薏米粉及其淀粉的理化性质和淀粉消化性对比

熊 柳 韩忠杰 孙庆杰

薏米粉及其淀粉的理化性质和淀粉消化性对比

熊 柳 韩忠杰 孙庆杰

(青岛农业大学食品科学与工程学院，青岛 266109)

以薏米为原料，制取薏米粉和薏米淀粉，研究其理化性质和消化性。试验结果表明，薏米粉与薏米淀粉理化性质和消化性有很大差别。薏米淀粉的黏度要高于薏米粉的黏度，薏米粉的峰值黏度与薏米淀粉相比降低了43．3%。相同温度下，薏米粉的溶胀度和可溶指数明显高于薏米淀粉。薏米粉中快速消化淀粉57．26%(基于总淀粉)、慢速消化淀粉37．17%、抗性淀粉5．57%，薏米淀粉中快速消化淀粉81．8%、慢速消化淀粉10．24%、抗性淀粉7．96%，故薏米淀粉比薏米粉更容易消化。

薏米粉 薏米淀粉 理化性质 消化性

薏米又名薏苡仁或薏仁米，俗称“药王米”、“回回米”、“六谷米”等，属禾本科植物。薏米在河北、陕西、河南等省产量较多。薏米含有丰富的营养成分，以及一定量的薏苡素、薏苡酯和特有的三萜类化合物等多种药用成分［1］。薏米的营养价值和药用价值在禾本科植物中独占鳌头，因此，被誉为“世界禾本科植物之王”［2］。

现代药理研究表明，薏米具有防癌作用，增强免疫力和抗炎作用，镇静镇痛及解热作用，降血钙，抑制骨骼肌收缩，抗肿瘤;还具有健脾补肺、止泻、清热、养颜护肤、轻身益气等功效［3－4］，多种研究表明薏米还有降血糖功效［5－8］。薏米具有减少血液中过量的胆固醇，增强细胞膜透性，阻止心肌组织和动脉硬化等功能［9］。近年来的试验证明，当薏苡仁酯(CXL)与5－氟脲嘧啶合用，能使后者抑制人鼻咽癌细胞增殖作用得到加强［10］。薏米经过科学加工、合理调配，制成各种风味独特的保健产品，如薏米保健酒、薏米膨化食品、薏米饼干、薏米饮品、薏米乳酸饮料、薏米纳豆、易溶性薏米奶粉制品等［11－15］，受到广大消费者的青睐。

淀粉是薏米中的主要碳水化合物，其理化特性对薏米产品的加工和品质有一定影响，但国内外对薏米淀粉的研究报道较少，对薏米粉及其淀粉的理化性质和淀粉消化性的相关研究很少，主要集中在薏米的药理作用研究及薏米产品的开发上［16－17］。本研究测定了薏米粉和薏米淀粉糊化特性、溶胀度、可溶指数消化性等，对薏米的开发、利用及薏米的精深加工具有重要意义。

1 材料与方法

1．1 材料及主要试剂

薏米:市售;瓜尔豆胶(F－21):深圳市嘉力士贸易有限公司;猪胰α－淀粉酶(290 U/mL):Sigma公司;葡萄糖淀粉酶(2 500 U/mL):山东隆大生物工程有限公司;其他试剂均为分析纯。

1．2 仪器与设备

高速药物粉碎机:青州市精诚机械有限公司;低速大容量离心机、离心机:上海安亭仪器厂;Sartorius电子天平、快速水分测定仪:北京赛多利斯仪器系统有限公司;RVA－3D型快速黏度分析仪(RVA):澳大利亚Newport科学仪器公司;BCD－257SL型冰箱:中国海尔集团;电热恒温水浴锅:龙口市电炉制造厂;DHG－9070A型电热恒温鼓风干燥箱:上海精宏实验设备有限公司;752型紫外可见分光光度计:上海光谱仪器有限公司。

1．3 试验方法

1．3．1 薏米粉和薏米淀粉的制取［9］

1．3．1．1 薏米粉的制取

将薏米洗净后，用蒸馏水浸泡24 h，称取适量浸泡后的薏米加入匀浆机，加入适量蒸馏水进行湿磨，研磨约5 min，之后用低速大容量离心机离心(3 000 r/min，15 min)，倒掉上清液，将沉淀物转移至平皿中铺平，于50℃烘箱中干燥，干燥24 h。将干燥的薏米粉于高速药物粉碎机中粉碎，过100目筛，即得到薏米粉。

