筛分细度对糯玉米淀粉理化特性的影响

陆大雷 闫发宝 陆卫平

筛分细度对糯玉米淀粉理化特性的影响

陆大雷 闫发宝 陆卫平

(扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室，扬州 225009)

以糯玉米为材料，分析了不同筛分细度(100目、200目和400目)对淀粉理化特性的影响。结果表明，随着分样筛孔径的变小，淀粉中小颗粒的比例增多，结晶度升高，但淀粉颗粒并未受到破坏。淀粉的膨胀势和溶解度以过细筛(400目)处理下最大。筛分细度对淀粉的峰值时间、糊化温度和析水率影响较小，但细筛使其他黏度特征值显著升高。DSC研究表明，起始温度、峰值温度和终值温度以过200目筛时较高，过100目和400目时较低，过细筛(400目)处理下淀粉热焓值较高，回生值较低。

糯玉米 淀粉 孔径 颗粒 理化特性

谷类作物籽粒的磨粉是影响其加工用途的决定性阶段，主要包括破坏、研磨和过筛3个阶段。在加工过程中，通过利用不同孔径的分样筛可以改变淀粉中大小颗粒的比例，进而影响淀粉理化特性［1－3］，因此可以通过调整筛分细度增加淀粉附加值。糯玉米由于wx基因突变，胚乳淀粉仅由支链淀粉组成，其透明度高、黏性强、回生趋势低且稳定性好，被广泛地应用于食品、造纸、医药包装等工业［4］。不同的应用对淀粉的理化特性有其特定的要求。本研究分析了筛分细度对糯玉米淀粉理化特性的影响，以期为糯玉米淀粉合理应用提供相关参考。

1 材料与方法

1．1 供试样品制备和仪器

称取500 g糯玉米籽粒，加入足量的0．1%亚硫酸氢钠溶液，室温下浸泡48 h，籽粒用纯净水洗净后加0．2%的NaOH溶液在磨浆机中粉碎后过400目(0．037 mm)、200 目(0．074 mm)或100 目(0．147 mm)筛，浆液倒入500 mL广口瓶中静置4 h，然后将沉淀转入50 mL离心管中，3 000 r/min离心10 min后用称样勺去除上部蛋白等杂质，然后用0．2%的NaOH溶液振荡离心，3次重复，得到不同筛分细度的淀粉样品。

D8 Advance X射线衍射仪:德国Bruker－AXS;3D快速黏度分析仪(RVA):澳大利亚Newport Scientific;200F3差示扫描量热仪:德国NETZSCH;XL－30 ESEM扫描电镜:荷兰Philips;Mastersizer 2000激光衍射粒度分析仪:英国Malvern;5415D小型台式高速离心机:德国Eppondorf;TDL－5飞鸽台式离心机:上海安亭;JYL－350九阳料理机:浙江九阳。

1．2 淀粉理化特性的测定

膨胀势、溶解度按Li等［5］的方法测定。

晶体特性、糊化特性、热力学特性(胶凝特性、回生特性)和淀粉粒分布参照本研究组前期所采用的方法［6－7］测定。

析水率测定:将RVA系统中运行后所得的淀粉糊(7%)倒入一定量(A)于－20℃冰箱存放24 h，取出后自然解冻，然后放于滤纸上，12 h后称重(B)，以析水率和成型情况评价淀粉的冻融稳定性。

淀粉粒形态测定:将样品用双面胶带将其粘附于载物台上，在IB－3型离子溅射仪内将淀粉颗粒喷金，然后用环境扫描电子显微镜观察淀粉粒形态与结构并照相，电镜的加速电压为20 kV。

1．3 数据分析

数据采用DPS 7．05进行统计分析，采用Origin 6．0 绘图。

2 结果与讨论

2．1 膨胀势、溶解度和析水率

研究发现，膨胀势以过细筛的样品最高，说明淀粉中小颗粒容易充分吸水膨胀。而在马铃薯和莲子淀粉上发现，随着淀粉粒变小，淀粉膨胀势上升［8－9］;在爆裂玉米则发现膨胀势以小颗粒较高而大颗粒较低［1］。淀粉粒膨胀的同时伴随着淀粉粒的溶解，研究结果表明，淀粉的溶解度的变化趋势和膨胀势相似，表明小颗粒淀粉比大颗粒淀粉容易破裂、溶解。这与吴斌等［9］对莲子淀粉及史俊丽等［10］对大米淀粉的研究结果相似，而在马铃薯和小麦上的研究发现，淀粉颗粒较小时溶解度较低［8，11］，Sandhu 等［1］发现，爆裂玉米淀粉的溶解度以小颗粒较高而大颗粒较低，这些研究结果的不同可能是由不同淀粉的组成不同所致。从表1看出，析水率相对稳定(70%左右)，且成型程度较好，表明筛分细度对糯玉米淀粉冻融稳定性影响较小。

