟少且設(shè)備簡(jiǎn)便是相關(guān)工作人員對(duì)淀粉直支比檢測(cè)技術(shù)的共同需求。

2 淀粉直支比定量技術(shù)

目前有多種淀粉直支比定量技術(shù)已被用于食品科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐中，較為常見包括：碘比色法、碘電位滴定法、分子排阻色譜法、伴刀豆球蛋白法、近紅外光譜法、差示掃描量熱法等。這些方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和適用性差異巨大，依據(jù)檢測(cè)場(chǎng)景選擇適用方法非常重要。

2.1 碘比色法

碘比色法是檢測(cè)淀粉直支比的經(jīng)典方法，其主要原理是淀粉分子與碘反應(yīng)產(chǎn)生不同顏色的絡(luò)合物。具有相當(dāng)聚合度的線性葡聚糖鏈容易形成單螺旋結(jié)構(gòu)，其中央具有5.0～5.4 ?的空腔。直徑3.6 ?的碘分子可以在單螺旋空腔內(nèi)呈鏈狀排列，形成淀粉-碘絡(luò)合物。絡(luò)合物的顏色與線性葡聚糖的聚合度（DP）有關(guān)：DP 12 以下不顯色，DP12～15、20～30、35～40 以及45 以上時(shí)分別呈現(xiàn)棕色、紅色、紫色和藍(lán)色。支鏈淀粉中葡聚糖鏈的平均聚合度大約為20～30 DP，而直鏈淀粉葡聚糖鏈的平均聚合度為200～900 DP。因此，直鏈和支鏈淀粉與碘形成的絡(luò)合物分別成藍(lán)紫色和紅棕色。這兩種絡(luò)合物不同的光學(xué)特性可以作為直鏈與支鏈淀粉的定量依據(jù)。此外，支鏈淀粉的精細(xì)結(jié)構(gòu)也會(huì)影響絡(luò)合物的顏色，例如隨分支度降低與外支鏈聚合度增加，支鏈淀粉與碘形成的絡(luò)合物顏色由紅棕色向紅紫色轉(zhuǎn)變，從而干擾直鏈淀粉的準(zhǔn)確定量。此外，絡(luò)合物顏色的穩(wěn)定性也與溫度有關(guān)，當(dāng)達(dá)到淀粉糊化溫度時(shí)，線性葡聚糖分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇容易造成螺旋結(jié)構(gòu)喪失，使絡(luò)合物解體藍(lán)色消失，使用此方法時(shí)需注意環(huán)境溫度。

目前利用淀粉與碘形成有色絡(luò)合物來實(shí)現(xiàn)淀粉直支比定量的方法主要有以下幾種。

2.1.1 單波長(zhǎng)法 單波長(zhǎng)法是目前最常用的淀粉直支比定量方法，在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中被廣泛使用。利用直鏈淀粉與支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品配制成系列標(biāo)準(zhǔn)溶液并加入碘試劑顯色，在620 nm 處測(cè)定吸光值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。待測(cè)樣品經(jīng)過分散、脫脂等預(yù)處理后，配制成相應(yīng)濃度的淀粉溶液測(cè)定其吸光值，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線得到淀粉直支比。此方法適用于測(cè)定直鏈淀粉含量在0～85%的淀粉，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.1%。單波長(zhǎng)法使用便捷，對(duì)儀器設(shè)備的要求低，但方法的準(zhǔn)確度與淀粉種類相關(guān)。例如，測(cè)定糯玉米與高直鏈玉米淀粉樣品直支比的準(zhǔn)確性比普通玉米淀粉樣品的準(zhǔn)確性低。受淀粉標(biāo)準(zhǔn)品中線性葡聚糖鏈平均聚合度的限制，當(dāng)?shù)矸蹣悠分兄辨湹矸鄣木酆隙容^低或支鏈淀粉的精細(xì)結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)品存在較大差異時(shí)，單波長(zhǎng)法的準(zhǔn)確性也將受到影響。

