云南特色豆類淀粉特性研究

任順成 常云彩 鞏 藹

(河南工業大學糧油食品學院1，鄭州 450001)(云南省糧油科學研究院2，昆明 650053)

云南特色豆類淀粉特性研究

任順成1常云彩1鞏 藹2

(河南工業大學糧油食品學院1，鄭州 450001)(云南省糧油科學研究院2，昆明 650053)

以云南產的花生豆、劍川荷包豆、麗江大花豆、昆明白花豆、紫月亮、雀蛋豆、保山透心綠蠶豆、保山大綠豆等8種豆類為原料，研究了這幾種淀粉的糊化特性、溶解度和膨潤力、透明度、糊的凍融穩定性、凝沉性和沉降體積。結果表明:保山透心綠蠶豆淀粉的成糊溫度最高,達到94.9 ℃；析水率為67.7%，其凍融穩定性較好；劍川荷包豆淀粉的降落值和回升值分別為0.98、2.37 Pa·s，熱糊穩定性和冷糊穩定性均較差，但黏度最大，透明度較好；8種豆類淀粉的溶解度和膨潤力均隨溫度升高而增大；昆明百花豆淀粉的凝沉值最高，達13.8%；保山大綠豆淀粉的沉降體積最大，達18.8 mL。

豆類 淀粉特性 云南省

云南省位于中國西南部，地處低緯度高原，獨特的地理環境和氣候條件，使其豆類種植的多樣化有著得天獨厚的優勢，僅食用豆類就有12個屬17類上千個品種。與普通的大豆、綠豆、紅豆等豆類作物相比，云南省地方特色豆類品種的研究相對較少，也使得其生產沒有形成一定規模，深加工環節相對較為薄弱[1]。

淀粉是豆類種子中最為豐富的碳水化合物，雜豆中的淀粉質量分數為50%左右。由于豆類淀粉中含有較高比例的直鏈淀粉，并具有凝膠透明性好、熱黏度和凝膠強度高等優良淀粉特性，所以常被人們用來制作傳統豆類制品[2-3]。淀粉除了供食用之外，豆類淀粉在醫藥、飼料等相關行業應用也存在著很大的潛力。近幾年來，國外對豆類淀粉的研究相對比較活躍，特別是對抗性淀粉性質方面的研究成果比較突出，已有一些豆類淀粉產品上市。然而，國內對豆類淀粉的研究以及開發綜合利用仍處于初級階段，工業化、產業化進程較為緩慢。但是，隨著國內外學術交流的不斷加強和人們對豆類淀粉的功能性質的不斷認識，國內一些研究機構已經開始了對豆類淀粉進行重點的研究。豆類淀粉憑借其諸多優良的功能性質，將會在食品功能性和食品營養性拓展領域發揮巨大的作用。而云南省滇西位于海拔1 500～2 200 m的高原地區，晝夜溫差大，對作物生長影響較大，所以本實驗材料的收集選擇了具有特殊地理位置的滇西，且在當地種植面積相對較大、研究較少的8種豆類種子，通過對云南滇西8種特色豆類淀粉特性的研究，對推動云南當地豆類資源的深度開發具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

豆類樣品包括花生豆、劍川荷包豆、麗江大花豆、昆明白花豆、紫月亮、雀蛋豆、保山透心綠蠶豆、保山大綠豆等8種，均收集于滇西。

1.2 主要設備

FW-200粉碎機：北京中興偉業儀器有限公司；標準分樣篩：浙江上虞市五四儀器篩具廠；電熱鼓風干燥箱：上海樹立儀器廠有限公司；722S可見分光光度計：上海精密科學儀器有限公司；循環水式真空泵：鞏義市予華儀器有限公司；快速黏度分析儀：澳大利亞NewportScientific 公司；TDL-5低速離心機：湖南星科科學儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 淀粉的提取

