山西主要杂粮淀粉的理化特性研究

丁卫英，张 玲，张江宁，韩基明，杨 春

（山西省农业科学院农产品加工研究所特色农产品加工山西省重点实验室，山西太原 030031）

0 引言

山西省杂粮资源丰富、品种多，且因环境和生态因素，其营养成分和功能成分都优于其他地区。由于杂粮有一定的营养价值和特殊的保健功能，在人们的饮食结构中所占比例日益增长。不同的杂粮有其特殊的食药作用，在预防心脑血管[1-4]、抗肿瘤等方面有较好的作用[5-7]。杂粮中含量最多的营养素成分是淀粉，不同来源的淀粉，其直链和支链淀粉的含量不同，颗粒大小也有所差异，这些差异直接影响淀粉的溶解度、膨胀度和糊化温度等理化特性，而淀粉的理化特性直接影响杂粮制品的感官品质[8-9]。比如，淀粉糊的透明度影响着含淀粉类食品的外观和可接受性，淀粉糊的糊化凝沉后会产生析水、透明度降低等现象，这些变化会使杂粮制品的质地、风味、口感等变差。试验以几种杂粮为原料，研究其淀粉的理化特性，为杂粮淀粉的进一步加工与应用提供一些理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

高粱（Sorghum bicolor（L.）Moench）、绿豆（Vigna radiata（Linn.）Wilczek.）、糯玉米（Zea mays L.sinensis Kulesh）、小米（Setaria italica（L.）Beauv.var.germanica（Mill.）Schrad.）、苦荞（Fagopyrum esculentum Moench），山西紫苑微生物研发有限责任公司提供；直链淀粉、支链淀粉标品，北京索莱宝科技有限公司提供；无水乙醇、氢氧化钠等试剂，均为分析纯。

杂粮的品种、千粒质量及含水量见表1。

表1 杂粮的品种、千粒质量及含水量

电热鼓风干燥箱，上海树立仪器仪表有限公司产品；粉碎机，北京环亚天元机械技术有限公司产品；电热恒温水浴锅，常州朗越仪器制造有限公司产品；离心机，安徽中科中佳科学仪器有限公司产品；756型紫外可见分光光度计，尤尼柯（上海）仪器有限公司产品；OlymPusIX51型光学显微镜，奥林巴斯公司产品；Brabender型黏度糊化仪，德国布拉本德食品仪器公司产品；电子分析天平，上海佑科仪器仪表有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 杂粮淀粉的制备

杂粮样品洗净后，称取2 kg粉碎磨浆，过120目筛，水洗5次，自然晾干后粉碎，即得淀粉样品。

1.2.2 直链淀粉含量的测定[10]

称取100 mg标准直链淀粉，定容至100 mL容量瓶，制成1 g/L的直链淀粉标准溶液。另取6个100 mL的容量瓶，分别加入直链淀粉标准溶液0，0.25，0.5，1.0，1.5，2.0 mL。然后于各瓶中依次加入约50 mL水、1 mL乙酸和1 mL碘试剂，定容显色10 min，于波长620 nm处测定吸光度，绘制标准曲线。

1.3 杂粮淀粉理化特性的测定

1.3.1 杂粮淀粉的溶解度和膨胀度的测定[11]

称取各杂粮淀粉1.0 g，配制成质量分数2.0%的悬浮液50 mL于离心管中，分别在65，70，75，80，85，90℃下加热，搅拌30 min，以转速3 000 r/min离心20 min，分离上清液，于120℃下烘至恒质量，称其质量为a，离心管中膨胀淀粉的质量为b，计算溶解度和膨胀度。溶解度=a×100%，膨胀度=b/(1-s)。

1.3.2 透明度的测定[12]

分别称取0.5 g各杂粮淀粉，加水配制成1%的淀粉乳，沸水浴加热糊化30 min，冷却至室温，以蒸馏水为空白，于波长620 nm处测其透光率，重复3次，取平均值。

1.3.3 冻融稳定性的测定[13]

分别称取1.0 g各杂粮淀粉到离心管中，加水至50 mL，沸水浴加热30 min，冷却后放置在-18℃条件下冷冻12 h后自然解冻12 h，以转速3 000 r/min离心20 min，分离上清液后称量沉淀物的质量，计算析水率。

1.3.4 糊化特性测定[14]

利用Brabender803200黏度糊化仪测定。

1.3.5 杂粮淀粉颗粒形貌电镜观察[15]

载玻片上滴1滴1%的淀粉乳液，加盖玻片，轻压赶走气泡，去掉多余水分，上镜观察。

1.4 数据统计与分析

所得数据均为3次重复的平均值，并采用SPSS软件处理，用单因子方差分析（One-way ANOVN，LSD） 进行差异显著性检验（p＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 杂粮淀粉中直链淀粉含量的测定