表1 淀粉膨胀势、溶解度、析水率和结晶度

2．2 晶体特性和颗粒形态

研究发现，淀粉粒均在2θ=17～18°位置有一相连的双峰，在15°和23°处有一单峰，20°附近有一弱的单峰，为典型的“A”型衍射特征(图1)。衍射类型没有发生改变的原因可能是本研究处理下的淀粉颗粒并没有被破坏(图2)。从图2还可以看出，糯玉米淀粉粒主要呈不规则的多面体或球体。且随着筛分细度的增加，淀粉中小颗粒的比例增高(表2)。从表1可以看出，随着分筛孔径的变小，糯玉米结晶度显著上升，表明淀粉颗粒较小时易形成结晶。而李晓文等［12－13］和吴俊等［14］研究表明，机械研磨和微细化能明显破坏淀粉分子的结晶结构，使其结晶度降低，无序化程度增加。Tang等［3，15］研究表明，普通大麦淀粉中，小颗粒的结晶度高于大颗粒，而糯大麦淀粉中则相反。

图1 淀粉粒衍射图谱

图2 淀粉粒形态

表2 淀粉粒体积分布

2．3 糊化特性

研究结果表明，筛分细度对糯玉米淀粉的糊化温度和峰值时间影响较小(表3)，但对其他糊化特征值存在显著影响。崩解值以过100目筛和400目筛较高，过200目筛时较低，峰值黏度、谷值黏度、终值黏度和回复值均表现为细筛处理(400目)下较高。梁丽松等［16］研究发现，淀粉粒粒径对板粟淀粉的糊化特性存在显著影响，但不同品种受粒径的影响并不一致，各特征值品种间存在较大差异。胡飞等［17］研究发现，微细化使马铃薯淀粉糊化温度下降，淀粉糊黏度下降。任广跃等［18］在木薯淀粉上的研究同样证实了这种结果。Kaur等［8］研究发现，随着颗粒的变小，淀粉的糊化温度升高，峰值黏度、崩解值和回复值下降。

表3 淀粉糊化特性

2．4 胶凝特性

研究发现，筛分细度对糯玉米淀粉胶凝特征值存在显著影响(表4)。起始温度、峰值温度和终值温度均以过100目筛最低，200目筛最高。热焓值以100目筛最低，过400目和200目筛无显著差异。糊化范围相对稳定，峰值指数则以过200目筛最高，100目筛最低。顾正彪等［11］研究发现，颗粒较大的A淀粉的转变温度和热焓值均大于颗粒较小的B淀粉。朱帆等［19］亦证实，淀粉颗粒越大，淀粉越难糊化，其糊化所需热焓值亦越高。Sandhu等［1］研究发现，爆裂玉米淀粉的热焓值以大颗粒较高，中颗粒和小颗粒相似。Noda等［2］研究马铃薯淀粉发现，淀粉的热焓值不同大小的颗粒之间相对稳定，但峰值温度表现为小颗粒较高，大颗粒和中颗粒相似。Tang等［15］发现，大麦淀粉热焓值则随着颗粒的变小而变小，峰值温度随着颗粒的变小而增加。

表4 淀粉胶凝特性

2．5 回生特性

由表5可知，糊化淀粉冷藏回生后，起始温度、峰值温度和峰值指数不同筛分细度下无显著差异(变异幅度分别为0．2℃、0．4℃和0)，终值温度和糊化范围以过400目筛处理最高。热焓值以过200目筛最高，过100目筛和400目筛处理下相似。回生值表现为过400目筛最低，表明细筛有利于降低淀粉的回生趋势。

表5 淀粉回生特性

3 结论

筛分细度对糯玉米淀粉理化特性存在显著影响。随着筛分细度的增加，淀粉中小颗粒的比例增多，结晶度升高，但结晶类型没有改变。淀粉的膨胀势和溶解度以过200目筛处理最低，细筛(400目)时最高。筛分细度对淀粉糊化温度、峰值时间和析水率没有影响，但细筛(400目)处理下淀粉黏度特征值较高。筛分细度对淀粉的糊化范围没有影响，其他特征值在过200目筛时较高。糊化淀粉冷藏后发生回生，回生值随筛分细度的增加而降低。

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Effects of Sieve Aperture on Starch Physicochemical Properties of Waxy Maize

Lu Dalei Yan Fabao Lu Weiping
(Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province/Key Laboratory of Crop Physiology，Ecology and Cultivation in Middle and Lower Reaches of Yangtse River of Ministry of Agriculture，Yangzhou University，Yangzhou 225009)

The effects of different sieve apertures(100，200 and 400 meshes)on starch physicochemical properties were studied with waxy maize as raw material．The results indicated that the ratio of small granules and crystallinity increased with the decrement of aperture size，and the starch granule was not destructed．The starch granule through small aperture(400 mesh)presented highest swell power and solubility．Sieve aperture had no effect on peak time，pasting temperature and syneresis rate，while starch presented a higher viscosity when passing through the fine screen(400 mesh)．DSC study demonstrated that onset，peak and conclusion temperatures were higher through 200 mesh apertures and lower through 100 and 400 mesh apertures，and a fine screen increased the gelatinization enthalpy，but decreased the retrogradation tendency．

waxy maize，starch，aperture，granule，physicochemical property

S513

A

1003－0174(2011)09－0052－04

国家自然科学基金(30971731，31000684)

2010－10－19

陆大雷，男，1980年出生，讲师，博士，玉米品质

通迅作者:陆卫平，男，1958年出生，教授，博士生导师，玉米生理