青稞淀粉大中小顆粒淀粉的分級及顆粒糊化特性的相關(guān)性研究

劉 娣，楊夢恬，沈淑民，肖志剛，孔祥禮

（1. 沈陽師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽 110034；2. 浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310029）

青稞淀粉大中小顆粒淀粉的分級及顆粒糊化特性的相關(guān)性研究

劉 娣1，楊夢恬1，沈淑民2，*肖志剛1，*孔祥禮1

（1. 沈陽師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽 110034；2. 浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310029）

探討了青稞淀粉大、中、小顆粒直徑的大小及顆粒形態(tài)與直鏈淀粉含量的關(guān)系，以及對熱力學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，青稞淀粉顆粒的直徑越大，顆粒越圓，形狀越規(guī)則；直徑越大的青稞淀粉顆粒，直鏈淀粉含量越高，顆粒大小與直鏈淀粉含量呈正相關(guān)；小顆粒有更高的初始溫度、峰值溫度和終止溫度，但是糊化焓卻最低，初始溫度、峰值溫度和終止溫度與顆粒大小呈正相關(guān)，糊化焓與顆粒大小呈負(fù)相關(guān)。

淀粉顆粒；直鏈淀粉；糊化

（1. College of Grain Science and Technology， Shenyang Normal University， Shenyang， Liaoning 110034， China；2. College of Agriculture and Biotechnology， Zhejiang University， Hangzhou， Zhejiang 310029， China）

0 引言

青稞主要生長在我國西北、西南及青藏高原等地區(qū)。青稞亦稱為裸麥，據(jù)文獻(xiàn)記載，青稞屬禾本科、一年生草本植物，是大麥的一個變種[1]。青稞含有豐富的纖維、維生素、礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)，同時低脂肪、低糖，且富含微量元素硒，具有抗癌的作用。青稞以其較高的營養(yǎng)價值日益引起人們的關(guān)注[2]。

淀粉是青稞籽粒的主要成分，占青稞干質(zhì)量的60%～75%。青稞淀粉在淀粉顆粒呈雙峰顆粒尺寸分布，即呈透鏡狀大的A型淀粉顆粒和小的B型淀粉顆粒[3]。相關(guān)人員研究了小麥的這2種顆粒，但是對于青稞并未見到報道。大、小顆粒淀粉在大小、形態(tài)、化學(xué)組成、理化性質(zhì)等方面都存在明顯差異，淀粉顆粒的研究對食品和非食品領(lǐng)域都有著重要的意義。

試驗(yàn)在前人研究的基礎(chǔ)上將顆粒更加細(xì)致地分級分離， 最終分成大 （＞15 μm）、 中 （5～15 μm） 和?。ǎ? μm） 3種顆粒級，并觀察它們的形態(tài)結(jié)構(gòu)，探究顆粒大小與直鏈淀粉含量的關(guān)系及其對熱力學(xué)性質(zhì)的影響。

1 材料與方法

唐古風(fēng)藍(lán)淀粉，實(shí)驗(yàn)室制備；

氫氧化鈉、乙酸、鹽酸、碘、碘化鉀，均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。

Thermo Fisher型高速冷凍離心機(jī)、電子分析天平、紫外風(fēng)光光度計、Thermo Fisher型光學(xué)顯微鏡，泰默飛世爾科技（中國）有限公司產(chǎn)品；掃描電子顯微鏡。

1.3.1 青稞淀粉的制備

采用堿法提取青稞淀粉[4]。取200 g青稞籽粒浸泡在去離子水中，置于4 ℃冰箱中10 h后，倒掉過量的水，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%的氫氧化鈉溶液（基于質(zhì)量比1∶3） 研磨3 min，將所獲得漿液再次放入4 ℃冰箱中12 h，取出過270目篩，期間不斷用去離子水沖洗懸浮液，直到篩子上無殘留淀粉。濾出液用離心機(jī)（3 000 r/min） 離心15 min，倒掉上清液并小心刮掉上層黃色蛋白；下層的淀粉再次浸泡在去離子水中，用0.1 mol/L的鹽酸溶液調(diào)至中性后，按上述步驟進(jìn)行離心，再去掉淡黃色表層。整個過程重復(fù)至少3次，最大程度地保證了提取淀粉的純度。所獲得的淀粉用95%乙醇進(jìn)行洗滌，之后放于40 ℃烘箱中24 h，拿出后研磨并通過70目篩。

1.3.2 青稞淀粉大、中、小顆粒的分級分離

將原淀粉按照粒徑大小不同，分成大、中、小3種淀粉顆粒。具體方法如下：于室溫下將淀粉懸濁液（10%，W/V；500 mL去離子水） 在高腳杯中沉降，1 h后將包含小淀粉顆粒的上層250 mL懸濁液小心傾倒出，再向高腳杯中倒入250 mL去離子水。此過程重復(fù)10次，直到在顯微鏡下觀察上層的250 mL上清液中沒有小顆粒淀粉的存在。收集全部的上清液，并離心獲得小顆粒淀粉。中間顆粒淀粉的收集除了沉降時間為30 min外，其他過程與小顆粒相同。最后，高腳杯底部的沉淀為大顆粒淀粉。所獲得的各粒級淀粉用95%乙醇進(jìn)行洗滌，放于40 ℃烘箱中24 h，取出后研磨并通過70目篩。

1.3.3 淀粉粒徑分布的測定

淀粉粒徑分布采用Beckman Coulter LS 13320型粒度分析儀進(jìn)行測定。

1.3.4 淀粉顆粒表面結(jié)構(gòu)的觀察

采用掃描電鏡（SEM），在2 000倍下分別觀察青稞樣品不同大小顆粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