2.1.2 雙波長(zhǎng)法 由于單波長(zhǎng)法存在長(zhǎng)支鏈淀粉與直鏈淀粉顯色混淆致使直鏈淀粉含量偏高的問題，所以在此基礎(chǔ)上提出了可以扣除支鏈淀粉干擾的雙波長(zhǎng)法。利用物質(zhì)在兩波長(zhǎng)處有吸收時(shí)，兩波長(zhǎng)處吸光度差值與溶質(zhì)濃度成正比的原理，將直鏈淀粉和支鏈淀粉的標(biāo)準(zhǔn)品配制系列溶液分別與碘反應(yīng)，再應(yīng)用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)400～960 nm 區(qū)間進(jìn)行光譜掃描。在同一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)作圖，確定直鏈與支鏈淀粉的測(cè)定波長(zhǎng)與參比波長(zhǎng)，在測(cè)定波長(zhǎng)的比色結(jié)果中扣除參比波長(zhǎng)下的顯色干擾，即可得到校正的直鏈淀粉含量。雙波長(zhǎng)法適用于直鏈淀粉含量0～85%或支鏈淀粉含量45%～100%的樣品，檢出限極低，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1%。該方法扣除了背景偏差所以準(zhǔn)確性較單波長(zhǎng)法提高，但也增加了操作的復(fù)雜度，使淀粉直支比定量更加耗時(shí)。

2.1.3 改良碘比色法 Morrison（1983）在碘比色原理的基礎(chǔ)上加以改良，運(yùn)用“藍(lán)值”（20 ℃下10 mg無水淀粉在100 mL 含碘試劑溶液中于635 nm 處的吸光值）進(jìn)行直鏈淀粉含量測(cè)算，通過直鏈含量計(jì)算公式與溫度矯正系數(shù)，不需標(biāo)品即可得到干物質(zhì)基直鏈淀粉含量。此方法還提供了表觀直鏈淀粉含量與總直鏈淀粉含量的定量方法，可根據(jù)樣品的脂肪含量和測(cè)試需求靈活選擇。該方法對(duì)直鏈含量測(cè)定結(jié)果的變異系數(shù)為0.2%～1.0%（除蠟質(zhì)型淀粉的變異系數(shù)為1.6%～1.8%），對(duì)于DP 大于230 的直鏈淀粉和含正常支鏈淀粉（最大波長(zhǎng)535 nm 左右）的樣品較為準(zhǔn)確，而DP 小于200 或包含反常支鏈淀粉（最大波長(zhǎng)大于540 nm）的準(zhǔn)確度較差。與經(jīng)典碘比色法一樣，Morrison 方法也會(huì)過高估計(jì)高直鏈淀粉樣品中的直鏈淀粉含量。

2.2 碘電位滴定法

碘電位滴定法同樣利用了淀粉與碘形成絡(luò)合物的原理。電位滴定過程中，碘與淀粉形成絡(luò)合物的階段不會(huì)引起溶液介電性質(zhì)變化，因而電流或電壓保持相對(duì)穩(wěn)定；當(dāng)新加入的碘不能繼續(xù)形成絡(luò)合物時(shí)，游離碘能改變?nèi)芤旱慕殡娦再|(zhì)，產(chǎn)生可視的電位或電流變化。從電位（或電流）滴定曲線可以求出形成絡(luò)合物的飽和碘量，進(jìn)而換算出直鏈或支鏈淀粉含量。研究表明，100 g 直鏈淀粉和支鏈淀粉對(duì)應(yīng)的飽和碘量分別為20.1 和1.0 g。因此，使用直鏈和支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品按一定比例配制成的溶液，通過電位滴定計(jì)算出其特定直支比對(duì)應(yīng)的飽和碘量繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。該方法通過自動(dòng)電位滴定儀與電極實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的直支比測(cè)量，優(yōu)點(diǎn)是較為靈敏、準(zhǔn)確、操作較為簡(jiǎn)單，但仍需要使用標(biāo)準(zhǔn)品。另外，滴定分析與建立標(biāo)準(zhǔn)曲線的過程較比色法更為復(fù)雜耗時(shí)，當(dāng)樣品中含有某些特殊離子時(shí)對(duì)結(jié)果測(cè)定有干擾。

