绿豆淀粉和芸豆淀粉理化性质比较研究

许 鑫，韩春然，袁美娟，马永强,*

(1.哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076；2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)

绿豆淀粉和芸豆淀粉理化性质比较研究

许 鑫1，韩春然1，袁美娟2，马永强1,*

(1.哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076；2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)

对绿豆淀粉和芸豆淀粉的颗粒形态及大小、溶解度、膨润力、透光率、糊化特性、老化特性等理化性质差异进行比较。结果表明：芸豆淀粉颗粒多呈椭圆形，粒径大小范围是17.89～28.80μm；绿豆淀粉颗粒呈现圆形或椭圆，形粒径大小范围是10.50～27.59μm；绿豆淀粉的膨润力、溶解度开始上升的温度较芸豆淀粉的早，并且芸豆淀粉的膨润力和溶解度在任意相同温度下都略小于绿豆淀粉；芸豆淀粉比绿豆淀粉的透明度先增加又随后降低，并且绿豆淀粉的透明度变化比较缓慢，而芸豆淀粉的透明度变化非常明显；绿豆淀粉比芸豆淀粉易于糊化；芸豆淀粉老化的速度高于绿豆淀粉。

绿豆；芸豆；淀粉；理化性质

绿豆中有蛋白质、脂肪、碳水化合物、VB1、VB2、胡萝卜素、菸硷酸、叶酸、钙、磷、铁。所含蛋白质主要为球蛋白。绿豆性味甘凉，有清热解毒之功效，同时又具有降血脂、抗肿瘤的作用[1]。芸豆每100g含蛋白质23.1g、脂肪1.3g、碳水化合物56.9g、钙76mg及丰富的B族维生素，鲜豆还含丰富的VC[2]。芸豆味甘平，性温，具有温中下气、利肠胃、止呃逆、益肾补元气等功用，是一种滋补食疗佳品。

淀粉是植物体中贮存的宏量营养素之一，主要存在于种子和块茎中，淀粉是食物的重要组成部分，目前广泛应用于食品、造纸、纺织、精细化工、包装材料制造等工业。

豆类中主要成分是蛋白质和淀粉，国内外对于豆类淀粉的研究通常很少有报道[3]。植物淀粉对于动物体具有重要的生理功能，主要表现在供给能量、构成机体组织、节约蛋白等方面。尤其是近几年在食品工业中，豆类淀粉由于其具有较好的凝胶特性，常用于粉丝的制作，而对于芸豆淀粉的理化特性国内报道尚未多见，对于其在食品加工中应用报道较少。因此本实验研究了绿豆淀粉和芸豆淀粉的主要理化性质并比较二者的差异，为近一步了解绿豆和芸豆淀粉的特性及在食品工业中开发应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绿豆淀粉(水磨法自备)、芸豆淀粉(水磨法自备)。

甲苯、乙醚、浓硫酸(均为分析纯) 天津市天新精细化工开发中心。

1.2 仪器与设备

FDM-Z100型浆渣自动分离磨浆机 镇江新区天马五金厂；DSC141型差示扫描量热仪 法国赛特拉姆公司；FEI Sirion型扫描电镜 飞利浦公司；722分光光度计 上海精密科学仪器厂；TG-16型台式离心机 上海安亭科学仪器厂；BCD-228F型电冰箱 青岛海尔股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 豆类淀粉制备及常规成分分析

采用水磨法提取豆类淀粉，在40℃分别将100g绿豆和芸豆浸泡于400mL水中18h后用水洗涤，加适量水磨浆后收集豆浆且过100目筛，收集筛下部分静置6h，弃去上层液体，取下沉的淀粉，用蒸馏水清洗3次，即得粗淀粉[4]。用甲苯除蛋白，乙醚除脂肪后40℃真空干燥，过夜，过100目筛，筛下部分即为芸豆淀粉。称量所得淀粉质量，计算淀粉得率。

式中：m1为提取淀粉质量(以干基计)/g；m2为原料干质量/g。

淀粉水分含量，参照GB/T 12087－2008《淀粉水分测定》；淀粉灰分含量，参照GB/T 22427.1－2008《淀粉灰分测定》；淀粉蛋白含量，参照GB/T 5511－2008《谷物和豆类氮含量测定》和《粗蛋白含量计算》；淀粉脂肪含量，参照GB/T 22427.3－2008《淀粉总脂肪测定》；淀粉细度，参照GB/T 22427.5－2008《淀粉细度测定》；淀粉酸度，参照GB/T 22427.9－2008《淀粉及其衍生物酸度测定》。

