云南特色豆类淀粉特性研究

任顺成 常云彩 巩 蔼

(河南工业大学粮油食品学院1，郑州 450001)(云南省粮油科学研究院2，昆明 650053)

云南特色豆类淀粉特性研究

任顺成1常云彩1巩 蔼2

(河南工业大学粮油食品学院1，郑州 450001)(云南省粮油科学研究院2，昆明 650053)

以云南产的花生豆、剑川荷包豆、丽江大花豆、昆明白花豆、紫月亮、雀蛋豆、保山透心绿蚕豆、保山大绿豆等8种豆类为原料，研究了这几种淀粉的糊化特性、溶解度和膨润力、透明度、糊的冻融稳定性、凝沉性和沉降体积。结果表明:保山透心绿蚕豆淀粉的成糊温度最高,达到94.9 ℃；析水率为67.7%，其冻融稳定性较好；剑川荷包豆淀粉的降落值和回升值分别为0.98、2.37 Pa·s，热糊稳定性和冷糊稳定性均较差，但黏度最大，透明度较好；8种豆类淀粉的溶解度和膨润力均随温度升高而增大；昆明百花豆淀粉的凝沉值最高，达13.8%；保山大绿豆淀粉的沉降体积最大，达18.8 mL。

豆类 淀粉特性 云南省

云南省位于中国西南部，地处低纬度高原，独特的地理环境和气候条件，使其豆类种植的多样化有着得天独厚的优势，仅食用豆类就有12个属17类上千个品种。与普通的大豆、绿豆、红豆等豆类作物相比，云南省地方特色豆类品种的研究相对较少，也使得其生产没有形成一定规模，深加工环节相对较为薄弱[1]。

淀粉是豆类种子中最为丰富的碳水化合物，杂豆中的淀粉质量分数为50%左右。由于豆类淀粉中含有较高比例的直链淀粉，并具有凝胶透明性好、热黏度和凝胶强度高等优良淀粉特性，所以常被人们用来制作传统豆类制品[2-3]。淀粉除了供食用之外，豆类淀粉在医药、饲料等相关行业应用也存在着很大的潜力。近几年来，国外对豆类淀粉的研究相对比较活跃，特别是对抗性淀粉性质方面的研究成果比较突出，已有一些豆类淀粉产品上市。然而，国内对豆类淀粉的研究以及开发综合利用仍处于初级阶段，工业化、产业化进程较为缓慢。但是，随着国内外学术交流的不断加强和人们对豆类淀粉的功能性质的不断认识，国内一些研究机构已经开始了对豆类淀粉进行重点的研究。豆类淀粉凭借其诸多优良的功能性质，将会在食品功能性和食品营养性拓展领域发挥巨大的作用。而云南省滇西位于海拔1 500～2 200 m的高原地区，昼夜温差大，对作物生长影响较大，所以本实验材料的收集选择了具有特殊地理位置的滇西，且在当地种植面积相对较大、研究较少的8种豆类种子，通过对云南滇西8种特色豆类淀粉特性的研究，对推动云南当地豆类资源的深度开发具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

豆类样品包括花生豆、剑川荷包豆、丽江大花豆、昆明白花豆、紫月亮、雀蛋豆、保山透心绿蚕豆、保山大绿豆等8种，均收集于滇西。

1.2 主要设备

FW-200粉碎机：北京中兴伟业仪器有限公司；标准分样筛：浙江上虞市五四仪器筛具厂；电热鼓风干燥箱：上海树立仪器厂有限公司；722S可见分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；循环水式真空泵：巩义市予华仪器有限公司；快速黏度分析仪：澳大利亚NewportScientific 公司；TDL-5低速离心机：湖南星科科学仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 淀粉的提取

称取质量较好、外形饱满的8种豆子各200 g，使用0.3%的无水亚硫酸钠将豆子完全浸没，浸泡24 h，软化后去豆皮，用蒸馏水清洗，并在打浆机中打浆，然后以3 000 r/min离心20 min后倾去上层清液，加入0.01 mol/L的氢氧化钠溶液洗去蛋白质3次。溶液洗至中性后再以3 000 r/min转速下离心20 min，沉淀物在50 ℃的温度下干燥，待烘干后粉碎过100目筛。随后加入石油醚进行脱脂，再次放入50 ℃的干燥箱内烘干后即得淀粉样品。将得到的淀粉样品装入自封袋内备用[4]。