稱取質量較好、外形飽滿的8種豆子各200 g，使用0.3%的無水亞硫酸鈉將豆子完全浸沒，浸泡24 h，軟化后去豆皮，用蒸餾水清洗，并在打漿機中打漿，然后以3 000 r/min離心20 min后傾去上層清液，加入0.01 mol/L的氫氧化鈉溶液洗去蛋白質3次。溶液洗至中性后再以3 000 r/min轉速下離心20 min，沉淀物在50 ℃的溫度下干燥，待烘干后粉碎過100目篩。隨后加入石油醚進行脫脂，再次放入50 ℃的干燥箱內烘干后即得淀粉樣品。將得到的淀粉樣品裝入自封袋內備用[4]。

1.3.2 淀粉的糊化特性

稱取淀粉3 g放入專用小鋁盒內，加入25 mL蒸餾水混合，將鋁盒卡入RVA旋轉塔，啟動測試。快速黏度分析儀測定參數設定: 50 ℃時開始計時，保持1 min,以10 ℃/min的速度將溫度提高到95 ℃，保溫2.5 min，再以同樣的速度冷卻到50 ℃，保溫2 min，起始10 s內，攪拌器的轉動速度為960 r/min，使物料混勻，隨后設置為160 r/min，測定淀粉糊黏度曲線和特征值[5-7]。

1.3.3 溶解度和膨潤力

配制質量分數為2.0%的8種淀粉懸浮液，分別控制溫度為60、70、80、90 ℃的條件下，水浴加熱并攪拌20 min，然后在3 500 r/min的轉速下離心30 min，取上層清液,烘干至恒重，稱量后得到水溶淀粉量；下層為膨脹淀粉部分,稱量計算膨潤力[8]。

1.3.4透明度

稱取一定量的淀粉樣品，加水配制10 mg/mL的淀粉糊，取出50 mL置于沸水浴中加熱攪拌15 min，此過程加水保持原體積不發生變化，取出后冷卻至室溫。在620 nm波長下以蒸餾水作為空白，分別測定0、12、24、36、48、60、72 h的淀粉糊透光率[9]。

1.3.5 糊的凍融穩定性

稱量一定量的淀粉樣品，配制成3%的淀粉乳液，在沸水浴中加熱并攪拌20 min，冷至室溫后置于零下18 ℃的冰箱中冷凍24 h后取出，室溫下解凍2 h， 配平后放入離心機中3 000 r/min下離心20 min，稱取沉淀物的質量[10]。

式中：m1為糊質量/g；m2為沉淀物質量/g。

1.3.6 糊的凝沉性

稱量一定量的淀粉樣品，配制成6.0%的淀粉乳液，在沸水浴中加熱并攪拌20 min，成為淀粉糊，取出冷卻至室溫。稱取一定量的淀粉糊置于2 ℃冰箱中，24 h后取出，然后在離心機中以3 000 r/min的轉速離心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[5-7]。

1.3.7 糊的沉降體積

稱量一定量的淀粉樣品，配制成1.0%的淀粉乳液，在沸水浴中加熱并攪拌20 min，使其成為淀粉糊，取出后冷卻至室溫。取100 mL靜置24 h，記錄24 h淀粉糊下沉的體積[5-7]。

1.3.8 數據處理

采用SPSS 17.0統計軟件進行數據分析，應用方差分析進行顯著性分析，以P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結果與討論