1.3.2 淀粉颗粒形态扫描

将以真空干燥过的淀粉颗粒样品镀金(金60%，铂40%)，然后在扫描电镜(加速电压20kV)下分别观察放大500倍和1000倍时赤豆淀粉与绿豆淀粉形态，并测定颗粒直径。

1.3.3 淀粉溶解度与膨润力

分别精确称取3.0000g淀粉(干基)，配成质量分数为3.0%的淀粉悬浮液，分别在90、80、70、60、50℃不同温度下加热搅拌20min，再以3500r/min离心30min，分离上层清液，120℃烘干至恒质量，称质量为水溶淀粉量，计算溶解度，下层为膨胀淀粉部分，由膨胀淀粉质量计算膨润力[5]。

1.3.4 淀粉透光率

分别精确称取1.0000g(干基)淀粉，配成质量分数为1.0%的淀粉悬浮液后置于沸水浴中加热搅拌20min，采用722分光光度计在620nm波长处分别放置0、12、24、36、48h，测定淀粉糊的透光率，以蒸馏水作为空白，设蒸馏水的透光率为100%[6]。

1.3.5 淀粉糊化特性

分别精密称取10mg淀粉溶于30mg去离子水混合并封盖，样品平衡0.5h后DSC分析，温度扫描范围30～150℃，以10℃/min的速度扫描样品，以空白盘为参数，记录起始温度(To)，峰值温度(Tp)，终止温度(Tc)，用流动水冷却至室温[7-9]。

1.3.6 淀粉老化特性

分别精确称取1.0000g淀粉(干基)，配成质量分数为1.0%的淀粉悬浮液后置于沸水浴中糊化20min，然后冷却至室温，然后将淀粉糊放入100mL量筒中，在4℃分别静置0、12、24、36、48h后记录上清液的体积，以上清液体积表征淀粉老化程度[10-11]。

1.3.7 实验数据处理

实验数据经过Windows SPSS 16.0数据处理软件分析。

2 结果与分析

2.1 豆类淀粉制备与常规成分分析

表1 绿豆淀粉、芸豆淀粉常规成分分析Table 1 Chemical composition of mung bean and kidney bean starches

通过水磨法制备豆类淀粉，对自制豆类淀粉的常规成分进行分析，如表1所示，绿豆淀粉与芸豆淀粉的常规成分含量基本一致，且芸豆淀粉的细度与绿豆淀粉相比较低，可见实验室采用水磨法提取淀粉的细度可达到国家标准(GB/T 8885—88《食用玉米淀粉》)对淀粉一级

品的要求，芸豆淀粉酸度低于绿豆淀粉，可见淀粉酸度可以达到国家标准(GB/T 8885—88)对淀粉一级品的要求。

2.2 淀粉颗粒形态扫描

图1 芸豆淀粉、绿豆淀粉颗粒形态扫描Fig.1 Morphological observation of kidney bean and mung bean starch granules under scanning electron microscope

利用扫描电镜观测芸豆淀粉与绿豆淀粉颗粒形态，结果如图1所示。芸豆淀粉颗粒呈现椭圆型，形似腰豆，表层较为光滑未见有腐蚀痕迹及受到外力损伤的迹象，颗粒大小分布较不均匀，颗粒直径范围可以达到17.89～28.80μm。绿豆淀粉较小颗粒呈现圆型，较大颗粒呈现椭圆型，表层光滑但偶见腐蚀痕迹及受到外力损伤的迹象，豆类颗粒大小分布较不均匀，颗粒直径范围可以达到10.50～27.59μm。

2.3 淀粉溶解度与膨润力

图2 不同温度下芸豆淀粉、绿豆淀粉的溶解度与膨润力比较Fig.2 Curves of swelling power and solubility versus temperature of kidney bean and mung bean starches

淀粉在不同温度下的溶胀吸水以及直链淀粉的析出，反映的是淀粉分子与水分子的相互作用[12]。溶解度是指在一定温度下，淀粉样品分子溶解的质量百分数；膨润力指每克干淀粉在一定温度下吸水的质量。图2为芸豆淀粉与绿豆淀粉在不同温度下的溶解度与膨润力。在50～90℃范围内，绿豆、芸豆淀粉的膨润力与溶解度分别随温度的升高相应的增大。当从较低的70℃开始时其膨润力与溶解度都开始增大，绿豆淀粉的膨润力、溶解度从 60℃开始增加较为明显，而芸豆淀粉在70℃时增加效果开始明显。淀粉颗粒的膨胀是从相对松散的无定型区开始[13]，然后是靠近结晶区的无定型区，最后是结晶区。因而，芸豆淀粉的膨润力和溶解度在相同温度下都略小于绿豆淀粉。