直链淀粉标准曲线见图1。

图1 直链淀粉标准曲线

由图1可知，直链淀粉标准曲线Y=0.256 9X+0.162 7，R2=0.998 5，可计算出各杂粮淀粉中直链淀粉的含量。

直链淀粉含量见表2。

表2 直链淀粉含量/%

由表2可知，不同杂粮中直链淀粉含量不同，其中糯玉米直链淀粉含量最低，小米的直链淀粉含量最高。

2.2 温度对杂粮淀粉溶解度和膨胀度的影响

温度对杂粮淀粉溶解度的影响见图2。

由图2可知，糯玉米淀粉在不同温度下的溶解度都较其他淀粉的溶解度高，在65℃时糯玉米的溶解度为16.18%，90℃时可高达63.92%。绿豆、小米、苦荞和高粱溶解度都较低，随着温度的上升，其溶解度缓慢增加。65℃时高粱的溶解度为3.44%，90℃时上升为9.89%。

图2 温度对杂粮淀粉溶解度的影响

温度对杂粮淀粉膨胀度的影响见图3。

图3 温度对杂粮淀粉膨胀度的影响

由图3可知，不同温度下糯玉米淀粉的膨胀度均高于其他杂粮淀粉，65℃时糯玉米的膨胀度为57.62%，而高粱、绿豆、小米、苦荞的膨胀度依次为8.81%，7.27%，7.59%，6.05%，7.59%；90℃时糯玉米的膨胀度为85.71%，而高粱、绿豆、小米、苦荞的膨胀度依次为26.76%，22.85%，12.87%，20.81%，18.95%。

2.3 透明度和冻融稳定性

不同杂粮淀粉的透光率见图4，不同杂粮淀粉的析水率见图5。

图4 不同杂粮淀粉的透光率

图5 不同杂粮淀粉的析水率

由图4可知，杂粮淀粉的透光率有所差异，绿豆的透光率显著高于其他杂粮（p＜0.05），可达27.67%，小米的透光率最小，仅有5.2%。这与文献报道的有所差异，可能与淀粉中残留的油脂类或颗粒表面黏附的其他物质有关[16]。淀粉糊的析水率大小可直接反映其冻融稳定性的高低，析水率越小表明其冻融稳定性越好[17]。由图5可知，苦荞的析水率显著低于其他杂粮（p＜0.05），说明与其他杂粮淀粉相比苦荞淀粉具有优良的抗冻融能力。

2.4 杂粮淀粉的糊化特性

杂粮淀粉黏度参数见表3，不同杂粮淀粉的糊化特征曲线见图6。

表3 杂粮淀粉黏度参数

图6 不同杂粮淀粉的糊化特征曲线

由表3和图6可知，不同淀粉开始糊化时间以及糊化的温度都有所差异，糯玉米淀粉开始糊化时间较早，苦荞和小米淀粉的糊化温度较高，而绿豆、高粱和糯玉米的淀粉糊化温度较低；高粱和小米的峰值黏度较高，糯玉米的峰值黏度和回生值较小。

2.5 杂粮淀粉颗粒形貌

研究表明，淀粉的颗粒大小和形态会影响淀粉制品加工过程中的一些理化特性[18-19]，不同的杂粮淀粉，其颗粒大小和外貌形态都有所差异。

淀粉颗粒的电镜扫描（SEM）图见图7，不同淀粉的粒径大小和形态特点见表4。

图7 淀粉颗粒的电镜扫描（SEM）图

表4 不同淀粉的粒径大小和形态特点

由图7和表4可知，绿豆淀粉的颗粒粒径较大，高粱和苦荞的淀粉颗粒较小，且变化幅度较大，小米的淀粉颗粒较均匀。

3 结论

几种杂粮淀粉中糯玉米的直链淀粉显著小于其他杂粮淀粉（p＜0.05），因其直链淀粉含量少，故糯玉米淀粉的溶解度、膨胀度都明显高于其他杂粮淀粉（p＜0.05），且糊化温度低，老化程度也明显低于其他杂粮淀粉（p＜0.05），表明糯玉米淀粉可满足液体食品中需添加淀粉具有的特性。绿豆淀粉的透光率明显高于其他杂粮淀粉（p＜0.05），用于乳制品和甜点等有较好的细腻口感和光泽诱人的外观。苦荞的析水率显著小于其他杂粮淀粉（p＜0.05），表明苦荞淀粉具有优良的抗冻融稳定性。这几种杂粮淀粉的颗粒大小有所差异，绿豆淀粉的颗粒较大，而苦荞和高粱的淀粉颗粒较小，且变化幅度最大，小米的淀粉颗粒较均匀。