燕麥發芽過程中淀粉理化特性的變化

徐建國

燕麥發芽過程中淀粉理化特性的變化

徐建國

(山西師范大學食品科學與工程系，臨汾 041004)

以山西產裸燕麥為原料，在控制的條件下發芽72 h，每間隔12 h取樣，測定燕麥淀粉的顆粒結構、溶解度等理化特性。結果表明，燕麥發芽過程中，其淀粉顆粒仍保持了原淀粉的外貌形態和X－射線衍射A型圖譜特征。發芽處理使燕麥淀粉的溶解度增加，膨脹度減小，同時會導致淀粉凍融穩定性變差，易于老化。但適度的發芽可增加淀粉的透明度，增強淀粉糊的熱穩定性和冷穩定性。

燕麥 淀粉 發芽

相關研究表明，適當的發芽處理可以降低或消除谷物中有害或抗營養物質的含量，提高消化率;增加谷物中限制性氨基酸和維生素等營養物質的含量，改善谷物食品的風味;可以有效提高生物活性成分，如γ－氨基丁酸、黃酮類物質等［1－2］。燕麥(Avena L．)作為一種人類和動物消費的谷物，營養豐富，且富含多種生物活性成分［3－4］，具有抗氧化、降血脂和降血糖等多種生理功能［4－6］。研究發現，發芽可使燕麥酚類物質、γ－氨基丁酸的含量增加［7－8］。淀粉是燕麥的主要營養成分，其理化性質與糧食的食用品質、加工特性直接相關。一些關于糙米的研究表明，糙米淀粉糊的理化特性會隨著發芽的進行而發生變化，但有關發芽過程中燕麥淀粉理化性質的動態變化目前仍未有詳細報道。試驗以山西產裸燕麥籽粒為材料，研究了發芽過程中燕麥淀粉的顆粒結構、溶解度、膨脹度等理化性質的動態變化，以期為燕麥資源的進一步開發利用提供參考。

1 材料與方法

1．1 試驗材料與試劑

裸燕麥:山西呂梁地區，于2008年秋天收獲;氫氧化鈉:西隴化工股份有限公司;堿性蛋白酶:南寧龐博生物工程有限公司。

1．2 主要儀器與設備

5840R冷凍離心機:Gene公司;TU－1900紫外分光光度計:北京普析通用有限公司;Quanta－200環境掃描電子顯微鏡:Philips－FEI公司;德國布拉本德微型糊化黏度儀:Brabender OHG;D8 Focus X－射線(粉末)衍射儀:德國Bruker公司。

1．3 試驗方法

1．3．1 燕麥的浸泡和發芽

干燥的燕麥籽粒用1%的次氯酸鈉溶液浸泡30 s消毒，沖洗干凈，在25℃下用去離子水浸泡12 h，每4 h換水通氣1次。浸泡結束后取部分樣品記作S12，其余樣品瀝干水分后平鋪在濾紙上，在培養箱中發芽72 h，發芽過程中保持相對濕度95%以上，每間隔12 h取樣，樣品分別記作G12、G24、G36、G48、G60、G72。所有樣品取樣后立即冷凍干燥，－20℃保存直到樣品分析。

1．3．2 燕麥淀粉的制備

參照文獻［9］所述方法，稍加修改。稱取燕麥100 g，用微型植物粉碎機粉碎，加1 000 mL蒸餾水，用NaOH溶液調整pH為12左右，添加4 g堿性蛋白酶，置于在45℃恒溫水浴中，振蕩酶解4 h，靜置30 min后，倒掉上層雜質，再以1∶5的料水比加入蒸餾水，搖勻后以4 000 r/min的轉速離心15 min，刮去沉淀上層的雜質，重復3次，最后得到的淀粉在鼓風干燥箱中40℃烘干。

1．3．3 淀粉顆粒形貌及粒度大小分析

將淀粉樣品均勻分布在導電雙面膠的樣品臺面上，在真空條件下噴上一層鉑金，然后固定在載物臺上用掃描電子顯微鏡觀察淀粉顆粒的形態和粒度大小。

1．3．4 淀粉顆粒的晶體結構

采用粉末衍射法測定［10］。X－射線衍射儀分析條件:特征射線Cu Kα，管流40 mA，管壓40 kV，掃描范圍2θ=4～60°，掃描速度12°/min。

1．3．5 淀粉糊的溶解度與膨脹度［11］

稱取淀粉配制20 g/L的淀粉乳，30℃恒溫加熱并維持30 min，3 000 r/min離心20 min，取上清液烘干稱重得水溶性淀粉質量A;另稱重離心管下層膨脹淀粉質量P，計算溶解度和膨脹度:

溶解度S=(A/W)×100%

膨脹度B=P/［W×(100－S)］×100%

式中:W為淀粉樣品質量/g。

1．3．6 淀粉糊透明度的測定［12］

稱取燕麥種子淀粉1．0 g加入100 mL水，用沸水浴加熱30 min，使淀粉完全糊化，加蒸餾水以保持體積不變，冷卻至室溫后在波長620 nm測定透光率。

1．3．7 淀粉老化值的測定［12］

將一定濃度的淀粉乳于沸水浴上加熱并維持30 min，使淀粉完全糊化，期間補加蒸餾水保持體積不變。冷卻至室溫后，將一定量的淀粉糊置于－40℃冰箱放置24 h后取出，室溫解凍后3 000 r/min離心15 min，稱量得沉淀物質量，計算老化值。老化值=(離心前淀粉糊質量－離心后沉淀質量)/離心前淀粉糊質量×100%。

1．3．8 淀粉糊的凍融穩定性［11］

配置質量分數為6%的淀粉乳，在沸水浴中攪拌加熱15 min，冷卻至室溫。取定量的淀粉糊置于離心管中，在－20～－18℃的冰箱中放置24 h后，取出、室溫解凍。以3 000 r/min的速度離心15 min，稱取沉淀物的質量，計算析水率。若無水析出，則繼續冷凍直至有水析出為止。析水率=(糊的質量－離心管中沉淀物的質量)/糊的質量×100%。

1．3．9 淀粉黏度參數的測定

稱取淀粉樣品配置成8%的淀粉乳，加入Brabender糊化儀的回轉杯中。設定測定參數為:回轉杯的轉速為250 r/min，淀粉乳從30℃開始升溫計時，以7．5℃/min的速度升溫至93℃，并保溫10 min，再以同樣的速度冷卻到50℃，并保溫10 min。

2 結果與分析

2．1 燕麥發芽過程中淀粉顆粒外貌的變化

由圖1可以看出，燕麥淀粉顆粒幾何圖形不規則，極少數淀粉顆粒為球形，顆粒大，多為卵圓形和多角形，分布不均勻，顆粒較小，粒徑差異大，平均粒徑范圍為1～6μm。燕麥發芽過程中，雖然淀粉含量及其組成發生了變化，但淀粉顆粒結構變化不明顯。這與鄭藝梅［1］對發芽糙米淀粉的研究結果一致。張國權［13］研究蕎麥淀粉發現，發芽使蕎麥粉中的部分淀粉顆粒水解而呈現多孔狀，且發芽時間越長，多孔淀粉顆粒就越多。這種差異可能與發芽條件、籽粒的種類和結構及淀粉結構有關。

圖1 發芽燕麥淀粉掃描電鏡圖

2．2 燕麥發芽過程中淀粉粒微晶結構的變化

燕麥及其處理樣品淀粉X－射線衍射圖譜及其特征譜線見圖2。由圖2和表1可以看出，燕麥淀粉在2θ為15、17、18和23°附近出現強衍射峰，與糜子、玉米及蕎麥淀粉的微晶結構相似，為A型圖譜［10，13］;淀粉在2θ為20°附近處出現了中等強度的衍射峰，說明制備的燕麥淀粉中有少量的脂類物質存在［14］。發芽處理得到的燕麥淀粉仍保留了原淀粉的衍射圖譜特征峰，其X－射線衍射圖譜仍為A型，但峰強度發生了一些變化，表明發芽過程中的淀粉水解反應主要發生在淀粉顆粒的無定形區［13］。隨著發芽時間的延長，結晶度有逐漸增加趨勢，但變化不明顯，這與發芽過程中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量及其比例的變化有關［15］。

圖2 燕麥淀粉的X－射線衍射圖譜

2．3 發芽過程中淀粉溶解度與膨脹度的變化

由圖3可以看出，燕麥淀粉的溶解度隨著發芽的進行而增大，在發芽36 h增加了1．3倍左右，達到最大值，之后溶解度逐漸下降。與之相反，發芽處理使燕麥淀粉的膨脹度減小。淀粉的溶解和膨脹與淀粉的分子大小、形態、直鏈和支鏈淀粉的比例以及支鏈淀粉中長鏈、短鏈所占的比例、溫度有關。相對來說，發芽36～48 h的燕麥淀粉的溶解度和膨潤力均較好。

圖3 燕麥發芽過程中淀粉的溶解度及膨脹度

2．4 燕麥發芽過程中淀粉糊透明度的變化

淀粉糊的透明度直接影響到產品的外觀及產品的可接受性。由圖4可以看出，燕麥發芽后淀粉糊的透光率大致先減小后增加，并在發芽36 h后達到峰值，之后透明度逐漸下降。這與發芽糙米［15］和鷹嘴豆［16］淀粉化學改性后其淀粉糊的透明度的變化相一致。淀粉糊透明度的提高，有利于其在飲料中的應用。

圖4 燕麥發芽過程中淀粉糊的透明度

2．5 燕麥發芽過程中淀粉糊老化值的變化

由圖5可以看出，在不同發芽階段的燕麥淀粉糊老化值的變化有差異，但與原糧相比，發芽燕麥淀粉糊的老化值均呈增加趨勢。淀粉老化的本質是糊化的淀粉分子在冷卻過程中氫鍵重新形成，使溶解度降低所致。因此，淀粉的老化與直鏈、支鏈淀粉含量直接相關。

