发芽对黑小麦、黑苦荞淀粉物理化学特性的影响

杨 春 丁卫英 周柏玲 崔贵梅 段亚利

(山西省农业科学院农产品加工研究所1，太原 030031)

(山西省农业科学院生物技术研究中心2，太原 030031)

(山西省农业科学院农业科技信息研究所3，太原 030031)

发芽对黑小麦、黑苦荞淀粉物理化学特性的影响

杨 春1丁卫英1周柏玲1崔贵梅2段亚利3

(山西省农业科学院农产品加工研究所1，太原 030031)

(山西省农业科学院生物技术研究中心2，太原 030031)

(山西省农业科学院农业科技信息研究所3，太原 030031)

研究了发芽前后黑小麦、黑苦荞淀粉物化性质的变化。结果表明:发芽后淀粉的粒径大小、形貌未发生变化，黑小麦直链淀粉含量、透明率提高，抗凝沉性变强，65～90℃溶解度、膨胀度变大，析水率降低，糊化温度降低34.7%，峰值黏度降低88.9%，降落值降低60.0%，回生值降低93.6%;黑苦荞直链淀粉、透明率降低，抗凝沉性变差，溶解度、膨胀度变小，析水率降低，糊化温度降低3.1%，峰值黏度提高1.06倍，回生值提高1.87倍，降落值从零提高到43 BU。发芽处理改变了物料淀粉的理化特性及开发应用范围。

发芽 黑小麦 黑苦荞 淀粉 理化特性

“五谷为养，五果为助，五畜为益，五菜为充”的饮食原则和中国人传统的健康饮食习惯，均表明了粮谷类主食在饮食中的重要地位。谷物质量不仅影响人们对营养素的摄入，还影响健康问题等。现代饮食结构的失衡带来了“文明病”患者的增多，食物营养、安全问题已成为大众普遍关心的焦点。随着人们对杂粮保健功能的深入认识与对健康的关注，国际国内市场对“多样化、营养、健康、安全、方便”的杂粮健康食品的需求日益增强，对杂粮食品的研究与深度开发也引起了学者的极大兴趣［1］。开发杂粮营养谷物食品是值得研究的课题。

小麦粉组分中70%的淀粉对面制品的操作方法、成品性状、口感、储藏等均起到很重要的作用，而不同种类的淀粉特性差异很大。黑小麦和黑苦荞的营养品质和功效作用以及其麦片、蛋糕、饼干等方便食品的开发已有报道［2－4］;萌发对荞麦的营养品质有明显的改良作用［5］，及发芽对糙米、黑糯玉米淀粉理化特性等的影响［6－7］已有报道。本试验以黑小麦和黑苦荞为原料，通过研究发芽前后影响杂粮主食产品加工性能的关键因子——淀粉的理化特性变化，为深入探索杂粮食品的加工技术和工艺，进一步提升杂粮深加工产品质量和档次提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黑小麦76号:山西省农业科学院作物科学研究所;黑苦荞黑丰1号:山西紫苑微生物研发有限责任公司。

直连淀粉、支链淀粉标品:Fluke公司;所用试剂均为分析纯。

1.2 试验仪器

HG101－2电热鼓风干燥箱:南京实验仪器厂;植物试样粉碎机:河北黄骅市齐家务科学仪器厂;DK－98－1型电热恒温水浴锅:天津市泰斯特仪器有限公司;80－2B台式离心机:上海安亭科学仪器厂;721E型可见光分光光度仪:Spectrum光谱仪器公司;OlymPusIX51光学显微镜:奥林巴斯公司;Brabender803200微型黏度糊化仪:德国布拉本德食品仪器公司;电子分析天平:上海精密科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 发芽试验

先用0.1%NaClO消毒15 min，蒸馏水冲洗干净。在室温条件下用蒸馏水浸泡(以浸没种子为准)24 h。浸泡好的种子，分别置于经烘干消毒并垫有2层吸水纸、加水呈饱和状态的培养皿中，厚度以不超过2 cm为宜，种子胚朝上摆匀后置于发芽箱内。箱内第1天温度为22℃，第2～5天温度为(25.5±0.5)℃，芽长长至1.5 ～2.0 cm，烘干备用。