2.1 淀粉糊的黏度

由表1可知，8種不同豆類淀粉成糊溫度的大小關系為：保山透心綠蠶豆>劍川荷包豆>紫月亮>麗江大花豆>花生豆>保山大綠豆>昆明白花豆>雀蛋豆。保山透心綠蠶豆淀粉的成糊溫度最高，為94.90 ℃。雀蛋豆淀粉的成糊溫度最低，為51.75 ℃。糊化溫度與淀粉中直鏈淀粉的含量、支鏈淀粉結構和結晶度有關。淀粉結構中的直鏈淀粉含量比較高，結晶度高的淀粉晶體結構會較為緊密，熔解晶體所需要的熱量也就越大，淀粉的成糊溫度也隨之較高[11]。8種豆類淀粉峰黏度的大小關系依次為：劍川荷包豆>昆明百花豆>紫月亮>保山大綠豆>麗江大花豆>花生豆>雀蛋豆>保山透心綠蠶豆。當溫度高于糊化溫度時，水分會進入淀粉微晶束間隙，導致晶體崩潰，淀粉顆粒發生溶脹，分子之間的氫鍵被破壞，分子結構發生伸展，進而黏度迅速升高，達到峰值。劍川荷包豆淀粉的黏度最大，而保山透心綠蠶豆淀粉的黏度最小，這可能是由于在升溫過程中劍川荷包豆淀粉顆粒的溶脹程度最大，而保山透心綠蠶豆淀粉顆粒溶脹程度最小所致。

表1 不同豆類淀粉糊化過程中的特征值

注：數據以平均值±標準偏差表示；同一行中不同字母表示存在顯著差異(P<0.05)。

8種豆類淀粉的降落值大小關系依次為：劍川荷包豆>昆明百花豆>紫月亮>保山大綠豆>麗江大花豆>雀蛋豆>保山透心綠蠶豆>花生豆。降落值反映淀粉的熱糊穩定性[12]，花生豆淀粉的降落值最小，說明淀粉顆粒膨脹后強度較大，而且還容易發生破裂，熱糊穩定性最好；反之，劍川荷包豆淀粉的降落值最大，熱糊穩定性最差。8種豆類淀粉的回升值大小關系依次為：劍川荷包豆>保山透心綠蠶豆>昆明百花豆>麗江大花豆>紫月亮>花生豆>雀蛋豆>保山大綠豆。回升值反映淀粉冷糊的穩定性和老化趨勢，劍川荷包豆淀粉的回升值最大，冷糊穩定性差，這可能與它的支鏈淀粉的結構和直鏈淀粉的聚合度兩個因素有關。一般來說，直鏈淀粉的聚合度高和支鏈淀粉外鏈長的淀粉較容易老化。保山大綠豆淀粉的冷糊穩定性最好。

2.2 淀粉的溶解度和膨潤力

不同豆類淀粉的溶解度和膨潤力見圖1和圖2。

圖1 不同豆類淀粉的溶解度

圖2 不同豆類淀粉的膨潤力

由圖1和圖2可知，8種豆類淀粉的溶解度和膨潤力均隨著溫度的上升而增加。淀粉溶解度和膨潤力這一重要的性質，可以反映出豆類淀粉與水分之間的相互作用關系。從圖1中可以得知，8種豆類淀粉的溶解度隨著溫度的升高而增大，因為豆類淀粉顆粒在過量的水分中受熱糊化，淀粉顆粒吸水后發生膨脹，同時直鏈淀粉未結晶部分也會隨著溫度的升高而溶解，因而淀粉顆粒的溶解度升高[13]。淀粉樣品中的一些其他成分如微量的蛋白質也會對測量的結果造成一定的影響。