1.3.5 直鏈淀粉含量的測定

參照GB/T 15683—2008的方法。

1.3.6 熱力學(xué)性質(zhì)的測定

淀粉的熱力學(xué)性質(zhì)分析是通過差示熱量掃描儀（DSC-Q20型，TA，New castle，DE，USA） 進(jìn)行，根據(jù)所測樣品的水分含量計算，稱取干質(zhì)量約2 mg淀粉直接放到鋁盤中，再用微注射器加入6 μL蒸餾水，將鋁盤密封，于室溫下平衡至少1 h，再用1個空盤作為所有測量的參考。掃描溫度的范圍和加熱頻率分別為30～120 ℃和10 ℃/min，測定的轉(zhuǎn)化溫度包括起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、終止溫度（Tc） 和糊化焓 （ΔHg）。

1.3.7 數(shù)據(jù)分析

測定的數(shù)據(jù)均設(shè)置3組平行，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。利用SPSS 13.0對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

青稞淀粉顆粒大小粒徑分布見表1。

表1 青稞淀粉顆粒大小粒徑分布

由表1可知，青稞淀粉的顆粒粒徑范圍在4～20 μm。從體積百分比上可以看出，隨著顆粒尺寸的減小，體積百分比隨之減小，體積百分比與顆粒大小呈正相關(guān)。相反，數(shù)量百分比與顆粒尺寸呈負(fù)相關(guān)，大顆粒淀粉擁有最大的體積百分比和最小的數(shù)量百分比，粒徑越小的淀粉，數(shù)量就越多。

青稞大、中、小淀粉顆粒（從左至右）放大倍數(shù)為1 000×的電鏡觀測見圖1。

圖1 青稞大、中、小淀粉顆粒（從左至右）放大倍數(shù)為1 000×的電鏡觀測

由圖1不同放大倍數(shù)可以看出，大、中、小顆粒為盤狀或透鏡狀，表面光滑，且直徑越大的顆粒越圓形狀越規(guī)則，小顆粒呈球形和不規(guī)則狀，并含有少量蛋白質(zhì)和破碎顆粒，伴有團(tuán)聚的現(xiàn)象。粒徑和形狀的差異對青稞淀粉的理化性質(zhì)存在一定影響。

青稞淀粉中直鏈淀粉含量見表2。

表2 青稞淀粉中直鏈淀粉含量/ %

由表2可知，每個品種之間大、中、小3種顆粒之間存在著顯著的差異。直徑越大的顆粒，直鏈淀粉含量越高。已有研究表明，直鏈淀粉含量與顆粒大小有關(guān)，顆粒越小，直鏈淀粉含量越低，與試驗(yàn)研究的結(jié)果相吻合。

DSC測得樣品后，獲得起始溫度To、峰值溫度（Tp）、終止溫度（Tc） 和糊化焓（ΔHg）。

青稞淀粉的熱力學(xué)性質(zhì)見表3。

表3 青稞淀粉的熱力學(xué)性質(zhì)

由表3可知，小顆粒有更高的起始溫度、峰值溫度和終止溫度，但是糊化焓卻最低。一般來說，分子間締合程度大，分子排列緊密，拆散分子間的氫鍵、拆開微晶束要消耗更多外能，這樣的淀粉粒糊化溫度就高，反之則易于糊化。而青稞淀粉在同一淀粉中，淀粉粒大的糊化溫度較低，而淀粉粒小的糊化溫度較高。

3 結(jié)論

試驗(yàn)將淀粉顆粒分成大、中、小3種顆粒，并初步觀察了青稞品種唐古風(fēng)藍(lán)的顆粒形貌、顆粒大小，并探討了顆粒大小與直鏈淀粉含量、熱力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系。結(jié)果表明，越小的顆粒占據(jù)越少的體積百分比和越大的數(shù)量百分比，青稞顆粒呈盤狀或透鏡狀，直徑越大的顆粒越圓越扁；直鏈淀粉含量也受顆粒大小所影響，顆粒越大，直鏈淀粉含量越高；熱力學(xué)參數(shù)顯示，顆粒直徑越小，糊化溫度越高。但由于樣品的限制，僅研究了1種，在接下來的工作中需要進(jìn)一步研究，使結(jié)果具有普遍性，另外也要更加系統(tǒng)地研究淀粉其他理化性質(zhì)與淀粉顆粒大小之間的關(guān)系，為淀粉在食品和非食品領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

[1]孟凡磊.西藏青稞品種的遺傳多樣性分析及其改良 [D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2008.

[2]李春平.臨潭縣高寒陰濕區(qū)青稞配方施肥試驗(yàn)初報 [J].中國農(nóng)技推廣，2013，29（5）：38-39.

[3]鄭學(xué)玲，張玉玉，張杰.青稞淀粉和小麥淀粉的理化性質(zhì)比較研究 [J].中國糧油學(xué)報，2010，25（10）：52-56.

[4]Kong X，S Kaspapis， P Zhu， et al.Physicochemical and structural characteristics of starches from Chinese hull-less barley cultivars[J].International Journal of Food Science&Technology， 2016， 51 （2）： 509-518.◇

TS231

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.10.004

1671-9646（2017） 10a-0016-03

2017-09-27

遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀科技人才支持計劃（LR2015062）；國家星火重點(diǎn)項目（2015GA650007）。

劉 娣（1992— ），女，在讀碩士，研究方向?yàn)榧Z食油脂及植物蛋白工程。

*通訊作者：肖志剛（1972— ），男，博士，教授，研究方向?yàn)榧Z食油脂及植物蛋白工程?？紫槎Y（1980— ），男，博士，副教授，研究方向?yàn)槭称飞镂锢韺W(xué)、谷物科學(xué)。