1.3.2 淀粉样品制备

原料粉碎过40目，在pH 10、液固比为7∶1、搅拌速度为40 r/min的条件下浸泡提取淀粉，3～5 h后用100目筛除去粗粒，200目筛下物在室温下设定转速4 800 r/min离心5 min，去除上清液，刮去黄淀粉层，白淀粉用去离子水将湿块洗涤数遍至中性，然后在30～40℃下干燥，粉碎后过100目筛备用。

1.3.3 淀粉组成分析

直链淀粉含量按GB/T 15683—2008测定。

1.3.4 形貌大小观察

制作水封片:载玻片上滴一滴蒸馏水，使用一次性牙签挑少许研磨好的粉剂样品，划于水滴中并搅匀，小心加盖玻片，轻压赶走气泡并用吸水纸去掉盖片周围多余的水分，即可上镜观察。

1.3.5 透明度测定

将0.5%的淀粉糊，置于沸水浴中加热，糊化搅拌15 min并保持淀粉糊体积，室温冷却30 min后，用分光光度计进行测定，以蒸馏水作参比(透光率100%)，用可见分光光度计(1 cm比色皿)在650 nm波长下测定糊的透光率。

1.3.6 凝沉性测定

将1%的淀粉糊置于75℃水浴中搅拌糊化20 min，冷却至室温后取一定量加入刻度管中，室温下静置，每隔一段时间记录上清液体积，用上清液体积百分比来反映淀粉糊的凝沉性。

1.3.7 溶解度与膨胀度测定

将1.6%的淀粉糊在65～90℃不同温度水浴中搅拌糊化30 min，然后将淀粉糊倒人离心管，设定转速4 800 r/min离心5 min。将上层清液小心倾出置于铝盒中，先在烘箱80℃左右烘至少许水分后，130℃条件下干燥1 h。溶解度S为上清干燥物质量A与总淀粉干重W的比值，膨胀度B为离心后淀粉糊重P与糊中所含淀粉干重的比值。

溶解度S=A/W×100%

膨胀度 B=P/［W ×(100－S)］×100%

1.3.8 冻融稳定性测定

将6%的淀粉糊置于90℃水浴中加热搅拌20 min，待糊化完全后，调节糊浓度至原浓度，冷却至室温，于－15～－20℃下冷冻24 h，取出自然解冻5 h，设定转速4 800 r/min离心5 min，倒掉上清液，称取沉淀物重量，计算析水率。

析水率=(淀粉糊质量－沉淀物质量)/淀粉糊质量×100%

1.3.9 糊化特性测定

采用Brabender803200微型黏度糊化仪测定。配置8%淀粉糊。测定参数设定为:从30℃开始计时，以1.5℃/min的速度升温，至95℃保温30 min，再以同样的速度降温，至50℃保温30 min，测量转速为250 r/min，黏度单位为BU。

2 结果与分析

2.1 淀粉组成分析

淀粉组成分析结果见表1。由表1可知，发芽处理对黑小麦和黑苦荞直链淀粉含量影响不同，发芽后黑小麦直链淀粉含量增加，黑苦荞则降低。黑小麦、黑苦荞淀粉主要存在于胚乳细胞中，含量均在60%以上。淀粉的溶解主要是直链淀粉从润胀的颗粒中逸出，其溶解度和膨胀度与淀粉粒的大小、形态、组成、直链和支链淀粉的分子质量、比例以及支链淀粉中长短链所占的比例有关;淀粉糊化时的吸水性能也与直链淀粉的含量有关，吸水性能影响淀粉的加工特性;直链淀粉的含量还影响着淀粉的老化与回生，因此直链淀粉含量对淀粉在食品中的应用具有重要的意义［8］。

