林順順，龐凌云，祝美云*

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

板栗的淀粉復(fù)合物與糯性關(guān)系綜述

林順順，龐凌云，祝美云*

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

淀粉是板栗的主要成分，與板栗的糯性質(zhì)地密切相關(guān)，同時淀粉中的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)對淀粉的糯性口感也存在影響。本文綜述板栗淀粉復(fù)合物(淀粉結(jié)合蛋白、淀粉結(jié)合脂)與糯性口感的關(guān)系，同時指出板栗產(chǎn)品研發(fā)在工業(yè)方面的應(yīng)用及局限性。

淀粉；淀粉結(jié)合蛋白；淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物；黏滯性

板栗(Castanea mollissima)，殼斗科(Fagaceae)，栗屬(Castanea)，是我國最主要的經(jīng)濟(jì)林樹種之一，在我國栽培歷史悠久，品種繁多。中國板栗以其甜、香、糯的獨(dú)特風(fēng)味在世界食用栗中享有盛名，品質(zhì)高居世界各食用栗之首。淀粉是板栗的主要組成成分，約占板栗種仁干質(zhì)量的55%～70%。長久以來，人們普遍認(rèn)為，不同產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)的板栗在食用品質(zhì)方面存在明顯區(qū)別，特別在糯性食用口感上，北方板栗的糯性明顯強(qiáng)于南方板栗，而這種糯性口感質(zhì)地正是我國某些品種板栗所特有的。

糯性是一種口腔觸覺質(zhì)地，是與食物口感質(zhì)地相關(guān)的重要特征之一。對谷物的眾多研究表明，淀粉的性質(zhì)是影響谷物食品糯性質(zhì)地最重要的因素[1-2]，淀粉的特性在很大程度上決定了食物的食味品質(zhì)和加工特性[3-5]：稻米蒸煮食味品質(zhì)的優(yōu)劣主要是由淀粉的糊化特性差異所致，其中直鏈淀粉含量、淀粉糊化特征(RVA)譜特性及膠稠度是評價稻米蒸煮食味品質(zhì)的重要指標(biāo)[6]。

1 淀粉的結(jié)構(gòu)組成與糯性

1.1 淀粉的物質(zhì)結(jié)構(gòu)

通常淀粉中主要包含兩種組分，即支鏈淀粉和直鏈淀粉，二者具有不同的分子構(gòu)象和晶體結(jié)構(gòu)。食品加工過程中常伴隨直鏈淀粉和支鏈淀粉的分離，使食品體系內(nèi)部存在許多直鏈淀粉和支鏈淀粉微區(qū)[11-12]。

1.2 淀粉的糊化

板栗在加熱熟化過程中淀粉發(fā)生糊化，即在溫度升高—降低的過程中由于淀粉分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而導(dǎo)致黏度發(fā)生變化，產(chǎn)生淀粉糊化和膠凝現(xiàn)象[13]。淀粉糊化的本質(zhì)是淀粉顆粒微晶束的熔解，在分子水平上，涉及到淀粉晶體中膠束狀支鏈淀粉雙螺旋分子結(jié)構(gòu)的解旋和分散、直鏈淀粉分子從淀粉顆粒中的釋放等過程；淀粉凝膠主要是直鏈淀粉分子在降溫冷卻的過程中以雙螺旋形式互相纏繞形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，并在部分區(qū)域有序化形成微晶。因此，淀粉的糊化充分反映了支鏈淀粉分子和直鏈淀粉分子的性質(zhì)。

1.3 淀粉與糯性的關(guān)系

淀粉是板栗種仁中主要的貯藏物質(zhì)，以淀粉顆粒的形式存在于細(xì)胞中。梁麗松等[14]研究發(fā)現(xiàn)，板栗種仁中的總淀粉含量和支鏈淀粉含量在不同品種之間存在顯著差異，與糯性沒有顯著相關(guān)性，而板栗淀粉中支鏈淀粉所占的比例和淀粉結(jié)晶度與糯性顯著相關(guān)。板栗仁中總淀粉含量為23.51%～34.79%(占鮮質(zhì)量)，支鏈淀粉含量為17.02%～25.58%(占鮮質(zhì)量)，其中淀粉中的支鏈淀粉含量為67.23%～82.79%，淀粉的結(jié)晶度為8.5%～11.88%，不同品種之間存在差異。板栗淀粉中支鏈淀粉/直鏈淀粉比值及淀粉結(jié)晶度對板栗淀粉的糊化特性具有顯著影響。通常淀粉中的支鏈淀粉含量越高，R V A值中的“峰值黏度”越高，“糊化溫度”越低；而淀粉結(jié)晶度越高，則“峰值黏度”越低，“糊化溫度”越高。