2.4 淀粉透明度

透明度是淀粉糊所表现出的重要外在特征之一，直接关系到淀粉类产品的外观和用途，进而影响到产品的可接受性。它受多种因素的影响，首先淀粉分子的分支特性与淀粉的透明度有关[14]；淀粉糊化后，其分子重新排列相互缔合的程度是影响淀粉糊透明度的重要因素。如果淀粉颗粒在吸水与受热时能够完全膨润，并且糊化后淀粉分子也不发生相互缔合，则在淀粉糊液中无残存的淀粉颗粒以及回生后所形成的凝胶束，因此淀粉糊就非常透明，当光线穿过淀粉糊液时，无反射和散射现象产生。

图3 不同时间芸豆淀粉、绿豆淀粉溶液透光率比较Fig.3 Transparency change of mung bean and kidney starch pastes during storage

由图3可以看出，芸豆淀粉和绿豆淀粉的透明度都随着时间的延长而逐渐降低。大概在20h之前芸豆淀粉的透明度比绿豆淀粉的透明度高。随后绿豆淀粉的透明度高于芸豆淀粉的透明度，并且绿豆淀粉的透明度变化比较缓慢，而芸豆淀粉的透明度变化非常明显。

2.5 淀粉糊化特性

淀粉颗粒在水溶液中受热膨胀，迅速吸收水分，分子内和分子间氢键断裂，颗粒逐步扩散的过程称为淀粉糊化过程。淀粉的糊化特性是豆科植物淀粉的典型特性，淀粉的糊化是一个过程，而不是瞬间的完成。淀粉的糊化就是淀粉从β-淀粉向α-淀粉转化的过程。这个过程需要克服氢键力，因此是一个吸热过程。每一种淀粉的糊化温度不同。由于淀粉粒大小不同，糊化

速度也不同，因此糊化温度是一个温度范围[15]。通过DSC测定得知，绿豆淀粉开始糊化的温度是55.56℃，糊化完全的温度是63.29℃，糊化终止的温度是67.61℃。芸豆淀粉开始糊化的温度是65.94℃，糊化完全的温度是75.87℃，糊化终止的温度是80.2℃。

图4 芸豆淀粉、绿豆淀粉糊化特性比较Fig.4 Gelatinization curves of mung bean and kidney starches

由图4可看出，绿豆淀粉开始糊化的温度、糊化峰值温度以及终止糊化温度都比芸豆淀粉的低，这说明绿豆淀粉比芸豆淀粉易于糊化。而且绿豆淀粉糊化时热流值比芸豆淀粉糊化时高，这说明芸豆淀粉糊化吸收的热量更高一些，因此芸豆淀粉比绿豆淀粉不易糊化。

2.6 淀粉老化特性

图5 芸豆淀粉、绿豆淀粉老化特性比较Fig.5 Retrogradation curves of mung bean and kidney starches

淀粉老化是由于糊化后的淀粉分子在低温下又自动排列成序，相邻分子间的氢键又逐渐恢复形成致密、高度晶化的淀粉分子微束的缘故。老化过程可以看做是糊化的逆过程，但是老化不能使淀粉彻底恢复到生淀粉的结构状态，它比生淀粉的结晶化程度低。淀粉的凝沉性和淀粉的老化特性有相关性，淀粉糊化后由于老化作用而产生凝沉作用。当水合并分散的淀粉分子重新缔合时就产生胶凝现象，并且含直链淀粉多的淀粉生成凝胶的过程极为迅速，主要是直链淀粉聚合发生凝沉作用[16]，本实验以糊化淀粉的凝沉性考征淀粉的老化速度。从图5可看出，随着时间的增加，芸豆淀粉糊和绿豆淀粉糊上清液的高度逐渐增加，并且芸豆淀粉糊沉降速度高于绿豆淀粉糊，这说明芸豆淀粉老化的速度高于绿豆淀粉。

3 结 论

本实验主要研究了自制芸豆淀粉与自制绿豆淀粉的理化特性差异，并进行比较。发现，两种淀粉的颗粒形状较相似但大小分布差异性较大；绿豆淀粉、芸豆淀粉的膨润力、溶解度在不同温度内有明显变化，这说明豆类淀粉和其他植物淀粉一样在常温下溶解性较差；绿豆淀粉、芸豆淀粉的透明度随时间延长而逐渐减小；芸豆淀粉比绿豆淀粉易于老化，但是绿豆淀粉比芸豆淀粉更易于糊化，因此，在食品加工中当豆类淀粉作为添加剂被选择时绿豆淀粉相对更易于热加工，而芸豆淀粉不但在热加工上不易处理，而且产品还会出现口感发硬等不利于消费者接受的感官质量。

[1] 王沛, 宋启卯, 周哲, 等. 绿豆对动物的降血脂作用[J]. 沈阳药学院学报, 1990, 7(1): 42-44.