1.3.2 淀粉的糊化特性

称取淀粉3 g放入专用小铝盒内，加入25 mL蒸馏水混合，将铝盒卡入RVA旋转塔，启动测试。快速黏度分析仪测定参数设定: 50 ℃时开始计时，保持1 min,以10 ℃/min的速度将温度提高到95 ℃，保温2.5 min，再以同样的速度冷却到50 ℃，保温2 min，起始10 s内，搅拌器的转动速度为960 r/min，使物料混匀，随后设置为160 r/min，测定淀粉糊黏度曲线和特征值[5-7]。

1.3.3 溶解度和膨润力

配制质量分数为2.0%的8种淀粉悬浮液，分别控制温度为60、70、80、90 ℃的条件下，水浴加热并搅拌20 min，然后在3 500 r/min的转速下离心30 min，取上层清液,烘干至恒重，称量后得到水溶淀粉量；下层为膨胀淀粉部分,称量计算膨润力[8]。

1.3.4透明度

称取一定量的淀粉样品，加水配制10 mg/mL的淀粉糊，取出50 mL置于沸水浴中加热搅拌15 min，此过程加水保持原体积不发生变化，取出后冷却至室温。在620 nm波长下以蒸馏水作为空白，分别测定0、12、24、36、48、60、72 h的淀粉糊透光率[9]。

1.3.5 糊的冻融稳定性

称量一定量的淀粉样品，配制成3%的淀粉乳液，在沸水浴中加热并搅拌20 min，冷至室温后置于零下18 ℃的冰箱中冷冻24 h后取出，室温下解冻2 h， 配平后放入离心机中3 000 r/min下离心20 min，称取沉淀物的质量[10]。

式中：m1为糊质量/g；m2为沉淀物质量/g。

1.3.6 糊的凝沉性

称量一定量的淀粉样品，配制成6.0%的淀粉乳液，在沸水浴中加热并搅拌20 min，成为淀粉糊，取出冷却至室温。称取一定量的淀粉糊置于2 ℃冰箱中，24 h后取出，然后在离心机中以3 000 r/min的转速离心15 min，以离心后水的质量和淀粉糊的总质量之比作为凝沉值[5-7]。

1.3.7 糊的沉降体积

称量一定量的淀粉样品，配制成1.0%的淀粉乳液，在沸水浴中加热并搅拌20 min，使其成为淀粉糊，取出后冷却至室温。取100 mL静置24 h，记录24 h淀粉糊下沉的体积[5-7]。

1.3.8 数据处理

采用SPSS 17.0统计软件进行数据分析，应用方差分析进行显著性分析，以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果与讨论

2.1 淀粉糊的黏度

由表1可知，8种不同豆类淀粉成糊温度的大小关系为：保山透心绿蚕豆>剑川荷包豆>紫月亮>丽江大花豆>花生豆>保山大绿豆>昆明白花豆>雀蛋豆。保山透心绿蚕豆淀粉的成糊温度最高，为94.90 ℃。雀蛋豆淀粉的成糊温度最低，为51.75 ℃。糊化温度与淀粉中直链淀粉的含量、支链淀粉结构和结晶度有关。淀粉结构中的直链淀粉含量比较高，结晶度高的淀粉晶体结构会较为紧密，熔解晶体所需要的热量也就越大，淀粉的成糊温度也随之较高[11]。8种豆类淀粉峰黏度的大小关系依次为：剑川荷包豆>昆明百花豆>紫月亮>保山大绿豆>丽江大花豆>花生豆>雀蛋豆>保山透心绿蚕豆。当温度高于糊化温度时，水分会进入淀粉微晶束间隙，导致晶体崩溃，淀粉颗粒发生溶胀，分子之间的氢键被破坏，分子结构发生伸展，进而黏度迅速升高，达到峰值。剑川荷包豆淀粉的黏度最大，而保山透心绿蚕豆淀粉的黏度最小，这可能是由于在升温过程中剑川荷包豆淀粉颗粒的溶胀程度最大，而保山透心绿蚕豆淀粉颗粒溶胀程度最小所致。

