乳熟期玉米糊化热力学性质的分析

唐明霞， 陈 惠， 顾拥建， 袁春新

（1．江苏沿江地区农业科学研究所，江苏如皋226541；2.南通市农副产品加工技术协会，江苏 南通226000）

乳熟期玉米糊化热力学性质的分析

唐明霞1，2， 陈 惠1*， 顾拥建1， 袁春新1，2

（1．江苏沿江地区农业科学研究所，江苏如皋226541；2.南通市农副产品加工技术协会，江苏 南通226000）

利用差示扫描量热仪（DSC）对18种乳熟期玉米的糊化热力学性质进行研究，探讨玉米中主成分（水分，直链淀粉，支链淀粉及蛋白质质量分数）对其糊化热力学行为的影响，分析其成分与玉米糊化热力学参数之间的相关性。结果表明：水分质量分数、直链淀粉和支链淀粉的质量分数与起始糊化温度（T0）、峰值糊化温度（TP）均为极显著正相关，而与终止糊化温度（TC）、热焓值（ΔH）的相关性均不显著；此外，热焓值（ΔH）与终止糊化温度（TC）是极显著相关。

乳熟期玉米；糊化热力学性质；饮料加工原料

玉米乳熟期是指从灌浆末期到蜡熟期之前的一段时期，是玉米籽粒生长发育的主要时期[1]。越来越多的研究表明，乳熟期的玉米营养丰富，其含有的赖氨酸、可溶性糖、膳食纤维、维生素A等一些营养物质明显高于成熟期的玉米[2]。因此，乳熟期的玉米适宜加工成营养丰富的饮料。在这些玉米饮料加工过程中，糊化是工艺流程不可缺少的重要工序，因为淀粉未完全糊化时，其颗粒中结晶区的存在会阻止酶水解作用。只有当玉米淀粉充分糊化的情况下，酶水解反应才比较均一，得到的低DE值产品的相对分子质量分布才较为均匀[3]。

随着人们生活水平的提高，一些粗粮制饮品随之被关注。近年来，关于玉米饮料的研究逐渐增多，有对玉米饮品的配方[4]、生产工艺[5-7]、酶解[8]、稳定性[9-10]等进行研究的；吴红霞[11]在对甜玉米饮品开发的关键技术研究中，对粉碎设备破碎甜玉米粒的效果进行了比较研究。但是，目前对乳熟期玉米糊化的研究仍相对较少。本课题研究中主要以差示扫描量热仪（DSC）研究18种乳熟期玉米糊化热力学性质，为玉米饮料加工工艺的深入研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

18个品种玉米均采自江苏沿江地区农科所试验田。氢氧化钾、盐酸、乙醚，均为国产分析纯。

1.2 仪器设备

差示扫描量热仪 （DSC），美国TA Instruments公司制造；冰箱，青岛海尔集团制造；HGl01—1A型电热鼓风干燥箱，南京实验仪器厂制造；50AB型胶体磨，沈阳航天集团制造；超微粉碎机，沈阳农业集团提供；还有分光光度计等常用仪器设备。

1.3 方法

1.3.1 乳熟期玉米浆制备流程乳熟期玉米→清理→脱粒→打浆→胶体磨→测定。

1.3.2 热力学性质的测定采用美国TA公司Q10差示扫描量热仪（DSC）进行测定，在十万分之一天平上准确称取约10 mg玉米浆，放入铝盒内，密封，平衡1 h后，以10℃／min速率从40℃加热到120℃，空盒作参比，记录和计算起始糊化温度（To）、峰值糊化温度 （Tp）、终止糊化温度 （Tc）及热焓值（△H），得到热力学曲线谱图（图1）。

图1 苏玉糯11号DSC图Fig.1 DSC heat flow diagram of No.11 Suyu waxy corn

1.3.3 直链淀粉、支链淀粉的测定采用双波长法[12]测定直链和支链淀粉含量。

1.3.4 数据分析利用Spss17.0分析软件进行相关分析。

2 结果与分析

2.1 玉米浆组分质量分数及糊化热力学性质参数的分析

由表1可以看出，在供试的18个品种乳熟期玉米中，直链淀粉、支链淀粉质量分数最高的是苏玉糯639，分别为4.57%和27.00%。而其中14个糯玉米的支链淀粉的质量分数均明显高于甜玉米的。

