莲子淀粉加工特性的研究

江洪波，梅晓芸

（长江大学生命科学学院，湖北荆州434025）

莲子（坚果）有补脾止泻、养心益肾功效。莲子不仅是我国重要的出口创汇特色农副产品之一，也是莲子产区农民增收的重要项目[1]。目前对于莲子的生产主要集中在干莲、莲蓉馅料、莲子复合八宝粥、银耳莲子汤、莲心等，对其深加工与应用尚少，莲子的附加值有待提高。淀粉作为莲子的主要成分，占莲子干物质的50%左右[2]，决定了莲子产品的黏稠度、口感以及产品质量等；作为一种天然淀粉，莲子淀粉的应用开发前景不言而喻。本文旨在研究莲子淀粉的颗粒特性、糊化特性及其影响因素，以期对莲子产品的加工生产提供一定的技术参考。

1 材料与设备

1.1 材料

莲子：市售；氯化钠、蔗糖均为食用级；NaOH溶液、HCl溶液均为分析纯。

1.2 主要设备

TL-18M台式高速冷冻离心机：上海市离心机械研究所有限公司；752B紫外可见分光光度计：天津市普瑞斯仪器有限公司；NJD-79型旋转式黏度计：同济大学机电厂。

2 方法

2.1 莲子淀粉的制备[3]

莲子清洗去壳去芯后加入少量水中，置于高速组织捣碎机破碎，过100目筛，静置沉淀6 h，弃去上清液，下层沉淀用蒸馏水清洗，再静置沉淀，反复3次，然后于45℃烘箱烘干即得莲子淀粉样品。

2.2 莲子淀粉溶解度和膨胀度的测定[3]

准确称取2.00 g淀粉样品，加入100 mL蒸馏水，配成 2%（g/mL）的淀粉乳，在一定温度（55、65、75、85、95℃）的水浴中加热搅拌30 min以防淀粉沉淀，在 3000 r/min下离心30 min，取上清液在蒸汽浴上蒸干，于105℃烘至恒重，称重。按下式计算：

溶解度（S）/%=（A/W）×100

膨润力/%=（P×100）/[W（100-S）]=P/[W（1-S/100）]

式中：A为上清液蒸干恒重后质量，g；P为绝干样品质量，g；W为离心后沉淀质量，g。

2.3 莲子淀粉的糊化特性

2.3.1 莲子淀粉糊的透明度[3]

称取一定量的莲子淀粉样品，加适量的水调成1%（g/mL）的淀粉乳，在沸水浴中加热20 min，使之糊化，并不时加入沸腾的蒸馏水保持原有体积。然后冷却到室温，用紫外可见分光光度计，以蒸馏水为空白，在620 nm波长下测定淀粉糊的透光率。

2.3.2 莲子淀粉的糊化黏度曲线

配制1份质量分数为8%的淀粉糊，在水浴上加热，以恒速搅拌，记录时间及温度，根据淀粉糊的状态每隔一定的时间测定其黏度并绘制温度-黏度-时间曲线。

2.3.3 pH、蔗糖、NaCl对莲子淀粉糊化黏度特性的影响

2.3.3.1 pH对莲子淀粉糊化黏度特性的影响

配制2份质量分数为8%的淀粉乳，分别用HCl和NaOH调至pH为2.0和12.0，在水浴上加热，以恒速搅拌，记录时间及温度，根据淀粉乳/糊的状态每隔一定的时间测定其黏度并绘制温度-黏度-时间曲线。

2.3.3.2 蔗糖对莲子淀粉糊化黏度特性的影响

淀粉乳质量分数为8%。以蒸馏水为基准，按质量比计算（下同），分别加入5%、10%蔗糖，其他同上。

2.3.3.3 NaCl对莲子淀粉糊化黏度特性的影响

淀粉乳质量分数为8%，分别加入1%、4%、7%NaCl，其他同上。

3 结果与分析

3.1 莲子淀粉的溶解度和膨胀度

膨润力指每克干淀粉在一定温度下吸水的质量，主要反映淀粉颗粒中直链淀粉的特性；溶解度指在一定温度下，已溶解的淀粉样品的质量分数，淀粉的溶解主要是直链淀粉分子从颗粒中逸出。淀粉的溶解和膨润与淀粉粒的大小、形态、分子量等有关[3-4]。

莲子淀粉溶解度和膨胀度测定结果见图1。

从图1可以看出，在55℃～65℃阶段，淀粉溶解度和膨胀度增长的幅度不大，而后阶段则随温度的升高迅速增长，为典型的二段膨胀过程，属限制型膨胀淀粉。莲子淀粉在95℃时，溶解度为17.5%，属于较低水平；膨润力为31.98%。

图1 莲子淀粉溶解度和膨胀度Fig.1 Solubility and swelling power of lotus starch

3.2 莲子淀粉糊的透明度

结果测得莲子淀粉糊的透光率为10.2%。如果在淀粉糊液中无残存的淀粉颗粒以及回生后所形成的凝胶束，当光线穿过淀粉糊液时，无反射和散射现象产生，淀粉糊就非常透明。直链淀粉含量高的淀粉分子流动半径较大，在糊液中空间位阻较大，分子间难以形成平行取向，分子分散性较好，光线透过时产生较多反射和散射，这时透明度较低，高直链玉米淀粉的透光率最低可达5%[5]。由于莲子淀粉与颗粒较小，结构较致密，且直链淀粉含量较高。这与莲子属于高直链淀粉含量的特异性淀粉结果相吻合。