2.3 淀粉糊的透明度

不同豆類淀粉糊的透明度見表2。

表2 不同豆類淀粉糊的透明度/%

注：數據以平均值±標準偏差表示；同一行中不同字母表示存在顯著差異(P<0.05)。

透明度是人們在選擇食品時可以直觀看到的指標之一，透明度的高低決定著此類淀粉產品的用途和可接受性。透明度高的豆類品種，在食品加工中會表現出很好的透明度和誘人的光澤。從表2可看出，不同豆類淀粉糊的透明度均隨著時間的增加而逐漸減小。不同豆類淀粉糊的透明度不同，劍川荷包豆淀粉糊的透明度最高，紫月亮淀粉糊最低。豆類淀粉糊化后，分子重排和相互締合的程度決定著淀粉糊透明度的好壞。如果淀粉糊化后分子間不發生締合現象，而且淀粉顆粒在吸水與加熱時完全膨脹，那么在淀粉糊液中沒有多余的淀粉顆粒存在，也沒有回生后形成的凝膠束，淀粉糊的透明度就會很高。淀粉的顆粒結構與非淀粉成分的含量均會對淀粉糊的透明度產生較大的影響。直鏈淀粉含量和淀粉的純度也會直接影響淀粉糊的透明度。例如，直鏈淀粉與脂肪可以生成直鏈淀粉—脂肪復合物，從而會降低淀粉糊的透明度。若可以減少其生成量，則能提高淀粉糊的透明度[14]。由SPSS軟件分析得知不同品種的淀粉糊的透明度差異性顯著，不同放置時間的豆類淀粉糊的透明度差異性顯著(P均小于0.05)。

2.4 淀粉糊的凍融穩定性

不同淀粉糊的凍融穩定性見表3。

表3 不同豆類淀粉糊的凍融穩定

注：數據以平均值±標準偏差表示；同一列中不同字母表示存在顯著差異(P<0.05)。

析水率低的淀粉糊，凍融穩定性一般比較好，有利于其在冷凍食品中的應用。由表3可知，保山透心綠蠶豆淀粉的析水率最低，其凍融穩定性最好；花生豆淀粉的析水率最高，其凍融穩定性最差。淀粉顆粒的結構、大小和淀粉中含有的天然基團是影響不同的淀粉糊的凍融穩定性的重要因素[14]。

2.5 淀粉糊的凝沉性

不同淀粉糊的凝沉值見表4。

淀粉凝沉主要是淀粉糊化后隨著溫度降低，無序的淀粉顆粒又自動排列成序或者結晶，進而使其溶解度降低，產生沉淀。淀粉糊的凝沉值大小還與豆類淀粉中非淀粉物質(蛋白質和脂肪)的含量有關。由表4可知，昆明百花豆淀粉的凝沉值最大，這可能是由于昆明百花豆淀粉中非淀粉物質含量高，回生后的淀粉乳凝膠強度變弱，水分在離心作用下損失較多。

表4 不同豆類淀粉糊的凝沉值

注：數據以平均值±標準偏差表示；同一列中不同字母表示存在顯著差異(P<0.05)。

2.6 淀粉糊的沉降體積

不同淀粉的沉降體積見表5。

表5 不同豆類淀粉糊的沉降體積/mL

由表5可知，8種豆類淀粉沉降體積的大小關系依次為：保山大綠豆>保山透心綠蠶豆>紫月亮>雀蛋豆>花生豆>麗江大花豆>劍川荷包豆>昆明百花豆。豆類淀粉的沉降體積可以反映出形成凝膠的能力，保山大綠豆淀粉的沉降體積大，說明其保山大綠豆淀粉糊形成凝膠的能力較強。

3 結論

通過對8種不同豆類淀粉糊黏度特性的研究，可以得知，保山透心綠蠶豆淀粉的成糊溫度最高，為94.9 ℃；雀蛋豆淀粉的成糊溫度最低，為51.75 ℃。劍川荷包豆淀粉的黏度最大，而保山透心綠蠶豆淀粉的黏度最小。花生豆淀粉的降落值最小，說明熱糊穩定性最好；劍川荷包豆淀粉的降落值最大，熱糊穩定性最差。劍川荷包豆淀粉的回升值最大，冷糊穩定性差，保山大綠豆淀粉的冷糊穩定性最好。隨著溫度的升高，8種豆類淀粉的溶解度和膨潤力也隨之而增大。隨著放置時間延長，8種豆類淀粉糊的透明度均減小，其中劍川荷包豆淀粉糊的透明度最高，紫月亮淀粉糊的透明度最低。保山透心綠蠶豆淀粉的析水率最低，其凍融穩定性最好；花生豆淀粉的析水率最高，其凍融穩定性最差。昆明百花豆淀粉的凝沉值最大；保山大綠豆淀粉的沉降體積大，說明其淀粉糊形成凝膠的能力較強。

