山西主要雜糧淀粉的理化特性研究

丁衛英，張 玲，張江寧，韓基明，楊 春

（山西省農業科學院農產品加工研究所特色農產品加工山西省重點實驗室，山西太原 030031）

0 引言

山西省雜糧資源豐富、品種多，且因環境和生態因素，其營養成分和功能成分都優于其他地區。由于雜糧有一定的營養價值和特殊的保健功能，在人們的飲食結構中所占比例日益增長。不同的雜糧有其特殊的食藥作用，在預防心腦血管[1-4]、抗腫瘤等方面有較好的作用[5-7]。雜糧中含量最多的營養素成分是淀粉，不同來源的淀粉，其直鏈和支鏈淀粉的含量不同，顆粒大小也有所差異，這些差異直接影響淀粉的溶解度、膨脹度和糊化溫度等理化特性，而淀粉的理化特性直接影響雜糧制品的感官品質[8-9]。比如，淀粉糊的透明度影響著含淀粉類食品的外觀和可接受性，淀粉糊的糊化凝沉后會產生析水、透明度降低等現象，這些變化會使雜糧制品的質地、風味、口感等變差。試驗以幾種雜糧為原料，研究其淀粉的理化特性，為雜糧淀粉的進一步加工與應用提供一些理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高粱（Sorghum bicolor（L.）Moench）、綠豆（Vigna radiata（Linn.）Wilczek.）、糯玉米（Zea mays L.sinensis Kulesh）、小米（Setaria italica（L.）Beauv.var.germanica（Mill.）Schrad.）、苦蕎（Fagopyrum esculentum Moench），山西紫苑微生物研發有限責任公司提供；直鏈淀粉、支鏈淀粉標品，北京索萊寶科技有限公司提供；無水乙醇、氫氧化鈉等試劑，均為分析純。

雜糧的品種、千粒質量及含水量見表1。

表1 雜糧的品種、千粒質量及含水量

電熱鼓風干燥箱，上海樹立儀器儀表有限公司產品；粉碎機，北京環亞天元機械技術有限公司產品；電熱恒溫水浴鍋，常州朗越儀器制造有限公司產品；離心機，安徽中科中佳科學儀器有限公司產品；756型紫外可見分光光度計，尤尼柯（上海）儀器有限公司產品；OlymPusIX51型光學顯微鏡，奧林巴斯公司產品；Brabender型黏度糊化儀，德國布拉本德食品儀器公司產品；電子分析天平，上海佑科儀器儀表有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 雜糧淀粉的制備

雜糧樣品洗凈后，稱取2 kg粉碎磨漿，過120目篩，水洗5次，自然晾干后粉碎，即得淀粉樣品。

1.2.2 直鏈淀粉含量的測定[10]

稱取100 mg標準直鏈淀粉，定容至100 mL容量瓶，制成1 g/L的直鏈淀粉標準溶液。另取6個100 mL的容量瓶，分別加入直鏈淀粉標準溶液0，0.25，0.5，1.0，1.5，2.0 mL。然后于各瓶中依次加入約50 mL水、1 mL乙酸和1 mL碘試劑，定容顯色10 min，于波長620 nm處測定吸光度，繪制標準曲線。

1.3 雜糧淀粉理化特性的測定

1.3.1 雜糧淀粉的溶解度和膨脹度的測定[11]

稱取各雜糧淀粉1.0 g，配制成質量分數2.0%的懸浮液50 mL于離心管中，分別在65，70，75，80，85，90℃下加熱，攪拌30 min，以轉速3 000 r/min離心20 min，分離上清液，于120℃下烘至恒質量，稱其質量為a，離心管中膨脹淀粉的質量為b，計算溶解度和膨脹度。溶解度=a×100%，膨脹度=b/(1-s)。

1.3.2 透明度的測定[12]

分別稱取0.5 g各雜糧淀粉，加水配制成1%的淀粉乳，沸水浴加熱糊化30 min，冷卻至室溫，以蒸餾水為空白，于波長620 nm處測其透光率，重復3次，取平均值。

1.3.3 凍融穩定性的測定[13]

分別稱取1.0 g各雜糧淀粉到離心管中，加水至50 mL，沸水浴加熱30 min，冷卻后放置在-18℃條件下冷凍12 h后自然解凍12 h，以轉速3 000 r/min離心20 min，分離上清液后稱量沉淀物的質量，計算析水率。

1.3.4 糊化特性測定[14]

利用Brabender803200黏度糊化儀測定。

1.3.5 雜糧淀粉顆粒形貌電鏡觀察[15]

載玻片上滴1滴1%的淀粉乳液，加蓋玻片，輕壓趕走氣泡，去掉多余水分，上鏡觀察。

1.4 數據統計與分析

所得數據均為3次重復的平均值，并采用SPSS軟件處理，用單因子方差分析（One-way ANOVN，LSD） 進行差異顯著性檢驗（p＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 雜糧淀粉中直鏈淀粉含量的測定