表1 不同豆类淀粉糊化过程中的特征值

注：数据以平均值±标准偏差表示；同一行中不同字母表示存在显著差异(P<0.05)。

8种豆类淀粉的降落值大小关系依次为：剑川荷包豆>昆明百花豆>紫月亮>保山大绿豆>丽江大花豆>雀蛋豆>保山透心绿蚕豆>花生豆。降落值反映淀粉的热糊稳定性[12]，花生豆淀粉的降落值最小，说明淀粉颗粒膨胀后强度较大，而且还容易发生破裂，热糊稳定性最好；反之，剑川荷包豆淀粉的降落值最大，热糊稳定性最差。8种豆类淀粉的回升值大小关系依次为：剑川荷包豆>保山透心绿蚕豆>昆明百花豆>丽江大花豆>紫月亮>花生豆>雀蛋豆>保山大绿豆。回升值反映淀粉冷糊的稳定性和老化趋势，剑川荷包豆淀粉的回升值最大，冷糊稳定性差，这可能与它的支链淀粉的结构和直链淀粉的聚合度两个因素有关。一般来说，直链淀粉的聚合度高和支链淀粉外链长的淀粉较容易老化。保山大绿豆淀粉的冷糊稳定性最好。

2.2 淀粉的溶解度和膨润力

不同豆类淀粉的溶解度和膨润力见图1和图2。

图1 不同豆类淀粉的溶解度

图2 不同豆类淀粉的膨润力

由图1和图2可知，8种豆类淀粉的溶解度和膨润力均随着温度的上升而增加。淀粉溶解度和膨润力这一重要的性质，可以反映出豆类淀粉与水分之间的相互作用关系。从图1中可以得知，8种豆类淀粉的溶解度随着温度的升高而增大，因为豆类淀粉颗粒在过量的水分中受热糊化，淀粉颗粒吸水后发生膨胀，同时直链淀粉未结晶部分也会随着温度的升高而溶解，因而淀粉颗粒的溶解度升高[13]。淀粉样品中的一些其他成分如微量的蛋白质也会对测量的结果造成一定的影响。

2.3 淀粉糊的透明度

不同豆类淀粉糊的透明度见表2。

表2 不同豆类淀粉糊的透明度/%

注：数据以平均值±标准偏差表示；同一行中不同字母表示存在显著差异(P<0.05)。

透明度是人们在选择食品时可以直观看到的指标之一，透明度的高低决定着此类淀粉产品的用途和可接受性。透明度高的豆类品种，在食品加工中会表现出很好的透明度和诱人的光泽。从表2可看出，不同豆类淀粉糊的透明度均随着时间的增加而逐渐减小。不同豆类淀粉糊的透明度不同，剑川荷包豆淀粉糊的透明度最高，紫月亮淀粉糊最低。豆类淀粉糊化后，分子重排和相互缔合的程度决定着淀粉糊透明度的好坏。如果淀粉糊化后分子间不发生缔合现象，而且淀粉颗粒在吸水与加热时完全膨胀，那么在淀粉糊液中没有多余的淀粉颗粒存在，也没有回生后形成的凝胶束，淀粉糊的透明度就会很高。淀粉的颗粒结构与非淀粉成分的含量均会对淀粉糊的透明度产生较大的影响。直链淀粉含量和淀粉的纯度也会直接影响淀粉糊的透明度。例如，直链淀粉与脂肪可以生成直链淀粉—脂肪复合物，从而会降低淀粉糊的透明度。若可以减少其生成量，则能提高淀粉糊的透明度[14]。由SPSS软件分析得知不同品种的淀粉糊的透明度差异性显著，不同放置时间的豆类淀粉糊的透明度差异性显著(P均小于0.05)。

2.4 淀粉糊的冻融稳定性

不同淀粉糊的冻融稳定性见表3。

表3 不同豆类淀粉糊的冻融稳定

注：数据以平均值±标准偏差表示；同一列中不同字母表示存在显著差异(P<0.05)。

析水率低的淀粉糊，冻融稳定性一般比较好，有利于其在冷冻食品中的应用。由表3可知，保山透心绿蚕豆淀粉的析水率最低，其冻融稳定性最好；花生豆淀粉的析水率最高，其冻融稳定性最差。淀粉颗粒的结构、大小和淀粉中含有的天然基团是影响不同的淀粉糊的冻融稳定性的重要因素[14]。