板栗淀粉中支鏈淀粉含量和淀粉結(jié)晶度都與其淀粉的糊化特性密切相關(guān)[15]，且與感官評價結(jié)果基本一致，這與之前學(xué)者在谷物上的研究結(jié)論相符。板栗總淀粉中的支鏈淀粉含量越高，感官評分越高，糯性越強(qiáng)；板栗淀粉的“峰值黏度”、“谷值黏度”、“稀懈值”越大以及“回冷值”和“糊化溫度”越小，感官評分越高，糯性越強(qiáng)；淀粉結(jié)晶度越小，感官評分越高，糯性越強(qiáng)。

對比上述三款混合動力車用發(fā)動機(jī)，可以看出凱美瑞車發(fā)動機(jī)的排量、壓縮比、熱效率及最大功率、最大扭矩等參數(shù)均最大，雅閣車發(fā)動機(jī)次之，而君威30H車發(fā)動機(jī)最小。

2 淀粉結(jié)合蛋白與糯性

2.1 淀粉結(jié)合蛋白

胚乳蛋白根據(jù)與淀粉顆粒結(jié)合的程度可以分為兩部分：一部分是不與淀粉顆粒結(jié)合的蛋白，即水溶性蛋白，另一部分是與淀粉顆粒結(jié)合的蛋白，即淀粉結(jié)合蛋白(starch granule-associated proteins，SGAPs)[16]。后者根據(jù)結(jié)合方式不同又分為兩種，一種是通過吸附的方式結(jié)合在淀粉顆粒表面，稱為表面結(jié)合蛋白，另一種通過鑲嵌進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部而與淀粉顆粒緊密結(jié)合，稱為內(nèi)部結(jié)合蛋白(granule-bound starch proteins，GBSPs)。這些蛋白質(zhì)對于淀粉的生物合成和品種具有重要的作用。根據(jù)分子質(zhì)量的大小，一般認(rèn)為低分子質(zhì)量的蛋白(＜30kD)都是淀粉粒SGAPs，高分子質(zhì)量的蛋白(≥30kD)為淀粉粒GBSPs。淀粉與蛋白質(zhì)之間的復(fù)合不是有單一的某種作用完成的，而是共價鍵、靜電力、范德華力、氫鍵、疏水作用、離子鍵、體積排阻及分子纏繞等綜合作用的結(jié)果。

淀粉顆粒合成酶(granule-bound starch synthase，GBSS)是包裹在淀粉顆粒內(nèi)部的參與控制直鏈淀粉合成的蛋白質(zhì)[17]。淀粉顆粒合成的關(guān)鍵酶包括腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase，ADPGPPase)、淀粉分支酶Ⅱb(starch branching enzymeⅡb，SBE Ⅱb)、淀粉合成酶Ⅰ(Starch synthase，SSI)和蠟質(zhì)蛋白(Waxy蛋白，簡稱Wx蛋白)。其中，11%的ADPGPPase、46%的SBE Ⅱb、88%的SSI、100%的Wx蛋白是和淀粉顆粒緊密結(jié)合在一起[18-19]，因此，它們也被認(rèn)為是淀粉粒SGAPs。在大麥、玉米、水稻和小麥中均被發(fā)現(xiàn)，在小麥中，GBSS有兩個同工酶，GBSSⅠ(60kD，也被稱為Wx蛋白)是合成胚乳等貯藏器官中鏈淀粉的關(guān)鍵酶，GBSSⅡ(56kD)是合成非貯藏器官中鏈淀粉的關(guān)鍵酶。Wx蛋白和GBSSⅡ在不同物種來源上表現(xiàn)不同的分子質(zhì)量，在小麥、玉米中Wx為60kD，大豆種子[20]中Wx為62kD。人們對板栗淀粉特性的研究起步較晚，現(xiàn)主要集中在理化性質(zhì)等方面的研究，對板栗淀粉結(jié)合蛋白的研究還鮮見報道。

SGAPs影響淀粉糊的流變性[9]，因此，SGAPs對于淀粉的品質(zhì)、結(jié)構(gòu)、加工性能等具有重要的作用，深入系統(tǒng)研究SGAPs對于深入理解淀粉生物合成機(jī)理、淀粉合成調(diào)控的各種同工型，淀粉粒的合成，結(jié)構(gòu)和特性都是非常有意義的。

