不同品種糯玉米淀粉特性的比較研究

張玲，韓基明，丁衛英，張江寧，楊春

(山西農業大學(山西省農業科學院)，山西功能食品研究院，太原 030031)

糯玉米，也稱蠟質玉米，其淀粉含量為65%～75%左右，與普通玉米淀粉相比容易糊化、老化速度慢、消化率高、透明度高、黏性大、適口性好，在釀酒、食品添加劑和飼料中有很好的應用[1]。此外，糯玉米淀粉在調味品中的應用也逐漸增加[2-3]，研究表明有的蠟質玉米交聯淀粉的凍融穩定性和熱穩定性較好，黏度較適中，應用在蠔油中，可改善蠔油的品質[4]，變性的糯玉米淀粉還可在醬料中應用，有較好的增稠效果[5]。不同品種糯玉米淀粉的理化特性有一定的差異，這些差異直接影響淀粉的溶解度、糊化、凝膠和流變等理化特性，而淀粉的理化特性會直接影響其制品的感官品質[6-7]。本文選取了10個糯玉米品種，研究其淀粉的一些理化特性，可為糯玉米淀粉的進一步加工與應用以及產品的研發提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

糯玉米(晉糯2號、晉鮮糯6號、晉糯10號、晉糯17號、晉黑糯7號、晉糯18號、晉糯20號、晉單糯41號、白糯99、萬糯2000)：均由山西省農業科學院玉米所提供；直鏈淀粉、支鏈淀粉標品：購自北京索萊寶科技有限公司；無水乙醇、氫氧化鈉等試劑均為分析純。

電熱鼓風干燥箱 上海樹立儀器儀表有限公司；粉碎機 北京環亞天元機械技術有限公司；電熱恒溫水浴鍋 常州朗越儀器制造有限公司；離心機 安徽中科中佳科學儀器有限公司；756紫外可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司；Brabender黏度糊化儀 德國布拉本德食品儀器公司；電子分析天平 上海佑科儀器儀表有限公司；MCR302流變儀 奧地利Anton Paar公司；質構儀 英國Stable Micro Systems 公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 糯玉米淀粉的制備

將糯玉米洗凈后，加亞硫酸鈉、堿性蛋白酶，在50 ℃超聲波處理20 min后浸泡4 h，粉碎磨漿，過200目篩，水洗5次，用乙醚去除脂肪，用乙醇脫蛋白后自然晾干后粉碎，即得淀粉樣品，備用。

1.2.2 直鏈淀粉含量的測定[8]

稱取100 mg標準直鏈淀粉，定容到100 mL容量瓶中，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，在波長620 nm處測吸光度，繪制標準曲線。稱取100 mg糯玉米淀粉，操作如上，根據標準曲線計算直鏈淀粉的含量。

1.3 糯玉米淀粉理化特性的測定

1.3.1 糯玉米淀粉溶解度的測定[9]

稱取各糯玉米淀粉1.0 g，配制成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3000 r/min離心20 min，分離上清液，于120 ℃烘至恒重,稱其質量為a，溶解度=a×100%。

1.3.2 透明度的測定

分別稱取0.5 g各糯玉米淀粉，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，在620 nm測其透光率，重復3次，取平均值。

1.3.3 凍融穩定性的測定[10]

分別稱取1.0 g各糯玉米淀粉到離心管中，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3000 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。析水率=(淀粉糊質量-沉淀物質量)/淀粉糊的質量。

1.3.4 糊化特性的測定[11]

利用Brabender 803200黏度糊化儀測定。

1.3.5 糯玉米淀粉動態流變性質的測定[12]

設定頻率為1 Hz，應變為1%，測定淀粉糊在50～95 ℃下的動態黏彈性變化(變溫速率為5 ℃/min)。

1.3.6 糯玉米淀粉凝膠性質的測定

糯玉米淀粉凝膠的制備：參考文獻[12]，略有改動，糯玉米分為10%和15%兩個濃度進行樣品的制備，分別稱取一定量的淀粉于小燒杯中，加適量水，放入95 ℃水浴30 min直至淀粉完全糊化，取出后冷卻至室溫，在4 ℃冰箱中靜置24 h，形成穩定的凝膠樣品，待測，每個樣品做3個平行。