表1 不同品种的乳熟期玉米水分、淀粉、蛋白质质量分数及玉米粉的热力学性质Table 1 Moisture，starches，protein contents and their thermodynamic properties of different kinds of maize in milky stage

续表1

另外，由表1可知，乳熟期糯玉米粉的起始糊化温度（T0）、峰值糊化温度（TP）要高于甜玉米的，但终止糊化温度（TC）及热焓值（ΔH）却不是十分显著。一方面可能是乳熟期玉米粉中淀粉的质量分数相对较低的缘故；另一方面也可能是蛋白质变性温度也在这个区间，从而掩盖了与淀粉糊化热焓值（ΔH）间的真实关系。

2.2 玉米粉糊化热力学性质相关性分析

由18种乳熟期玉米的淀粉质量分数及玉米粉糊化热力学相关性分析结果（见表2）可知：

玉米粉中水分质量分数及直链淀粉的质量分数分别与起始糊化温度（T0）、峰值糊化温度（TP）极显著正相关；而与终止糊化温度（TC）、热焓值（ΔH）的相关性不显著。

支链淀粉质量分数与起始糊化温度（T0）、峰值糊化温度（TP）也均为极显著正相关，相关系数分别为0.859、0.831；与终止糊化温度（TC）、热焓值（ΔH）的相关性不显著。

同时，蛋白质质量分数与起始糊化温度（T0）、峰值糊化温度（TP）有一定的相关性，相关系数分别为0.559，0.574。而热焓值（ΔH）与终止糊化温度（TC）是极显著相关。这与赵前程[13]的研究结果一致。赵前程对多种玉米淀粉糊化热力学性质的研究表明：玉米热焓值与终止糊化温度存在着极显著正相关。

表2 水分、淀粉、蛋白质质量分数与玉米粉糊化热力学相关性分析表Table 2 Correlation analysis between the contents of moisture，starch，and protein and the pasting thermodynamic properties of maize powders

3 结语

不同品种玉米糊化温度存在很大差异，糯玉米的起始糊化温度、峰值糊化温度及热焓值几乎都高于甜玉米的。经相关性分析发现，这一糊化温度的差异很可能是玉米中所含有的水分、直链和支链淀粉，以及蛋白质的质量分数不同所致。同时热焓值没有显示出与以上成分的相关性，说明热焓值很可能是直链淀粉、支链淀粉的糊化和蛋白质的变性共同贡献。

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Pasting Thermodynamic Analysis of Maize in Milky Stage

TANG Mingxia1，2， CHEN Hui1*， GU Yongjian1， YUAN Chunxin1，2
（1．Institute of Agriculrural Sciences of Jiangsu Changjiang River Bank District，Rugao 226541，China；2．Nantong Association of Processing Technology of Agricultural and Subsidiary Products，Nantong 226000，China）

The thermodynamic properties of 18 kinds of maize that in milky stage was studied by using differential scanning calorimetry（DSC）.Effect of main components（the content of moisture，amylase，amylopectin，and protein）on their thermodynamic behaviors was then analyzed，and the correlations between the main components and their thermodynamic parameters obtained during pasting.The results showed that：the content of moisture，amylase，and amylopectin were all strongly and positively related to onset temperature（T0）and of peak temperature of pasting，but showed insignificant correlation with end temperature（TC）and enthalpy of pasting.In addition，a very significant correlations was found betwwen the end temperature（TC）and enthalpy value.

maize in milky stage，pasting thermodynamic property，beverage processed materials

TS 213.4

A

1673—1689（2015）03—0291—04

2014-06-06

国家级星火计划重点项目（S2014C100575）；江苏省农业科技自主创新资金项目（CX（11）2068）；江苏省“333工程”培养资金资助项目（BRA2013087）；南通市重大科技创新计划专项（XA2013012）；南通市科技服务业发展计划项目（DB2013004）。

唐明霞（1972—），女，江苏南通人，研究员，主要从事食品加工技术研发及科研管理。E-mail：782641021@qq.com

*通信作者：陈 惠（1975—），男，江苏海门人，副研究员，主要从事食品加工研究。E-mail：chenwei55cn@sohu.com