中國豆類品種繁多，產量較高，但在日常生活中人們所消費的豆類淀粉食品很少，由于豆類淀粉特性及其深加工的局限性，使得一些豆類品種在傳統食品的制作過程中受到一定的限制，倘若對豆類淀粉，尤其對在特殊地理環境下種植的特色豆類淀粉的理化性質進行深入研究，將有助于推動當地豆類淀粉的開發利用。

[1]梁泉,郭華春,尹元萍,等.云南省豆類作物生產的現狀及發展前景分析[J].2008(1):40-43

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

[3]Hoover R ,Ratnayake W S. Starch characteristics of black bean,chick pea, lentil, navy bean and pinto bean cultivars grown in Canada[J]. Food Chemistry, 2002,78(4):489-498

[4]任順成,李翠翠,李想,等.赤豆、刀豆、蕓豆淀粉性質的比較[J].食品研究與開發,2011,32(11): 36-39

[5]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

[6]杜雙奎,王華,聶麗潔.蕓豆淀粉理化特性研究[J].中國糧油學報,2012,27(8): 31-35

[7]Maribel Ovando-Martínez, Luis A, Bello-Pérez, et al. Starch characteristics of bean (PhaseolusvulgarisL.) grown in different localities[J]. Carbohydrate Polymers, 2011,85(1): 54-64

[8]許鑫,韓春然,袁美娟,等.綠豆淀粉和蕓豆淀粉理化性質比較研究[J].食品科學,2010,31(17):173-176

[9]潘元風,唐書澤,譚斌.4種不同品種蠶豆淀粉理化性質分析[J].食品與發酵工業,2007,33(5):16-20

[10]郭神旺,王充,單玉琳,等.甘肅主要雜豆淀粉理化特性分析[J].食品科學,2012,33(15):127-132

[11]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

[12] 沈鐘蘇,陳全斌,湛志華,等．腳板薯淀粉的理化性質研究[J].廣西師范大學學報,2005,23(2):77-80

[13] 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].食品機械,2005,26(5):116-118

[14] 汪明振,羅發興,黃強,等．蠟質馬鈴薯淀粉的顆粒結構與性質研究[J].食品工業,2008,(1):13-15.

Starch Properties of Characteristic Legume Seeds Grown in Yunnan

Ren Shuncheng1Chang Yuncai1Gong Ai2
(School of Food Science and Technology1, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001)(Yunnan Grain and Oil Science Research Institute2, Kunming 650033)

In this paper, eight kinds of legume seeds grown in Yunnan have been utilized as materials as kinds of haricol beans, Jianchuan′s lima beans, Lijiang′s runner beans, Kunming′s hyacinth beans, dolichos lablab, common beans, Baoshan′s faba beans and Baoshan′s horsebeans. The starch properties of those eight kinds of legume seeds have been studied in aspects as paste properties of starch, solubility, swelling power, transparency, freeze-thaw stability of paste, degree of retrogradation and sedimentation volume, et al. The results showed that the pasting temperature of starch of Baoshan′s faba beans is the highest of 94.9 ℃, with the drainage rate 67.7%, as well as its freeze-thaw stability is the best of all. The paste stability of Jianchuan′s lima beans is the worst, and its land value and appreciation were respectively 0.98 and 2.37 Pa·s, while its viscosity is the highest and transparency is the best. The solubility and swelling power of the eight kinds of bean starch were enhanced along with the temperature rising. The degree of retrogradation of starch of Kunming′s hyacinth beans is the largest to up to 13.8%. The sedimentation volume of starch of Baoshan′s horsebeans is the largest to up to 18.8 mL.

legume seeds, starch properties,Yunnan

TS235.3

A

1003-0174(2014)06-0033-05

時間：2014-05-13 16：51

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2864.TS.20140513.1651.003.html

云南省應用基礎研究計劃(2011FB144)

2013-12-09

任順成，男，1963年出生，副教授，食品營養與功能食品