不同品種玉米淀粉糊化和凝膠特性的研究

丁衛(wèi)英，張 玲，韓基明，張江寧，楊 春

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)功能食品研究院，山西太原 030031）

0 引言

玉米是生產(chǎn)淀粉的主要作物，玉米淀粉在食品及其他工業(yè)中都有較廣泛的應(yīng)用，如食品中被用作增稠劑、穩(wěn)定劑、保水劑等[1]。不同品種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(huì)直接影響其制品的感官品質(zhì)[2-4]。試驗(yàn)選取了6 個(gè)玉米品種，研究其淀粉的一些理化特性，可為玉米淀粉的進(jìn)一步加工與應(yīng)用及產(chǎn)品的研發(fā)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豐14、大豐30、大豐607、大豐1407、金科玉3306、金科玉3308，山西大豐種業(yè)公司提供；直鏈淀粉、支鏈淀粉標(biāo)品，北京索萊寶科技有限公司提供；無(wú)水乙醇、氫氧化鈉等試劑，均為分析純。

電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海樹(shù)立儀器儀表有限公司產(chǎn)品；粉碎機(jī)，北京環(huán)亞天元機(jī)械技術(shù)有限公司產(chǎn)品；電熱恒溫水浴鍋，常州朗越儀器制造有限公司產(chǎn)品；離心機(jī)，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；756 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，尤尼柯（上海）儀器有限公司產(chǎn)品；Brabender 型黏度糊化儀，德國(guó)布拉本德食品儀器公司產(chǎn)品；電子分析天平，上海佑科儀器儀表有限公司產(chǎn)品；MCR302 型流變儀（奧地利Anton Paar）、質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)Stable Micro System 公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 玉米淀粉的制備

樣品洗凈后，加亞硫酸鈉、堿性蛋白酶，在50 ℃下超聲處理20 min 后浸泡4 h，粉碎磨漿，過(guò)200 目篩，水洗5 次，乙醚去除脂肪，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(cè)定[5]

稱取100 mg 標(biāo)準(zhǔn)直鏈淀粉，定容至100 mL 容量瓶，制成1 g/L 的直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液。另取6 個(gè)100 mL 的容量瓶，分別加入直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液0，0.25，0.50，1.00，1.50，2.00 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(zhǎng)620 nm 處測(cè)吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。稱取100 mg 玉米淀粉，操作如上，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算直鏈淀粉的含量。

1.3 玉米淀粉理化特性的測(cè)定

1.3.1 玉米淀粉的溶解度測(cè)定[6]

稱取各玉米淀粉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，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min 離心20 min，分離上清液，120 ℃下烘至恒質(zhì)量，稱其質(zhì)量為a，溶解度=a×100%。

1.3.2 透明度的測(cè)定[7]

分別稱取玉米淀粉各0.5 g，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(zhǎng)620 nm 處測(cè)其透光率，重復(fù)3次，取平均值。

1.3.3 凍融穩(wěn)定性的測(cè)定[8]

分別稱取1.0 g 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，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min離心20 min，分離上清液后稱量沉淀物的質(zhì)量，計(jì)算析水率。

1.3.4 糊化特性測(cè)定[9]

利用Brabender 803200 黏度糊化儀測(cè)定。

1.3.5 玉米淀粉凝膠性質(zhì)測(cè)定[10]

玉米淀粉凝膠的制備：普通玉米分2 個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%和10%進(jìn)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(wěn)定的凝膠樣品，待測(cè)，每個(gè)樣品做3 個(gè)平行。

玉米淀粉凝膠強(qiáng)度的測(cè)定，參考文獻(xiàn)[10]，采用專用測(cè)試探頭（P 0.5，直徑5 mm 圓柱形），進(jìn)行穿刺模式試驗(yàn)。測(cè)定參數(shù)設(shè)定為：觸發(fā)力為2 g，測(cè)試速度為1.0 mm/s，壓縮深度為10 mm，凝膠強(qiáng)度由質(zhì)構(gòu)儀軟件直接讀取紀(jì)錄（以測(cè)試探頭進(jìn)入淀粉凝膠中4 mm 時(shí)所受的力為淀粉的凝膠強(qiáng)度值），每個(gè)樣品做3 個(gè)平行試驗(yàn)，取平均值。

玉米淀粉TPA 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定：參考文獻(xiàn)[11]的方法，選取平板轉(zhuǎn)子（P100，直徑100 mm），采用TPA 模式，其探頭測(cè)試面積大于被測(cè)樣品的面積，結(jié)果可以表示凝膠樣品整體對(duì)抗外壓的能力。測(cè)定參數(shù)設(shè)定為：觸發(fā)力2 g，測(cè)定速度2.0 mm/s，壓縮比50%。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所得數(shù)據(jù)均為3 次重復(fù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米淀粉中直鏈淀粉含量和得率的測(cè)定

直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖1。

圖1 直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖1 的直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=0.256 9X+0.162 7，R2=0.998 5，可計(jì)算出各品種玉米淀粉中直鏈淀粉的含量。

直鏈淀粉含量見(jiàn)表1。

表1 直鏈淀粉含量

由表1 可知，不同玉米中直鏈淀粉含量不同，其中大豐14 直鏈淀粉含量最低，大豐1407 的直鏈淀粉含量較高。

2.2 溫度對(duì)玉米淀粉溶解度的影響

不同玉米品種在不同溫度下的溶解度見(jiàn)表2。

表2 不同玉米品種在不同溫度下的溶解度/%

由表2 可知，不同玉米淀粉隨著溫度的升高，其溶解度都呈上升趨勢(shì)。50 ℃時(shí)，玉米淀粉的溶解度都較低，90 ℃時(shí)，大豐607 淀粉的溶解度最低，金科玉3306 淀粉的溶解度最高。