圖5 發芽過程中淀粉糊的老化值和凍融穩定性

2．6 發芽過程中淀粉糊凍融穩定性的變化

由圖5可以看出，發芽過程中，燕麥淀粉糊凍融穩定性的變化趨勢與其老化值的變化基本一致，即發芽也會導致淀粉凍融穩定性變差，在凍融中淀粉的膠體結構易破壞，使食品不能保持原有的質構，從而影響其品質，不宜在冷凍食品中使用。淀粉的凍融穩定性同樣與直鏈淀粉含量有關。

2．7 燕麥發芽過程中淀粉糊化特性的變化

由表1可以看出，燕麥發芽過程中淀粉黏度特性存在一些差異。燕麥原糧淀粉的起始糊化溫度(A)為60．2℃，在浸泡和發芽12 h時淀粉起始糊化溫度降低，此后逐漸升高。燕麥淀粉的峰值黏度(B)為296 BU，在發芽24 h內峰值黏度沒有變化，此后峰值黏度逐漸增大，發芽72 h增加了54．73%。燕麥淀粉糊在高溫作用下，主要表現為93℃起始恒溫糊化阻力(C)為250 BU，恒溫結束起始降溫糊化阻力(D)為148 BU。發芽過程中，淀粉起始恒溫糊化阻力和起始降溫糊化阻力在發芽12 h內沒有明顯變化，之后均明顯增加。燕麥淀粉糊在降溫及低溫過程中，降溫結束糊化阻力(E)和恒溫結束糊化阻力(F)分別為382 BU和393 BU，二者在發芽過程中的變化趨勢與起始恒溫糊化阻力和恒溫結束起始降溫糊化阻力的變化趨勢一致。燕麥淀粉的破損值(B～D)為148 BU，發芽12 h內破損值沒有變化，之后破損值降低，發芽36 h破損值最小為92 BU，其淀粉熱糊黏度穩定性最好。再延長發芽時間，其熱黏度穩定性變差。燕麥淀粉的回生值(E～D)為134 BU，發芽時回生值逐漸降低，在發芽24 h回生值最小;在發芽24～36 h期間，回生值急劇增加，凝膠形成能力遠遠高于燕麥原糧，易于老化。F－E表示淀粉糊的冷穩定性，差值大則穩定性差。與原糧相比，發芽12 h內，燕麥淀粉糊的冷穩定性沒有明顯變化，之后，淀粉糊的冷穩定性有一定程度的增強。

表1 發芽過程中燕麥淀粉的黏度參數

3 結論

3．1 燕麥發芽過程中，淀粉顆粒外貌結構變化不明顯;淀粉仍保留了原淀粉的衍射圖譜特征峰，其X－射線衍射圖譜仍為A型，但峰強度發生了一些變化。隨著發芽時間的延長，結晶度有逐漸增加趨勢，但變化不明顯。

3．2 燕麥淀粉的溶解度隨著發芽的進行而增大，在36 h達到最大值，與之相反，發芽處理使燕麥淀粉的膨脹度減小;燕麥發芽后淀粉糊的透光率大致先減小后增加，但發芽會導致淀粉凍融穩定性變差，易于老化。

3．3 燕麥發芽過程中，淀粉黏度特性存在一些差異。燕麥淀粉的起始糊化溫度、峰值黏度、始恒溫糊化阻力、起始降溫糊化阻力、在發芽12 h內沒有明顯變化，之后均隨著發芽的進行逐漸增加。燕麥淀粉糊在降溫及低溫過程中，其降溫結束糊化阻力和恒溫結束糊化阻力在發芽過程中的變化趨勢與起始恒溫糊化阻力和恒溫結束起始降溫糊化阻力的變化趨勢一致。破損值和回生值在發芽過程中先降低后增加，分別在發芽36 h和24 h達到最小值。燕麥淀粉糊的冷穩定性發芽12 h內沒有明顯變化，之后，淀粉糊的冷穩定性有一定程度的增強。

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Changes in the Physicochemical Properties of Starch in Oats(Avena nuda L．)during Germination

Xu Jianguo
(Departerment of Food Science and Engineering，Shanxi Normal University，Linfen 041004)

Oat grains cultivated in Shanxi Province germinated for 72 h under controlled conditions．Samplings were carried out every 12 h and the physicochemical properties of oat starch，such as the granular structure，solubility and so on．Results showed that during germination，the starch granules from oats still maintained the original shape，the A－type characteristics of the X－ray diffraction pattern．Germination increased the solubility and decreased swelling value of starch，and resulted in the poor freeze－thawing stability，which makes starch gets gelatinized easily．Moderately germination increased the transparency of starch from oats and enhanced the hot paste stability，cool paste stability．

oat(Avena nuda L．)，starch，germination

TS201．1

A

1003－0174(2012)05－0027－05

時間:2012－03－22 13:49

網絡出版地址:http://www．cnki．net/kcms/detail/11．2864．TS．20120322．1349．001．html

山西省高校科技開發項目(2010112)

2011－09－30

徐建國，男，1971年出生，副教授，食品科學