糯玉米淀粉凝膠強度的測定：參考文獻[12]，略有改動，采用專用測試探頭(P0.5，直徑5 mm的圓柱體)，進行穿刺模式實驗。測定參數設定為：觸發力為2 g，測試速度為1.0 mm/s，壓縮深度為10 mm，凝膠強度由質構儀軟件直接讀取紀錄(以測試探頭進入淀粉凝膠中4 mm時所受的力為淀粉的凝膠強度值)，每個樣品做3個平行實驗，取平均值。

糯玉米淀粉TPA質構特性的測定：參考文獻[12]的方法，選取平板轉子(P100，直徑100 mm)，采用TPA模式，其探頭測試面積大于被測樣品的面積，結果可以表示凝膠樣品整體對抗外壓的能力。測定參數設定為：觸發力2 g，測定速度2.0 mm/s，壓縮比50%。

1.4 數據統計與分析

所得數據均為3次重復的平均值，數據采用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，數據以X±SD表示。

2 結果與分析

2.1 糯玉米淀粉中直鏈淀粉含量的測定

由圖1的直鏈淀粉標準曲線y=0.2569x+0.1627，R2=0.9985，可計算出各品種玉米淀粉中直鏈淀粉的含量，其測定計算結果見表1。

圖1 直鏈淀粉標準曲線Fig.1 The standard curve of amylopectin

表1 直鏈淀粉含量Table 1 The content of amylopectin %

由表1可知，不同糯玉米中直鏈淀粉含量不同，其中晉糯2號直鏈淀粉含量低，萬糯2000直鏈淀粉的含量較高。

2.2 溫度對玉米淀粉溶解度的影響

由表2可知，隨著溫度的升高，不同糯玉米淀粉的溶解度都呈上升趨勢。當溫度從70 ℃上升到80 ℃時，糯玉米淀粉的溶解度增加迅速。50 ℃時糯玉米淀粉的溶解度都較低，90 ℃時萬糯2000的溶解度最高。

表2 不同糯玉米品種在不同溫度下的溶解度Table 2 The solubility of different kinds of waxy corn starches at different temperatures

2.3 玉米淀粉的透明度

由圖2可知，不同品種玉米淀粉的透明度有所差異，晉糯17號和晉鮮糯6號淀粉的透明度較好。晉黑糯7號的透明度較差，可能與其淀粉中殘留的色素有關。

圖2 不同糯玉米淀粉的透明度Fig.2 The transmittance of different kinds of waxy corn starches

2.4 不同濃度玉米淀粉對凍融穩定性的影響

淀粉糊的凍融穩定性反映淀粉凍融后析出水的多少，用析水率來表示，析水率越大，穩定性越差。通常在冷凍食品中應用的淀粉要求具有良好的凍融穩定性以確保食品具有良好的質構狀態。由表3可知，隨著淀粉濃度的增加，其吸水率呈下降趨勢。當糯玉米淀粉濃度為2%時，不同品種淀粉的析水率在61%～77%左右，析水率較高，其凍融穩定性差。當淀粉濃度增加到10%時，不同品種糯玉米淀粉的析水率迅速下降到7%～34%左右，其中晉單糯41號淀粉的析水率僅有6.57%，說明其凍融穩定性較好。

表3 不同糯玉米品種淀粉的析水率Table 3 The syneresis rates of different kinds of waxy corn starches

2.5 糯玉米粉的糊化特性

續 表

由表4可知，不同品種糯玉米的糊化溫度差異不大，晉糯18號的糊化溫度較低，在69.2 ℃，晉鮮糯6號的峰值黏度和崩解值均顯著高于其他淀粉(p<0.05)，晉黑糯7號的崩解值較低，晉糯10號的回生值最低。

表4 不同品種糯玉米粉糊化特性Table 4 The gelatinization properties of different kinds of waxy corn starches

2.6 糯玉米淀粉的動態流變特性

淀粉的動態流變特性是指在振動或攪拌應力的作用下淀粉糊呈現的黏彈性行為。表征參數有儲能模量G′、損耗模量G″，儲能模量G′表示物料在形變過程中儲存的能量，反映物料形變后恢復原狀的能力，儲能模量G′越大，淀粉糊的恢復能力越強，彈性越強。損耗模量表示在形變過程中，物料為了抵抗黏性阻力而損失的能量，反映物料抵抗流動的能力，損耗模量G″越大，淀粉糊抵抗流動的能力越強，黏性越大。