2.3 分子排阻色譜法

淀粉中的直鏈和支鏈組分具有分子量與尺寸差異，二者在流經(jīng)多孔凝膠色譜柱時(shí)的保留時(shí)間不同，因此可借助示差檢測(cè)器和色譜峰面積直接測(cè)定出淀粉的直支比。分子排阻色譜法樣品用量少，但前處理操作較為復(fù)雜，需要利用異淀粉酶和普魯蘭酶對(duì)淀粉樣品進(jìn)行脫支處理，每個(gè)樣品的色譜檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30 min 左右。該方法的重復(fù)性分析的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.6%，重現(xiàn)性好。但是方法所需檢測(cè)器系統(tǒng)、色譜柱成本較高，適合在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行精密操作。同時(shí)，該方法的檢測(cè)周期長(zhǎng)，測(cè)試效率較低。

2.4 伴刀豆球蛋白法

伴刀豆球蛋白（ConA）可與分支葡聚糖非還原端的-D-吡喃葡萄糖或-D-甘露吡喃特異性結(jié)合形成沉淀，但不與線性葡聚糖反應(yīng)。因此，可以利用Con A 實(shí)現(xiàn)直鏈淀粉與支鏈淀粉的分離。目前已有基于此原理開發(fā)的直鏈淀粉含量分析試劑盒，主要步驟包括：精準(zhǔn)稱量的樣品溶解于熱二甲亞砜后用乙醇沉淀獲得去脂分散淀粉，加入Con A 在室溫下靜置1 h 沉淀支鏈淀粉，離心后利用酶法顯色反應(yīng)測(cè)定上清中的直鏈淀粉含量。進(jìn)一步結(jié)合總淀粉含量，可得到支鏈淀粉含量，并計(jì)算淀粉直支比。該方法的優(yōu)點(diǎn)為樣品用量少，適用范圍廣，不需要標(biāo)品，直鏈和支鏈組分在定量過程中的相互干擾小，但精確度有待提高（純淀粉的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在5%以下，谷粉的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在10%以內(nèi)）。但該方法過程仍較為繁瑣耗時(shí)，使用的儀器設(shè)備多，無法滿足便捷性應(yīng)用需求；且單個(gè)樣品測(cè)量成本高，不適合大批量樣品檢測(cè)。

2.5 近紅外光譜法

近紅外光譜通過有機(jī)化合物在近紅外區(qū)（波長(zhǎng)800～2500 nm）具有特征吸收的原理從光譜中識(shí)別物質(zhì)組成與含量。直鏈淀粉在波長(zhǎng)1700～1800 nm具有特征峰，可用于直鏈淀粉的快速無損定量。先利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0～100%的直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行光譜掃描，對(duì)圖譜采用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換、多元散射校正、二階求導(dǎo)、多重線性回歸、最小二乘法等方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立并優(yōu)化校準(zhǔn)模型，再通過預(yù)測(cè)均方根誤差和相關(guān)系數(shù)等指標(biāo)評(píng)價(jià)模型性能?；诮t外光譜預(yù)測(cè)模型，可直接對(duì)淀粉樣品進(jìn)行掃描，將得到的近紅外反射光譜處理后代入校準(zhǔn)模型，得到樣品直鏈淀粉含量。類似地，也可用此方法分別選擇不同波段建立支鏈淀粉、總淀粉含量的模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)淀粉直支比的定量。近紅外分析法的優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)了快速和無損的淀粉直支比檢測(cè)，無需復(fù)雜的樣品前處理過程，具備用于實(shí)時(shí)在線直支比定量監(jiān)測(cè)的潛力。但該方法中數(shù)據(jù)采集與分析十分耗時(shí)，方法的準(zhǔn)確性與模型性能以及建立模型所用的標(biāo)品有關(guān)。因此，淀粉品種和結(jié)構(gòu)變異對(duì)模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的影響較大，同時(shí)樣品中的淀粉來源復(fù)雜時(shí)也會(huì)使建模難度提升。目前，近紅外分析法暫不適用于樣品組成復(fù)雜、種類時(shí)常變更的檢測(cè)環(huán)境。

