乳熟期玉米糊化熱力學性質的分析

唐明霞， 陳 惠， 顧擁建， 袁春新

（1．江蘇沿江地區農業科學研究所，江蘇如皋226541；2.南通市農副產品加工技術協會，江蘇 南通226000）

乳熟期玉米糊化熱力學性質的分析

唐明霞1，2， 陳 惠1*， 顧擁建1， 袁春新1，2

（1．江蘇沿江地區農業科學研究所，江蘇如皋226541；2.南通市農副產品加工技術協會，江蘇 南通226000）

利用差示掃描量熱儀（DSC）對18種乳熟期玉米的糊化熱力學性質進行研究，探討玉米中主成分（水分，直鏈淀粉，支鏈淀粉及蛋白質質量分數）對其糊化熱力學行為的影響，分析其成分與玉米糊化熱力學參數之間的相關性。結果表明：水分質量分數、直鏈淀粉和支鏈淀粉的質量分數與起始糊化溫度（T0）、峰值糊化溫度（TP）均為極顯著正相關，而與終止糊化溫度（TC）、熱焓值（ΔH）的相關性均不顯著；此外，熱焓值（ΔH）與終止糊化溫度（TC）是極顯著相關。

乳熟期玉米；糊化熱力學性質；飲料加工原料

玉米乳熟期是指從灌漿末期到蠟熟期之前的一段時期，是玉米籽粒生長發育的主要時期[1]。越來越多的研究表明，乳熟期的玉米營養豐富，其含有的賴氨酸、可溶性糖、膳食纖維、維生素A等一些營養物質明顯高于成熟期的玉米[2]。因此，乳熟期的玉米適宜加工成營養豐富的飲料。在這些玉米飲料加工過程中，糊化是工藝流程不可缺少的重要工序，因為淀粉未完全糊化時，其顆粒中結晶區的存在會阻止酶水解作用。只有當玉米淀粉充分糊化的情況下，酶水解反應才比較均一，得到的低DE值產品的相對分子質量分布才較為均勻[3]。

隨著人們生活水平的提高，一些粗糧制飲品隨之被關注。近年來，關于玉米飲料的研究逐漸增多，有對玉米飲品的配方[4]、生產工藝[5-7]、酶解[8]、穩定性[9-10]等進行研究的；吳紅霞[11]在對甜玉米飲品開發的關鍵技術研究中，對粉碎設備破碎甜玉米粒的效果進行了比較研究。但是，目前對乳熟期玉米糊化的研究仍相對較少。本課題研究中主要以差示掃描量熱儀（DSC）研究18種乳熟期玉米糊化熱力學性質，為玉米飲料加工工藝的深入研究提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

18個品種玉米均采自江蘇沿江地區農科所試驗田。氫氧化鉀、鹽酸、乙醚，均為國產分析純。

1.2 儀器設備

差示掃描量熱儀 （DSC），美國TA Instruments公司制造；冰箱，青島海爾集團制造；HGl01—1A型電熱鼓風干燥箱，南京實驗儀器廠制造；50AB型膠體磨，沈陽航天集團制造；超微粉碎機，沈陽農業集團提供；還有分光光度計等常用儀器設備。

1.3 方法

1.3.1 乳熟期玉米漿制備流程乳熟期玉米→清理→脫粒→打漿→膠體磨→測定。

1.3.2 熱力學性質的測定采用美國TA公司Q10差示掃描量熱儀（DSC）進行測定，在十萬分之一天平上準確稱取約10 mg玉米漿，放入鋁盒內，密封，平衡1 h后，以10℃／min速率從40℃加熱到120℃，空盒作參比，記錄和計算起始糊化溫度（To）、峰值糊化溫度 （Tp）、終止糊化溫度 （Tc）及熱焓值（△H），得到熱力學曲線譜圖（圖1）。

圖1 蘇玉糯11號DSC圖Fig.1 DSC heat flow diagram of No.11 Suyu waxy corn

1.3.3 直鏈淀粉、支鏈淀粉的測定采用雙波長法[12]測定直鏈和支鏈淀粉含量。

1.3.4 數據分析利用Spss17.0分析軟件進行相關分析。

2 結果與分析

2.1 玉米漿組分質量分數及糊化熱力學性質參數的分析

由表1可以看出，在供試的18個品種乳熟期玉米中，直鏈淀粉、支鏈淀粉質量分數最高的是蘇玉糯639，分別為4.57%和27.00%。而其中14個糯玉米的支鏈淀粉的質量分數均明顯高于甜玉米的。

表1 不同品種的乳熟期玉米水分、淀粉、蛋白質質量分數及玉米粉的熱力學性質Table 1 Moisture，starches，protein contents and their thermodynamic properties of different kinds of maize in milky stage

續表1

另外，由表1可知，乳熟期糯玉米粉的起始糊化溫度（T0）、峰值糊化溫度（TP）要高于甜玉米的，但終止糊化溫度（TC）及熱焓值（ΔH）卻不是十分顯著。一方面可能是乳熟期玉米粉中淀粉的質量分數相對較低的緣故；另一方面也可能是蛋白質變性溫度也在這個區間，從而掩蓋了與淀粉糊化熱焓值（ΔH）間的真實關系。

2.2 玉米粉糊化熱力學性質相關性分析

由18種乳熟期玉米的淀粉質量分數及玉米粉糊化熱力學相關性分析結果（見表2）可知：

玉米粉中水分質量分數及直鏈淀粉的質量分數分別與起始糊化溫度（T0）、峰值糊化溫度（TP）極顯著正相關；而與終止糊化溫度（TC）、熱焓值（ΔH）的相關性不顯著。

支鏈淀粉質量分數與起始糊化溫度（T0）、峰值糊化溫度（TP）也均為極顯著正相關，相關系數分別為0.859、0.831；與終止糊化溫度（TC）、熱焓值（ΔH）的相關性不顯著。

同時，蛋白質質量分數與起始糊化溫度（T0）、峰值糊化溫度（TP）有一定的相關性，相關系數分別為0.559，0.574。而熱焓值（ΔH）與終止糊化溫度（TC）是極顯著相關。這與趙前程[13]的研究結果一致。趙前程對多種玉米淀粉糊化熱力學性質的研究表明：玉米熱焓值與終止糊化溫度存在著極顯著正相關。

表2 水分、淀粉、蛋白質質量分數與玉米粉糊化熱力學相關性分析表Table 2 Correlation analysis between the contents of moisture，starch，and protein and the pasting thermodynamic properties of maize powders

3 結語

不同品種玉米糊化溫度存在很大差異，糯玉米的起始糊化溫度、峰值糊化溫度及熱焓值幾乎都高于甜玉米的。經相關性分析發現，這一糊化溫度的差異很可能是玉米中所含有的水分、直鏈和支鏈淀粉，以及蛋白質的質量分數不同所致。同時熱焓值沒有顯示出與以上成分的相關性，說明熱焓值很可能是直鏈淀粉、支鏈淀粉的糊化和蛋白質的變性共同貢獻。

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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

國家級星火計劃重點項目（S2014C100575）；江蘇省農業科技自主創新資金項目（CX（11）2068）；江蘇省“333工程”培養資金資助項目（BRA2013087）；南通市重大科技創新計劃專項（XA2013012）；南通市科技服務業發展計劃項目（DB2013004）。

唐明霞（1972—），女，江蘇南通人，研究員，主要從事食品加工技術研發及科研管理。E-mail：782641021@qq.com

*通信作者：陳 惠（1975—），男，江蘇海門人，副研究員，主要從事食品加工研究。E-mail：chenwei55cn@sohu.com