1．3．1．2 薏米淀粉的制取

将薏米洗净后，用0．02%NaOH溶液浸泡24 h，称取适量浸泡后的薏米加入匀浆机，加入适量蒸馏水进行湿磨，研磨约5 min，研磨完毕后溶液过100目筛，向得到的匀浆中加约1 000 mL蒸馏水，静置24 h之后将上层清液倒掉，下层为淀粉的沉淀物，将沉淀物用低速大容量离心机离心(3 000 r/min，15 min)，倒掉上清液，将沉淀物表层的黄色物质弃去，得到的白色固体再加入适量蒸馏水进行离心(3 000 r/min，15 min)，反复进行2次离心得到的白色固体即为淀粉。将淀粉转移至平皿中，并用极少量蒸馏水洗净离心杯一起转移到平皿中，于50℃烘箱中干燥，干燥12 h。将干燥的薏米淀粉于高速药物粉碎机中粉碎，过100目筛，即得到薏米淀粉。

1．3．2 薏米粉和薏米淀粉主要化学成分的测定

淀粉含量测定参考GB 7648—1987。粗纤维含量测定参考GB/T 5009．10—1985。粗脂肪含量测定参考GB/T 5009．6—1985，采用索氏抽提法。蛋白质含量测定参考GB/T 5009．5—2003，采用凯氏定氮法。

1．3．3 薏米粉和薏米淀粉糊化特性的测定［18］

用快速黏度测定仪(RVA)测定淀粉的糊化特性，用TCW(Thermal cline for windows)配套软件记录和分析数据:将称量出样品加入RVA专用铝盒内搅拌，混合成一定浓度的淀粉乳，进行测量。采用升温/降温循环:从室温升高到50℃(0～1 min);从50℃升高到95℃(1～4．45 min);保持95℃(4．45～7．15 min);从95℃冷却到50℃(7．15～11 min);保持50℃(11～13 min)。测得糊化黏度曲线，黏滞值用RVU(RVA黏度单位)表示。分析峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、衰减值、回生值及糊化温度。

1．3．4 薏米粉和薏米淀粉溶胀度和可溶指数的测定［19］

将试验所需平皿、离心管洗净烘干至恒重。用电子天平称量离心管质量并记录，然后用称量纸准确称取待测样品0．40 g放入具塞离心管中。用量筒量取40 mL蒸馏水加入离心管中，摇匀，使样品溶解在离心管中。将盛有样品的离心管分别置于55、65、75、85、95℃水浴锅中，每隔2～5 min振荡1次(高于75℃时2 min振荡1次)，水浴30 min。水浴完成后，取出离心管，冷却至室温后，用蒸馏水调平，离心(3 000 r/min，15min)。将离心管取出，将上清液转移至已称重的平皿中，将平皿置于105℃烘箱中，干燥过夜。准确称量离心管和其中沉淀质量，并记录。将干燥后的平皿取出，准确称重并记录。计算得出干燥物重和沉淀物质量。每个样品均做2个平行试验，结果取平均值。

可溶指数与溶胀度按下式计算:

可溶指数=干燥物质量/样品干质量×100%

溶胀度=沉淀物质量/样品质量×(100－可溶指数)

1．3．5 薏米粉和薏米淀粉消化性的研究［20］

准确称取500 mg样品(干基)放入具塞试管中，加入25 mg瓜尔豆胶混匀，加入10 mL pH 5．2的醋酸盐缓冲溶液，混匀，沸水浴30 min，冷却至37℃，置于37℃恒温摇床上平衡10 min(200 r/min)，加入4 mL猪胰α－淀粉酶(290 U/mL)和1 mL葡萄糖淀粉酶(2 500 U/mL)，水解20 min、120 min，取样1 mL，加入10 mL的66%乙醇灭酶，离心，取上清液，采用DNS法测定葡萄糖含量:取2 mL样品液，加入1．5 mLDNS混匀，沸水浴7 min，冷却3 min，补足水分至20 mL，以管0为空白对照，540 nm波长下测各管的吸光度。

