不同品種糯玉米淀粉特性的比較研究

張玲，韓基明，丁衛(wèi)英，張江寧，楊春

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院)，山西功能食品研究院，太原 030031)

糯玉米，也稱蠟質(zhì)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(yīng)用[1]。此外，糯玉米淀粉在調(diào)味品中的應(yīng)用也逐漸增加[2-3]，研究表明有的蠟質(zhì)玉米交聯(lián)淀粉的凍融穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較好，黏度較適中，應(yīng)用在蠔油中，可改善蠔油的品質(zhì)[4]，變性的糯玉米淀粉還可在醬料中應(yīng)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(huì)直接影響其制品的感官品質(zhì)[6-7]。本文選取了10個(gè)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(jìn)一步加工與應(yīng)用以及產(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

糯玉米(晉糯2號(hào)、晉鮮糯6號(hào)、晉糯10號(hào)、晉糯17號(hào)、晉黑糯7號(hào)、晉糯18號(hào)、晉糯20號(hào)、晉單糯41號(hào)、白糯99、萬(wàn)糯2000)：均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米所提供；直鏈淀粉、支鏈淀粉標(biāo)品：購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司；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 上海樹立儀器儀表有限公司；粉碎機(jī) 北京環(huán)亞天元機(jī)械技術(shù)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(jī) 安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；756紫外可見分光光度計(jì) 尤尼柯(上海)儀器有限公司；Brabender黏度糊化儀 德國(guó)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(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems 公司。

1.2 試驗(yàn)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(guò)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(cè)定[8]

稱取100 mg標(biāo)準(zhǔn)直鏈淀粉，定容到100 mL容量瓶中，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0，0.25，0.5，1.0，1.5，2.0 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(zhǎng)620 nm處測(cè)吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。稱取100 mg糯玉米淀粉，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 糯玉米淀粉理化特性的測(cè)定

1.3.1 糯玉米淀粉溶解度的測(cè)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(zhì)量為a，溶解度=a×100%。

1.3.2 透明度的測(cè)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(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[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(zhì)量，計(jì)算析水率。析水率=(淀粉糊質(zhì)量-沉淀物質(zhì)量)/淀粉糊的質(zhì)量。

1.3.4 糊化特性的測(cè)定[11]

利用Brabender 803200黏度糊化儀測(cè)定。

1.3.5 糯玉米淀粉動(dòng)態(tài)流變性質(zhì)的測(cè)定[12]

設(shè)定頻率為1 Hz，應(yīng)變?yōu)?%，測(cè)定淀粉糊在50～95 ℃下的動(dòng)態(tài)黏彈性變化(變溫速率為5 ℃/min)。

1.3.6 糯玉米淀粉凝膠性質(zhì)的測(cè)定

糯玉米淀粉凝膠的制備：參考文獻(xiàn)[12]，略有改動(dòng)，糯玉米分為10%和15%兩個(gè)濃度進(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。

糯玉米淀粉凝膠強(qiáng)度的測(cè)定：參考文獻(xiàn)[12]，略有改動(dòng)，采用專用測(cè)試探頭(P0.5，直徑5 mm的圓柱體)，進(jìn)行穿刺模式實(shí)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)平行實(shí)驗(yàn)，取平均值。

糯玉米淀粉TPA質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定：參考文獻(xiàn)[12]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，數(shù)據(jù)采用SPSS軟件處理，用單因子方差分析(One-way ANOVN，LSD)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)以X±SD表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 糯玉米淀粉中直鏈淀粉含量的測(cè)定

由圖1的直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線y=0.2569x+0.1627，R2=0.9985，可計(jì)算出各品種玉米淀粉中直鏈淀粉的含量，其測(cè)定計(jì)算結(jié)果見表1。

圖1 直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)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(hào)直鏈淀粉含量低，萬(wàn)糯2000直鏈淀粉的含量較高。

2.2 溫度對(duì)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(shì)。當(dāng)溫度從70 ℃上升到80 ℃時(shí)，糯玉米淀粉的溶解度增加迅速。50 ℃時(shí)糯玉米淀粉的溶解度都較低，90 ℃時(shí)萬(wàn)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(hào)和晉鮮糯6號(hào)淀粉的透明度較好。晉黑糯7號(hào)的透明度較差，可能與其淀粉中殘留的色素有關(guān)。

