鷹嘴豆、飯豆、綠豆淀粉性質的比較

任順成 李翠翠 鄧穎穎

(河南工業大學糧油食品學院,鄭州 450052)

鷹嘴豆、飯豆、綠豆淀粉性質的比較

任順成 李翠翠 鄧穎穎

(河南工業大學糧油食品學院,鄭州 450052)

以鷹嘴豆、飯豆、綠豆淀粉為對象,研究了不同豆類淀粉的糊化性、膨脹度、溶解度、淀粉 -碘復合物的可見光譜、淀粉糊的透明度、凍融穩定性、凝沉性以及沉降體積等性質。結果表明:綠豆淀粉的成糊溫度和峰黏度最高,而鷹嘴豆淀粉的熱糊穩定性和冷糊穩定性最好;3種淀粉的膨脹度和溶解度均隨溫度的升高而增加,并且淀粉碘復合物可見光光譜的最大吸收波長都在 620 nm左右。綠豆淀粉糊的透明度、凍融穩定性和凝沉性最好,沉降體積最大。

鷹嘴豆 飯豆 綠豆 淀粉性質

淀粉是綠色植物果實、種子、塊莖、塊根的主要成分,是植物利用二氧化碳與水進行光合作用合成的產物,重要的可再生工業原料,近年來在淀粉特性及應用研究方面的成果不少[1]。在我國,玉米淀粉約占總產量的 80%,木薯淀粉占 14%,其他薯類、谷類及野生植物淀粉占 6%[2]。豆類淀粉是淀粉四大來源之一,近來部分豆類作物淀粉也得到了廣泛應用,例如鷹嘴豆淀粉是棉毛、絲等紡織原料上漿和拋光及制造工業用膠的優質原料;綠豆淀粉穩定性和透明度均好,糊絲較長,凝膠強度大,宜作勾芡和制作粉絲、粉皮、涼粉的原料[3];豌豆除供直接食用外,由于出粉率高,來源廣,價格低廉,很多粉絲廠家都用它來替代綠豆制粉絲、粉皮及其他產品。

淀粉特性主要包括淀粉的化學特性、糊化特性、溶解特性、膨脹特性、淀粉的老化 (回生)特性、淀粉的凝膠特性等,其中淀粉的糊化特性尤其重要[4]。本試驗以鷹嘴豆、飯豆、綠豆淀粉為研究對象,對其主要性質,如化學特性、糊化特性、溶解特性、膨脹特性、凝沉性等進行研究,以期為淀粉資源的開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.2.1 試驗材料

鷹嘴豆淀粉、綠豆淀粉、飯豆淀粉,實驗室自制;無水亞硫酸鈉、無水乙醇、氫氧化鈉、石油醚、碘化鉀、碘等均為分析純。

1.2.2 試驗設備

UV-2000紫外可見光分光光度計:尤尼柯 (上海)儀器有限公司;SHZ-(D III)循環水式真空泵:鞏義市予華儀器有限公司;FW-200粉碎機:北京中興偉業儀器有限公司;RE-52旋轉蒸發器:上海亞榮生化儀器廠;TDL-5低速離心機:湖南星科科學儀器有限公司;85-2恒溫磁力攪拌器:上海司樂儀器有限公司;RVA-4型快速黏度分析儀:澳大利亞Ne2 wportScientific公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 淀粉的分離

挑選飽滿的豆子,用 0.3%的 Na2SO3溶液在室溫下浸泡至軟化,便于脫皮,除皮后加入適量的水于打漿機中打漿,勻漿反復幾次加水過濾,濾液靜置4～5 h后傾去上清液,沉淀的淀粉用 0.01 mol/L的NaOH脫蛋白,然后反復水洗,洗至中性,50℃烘干,過 100目篩后用石油醚脫脂后烘干即得淀粉樣品,儲存備用[5]。按此方法獲得的淀粉純度在 97%以上。

一般簡易工藝流程:

1.2.2 淀粉的糊化特性

準確稱取已知水分含量的粗淀粉 3 g,加入蒸餾水,混合于專用鋁盒內,調成一定濃度的淀粉乳,在RVA-4型快速黏度分析儀上測定糊黏度曲線和特征值。測定條件:50℃下保持 1 min,以 5℃/min的速度上升到 95℃(9 min);95℃下保持 7 min,以6℃/min下降到 50℃(7.5 min);50℃下保持 4.5 min,攪拌器在起始 10 s內轉動速度為 960 r/min,之后保持在 160 r/min[6]。

1.2.3 溶解度和膨潤力

將質量分數 2.0%的淀粉乳,分別在 90、85、80、75、70、65與 60℃不同溫度水浴加熱并攪拌 30 min,再以 3 000 r/min離心 20 min,分離上層清液,烘干稱重為水溶淀粉量,計算溶解度,下層為膨脹淀粉部分,由膨脹淀粉質量計算膨潤力[5]。

1.2.4 淀粉 -碘復合物可見光譜分析

取質量分數為 1%的 3種不同淀粉溶液各1 mL,分別置于 100 mL容量瓶并用蒸餾水稀釋,各添加0.2 mL碘顯色液后,分別定容至 100 mL,然后取樣于比色皿在紫外可見分光光度計于 420～800 nm的可見光波段進行掃描,得到吸收光譜圖[5]。

1.2.5 透明度

取 1.0 g干淀粉,加蒸餾水 100 mL,配制質量分數為 1%的淀粉乳。取質量分數 1%的淀粉乳 50 mL放入 100 mL燒杯中,置于沸水浴中加熱攪拌 15 min,并保持原有體積,冷卻至 25℃。用 1 cm的比色杯在 620 nm波長下分別測放置 0、12、24、36、48、60、72 h的糊的透光率,以蒸餾水作為空白,設蒸餾水的透光率為 100%[5]。

1.2.6 糊的凍融穩定性

將質量分數 3%的淀粉乳在沸水浴中加熱20 min,冷卻至室溫,然后置于 -20～-15℃的冰箱中冷凍,24 h后取出,自然解凍,在 3000 r/min的離心機中離心 20 min,棄去上清液,稱取沉淀物的質量,計算析水率[5]。

析水率 =(糊重 -沉淀物重)/糊重 ×100%

1.2.7 糊的凝沉性

配制質量分數 6.0%的淀粉糊,冷卻至室溫稱取一定量的糊置于 2℃冰箱中,24 h后取出離心處理(3 000 r/min,15 min),以離心后水的質量和淀粉糊的總質量之比作為凝沉值[5]。

1.2.8 糊的沉降體積

配制質量分數 1.0%的淀粉糊冷至室溫,取 100 mL于 100 mL量筒靜置 24 h,記錄不同時間淀粉糊體系上清液的體積,其中 24 h淀粉糊所下沉的體積為沉降體積[5]。

2 結果與討論

2.1 淀粉的糊化性質研究

淀粉懸浮液的黏度反映了淀粉懸浮液在加熱和冷卻過程中淀粉的糊化特性。黏度曲線主要受分子質量和淀粉顆粒大小以及直、支鏈所占比例的影響。表 1為不同豆類淀粉糊化過程中的特征值。