酶:淀粉酶3 000 U/mL，9．66 g定容至100 mL，离心;葡萄糖淀粉酶15 U/mL，5 g定容至100 mL，摇匀，离心(15 min，3 000 r/min)。

醋酸盐缓冲液:13．6 g醋酸钠CH3COONa·2H2O与250 mL饱和苯甲酸溶液，定容至1 000 mL，采用0．1 mol/L醋酸调至pH 5．2(0．1 mol/L醋酸配置:5．75 mL冰醋酸定容至1 000 mL)。

DNS试剂配置:称取3．25 g 3，5－二硝基水杨酸溶于少量水中，移入500 mL容量瓶，加2 mol/L氢氧化钠溶液162．5 mL，再加入22．5 g丙三醇，摇匀，定容至500 mL，储存于棕色瓶放置在冰箱中待用［21］。

公式:

式中:G20为酶解20 min后释放的葡萄糖/mg;G120为酶解120 min后释放的葡萄糖/mg;RDS为快消化淀粉(Rapidly Digest Starch);SDS为慢消化淀粉(Slowly Digestible Starch);RS为抗性淀粉(Resistant Starch);FG为游离葡萄糖/mg;TG为总的葡萄糖/mg;TS为总淀粉干基质量。

2 结果与分析

2．1 薏米粉和薏米淀粉化学性质比较

由表1薏米粉与薏米淀粉成分比较可以看出薏米粉的主要化学成分是淀粉，薏米粉与薏米淀都含有粗纤维、脂肪、蛋白质等成分，但是薏米粉粗纤维、脂肪、蛋白质的含量相比薏米淀粉分别高了15．02%、0．36%、6．05%。

表1 薏米粉和薏米淀粉主要化学成分

2．2 薏米粉和薏米淀粉的糊化特性

从图1和表2看出，薏米淀粉和薏米粉的糊化温度非常接近。薏米淀粉的黏度要高于薏米粉的黏度，与薏米粉相比，薏米淀粉的峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、衰减值、回生值分别上升了136、46、70、92、25 RVU。

表2 薏米粉和薏米淀粉的糊化特性

图1 薏米粉和薏米淀粉糊化特性

淀粉颗粒突然膨胀的温度称为糊化温度，糊化温度反映了淀粉糊化的难易程度，糊化温度低的淀粉可以在较低温度下就开始膨胀，薏米粉的糊化温度与薏米淀粉的糊化温度相近，说明薏米粉与薏米淀粉糊化的难易程度相近。

峰值黏度的大小反映了黏滞性的强弱，峰值黏度高说明黏滞性强。薏米淀粉的峰值黏度大于薏米粉的峰值黏度，这说明薏米淀粉的黏滞性比薏米粉的黏滞性强［22］。在淀粉糊达到峰值黏度后，继续加热，膨胀的淀粉颗粒破碎，黏度开始下降，达到谷值黏度。谷值黏度的高低不能完全说明淀粉热糊稳定性的好坏。淀粉糊达到谷值黏度后，随着温度的降低，充分破碎的淀粉重新有序排列形成凝胶体，淀粉糊的黏度开始上升，达到最终黏度。薏米粉的黏度低于薏米淀粉的黏度，这可能是由于纤维素会阻止淀粉之间形成网络复合物，从而降低了糊化黏度数值，且薏米粉里含有较高的脂肪含量，脂肪抑制淀粉颗粒膨胀引起峰值黏度下降，淀粉与蛋白则会形成淀粉－蛋白复合物，在糊化过程中，蛋白质吸收水分，使淀粉颗粒在一定量的水中减少了水分吸收而不能完全糊化膨胀，在冷却过程中，没有得到完全糊化膨胀的淀粉分子也就没有很好地得到重新排列，致使淀粉糊最终黏度减少，这与相关文献的报道的结论一致［23］。