表1 直链淀粉比例/%

2.2 形貌大小

黑小麦、黑苦荞淀粉的电镜图见图1，用电镜标尺测得淀粉长轴粒径范围见表2。由图1、表2可知，发芽前后淀粉颗粒的大小和形貌未发生变化，说明发芽处理只破坏了淀粉的无定形区，对淀粉的结晶区影响不大。

图1 淀粉颗粒的微观结构图

表2 不同淀粉的粒径大小和形态特点

2.3 透明度

透明度是淀粉糊表现的外在特征之一，其大小反映了淀粉与水的互溶能力以及膨胀、溶解能力的好坏，与淀粉来源以及直、支链比例有关［9］。淀粉糊的透光率越大，说明糊的透光度越好。不同植物的淀粉分子结构不同，直、支链比例不同，因此所表现出的物理化学性质(如透明度)有很大差异。图2表明黑小麦淀粉糊的透明度好于黑苦荞，发芽黑小麦淀粉高于原淀粉，黑苦荞则降低。文献报道直链淀粉含量越高，透明度越低，是因为直链淀粉易相互缔合而使淀粉糊回生，使光线发生散射，减弱光的透射，从而降低糊的透明度［9］。结合表1发现，品种间原淀粉透明度变化与文献报道相同，同一品种发芽前后淀粉糊的透明度变化则不同，可能与淀粉中残留的油脂类或颗粒表面黏附的其他物质有关。

图2 发芽前后淀粉糊透光率

2.4 凝沉性

淀粉的种类、浓度、储存时间、pH、冷却方法以及其他化合物的存在均对淀粉的凝沉有影响［9］。影响凝沉的主要因素是淀粉分子的大小和直链淀粉含量，淀粉分子越大，支链淀粉含量越多，空间阻隔越高，淀粉越不易凝沉;相反，直链淀粉含量越多，越易发生凝沉。不同淀粉的凝沉曲线见图3。由图3可知，黑小麦淀粉凝沉稳定性明显高于黑苦荞淀粉;发芽处理对淀粉的凝沉性影响效果不同，黑小麦淀粉抗凝沉性变强，黑苦荞则变差;同一种物料凝沉稳定性变化趋势相同。黑小麦淀粉在10 h内无凝沉，说明其性质稳定，抗凝沉性强;黑苦荞淀粉的凝沉性随时间的延长而增加，静置4 h凝沉率达85%，4 h后趋于平缓，其原因可能是开始淀粉糊回生形成的晶核分子质量比回生后晶核分子质量的增长速度快，淀粉糊的凝沉加速度就会越来越小，4 h后晶核之间会产生磨擦阻力阻碍其凝沉，只能靠回生中晶核的增长使重力增加而填实它们之间的距离［8］。

图3 发芽前后淀粉凝沉特性

2.5 溶解度与膨胀度

膨胀度是评价小麦粉或淀粉糊化过程中吸水能力的简单指标。一般认为支链淀粉影响淀粉的吸水膨胀和颗粒的糊化，而直链淀粉和脂肪的作用是抵制或延缓膨胀和糊化［10］。淀粉膨胀反映了支链淀粉的特性，而淀粉溶解主要是直链淀粉从膨胀的颗粒中逸出，反映的是淀粉分子与水分子的相互作用。淀粉的溶解度和膨胀度为颗粒内键的结合程度提供了有力依据［7］。由图4至图6可知，在65～90℃范围内，原、发芽黑苦荞淀粉的溶解度、膨胀度分别随温度的升高而相应增大。原黑小麦淀粉溶解度随温度的升高而相应增大，膨胀度则呈波浪形变化;发芽黑小麦淀粉溶解度呈波浪形变化，膨胀度则随温度的升高而相应增大。发芽处理后苦荞淀粉的溶解度和膨胀度比原淀粉都小，这是由于发芽处理一方面使支链淀粉降解，产生比原淀粉多的直链;另一方面是淀粉颗粒内形成了新的结构，产生了更多的双螺旋结构，不利于淀粉分子从颗粒内溶出［7］。而黑小麦结果则相反。