表 1 不同豆類淀粉糊化過程中的特征值

從表 1可知,鷹嘴豆的成糊溫度是 76.0℃,飯豆的成糊溫度是 72.8℃,綠豆的成糊溫度是 80.7℃。糊化溫度因直鏈淀粉含量、結晶度和支鏈淀粉結構等的不同而存在差異。一般來說,直鏈含量高、結晶度高、支鏈外鏈較長的淀粉晶體結構緊密,晶體熔解所需熱量大,導致糊化溫度較高[7]。當溫度高于糊化溫度時晶體崩解,淀粉顆粒開始溶脹,黏度突然升高,并逐漸達到峰值。綠豆淀粉的黏度明顯高于飯豆和鷹嘴豆,這可能是由于在升溫過程中綠豆淀粉顆粒的膨脹程度大,而飯豆和鷹嘴豆的膨脹程度小所致。淀粉的類型、濃度、純度、細度等均是黏度的影響因素[7]。在保溫期,吸水溶脹后的淀粉顆粒變軟,在高溫和機械剪切力的作用下破碎,使黏度下降。降落值反映淀粉的熱糊穩定性,鷹嘴豆淀粉的降落值小,表明其溶脹后的淀粉顆粒強度大,不易破裂,導致其熱糊穩定性好;綠豆淀粉的降落值相對較大,熱糊穩定性較差。飯豆淀粉的熱糊穩定性居于其中。回升值反映淀粉冷糊的穩定性和老化趨勢,飯豆淀粉的回升值大于綠豆淀粉大于鷹嘴豆淀粉,這與它們的直鏈淀粉的聚合度和支鏈淀粉的結構有關,直鏈淀粉聚合度高,支鏈淀粉外鏈長的淀粉易于老化,冷糊穩定性差[8]。

2.2 淀粉的溶解度和膨潤力

不同豆類淀粉的膨潤力、溶解度見圖 1、圖 2。

由圖 1、圖 2可知,豆類淀粉樣品隨加熱溫度上升,膨脹度上升,同時淀粉的溶解度也增加,并且膨脹度和溶解度的大小次序均為綠豆淀粉 >鷹嘴豆淀粉 >飯豆淀。淀粉顆粒的膨脹是從相對松散的無定性區開始,然后是靠近結晶區的無定性區,最后是結晶區。膨脹度與溶解度反映的是淀粉與水之間相互作用的大小[9]。樣品中的微量蛋白質和其他成分也會對測定結果造成影響。

2.3 淀粉糊的透明度

淀粉糊的透明度見表 2。

表 2 淀粉糊的透明度/%

從表 2可知,豆類淀粉的透明度隨時間的延長而逐漸變小。綠豆淀粉糊的透明度最高,飯豆淀粉糊次之,鷹嘴豆淀粉糊最低。淀粉糊化后,其分子重新排列相互締合的程度是影響淀粉糊透明度的重要因素。如果淀粉顆粒在吸水與受熱時能夠完全膨脹,并且糊化后淀粉分子也不發生相互締合,則在淀粉糊液中無殘存的淀粉顆粒以及回生后所形成的凝膠束,因此淀粉糊就非常透明,當光線穿過淀粉糊液時,無反射和散射現象產生,此時透明度就高。直鏈淀粉含量和淀粉的純度也直接影響淀粉糊的透明度,直鏈淀粉與脂肪可生成直鏈淀粉 -脂肪復合物,若其生成量少,能提高糊的透明度[5]。

2.4 淀粉 -碘復合物可見光譜分析

淀粉 -碘復合物可見光譜分析見圖 3～圖 5。

由圖 3～圖 5可以看出,鷹嘴豆淀粉、飯豆淀粉和綠豆淀粉的淀粉碘復合物可見光吸收光譜的形狀十分相似,都有最大吸收峰,并且最大吸收波長在620 nm左右,但不同淀粉的吸光度不同,綠豆淀粉的吸光度較高,鷹嘴豆淀粉次之,飯豆淀粉最低。吸光度的大小與直鏈淀粉含量相關[5]。

2.5 淀粉糊的凍融穩定性、凝沉性和沉降體積

不同淀粉糊的凍融穩定性、凝沉性和沉降體積見表 3。

表 3 淀粉糊的凍融穩定性、凝沉性和沉降體積

由表 3可知,綠豆淀粉的凍融穩定性最高,其次是鷹嘴豆淀粉,飯豆淀粉的凍融穩定性最低。析水率的高低反映了淀粉凍融穩定性的好壞,析水率低則凍融穩定性好,利于在冷凍食品中的應用[9]。淀粉糊的凝沉現象也稱為老化現象,淀粉凝沉現象主要是淀粉分子鏈間經氫鍵結合成束狀結構,而使其溶解度降低的結果[10]。飯豆淀粉的凝沉值比鷹嘴豆和綠豆淀粉大,這可能是因為飯豆淀粉中含有的非淀粉物質 (蛋白質和脂肪)含量高,使得回生后形成的凝膠塊強度比較弱,在離心作用下有較多的水分損失[5]。綠豆淀粉的沉降體積大,說明其淀粉糊形成凝膠的能力強。總之,綠豆淀粉糊的性質優于鷹嘴豆和飯豆淀粉。