直鏈淀粉標準曲線見圖1。

圖1 直鏈淀粉標準曲線

由圖1可知，直鏈淀粉標準曲線Y=0.256 9X+0.162 7，R2=0.998 5，可計算出各雜糧淀粉中直鏈淀粉的含量。

直鏈淀粉含量見表2。

表2 直鏈淀粉含量/%

由表2可知，不同雜糧中直鏈淀粉含量不同，其中糯玉米直鏈淀粉含量最低，小米的直鏈淀粉含量最高。

2.2 溫度對雜糧淀粉溶解度和膨脹度的影響

溫度對雜糧淀粉溶解度的影響見圖2。

由圖2可知，糯玉米淀粉在不同溫度下的溶解度都較其他淀粉的溶解度高，在65℃時糯玉米的溶解度為16.18%，90℃時可高達63.92%。綠豆、小米、苦蕎和高粱溶解度都較低，隨著溫度的上升，其溶解度緩慢增加。65℃時高粱的溶解度為3.44%，90℃時上升為9.89%。

圖2 溫度對雜糧淀粉溶解度的影響

溫度對雜糧淀粉膨脹度的影響見圖3。

圖3 溫度對雜糧淀粉膨脹度的影響

由圖3可知，不同溫度下糯玉米淀粉的膨脹度均高于其他雜糧淀粉，65℃時糯玉米的膨脹度為57.62%，而高粱、綠豆、小米、苦蕎的膨脹度依次為8.81%，7.27%，7.59%，6.05%，7.59%；90℃時糯玉米的膨脹度為85.71%，而高粱、綠豆、小米、苦蕎的膨脹度依次為26.76%，22.85%，12.87%，20.81%，18.95%。

2.3 透明度和凍融穩定性

不同雜糧淀粉的透光率見圖4，不同雜糧淀粉的析水率見圖5。

圖4 不同雜糧淀粉的透光率

圖5 不同雜糧淀粉的析水率

由圖4可知，雜糧淀粉的透光率有所差異，綠豆的透光率顯著高于其他雜糧（p＜0.05），可達27.67%，小米的透光率最小，僅有5.2%。這與文獻報道的有所差異，可能與淀粉中殘留的油脂類或顆粒表面黏附的其他物質有關[16]。淀粉糊的析水率大小可直接反映其凍融穩定性的高低，析水率越小表明其凍融穩定性越好[17]。由圖5可知，苦蕎的析水率顯著低于其他雜糧（p＜0.05），說明與其他雜糧淀粉相比苦蕎淀粉具有優良的抗凍融能力。

2.4 雜糧淀粉的糊化特性

雜糧淀粉黏度參數見表3，不同雜糧淀粉的糊化特征曲線見圖6。

表3 雜糧淀粉黏度參數

圖6 不同雜糧淀粉的糊化特征曲線

由表3和圖6可知，不同淀粉開始糊化時間以及糊化的溫度都有所差異，糯玉米淀粉開始糊化時間較早，苦蕎和小米淀粉的糊化溫度較高，而綠豆、高粱和糯玉米的淀粉糊化溫度較低；高粱和小米的峰值黏度較高，糯玉米的峰值黏度和回生值較小。

2.5 雜糧淀粉顆粒形貌

研究表明，淀粉的顆粒大小和形態會影響淀粉制品加工過程中的一些理化特性[18-19]，不同的雜糧淀粉，其顆粒大小和外貌形態都有所差異。

淀粉顆粒的電鏡掃描（SEM）圖見圖7，不同淀粉的粒徑大小和形態特點見表4。

圖7 淀粉顆粒的電鏡掃描（SEM）圖

表4 不同淀粉的粒徑大小和形態特點

由圖7和表4可知，綠豆淀粉的顆粒粒徑較大，高粱和苦蕎的淀粉顆粒較小，且變化幅度較大，小米的淀粉顆粒較均勻。

3 結論

幾種雜糧淀粉中糯玉米的直鏈淀粉顯著小于其他雜糧淀粉（p＜0.05），因其直鏈淀粉含量少，故糯玉米淀粉的溶解度、膨脹度都明顯高于其他雜糧淀粉（p＜0.05），且糊化溫度低，老化程度也明顯低于其他雜糧淀粉（p＜0.05），表明糯玉米淀粉可滿足液體食品中需添加淀粉具有的特性。綠豆淀粉的透光率明顯高于其他雜糧淀粉（p＜0.05），用于乳制品和甜點等有較好的細膩口感和光澤誘人的外觀。苦蕎的析水率顯著小于其他雜糧淀粉（p＜0.05），表明苦蕎淀粉具有優良的抗凍融穩定性。這幾種雜糧淀粉的顆粒大小有所差異，綠豆淀粉的顆粒較大，而苦蕎和高粱的淀粉顆粒較小，且變化幅度最大，小米的淀粉顆粒較均勻。