薏米粉的衰减值比薏米淀粉低可能是因为纤维素和蛋白会明显提高淀粉的热稳定性［24］。本研究的结论与林亲录等［25］的研究成果相一致。根据林亲录等［25］的研究，大米淀粉的衰减值为3 974 cP，大米粉的衰减值为1 802 cP，大米淀粉的衰减值显著高于大米粉。大米淀粉的峰值黏度、最终黏度分别为5 923、4 560 cP。大米粉的峰值黏度、最终黏度分别为3 791、3 387 cP，大米淀粉的峰值黏度和最终黏度显著高于大米粉。衰减值是峰值黏度与谷值黏度的差值，反映出淀粉糊的热糊稳定性，衰减值低，则热糊稳定性强，薏米淀粉样品的衰减值比薏米粉的衰减值高，这可以说明薏米淀粉的热稳定性比薏米粉差。

回生值为最终黏度与谷值黏度之差，能反应淀粉糊的老化速度，回生值高说明淀粉糊老化速度快，薏米淀粉较薏米粉的回生值高，说明薏米淀粉的老化速度较快［26］。

2．3 薏米粉和薏米淀粉溶胀度及可溶指数

图2 薏米粉和薏米淀粉的溶胀度

从图2可以看出，薏米粉的溶胀度始终略高于薏米淀粉的溶胀度，温度较低时差异不明显，随着温度的升高，薏米粉和薏米淀粉的溶胀度差异逐渐变得明显。

由图3可以看出，薏米粉和薏米淀粉的可溶指数变化趋势有明显差异，薏米淀粉的可溶指数增长的幅度明显不及薏米粉的可溶指数的增长幅度显著，薏米粉的可溶指数始终高于薏米淀粉的可溶指数，且随着温度的升高差异越来越明显。

图3 薏米粉和薏米淀粉可溶指数

溶胀度是指在一定温度下每克干样品吸收水的质量，淀粉的糊化作用是温度和溶胀度的函数，在糊化温度范围内，溶胀度是淀粉水合能力的量度［27－28］。薏米粉的溶胀度始终略高于薏米淀粉的溶胀度，说明薏米粉的水合能力强于薏米淀粉的水合能力。可溶指数是指一定温度下样品的溶解质量分数，可溶指数反映了样品在水中的溶解能力［29］。

温度为50℃和60℃时薏米粉和薏米淀粉的溶胀度相差不大，温度高于70℃时，薏米粉的溶胀度明显高于薏米淀粉，表明此时水合能力大大增强。这是因为糊化状态下，淀粉分子间氢键大量遭到破坏，同时温度升高，使单分子态水分子增多，更多的淀粉分子和更多的水分子参与水合。这显示了薏米粉糊化进程中更容易溶胀，具有较强的水合能力，这可能与薏米粉破损淀粉含量较高有关［30］。另有研究表明，与淀粉相比，米粉的溶胀度较高，这可能是蛋白填充在淀粉颗粒之间并在淀粉表面形成矩阵以及脂肪与淀粉形成淀粉－脂复合物，固定住一定数量的水分子，使其不易溶解，从而导致其溶胀度较高［31－33］。而淀粉中，由于脂肪－淀粉络合物结构被破坏，从而导致了溶胀度的下降［34］。根据陆大雷等［22］的研究，糯玉米粉的溶胀度略大于糯玉米淀粉的溶胀度，根据蒋小静等［35］的研究，木薯全粉的可溶指数31．36%，木薯淀粉的可溶指数7．19%，全粉的可溶指数远远高于淀粉的可溶指数，本研究的结论与其研究结果一致。

薏米粉和薏米淀粉的可溶指数变化趋势有明显差异，薏米淀粉可溶指数增长的幅度明显不及薏米粉可溶指数的增长幅度显著，薏米粉的可溶指数始终高于薏米淀粉的可溶指数，且随着温度的升高差异越来越明显。薏米粉中含有大量的可溶性成分，据测定，薏米中含有可溶性糖6．38%～8．25%，可能正是薏米粉中可溶性糖的溶出造成其可溶指数的增加［36］。

2．4 薏米粉和薏米淀粉的消化性

缪铭［37］和Englyst等［38］依据淀粉的生物可利用性将淀粉分为3类:快消化淀粉(RDS)，指那些能在小肠中被迅速消化吸收的淀粉;慢消化淀粉(SDS)，指那些能在小肠中被完全消化吸收但速度较慢的淀粉;抗性淀粉(RS)，指在人体小肠内无法消化吸收的淀粉。