3.3 莲子淀粉的糊化黏度曲线

莲子淀粉糊化黏度曲线如图2。

图2 8%淀粉乳的糊化黏度曲线Fig.2 Gelatinization and viscosity curve of starch milk

由图2可以看出，在测定开始阶段，淀粉乳黏度不变，这是因为淀粉颗粒不能溶于冷水；当温度开始升高时，黏度逐渐增加，主要由淀粉颗粒吸水溶胀并互相碰撞、摩擦所致；当大部分微粒被溶解而分子仍然保持完整没有被破坏时，此时的黏度为最大黏度；因为温度升高分子间化学键被破坏，溶解的淀粉和周围的凝胶在机械搅拌作用下被打断，于是黏度升高和降低再次达到平衡，黏度曲线表现为最大值；在测定的最后阶段，随着温度的降低，被溶解的松散的分子重新规则排列，黏度再次升高，这是由于直链淀粉分子又回头趋向于平行排列，通过氢键结合，重新组成微晶束，发生凝沉或老化现象。

3.4 pH对莲子淀粉糊化黏度特性的影响

体系pH对莲子淀粉的糊化黏度特性有影响，结果见图3。

图3 pH对莲子淀粉糊化黏度特性的影响Fig.3 Influence of starch gelatinization and viscosity properties by pH

由图3知，在碱性条件下莲子淀粉的起糊温度、黏度都高于酸性条件下的水平，尤其是峰值黏度明显高于酸性条件下的水平，淀粉糊达到峰值黏度的温度也较酸性条件下的低。呈现强酸使黏度下降，强碱使黏度上升的趋势。这与淀粉在高温、高酸性条件下发生水解生成短链分子而引起体系黏度下降有关[6]。在碱性条件下，莲子淀粉的峰值黏度、最终黏度升高，这与碱促进淀粉糊化有必然关系。

3.5 蔗糖对莲子淀粉糊化黏度特性的影响

蔗糖对莲子淀粉糊化黏度特性的影响如图4。

图4 蔗糖对莲子淀粉糊化黏度特性的影响Fig.4 Influence of starch gelatinization and viscosity properties by sucrose

由图4可知，随着蔗糖浓度的提高，淀粉糊的黏度略有增加。蔗糖分子中有多个羟基，易溶于水，使淀粉乳中的淀粉颗粒吸水膨胀的机会减少，颗粒膨胀受到阻碍[7]。而且蔗糖可以使水中各种成分的活动性减弱，导致水和体系中的其他成分的相互作用减小[8]。可能是因为蔗糖与淀粉形成了复合物，从而阻止了淀粉晶体的崩解，会增加起糊温度，使糊的热稳定性增强。

3.6 NaCl对莲子淀粉糊化黏度特性的影响

NaCl对莲子淀粉糊化黏度特性的影响如图5。

图5 NaCl对莲子淀粉糊化黏度特性的影响Fig.5 Influence of starch gelatinization and viscosity properties by NaCl

由图5可以看出，NaCl对莲子淀粉的糊化黏度特性亦有一定的影响。随着NaCl加量的增大，体系起糊温度有所升高，峰值黏度、最终黏度亦有所升高。可能由于NaCl是一种强电解质，在水中可完全电离成Na+和Cl-，这两种离子的存在会影响体系中水分子和淀粉分子之间的相互作用，阻碍淀粉的糊化过程，使起糊温度增加。此外，NaCl中的Na+还可以与淀粉颗粒中的羟基发生作用[9]，导致淀粉糊化性质发生变化。

4 结论

1）莲子淀粉的溶解度和膨润力均随温度的升高而增大，但溶解度较低（95℃时，溶解度为17.5%），膨润力较低（为31.98%），属限制型膨胀淀粉。

2）莲子淀粉糊1%（g/mL）的透明度较低（10.4%）；糊化温度较高，达72℃，随着温度升高，淀粉糊黏度不断增加而后有下降的趋势，热粘、冷粘稳定性较好；在酸性条件下淀粉糊黏度相应降低，碱性条件则有促进淀粉糊化的趋势；添加蔗糖、NaCl使糊黏度增大，后者还有增加起糊温度的效果；随着蔗糖、NaCl添加量的增加，糊的黏度相应增加。

[1] 曾绍校,陈绍军,郑宝东.莲子淀粉品质特性研究与应用[D].福建：福建农林大学,2007

[2] 李卓瓦.莲子的营养价值及加工利用[J].农产品加工,2008(6)：41-44

[3] 曾绍校,郑宝东,林鸳缘,等.莲子淀粉颗粒特性的研究[J].中国粮油学报,2009,24(8)：62-64

[4] 苏贝,邓放明,刘沙.莲子淀粉品质特性的研究进展[J].农产品加工,2010(2)：52-55

[5] 杜先锋,许时婴,王璋.淀粉糊的透明度及其影响因素的研究[J].农业工程学报,2002,18(1)：129-131

[6] 杜双奎,周丽卿,于修烛,李志西.山药淀粉加工特性研究[J].中国粮油学报,2011,26(3)：34-39

[7] 张昌波,草清明,钟海雁,等.糖类对蕨根淀粉加工特性的影响[J].食品工业科技,2008,29(1)：107-109

[8] 张燕平,颜燕.食品成分对淀粉糊性能的影响[J].无锡轻工大学学报,1997(1)：24-28

[9] 杜先锋,许时婴,王璋.NaCl和蔗糖对葛根淀粉糊化特性的影响[J].食品科学,2002,23(7)：34-36