[2] 王光慈. 食品营养学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2003: 232.

[3] ABDEL-RAHMAN E S A, EL-FISHAWY F A, EL-GEDDAWY M A, et al. Isolationand physico-chemical characterization of mung bean starches [J]. International Journal of Food Engineering, 2008, 4(1): 1-12.

[4] 高群玉, 黄立新, 周俊侠. 水磨法提取绿豆、豌豆淀粉浸泡工艺初探[J]. 郑州粮食学院学报, 1998(4): 54-58.

[5] 缪铭, 江波, 张涛, 等. 不同品种鹰嘴豆淀粉的理化性质研究[J]. 食品科学, 2008, 29(6): 79-82.

[6] 赵全, 岳晓霞, 毛迪锐, 等. 四种常用淀粉物理性质的比较研究[J].食品与机械, 2005(1): 1-2.

[7] YOO S H, JANE J L. Structural and physical characteristics of waxy and other wheat starches[J]. Carbohydrate Polymers, 2002, 49(3): 297-305.

[8] JAYAKODY L, LAN H, HOOVER R, et al. Composition, molecular structure, and physicochemical properties of starches from two grass pea (Lathyrus sativus L.) cultivars grown in Canada[J]. Food Chemistry, 2007, 105(1): 116-125.

[9] STEVENSON D G, DOMOTO P A, JANE J L. Structures and functional properties of apple (Malus domestica Borkh) fruit starch[J]. Carbohydrate Polymers, 2006, 63(3): 432-441.

[10] 赵凯. 淀粉非化学改性技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2009.

[11] 尹志华. 荸荠淀粉的物化特性研究[J]. 中国粮油学报, 2008, 23(1): 66-70.

[12] JAYAKODY L, HOOVER R, LIU Q, et al. Studies on tuber and root starches.Ⅰ. Structure and physicochemical properties of innala (Solenostemon rotundifolius)starches grown in Sri Lanka[J]. Food Research International, 2005, 38(6): 615-629.

[13] 曹龙奎, 李风林. 淀粉制品生产工艺学[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2008.

[14] 徐明生, 吴磊燕, 吴少福.葛根淀粉物理特性研究[J]. 江西农业大学学报: 自然科学版, 2002, 24(4): 484-486.

[15] 李云飞, 殷涌光, 徐树来, 等. 食品物性学[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2009.

[16] MATALANIS A M, CAMPANELLA O H, HAMAKER B R. Storage retrogradation behavior of sorghum, maize and rice starch pastes related to amylopectin fine structure[J]. Journal of Cereal Science, 2009, 50(1): 74-81.

Comparative Study of Physico-chemical Properties of Kidney Bean and Mung Bean Starches

XU Xin1，HAN Chun-ran1，YUAN Mei-juan2，MA Yong-qiang1,*
(1. College of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076,China；2. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

Differences in some physico-chemical properties of kidney bean and mung bean starches, including shape, size, solubility, swelling power, transparency, pasting and retrogradation properties, were compared. The results showed that most of the granules of kidney bean starch were oval in shape, with a diameter ranging between 17.89 μm and 28.80 μm, and the granules of mung bean starch were round or oval in shape, with a diameter ranging between 10.50 μm and27.59 μm. Compared with kidney bean starch, both the swelling power and solubility of mung bean starch began to increase obviously at a lower temperature, and were slightly higher at the same concentrations. The transparency of kidney bean starch paste was higher than that of mung bean starch paste, but became lower and lower than that of mung bean starch paste after a certain period of storage. It was easier to paste mung bean starch than to paste kidney bean starch. Furthermore, kidney bean starch had higher retrogradation speed than mung bean starch.

mung bean；kidney bean；starch；physico-chemical properties

TS231

A

1002-6630(2010)17-0173-04

2010-06-29

许鑫(1985—)，男，硕士研究生，研究方向为粮油食品加工。E-mail：foodxuxin@2008.sina.com

*通信作者：马永强(1963—)，男，教授，硕士，研究方向为食品生物加工技术。E-mail：mayq@hrbcu.edu.cn