表3 薏米粉和薏米淀粉的消化性

由表3可知，薏米淀粉中的快消化淀粉的含量远远高于薏米粉中快消化淀粉含量，而慢消化淀粉含量远远低于薏米粉中慢消化淀粉含量，抗性淀粉含量两者比较接近，说明薏米淀粉比薏米粉更容易消化。

根据方奇林［39］的研究，大米粉中的快消化淀粉远远小于大米淀粉中快消化淀粉的含量，本研究的结论与其研究结果一致。可能是薏米粉中含有影响薏米淀粉消化的大分子，比如蛋白质。在淀粉中添加了蛋白质以后，淀粉的水解率有所降低，但是降低幅度不大，说明蛋白质的添加可以一定程度地降低淀粉的水解，减慢淀粉的消化。另外大分子物质与淀粉的共存方式对淀粉消化性也有影响。根据荞麦淀粉理化特性及消化性研究［40］，添加了蛋白质的淀粉样品水解率降低，但是水解程度还是大于全粉，这就说明了蛋白质和淀粉的共存方式对淀粉消化有影响的问题。全粉中，蛋白和淀粉是一种天然的结合状态，淀粉均匀分布在蛋白的网络结构中，因而蛋白质的网络结构阻碍了酶与淀粉的接触，减少了淀粉的酶解，而外来添加的蛋白和淀粉只是简单的物理共混，蛋白质和淀粉没有牢固地结合，淀粉可能没有完全的分布于蛋白质网络结构中，蛋白质的网络结构对酶的阻碍作用不大，所以对降低淀粉的酶解作用不大。由此可以说明，全粉中淀粉的慢消化是由于蛋白和淀粉的天然结合影响了淀粉的消化水解，简单的物理共混对降低淀粉的消化作用不大。

3 结论

3．1 薏米淀粉和薏米粉的糊化温度非常接近。薏米淀粉的黏度要高于薏米粉的黏度，与薏米粉相比，薏米淀粉的峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、衰减值、回生值全都上升。

3．2 薏米粉的溶胀度始终略高于薏米淀粉的溶胀度，温度较低时差异不明显，随着温度的升高，薏米粉和薏米淀粉的溶胀度差异逐渐变得明显。薏米粉和薏米淀粉的可溶指数变化趋势有明显差异，薏米淀粉的可溶指数增长的幅度明显不及薏米粉的可溶指数的增长幅度显著，薏米粉的可溶指数始终高于薏米淀粉的可溶指数，且随着温度的升高差异越来越明显。

3．3 薏米淀粉中的快消化淀粉的含量远远高于薏米粉中快消化淀粉含量，而慢消化淀粉含量远远低于薏米粉中慢消化淀粉含量，抗性淀粉含量两者比较接近。

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The Comparison of Job's－Tears Powder and Job's－Tears Starch on Their Physicochemical Properties and Digestibility

Xiong Liu Han Zhongjie Sun Qingjie
(College of Food Science＆Engineering，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109)

In this paper，the properties and digestibility of job's－tears powder and job's－tears starch were determined．It was found that there was a great difference of the properties and digestibility between job's－tears powder and job's－tears starch．The viscosity of job's－tears starch was higher than the viscosity of job's－tears powder，and the peak viscosity of job's－tears powder was43．3%，lower than the viscosity of job's－tears starch．At the same temperature，the swelling power and solubility of job's－tears powder was higher than that of job's－tears starch obviously．The rapidly digestible starch(RDS)，slowly digestible starch(SDS)and resistant starch(RS)in job's－tears powder was57．26%(based on the total starch)，37．17%and 5．57%，respectively，the RDS，SDSand RSin job's－tears starch was 81．8%，10．24%and 7．96%respectively，so job's－tears starch could be digested easier than job's－tears powder．

job's－tears powder，job's－tears starch，physicochemical properties，digestibility

TS211．2

A

1003－0174(2012)07－0032－06

青岛农业大学高层次人才启动基金(630511)

2011－08－19

熊柳，女，1975年出生，硕士，讲师，粮食、油脂与蛋白质工程

孙庆杰，男，1970年出生，博士，教授，粮食、油脂与蛋白质工程