2.3 玉米淀粉透明度

不同玉米淀粉的透明度見(jiàn)圖2。

圖2 不同玉米淀粉的透明度

由圖2 可知，不同品種玉米淀粉的透明度有所差異，金科玉3306 淀粉的透明度較好。大豐30 和金科玉3308 淀粉的透明度較差。

2.4 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)玉米淀粉對(duì)凍融穩(wěn)定性的影響

不同玉米品種淀粉在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的析水率見(jiàn)表3。

表3 不同玉米品種淀粉在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的析水率/%

淀粉糊的凍融穩(wěn)定性是反映淀粉凍融后析出水的多少，用析水率來(lái)表示，析水率越大，穩(wěn)定性越差。通常在冷凍食品中應(yīng)用的淀粉要求具有良好的凍融穩(wěn)定性，確保食品具有良好的質(zhì)構(gòu)狀態(tài)。由表3可知，隨著淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，其吸水率呈下降趨勢(shì)。當(dāng)玉米淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，不同品種淀粉的析水率在65%～72%，析水率較高，其凍融穩(wěn)定性差。當(dāng)?shù)矸圪|(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到10%時(shí)，不同品種玉米淀粉的析水率迅速下降到7%～31%，其中大豐14 淀粉的析水率僅有7.14%，說(shuō)明其凍融穩(wěn)定性較好。

2.5 玉米粉的糊化特性

不同品種玉米粉黏度參數(shù)見(jiàn)表4。

由表4 可知，不同品種玉米的糊化溫度差異不大，金科玉3306 的糊化溫度較高，為75.0 ℃。大豐30 的峰值黏度、崩解值和回生值均高于其他淀粉，大豐1407 的峰值黏度、崩解值和回生值均最低。

表4 不同品種玉米粉黏度參數(shù)

2.6 玉米淀粉的凝膠特性

玉米凝膠強(qiáng)度見(jiàn)表5。

表5 玉米凝膠強(qiáng)度

由表5 可知，玉米淀粉凝膠隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，凝膠強(qiáng)度也逐漸增大。其中，大豐1407 的凝膠強(qiáng)度最大，大豐14 的凝膠強(qiáng)度最弱。2 個(gè)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，普通玉米淀粉凝膠強(qiáng)度的大小順序一致為大豐1407＞金科玉3306＞大豐607＞金科玉3308＞大豐30＞大豐14。相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下，凝膠強(qiáng)度越大，說(shuō)明分子間的作用力越大，所形成的分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。此外，有文獻(xiàn)報(bào)道淀粉的凝膠強(qiáng)度與所含直鏈淀粉的含量有較大的關(guān)系[12]。普通玉米直鏈淀粉含量大小順序與其凝膠強(qiáng)度大小的順序一致，故研究的結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的一致。

普通玉米淀粉在8%和10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的TPA質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)見(jiàn)表6。

玉米淀粉凝膠的硬度、黏附性、膠著度和咀嚼度都隨其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大，但彈性在8%時(shí)，高于高質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的彈性。由表6 可知，玉米淀粉的硬度順序?yàn)榇筘S1407＞金科玉3306＞大豐607＞大豐30＞大豐14＞金科玉3308；大豐1407 在10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)下黏附性最大（-293.26），金科玉3308 淀粉凝膠的黏附性最?。?88.43）；玉米淀粉的恢復(fù)性差異不大；6 個(gè)玉米淀粉的黏聚性在0.42～0.52；大豐30淀粉的彈性最大（96.73），大豐1407 彈性最?。淮筘S1407 的膠著度和咀嚼度最大，分別為98.89 和91.64。

表6 普通玉米淀粉在8%和10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的TPA 質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)

3 結(jié)論

（1）大豐14 直鏈淀粉含量最低，大豐1407 的直鏈淀粉含量較高；90 ℃時(shí)，大豐607 淀粉的溶解度最低，金科玉3306 淀粉的溶解度最高。金科玉3306 淀粉的透明度較好。大豐30 和金科玉3308 淀粉的透明度較差。大豐14 淀粉的析水率僅有7.14%，說(shuō)明其凍融穩(wěn)定性較好，適合制作冷凍食品，如湯圓、速凍餃子等[13-15]。

（2）不同品種玉米的糊化溫度差異不大，金科玉3306 的糊化溫度較高，為75.0 ℃。大豐1407 的峰值黏度、崩解值和回生值均最低，大豐30 的峰值黏度、崩解值和回生值均高于其他淀粉，適合制作粉絲，因?yàn)榉逯叼ざ群捅澜庵翟礁叩牡矸凵a(chǎn)出的粉絲品質(zhì)更佳。

（3）玉米淀粉凝膠隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，凝膠強(qiáng)度也逐漸增大。其中，大豐1407 的凝膠強(qiáng)度最大，大豐14 的凝膠強(qiáng)度最弱。玉米淀粉凝膠的硬度、黏附性、膠著度和咀嚼度都隨其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大。大豐30 淀粉的彈性最大（96.73），說(shuō)明其淀粉能制作彈性和恢復(fù)性相對(duì)較好的凝膠產(chǎn)品，如果凍等。