2.5 淀粉糊的凝沉性

不同淀粉糊的凝沉值见表4。

淀粉凝沉主要是淀粉糊化后随着温度降低，无序的淀粉颗粒又自动排列成序或者结晶，进而使其溶解度降低，产生沉淀。淀粉糊的凝沉值大小还与豆类淀粉中非淀粉物质(蛋白质和脂肪)的含量有关。由表4可知，昆明百花豆淀粉的凝沉值最大，这可能是由于昆明百花豆淀粉中非淀粉物质含量高，回生后的淀粉乳凝胶强度变弱，水分在离心作用下损失较多。

表4 不同豆类淀粉糊的凝沉值

注：数据以平均值±标准偏差表示；同一列中不同字母表示存在显著差异(P<0.05)。

2.6 淀粉糊的沉降体积

不同淀粉的沉降体积见表5。

表5 不同豆类淀粉糊的沉降体积/mL

由表5可知，8种豆类淀粉沉降体积的大小关系依次为：保山大绿豆>保山透心绿蚕豆>紫月亮>雀蛋豆>花生豆>丽江大花豆>剑川荷包豆>昆明百花豆。豆类淀粉的沉降体积可以反映出形成凝胶的能力，保山大绿豆淀粉的沉降体积大，说明其保山大绿豆淀粉糊形成凝胶的能力较强。

3 结论

通过对8种不同豆类淀粉糊黏度特性的研究，可以得知，保山透心绿蚕豆淀粉的成糊温度最高，为94.9 ℃；雀蛋豆淀粉的成糊温度最低，为51.75 ℃。剑川荷包豆淀粉的黏度最大，而保山透心绿蚕豆淀粉的黏度最小。花生豆淀粉的降落值最小，说明热糊稳定性最好；剑川荷包豆淀粉的降落值最大，热糊稳定性最差。剑川荷包豆淀粉的回升值最大，冷糊稳定性差，保山大绿豆淀粉的冷糊稳定性最好。随着温度的升高，8种豆类淀粉的溶解度和膨润力也随之而增大。随着放置时间延长，8种豆类淀粉糊的透明度均减小，其中剑川荷包豆淀粉糊的透明度最高，紫月亮淀粉糊的透明度最低。保山透心绿蚕豆淀粉的析水率最低，其冻融稳定性最好；花生豆淀粉的析水率最高，其冻融稳定性最差。昆明百花豆淀粉的凝沉值最大；保山大绿豆淀粉的沉降体积大，说明其淀粉糊形成凝胶的能力较强。

中国豆类品种繁多，产量较高，但在日常生活中人们所消费的豆类淀粉食品很少，由于豆类淀粉特性及其深加工的局限性，使得一些豆类品种在传统食品的制作过程中受到一定的限制，倘若对豆类淀粉，尤其对在特殊地理环境下种植的特色豆类淀粉的理化性质进行深入研究，将有助于推动当地豆类淀粉的开发利用。

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Starch Properties of Characteristic Legume Seeds Grown in Yunnan

Ren Shuncheng1Chang Yuncai1Gong Ai2
(School of Food Science and Technology1, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001)(Yunnan Grain and Oil Science Research Institute2, Kunming 650033)

In this paper, eight kinds of legume seeds grown in Yunnan have been utilized as materials as kinds of haricol beans, Jianchuan′s lima beans, Lijiang′s runner beans, Kunming′s hyacinth beans, dolichos lablab, common beans, Baoshan′s faba beans and Baoshan′s horsebeans. The starch properties of those eight kinds of legume seeds have been studied in aspects as paste properties of starch, solubility, swelling power, transparency, freeze-thaw stability of paste, degree of retrogradation and sedimentation volume, et al. The results showed that the pasting temperature of starch of Baoshan′s faba beans is the highest of 94.9 ℃, with the drainage rate 67.7%, as well as its freeze-thaw stability is the best of all. The paste stability of Jianchuan′s lima beans is the worst, and its land value and appreciation were respectively 0.98 and 2.37 Pa·s, while its viscosity is the highest and transparency is the best. The solubility and swelling power of the eight kinds of bean starch were enhanced along with the temperature rising. The degree of retrogradation of starch of Kunming′s hyacinth beans is the largest to up to 13.8%. The sedimentation volume of starch of Baoshan′s horsebeans is the largest to up to 18.8 mL.

legume seeds, starch properties,Yunnan

TS235.3

A

1003-0174(2014)06-0033-05

时间：2014-05-13 16：51

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2864.TS.20140513.1651.003.html

云南省应用基础研究计划(2011FB144)

2013-12-09

任顺成，男，1963年出生，副教授，食品营养与功能食品