图4 黑小麦发芽前后淀粉糊溶解度

2.6 冻融稳定性

图7 发芽前后淀粉冻融稳定性

淀粉糊的低温对抗性对其应用有很大的实用参考价值，淀粉糊的析水率越小，表明其冻融稳定性越好［11］。由图7可知，原淀粉和发芽淀粉糊都经一次冻融就有水分析出，发芽处理能提高淀粉的冻融稳定性，且黑苦荞淀粉抗冻融能力更强;发芽后黑小麦淀粉糊的析水率降低了11.3%，黑苦荞降低了7.0%。

2.7 糊化特性

由表3、图8可知，发芽处理均引起了物料淀粉糊黏度特性的变化。发芽黑小麦淀粉与原淀粉相比，糊化温度降低34.7%，峰值黏度降低88.9%，降落值降低60%，回生值降低93.6%。发芽黑苦荞淀粉与原淀粉相比，糊化温度降低3.1%，峰值黏度提高1.06倍，回生值提高1.87倍，降落值从0提高到43 BU。发芽处理能降低原料淀粉的糊化温度，主要是因为发芽处理使原淀粉的支链淀粉结构遭到破坏，支链淀粉不断降解形成部分直链结构，再加之发芽可以降解脂肪和蛋白质，破坏其与淀粉结合结构，使淀粉糊化温度降低［7］。发芽黑小麦淀粉的峰值黏度、降落值、回生值减少，表明淀粉糊的热冷稳定性提高，冷却形成的凝胶性较弱，不易老化，这与凝沉性、冻融稳定性分析结果相符;发芽黑苦荞淀粉峰值黏度、降落值、回生值提高，表明淀粉糊的冷热稳定性降低，冷却形成的凝胶性较强，易老化、回生［12］，与凝沉性、冻融稳定性分析结果不太相符，可能与淀粉的组成、结构、分子大小有关，有待于进一步研究。

图8 发芽前后淀粉糊的黏度特征曲线

表3 杂粮淀粉黏度参数

3 结论

3.1 苦荞、黑小麦淀粉主要存在于胚乳细胞中，含量均在60%以上。黑小麦和黑苦荞发芽前后直链淀粉含量及变化规律都不相同，黑小麦增加，黑苦荞则降低。直链淀粉含量的变化能影响物料的开发应用。

3.2 黑小麦淀粉粒径范围 1.74 ～42.6 μm，圆或椭圆单粒体为主，少数不规则，表面均较光滑、平整;黑苦荞 2.61 ～16.52 μm，多角形的单粒体为主，少数不规则，轮纹明显。发芽前后颗粒的粒径大小和形貌未发生变化，说明发芽处理只破坏了淀粉的无定形区，对淀粉的结晶区影响不大。

3.3 黑小麦淀粉糊的透明度好于黑苦荞，发芽黑小麦淀粉透明度提高，发芽黑苦荞淀粉则降低。

3.4 10 h内黑小麦淀粉凝沉稳定性明显高于黑苦荞淀粉;发芽处理对淀粉的凝沉性影响不同，发芽后黑小麦淀粉抗凝沉性变强，黑苦荞则变差;同一种物料凝沉稳定性变化趋势相同。

3.5 在65～90℃范围内，发芽黑小麦淀粉溶解度呈波浪形变化，膨胀度则随温度的升高而相应的增大;发芽黑苦荞淀粉的溶解度、膨胀度分别随温度的升高而相应的增大;且发芽黑小麦溶解度、膨胀度比原淀粉大，黑苦荞则小。

3.6 原、发芽淀粉糊经一次冻融就有水分析出，发芽处理能提高淀粉的冻融稳定性。黑苦荞淀粉有较优良的抗冻融能力。

3.7 发芽处理均引起了物料淀粉黏度特性的变化。发芽黑小麦淀粉的峰值黏度、降落值、回生值减少，表明淀粉糊的热冷稳定性提高，冷却形成的凝胶性较弱，不易老化;发芽黑苦荞淀粉峰值黏度、降落值、回生值提高，表明淀粉糊的冷热稳定性降低，冷却形成的凝胶性较强，易老化、回生。