2.6 差示掃描量熱法

直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)可與溶血磷脂酰膽堿的極性端基團(tuán)發(fā)生可逆絡(luò)合作用。用淀粉標(biāo)準(zhǔn)品配制特定直支比的混合物，準(zhǔn)確稱量到坩堝中，加入一定濃度的溶血磷脂酰膽堿溶液，使用差示量熱掃描儀按照一定的升溫-降溫-升溫程序運(yùn)行，測(cè)量樣品在溫度變化過程中的焓變值。由于溫度變化會(huì)誘導(dǎo)溶血磷脂膽堿與直鏈淀粉的分離與絡(luò)合，因此，可以建立焓變與直鏈淀粉含量關(guān)系的模型用于預(yù)測(cè)樣品中的直鏈淀粉含量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是消耗樣品量少，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)；但測(cè)試成本高，十分耗時(shí)，對(duì)儀器設(shè)備要求也較高。有研究表明，該方法與碘比色法測(cè)得的數(shù)據(jù)相關(guān)性高（=0.99，<0.001），準(zhǔn)確度與碘比色法相近，但對(duì)某些淀粉（如馬鈴薯淀粉）的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度不足。

以上總結(jié)了六種在食品科學(xué)研究中被認(rèn)可、生產(chǎn)實(shí)踐中有所應(yīng)用的經(jīng)典淀粉直支比定量方法。其中，碘比色法開發(fā)歷史久，多次更迭優(yōu)化，因?qū)υ噭⒃O(shè)備要求低，成本低且結(jié)果相較準(zhǔn)確而在企業(yè)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用，但因其操作繁瑣，對(duì)技術(shù)人員要求高，便利性不足，無法測(cè)定大批量材料而使應(yīng)用受到限制。分子排阻色譜法是目前準(zhǔn)確度、精確度最高的方法，但具備色譜方法共有的前處理復(fù)雜、儀器設(shè)備昂貴、測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)等問題，目前僅限于科學(xué)研究中使用。除了以上最常用的兩種方法外，碘電位滴定法、伴刀豆球蛋白法、近紅外法、差示掃描量熱法等也各有特點(diǎn)，由于方法各有優(yōu)缺點(diǎn)而使使用的場(chǎng)景有所限制，大多數(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究使用的階段，無法投入生產(chǎn)當(dāng)中。表1 中總結(jié)了常用淀粉直支比檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)、檢測(cè)指標(biāo)、是否需要標(biāo)準(zhǔn)品等內(nèi)容，供感興趣的讀者參考。

表1 淀粉直支比定量技術(shù)特點(diǎn)與適用性對(duì)比Table 1 Comparison of the characteristics and application of the technologies for the quantification of amylose-to-amylopectin ratio

3 總結(jié)與展望

食品研究和加工領(lǐng)域?qū)Φ矸壑敝П榷刻岢隽藴?zhǔn)確、簡(jiǎn)便、自動(dòng)化、無損檢測(cè)等多樣化的需求。其中，現(xiàn)有的淀粉直支比檢測(cè)技術(shù)（如碘比色法和酶法等）已經(jīng)能基本滿足實(shí)驗(yàn)室條件下淀粉科學(xué)研究、食品品質(zhì)檢測(cè)等方面的需求?；诘獗壬ê兔阜y(cè)試原理開發(fā)的試劑盒以及自動(dòng)化測(cè)試儀器提升了操作便利性，但這些方法也常兼具耗時(shí)長(zhǎng)、成本高、前處理復(fù)雜等缺點(diǎn)。

伴隨近年來食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)原料品質(zhì)和加工適應(yīng)性開展大規(guī)模高效評(píng)價(jià)、針對(duì)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品品質(zhì)開展精準(zhǔn)管控等行業(yè)新需求不斷涌現(xiàn)。在這種背景下，淀粉直支比定量技術(shù)所面臨的使用場(chǎng)景開始逐漸從條件設(shè)施齊備的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到環(huán)境條件復(fù)雜的原料采購(gòu)地、生產(chǎn)線等區(qū)域，這種趨勢(shì)也為發(fā)展新型直支比定量技術(shù)提出了新要求。取樣方便無損、檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單便攜、便于實(shí)時(shí)定量和聯(lián)網(wǎng)、具備微量高通量屬性的淀粉直支比定量技術(shù)將有助于未來食品行業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)淀粉質(zhì)原料的系統(tǒng)分級(jí)和高效利用以及對(duì)淀粉質(zhì)食品加工和產(chǎn)后過程的在線智能化管理。總之，發(fā)展面向未來食品行業(yè)需求的新型淀粉直支比定量技術(shù)具有廣闊的前景。