由圖3中10種糯玉米淀粉的動態模量曲線可知，不同糯玉米淀粉糊的儲能模量G′和損耗模量G″都存在相同的規律：淀粉糊濃度由5%增加到10%時，淀粉糊的動態模量增加。不同糯玉米淀粉的增加幅度有所差異，其中晉糯17號的增加幅度最大，白糯99淀粉的增加幅度最小，升溫過程(50～95 ℃)中，所有糯玉米淀粉糊的儲能模量G′和損耗模量G″都在逐漸減小，但G″變化不明顯；在降溫過程中(95～50 ℃)，晉單糯41號淀粉的G′和G″逐漸增大，其余糯玉米淀粉的G′都在逐漸減小，G″變化幅度不明顯，這與文獻[13-14]研究的15%濃度的玉米、小麥和20%濃度的馬鈴薯等淀粉的動態模量隨著溫度變化的規律不一致，可能與糯玉米淀粉濃度以及其直鏈淀粉含量較少有關。

圖3 不同品種糯玉米淀粉的動態模量曲線(程序1～95 ℃)Fig.3 The dynamic modulus curves of ten kinds of waxy corn starches (program 1～95 ℃)

2.7 糯玉米淀粉的凝膠特性

由表5可知，隨著淀粉濃度的增加，糯玉米淀粉的凝膠強度也有所增大，晉糯2號和晉糯17號的凝膠強度值較高，晉糯20號的凝膠強度較低。有文獻報道淀粉的凝膠強度與所含直鏈淀粉的含量有較大的關系[15]。本研究的結果與文獻報道的不一致，這可能與其糯玉米淀粉中直鏈淀粉含量較少有關。

表5 糯玉米淀粉凝膠強度Table 5 The gel strength of different kinds of waxy corn starches

表6 糯玉米淀粉在10%和15%濃度下的TPA質構特性Table 6 The texture properties of different kinds of waxy corn starches with the content of 10% and 15%

續 表

糯玉米淀粉凝膠的硬度、膠著度和咀嚼度都隨其濃度的增加而增大，其中晉糯17號的凝膠硬度、膠著度和咀嚼度高于其他糯玉米品種；糯玉米中晉糯2號、晉鮮糯6號、晉黑糯7號、晉糯18號、晉糯20號、白糯99和萬糯2000的淀粉凝膠在高濃度(15%)下的黏附性低于低濃度(10%)下的值，晉糯10號、晉糯17號和晉單糯41號的淀粉度則是在高濃度下的黏附性高于低濃度(10%)下的值，以晉糯20號在10%濃度下最大(11.85 g)；恢復性則以晉鮮糯6號淀粉在10%濃度下最大(77.04)，晉黑糯7號最小(41.69 g)；糯玉米淀粉的黏聚性值在0.8～0.9 g左右；在10%濃度下晉糯10號淀粉的彈性最大(141.3)，晉黑糯7號的彈性最小(84.26)。

3 結論

在90 ℃時，萬糯2000、晉糯17號、白糯99和晉鮮糯6號淀粉的溶解度都較高，可達到75%以上；晉糯17號和晉鮮糯6號淀粉的透明度較好；晉單糯41號淀粉的析水率僅有6.57%，其凍融穩定性較好，其次為晉糯10號和晉糯18號，這些糯玉米淀粉適合做冷凍食品，如湯圓和速凍餃子等；晉鮮糯6號的峰值黏度和崩解值均高于其他淀粉，且糊化溫度也較高，適合制作粉絲，因為峰值黏度和崩解值越高的淀粉生產出的粉絲品質更佳，也可作為增稠劑在蠔油以及醬料中使用。

糯玉米淀粉糊的儲能模量G′和損耗模量G″都存在相同的規律：淀粉糊濃度由5%增加到10%時，淀粉糊的動態模量增加。升溫過程(50～95 ℃)中，所有糯玉米淀粉糊的儲能模量G′和損耗模量G″都在逐漸減小，但G″變化不明顯；在降溫過程中(95～50 ℃)，晉單糯41號淀粉的G′和G″逐漸增大，其余糯玉米淀粉的G′都在逐漸減小，G″變化幅度不明顯。

隨著糯玉米淀粉濃度的增加，其凝膠強度也有所增大，晉糯2號和晉糯17號的凝膠強度值較高，晉糯20號的凝膠強度較低。糯玉米淀粉的凝膠硬度、膠著度和咀嚼度都隨其濃度的增加而增大，糯玉米中晉糯17號的凝膠硬度高于其他糯玉米品種，晉糯10號、晉糯2號的硬度較小，但彈性和恢復性較好，說明其淀粉能制作彈性和恢復性相對較好的凝膠產品，如果凍等。