总之，发芽处理对黑小麦、黑苦荞的淀粉理化特性影响不同，它改变了物料淀粉的组成、透光度、凝沉性、溶解度、膨胀度、冻融稳定性、糊化特性等理化性能，从而引起了黑小麦粉、黑苦荞粉加工产品的色泽、成型、拉伸、老化、凝胶、蒸煮、速冻、烘焙、口感等加工性能和质量指标，同时应针对不同的物料特点加工与其相适合的产品。本研究为进一步拓展黑小麦、黑苦荞杂粮主食深加工应用范围提供了理论依据。

［1］谭斌，任保中.杂粮资源深加工技术研究开发现状与趋势［J］.中国粮油学报，2006，22(3):229 －234

［2］白云凤，李文德，孙善澄，等.黒粒小麦76号的营养及其理化特性［J］.中国粮油学报，2000，15(2):6 －9

［3］赵钢，陕方.中国苦荞［M］.北京:科学出版社，2009

［4］孙玉.优质黑粒小麦76的营养价值与开发利用［J］.中国食物与营养，1999(1):41－42

［5］蔡马.萌发对荞麦营养成分的影响研究［J］.西北农业学报，2004，13(3):18 －21

［6］韩永斌，李冰冰，刘桂玲.发芽糙米淀粉糊化特性变化研究［J］.中国粮油学报，2008，23(6):1 －4

［7］张钟，王丽，田奎.发芽对黑糯玉米淀粉特性的影响［J］.中国粮油学报，2006，21(5):54 －57

［8］刘刚，刘英，陈季，等.燕麦淀粉理化性质的研究［J］.中国粮油学报，2008，23(3):86 －89

［9］杜双奎，于修烛，马静，等.薏米淀粉特性研究［J］.中国粮油学报.2008，23(1):61 －65

［10］陆大雷，王德成，赵久然，等.糯玉米粉、淀粉、和脱脂淀粉的理化特性研究［J］.中国粮油学报，2009，24(1):54－59

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

［12］姚亚平，田呈瑞，张国权，等.糜子淀粉理化性质分析［J］.中国粮油学报，2009，24(9):45 －52.

Effect of Germination on Starch Physiochemical Properties of Triticale and Black－tartary Buckwheat

Yang Chun1Ding Weiying1Zhou Bailing1Cui Guimei2Duan Yali3
(Institute of Farm Products Processing，Shanxi Academy of Agricultural Sciences1，Taiyuan 030031)
(Biotechnology Research Center，Shanxi Academy of Agricultural Sciences2，Taiyuan 030031)
(Information Research Institute，Shanxi Academy Of Agricultural Sciences3，Taiyuan 030031)

This paper studied the starch change of the triticale and black-tartary buckwheat before or after germination.The results showed that starch grain size and appearance were not changed after the seed germination as regards both the triticale and black-tartary buckwheat.As regards the triticale，the amylose content and the transparent rate were increased，the anti－settlement and anti－coagulation became stronger.During 65～90℃，the solubility of and the swelling power were higher but the percentage of the separated water was lower，the gelatinization temperature was 34.7%lower，peak viscosity was 88.9%lower，and the blackdown was 60%lower，was and the setback was 93.6%lower.While，as regards black-tartary buckwheat，the amylose content and the transparent rate were decreased，the resistance to retrogradation was weaker，the solubility and the swelling power were lower and the percentage of separated water was lower;the paste temperature was 3.1%lower，the peak viscosity increased by 1.06 times，the setback by 1.87 times，the falling number became 43 from 0 BU.The treatments of germination changed the starch physicochemical properties and developed its application scope.

germination ，triticale，black － tartary buckwheat，starch，physiochemical property

TS218

A

1003－0174(2011)12－0005－06

山西省国际科技合作项目(2009081037)

2010－11－15

杨春，女，1967年出生，副研究员，农产品加工研究