3 結論

3.1 綠豆淀粉、鷹嘴豆淀粉和飯豆淀粉的糊化溫度分別為 80.7℃、76.0℃和 72.8℃;綠豆淀粉的峰黏度最高;鷹嘴豆淀粉的降落值和回升值最小,表明其熱糊穩定性和冷糊穩定性最好。

3.2 豆類淀粉的溶解度和膨脹度都隨溫度的上升而增大,并且膨脹度和溶解度的大小次序依次為綠豆淀粉、鷹嘴豆淀粉和飯豆淀粉。

3.3 鷹嘴豆、飯豆和綠豆淀粉碘復合物可見光吸收光譜的譜形相似,最大吸收波長在 620 nm左右,但不同淀粉的吸光度不同,綠豆淀粉的吸光度最強。

3.4 綠豆淀粉糊的透明度、凍融穩定性和凝沉性優于鷹嘴豆和飯豆淀粉,并且綠豆淀粉糊的沉降體積也最大,說明其淀粉糊形成凝膠的能力強。總之,綠豆淀粉糊的透明度、凍融穩定性、成膠強度和成膠能力均優于鷹嘴豆淀粉和飯豆淀粉。

[1]謝碧霞,鐘秋平,謝濤,等.淀粉的特性與應用研究現狀及發展對策[J].經濟林研究,2004,22(4):61-64

[2]林海燕,羅學剛.淀粉溶膠流變特性及應用研究進展[J].食品工業科技,2005,26(3):183-185

[3]郝小燕,麻 浩.豆類淀粉研究綜述 [J].糧油食品科技,2007,15(3):11-14

[4]姜錫瑞.酶制劑應用技術[M].北京:中國輕工業出版社,1996,26-28

[5]繆銘,江波,張濤,等.不同品種鷹嘴豆淀粉的理化性質研究[J].食品科學,2008,29(6):79-82

[6]張濤,繆銘,江波,等.不同品種鷹嘴豆淀粉糊與凝膠特性研究[J].食品與發酵工業,2007,33(9):6-10

[7]錢建亞,顧林.三種常用淀粉糊化測定方法的比較[J].西部糧油科技,1999,24(4):42-46

[8]樊明濤,王銀瑞,蔡靜,等.綠豆淀粉的分離及特性研究[J].西北農業學報,1996,5(2):93

[9]岳曉霞,毛迪銳,趙全,等.玉米淀粉與玉米變性淀粉性質比較研究[J].食品科學,2005,26(5):116-118

[10]趙全,岳曉霞,毛迪銳,等.四種常用淀粉物理性質的比較研究[J].食品與機械,2005,21(1):22-24.

Comparison of Starch Properties of Chickpea,MungBean and Rice Bean

Ren Shuncheng Li Cuicui Deng Yingying
(School of Food Science and Technology,Henan University of Technology,Zhengzhou 450052)

Starch properties of chickpea,rice bean and mung bean were studied,such as paste properties,s well2 ing power and solubility,absorption spectra of compounds of starch with iodine,transparency,freeze-thaw stability,degree of retrogradation and sedimentation volume of starch paste,et al.Results:The pasting temperature and final viscosity ofmung bean starch are the highest,but the paste stability of chickpea starch is the best.The s welling power and solubility of the three kinds of legume starch are enhanced with temperature rising and all the compounds of starch and iodine have maximal absorbance at 620 nm.The transparency,freeze-thaw stability and degree of retro2 gradation ofmung bean starch are the best,and its sedimentation volume is the largest.

chickpea,rice bean,mung bean,starch property

TS235.3

A

1003-0174(2011)01-0061-04

2010-01-04

任順成,男,1963年出生,副教授,博士,碩士生導師,食品營養與功能食品