2.2 淀粉結(jié)合蛋白與糊化特性

梁麗松等[21]研究表明：不同品種的板栗淀粉糊化特征曲線差異較大。筆者前期研究[22]發(fā)現(xiàn)：當(dāng)板栗淀粉脫去絕大部分的淀粉結(jié)合蛋白后，相當(dāng)于消除了蛋白對淀粉糊黏度的影響，此時品種間淀粉的糊化特性趨于一致。原因是由于蛋白質(zhì)通過束縛淀粉的水合效應(yīng)，進(jìn)而影響淀粉的糊化特性。板栗淀粉脫去結(jié)合蛋白后，解除了蛋白質(zhì)對淀粉分子的束縛，從而增加了淀粉水合的有效水量，淀粉顆粒內(nèi)部分子之間氫鍵易破裂，晶體結(jié)構(gòu)易被破壞，淀粉顆粒易吸水膨脹，利于糊化，使糊化黏度顯著升高。

目前，關(guān)于蛋白質(zhì)對淀粉黏滯性影響的研究結(jié)論不一致。Han Xianzhong等[9]認(rèn)為SGAPs，特別是GBSS，顯著降低淀粉的崩解值和糊化黏度，當(dāng)?shù)矸壑蠸GAPs去除后，淀粉的糊化黏度增加。Baxter等[13]認(rèn)為添加醇溶蛋白能使得稻米的崩解值極顯著上升，黏性極顯著降低。

目前普遍認(rèn)為淀粉的糊化特性及糯性主要與淀粉中的Wx蛋白有關(guān)。韓月鵬等[23]認(rèn)為，RVA譜特征值與淀粉的Wx位點的多效性有關(guān)。吳洪凱等[24-25]研究指出，Wχ基因?qū)Φ久椎矸跼VA譜特征值的表現(xiàn)起主要作用。普通六倍體小麥(Triticim aestivum L.)含有3種Wx蛋白，即Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1，其控制基因分別位于7AS、4AL和7DS上，當(dāng)缺失Wx-B1和WX-D1的小麥品種支鏈淀粉含量比正常型低，且膨脹勢和RVA高峰黏度明顯比正常型高。翟紅梅等[26]也認(rèn)為，不同Wx蛋白缺失顯著影響直鏈淀粉含量、淀粉糊化特性。RVA譜能較好的區(qū)分直鏈淀粉含量相似的品種食味品質(zhì)，同時RVA譜主要受Waxy加性效應(yīng)控制，不同地點環(huán)境對RVA譜影響很大[27]。

但是，萬映秀等[28]認(rèn)為，Wχ基因的遺傳多態(tài)性與糊化溫度高低無相關(guān)性，說明控制稻米糊化溫度的主要基因不是Wχ基因位點。目前，對板栗淀粉Wx蛋白的控制基因位點及其缺陷型對糯性的影響還缺乏系統(tǒng)的研究。

3 淀粉結(jié)合脂與糯性

3.1 淀粉結(jié)合脂

淀粉-脂復(fù)合物是一種包合復(fù)合物，淀粉與脂質(zhì)的之間的相互作用可分為直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物和支鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物兩類，其形成過程非常復(fù)雜[29]。其中，脂質(zhì)與直鏈淀粉結(jié)合形成的絡(luò)合結(jié)構(gòu)對淀粉顆粒糊化、膨脹和溶解具有強(qiáng)烈的抑制作用，所得的淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物水解的耐受性強(qiáng)，且結(jié)晶化比淀粉老化易發(fā)生。

存在于淀粉中的脂質(zhì)或加入到淀粉中的脂質(zhì)/乳化劑會對淀粉的溶解性、溶脹性、糊化特性及流變性質(zhì)等物理化學(xué)特性產(chǎn)生很大影響[30-31]，如谷物原淀粉中的脂質(zhì)可減小淀粉溶脹、直鏈淀粉的溶出量，其原因主要由于脂質(zhì)能與淀粉相互作用形成復(fù)合物，減少淀粉溶出，阻止了直鏈淀粉重結(jié)晶，使淀粉的性質(zhì)發(fā)生改變，進(jìn)而影響食物的糯性質(zhì)地。

3.2 淀粉結(jié)合脂與糊化特性

徐娟等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在板栗仁中，淀粉含量約占干質(zhì)量的25%～35%，是板栗種仁中的主要貯藏物質(zhì)，而淀粉中脂肪含量約占淀粉干質(zhì)量的2%～5%。梁麗松等[21]研究表明，淀粉結(jié)合脂對板栗淀粉糊化特性產(chǎn)生影響，在一定程度上與板栗品種有關(guān)。大多數(shù)板栗淀粉表面結(jié)合脂的含量在2%～4%之間，盡管各板栗品種的淀粉糊化黏度特征曲線類型沒有發(fā)生改變，但脫脂處理卻使板栗淀粉糊化特性參數(shù)值的大小發(fā)生了改變。脫脂后，板栗淀粉糊黏度升高，糊化溫度降低。