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(duì)凍融穩(wěn)定性的影響

淀粉糊的凍融穩(wěn)定性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)定性以確保食品具有良好的質(zhì)構(gòu)狀態(tài)。由表3可知，隨著淀粉濃度的增加，其吸水率呈下降趨勢(shì)。當(dāng)糯玉米淀粉濃度為2%時(shí)，不同品種淀粉的析水率在61%～77%左右，析水率較高，其凍融穩(wěn)定性差。當(dāng)?shù)矸蹪舛仍黾拥?0%時(shí)，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(hào)淀粉的析水率僅有6.57%，說(shuō)明其凍融穩(wěn)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(xù) 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(hào)的糊化溫度較低，在69.2 ℃，晉鮮糯6號(hào)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(hào)的崩解值較低，晉糯10號(hào)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(dòng)態(tài)流變特性

淀粉的動(dòng)態(tài)流變特性是指在振動(dòng)或攪拌應(yīng)力的作用下淀粉糊呈現(xiàn)的黏彈性行為。表征參數(shù)有儲(chǔ)能模量G′、損耗模量G″，儲(chǔ)能模量G′表示物料在形變過(guò)程中儲(chǔ)存的能量，反映物料形變后恢復(fù)原狀的能力，儲(chǔ)能模量G′越大，淀粉糊的恢復(fù)能力越強(qiáng)，彈性越強(qiáng)。損耗模量表示在形變過(guò)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(dòng)的能力，損耗模量G″越大，淀粉糊抵抗流動(dòng)的能力越強(qiáng)，黏性越大。

由圖3中10種糯玉米淀粉的動(dòng)態(tài)模量曲線可知，不同糯玉米淀粉糊的儲(chǔ)能模量G′和損耗模量G″都存在相同的規(guī)律：淀粉糊濃度由5%增加到10%時(shí)，淀粉糊的動(dòng)態(tài)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(hào)的增加幅度最大，白糯99淀粉的增加幅度最小，升溫過(guò)程(50～95 ℃)中，所有糯玉米淀粉糊的儲(chǔ)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(guò)程中(95～50 ℃)，晉單糯41號(hào)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(xiàn)[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(dòng)態(tài)模量隨著溫度變化的規(guī)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(guān)。

圖3 不同品種糯玉米淀粉的動(dòng)態(tài)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(qiáng)度也有所增大，晉糯2號(hào)和晉糯17號(hào)的凝膠強(qiáng)度值較高，晉糯20號(hào)的凝膠強(qiáng)度較低。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[15]。本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)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(guān)。

表5 糯玉米淀粉凝膠強(qiáng)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(zhì)構(gòu)特性Table 6 The texture properties of different kinds of waxy corn starches with the content of 10% and 15%

續(xù) 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(hào)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(hào)、晉鮮糯6號(hào)、晉黑糯7號(hào)、晉糯18號(hào)、晉糯20號(hào)、白糯99和萬(wàn)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(hào)、晉糯17號(hào)和晉單糯41號(hào)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(hào)在10%濃度下最大(11.85 g)；恢復(fù)性則以晉鮮糯6號(hào)淀粉在10%濃度下最大(77.04)，晉黑糯7號(hào)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(hào)淀粉的彈性最大(141.3)，晉黑糯7號(hào)的彈性最小(84.26)。

3 結(jié)論

在90 ℃時(shí)，萬(wàn)糯2000、晉糯17號(hào)、白糯99和晉鮮糯6號(hào)淀粉的溶解度都較高，可達(dá)到75%以上；晉糯17號(hào)和晉鮮糯6號(hào)淀粉的透明度較好；晉單糯41號(hào)淀粉的析水率僅有6.57%，其凍融穩(wěn)定性較好，其次為晉糯10號(hào)和晉糯18號(hào)，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(hào)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?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，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(chǔ)能模量G′和損耗模量G″都存在相同的規(guī)律：淀粉糊濃度由5%增加到10%時(shí)，淀粉糊的動(dòng)態(tài)模量增加。升溫過(guò)程(50～95 ℃)中，所有糯玉米淀粉糊的儲(chǔ)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(guò)程中(95～50 ℃)，晉單糯41號(hào)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(qiáng)度也有所增大，晉糯2號(hào)和晉糯17號(hào)的凝膠強(qiáng)度值較高，晉糯20號(hào)的凝膠強(qiáng)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(hào)的凝膠硬度高于其他糯玉米品種，晉糯10號(hào)、晉糯2號(hào)的硬度較小，但彈性和恢復(fù)性較好，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。