徐忠等[32]對其他谷類淀粉的研究結(jié)果表明：當(dāng)?shù)矸垲w粒中結(jié)合脂存在時，淀粉的糊化會受到一定程度的抑制，使得其糊化溫度較高，達(dá)到峰值黏度所需的時間較長，并且糊化黏度較低。板栗淀粉脫脂后更容易糊化，黏度增加，熱穩(wěn)定性發(fā)生改變。

4 板栗淀粉復(fù)合物與加工特性

在板栗加工的過程中，淀粉大多以糊化狀態(tài)存在，因此板栗淀粉糊的性質(zhì)對板栗食品的加工與板栗淀粉的應(yīng)用非常重要。淀粉類食品的老化是一個長期存在的問題，一般認(rèn)為支鏈淀粉分子結(jié)晶是食品中淀粉回生老化主要因素，淀粉中結(jié)合蛋白、結(jié)合脂對板栗淀粉糊的透明度、凝沉性、抗剪切穩(wěn)定性及黏度特性和流變學(xué)特性都會產(chǎn)生影響，從而影響板栗的加工特性[33-34]。板栗淀粉糊的透明度和凝沉性介于谷類淀粉(玉米淀粉)與根莖類淀粉(馬鈴薯淀粉)之間，比較接近馬鈴薯淀粉，因此，板栗產(chǎn)品不像玉米制品那樣易老化，而且其凝沉性與pH值有關(guān)，隨著pH值升高，板栗淀粉糊凝沉性減弱。板栗淀粉屬于非牛頓假塑性流體，具有剪切稀化現(xiàn)象，且此流變性與溫度有關(guān)，隨溫度的升高，黏度下降[15]。

淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物在食品加工過程中對含淀粉類食品能起到抗老化作用，李志西等[35]研究表明：單甘酯可明顯延緩板栗淀粉糊的老化。對淀粉復(fù)合物進(jìn)一步研究將有助于其在食品中更好的應(yīng)用[36]。

另外，通過淀粉結(jié)合蛋白的研究，提高氨基酸的轉(zhuǎn)化和利用率，在研究營養(yǎng)和健康的同時將普通的谷物資源作為富含生物活性物質(zhì)的載體[37-38]，以提高食品的利用價值。

5 結(jié) 語

目前，板栗加工主要屬于粗加工，國內(nèi)深加工產(chǎn)品主要有板栗罐頭、栗粉、栗子果脯、栗子醬、栗子糕等，科技含量低、附加值低，加工技術(shù)比較落后，缺乏市場競爭力。速溶即食板栗粉是在目前現(xiàn)有板栗產(chǎn)品的基礎(chǔ)上研究開發(fā)的新產(chǎn)品?，F(xiàn)有的板栗淀粉主要用作食品加工過程中的輔料或配料等。并且現(xiàn)在板栗制品的研究也多以果脯、飲料、膨化板栗居多。

由于對板栗的功能成分及板栗淀粉糯性質(zhì)地未充分認(rèn)識，因而對板栗新產(chǎn)品的研究開發(fā)有一定的局限性，致使板栗加工過程中的一些關(guān)鍵技術(shù)問題無法解決，產(chǎn)品質(zhì)量也受到一定的影響，在一定程度上限制了板栗資源的開發(fā)利用。所以必須對影響板栗加工特性的物質(zhì)組分進(jìn)行系統(tǒng)分析，并對功能成分進(jìn)行提取和開發(fā)，使之商品化、產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)行板栗深加工和新產(chǎn)品研究，提高附加值，將具有重要的意義。

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Correlation between Chestnut Starch Complex and Glutinous Characteristics

LIN Shun-shun，PANG Ling-yun，ZHU Mei-yun*
(College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

Starch is one of the major components in Chinese chestnut, which is highly correlated with its glutinous characteristics. Meanwhile, protein and fat in the starch also have impact on the glutinous taste. In this paper, the correlation between chestnut starch complex (starch granule-associated with protein and starch-lipid complex) and glutinous taste is reviewed. Moreover, the industrial application and limitations of Chinese chestnut products are discussed.

starch；starch granule-associated with protein (SGAP)；starch-lipid compound；pasting property

S609.3

A

1002-6630(2012)11-0308-04

2011-05-17

河南省教育廳科技攻關(guān)計劃項目(2011A550012)

林順順(1985—)，女，博士研究生，研究方向為食品科學(xué)。E-mail：linshunshun103@163.com

*通信作者：祝美云(1955—)，女，副教授，學(xué)士，研究方向為果蔬貯藏與加工。E-mail：zmyfood@126.com