冻藏对小麦A链、B链淀粉理化性质及热力学特性的影响

张 华 袁 博 赵 琼 李素云 刘延奇

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，郑州 450002）

冻藏对小麦A链、B链淀粉理化性质及热力学特性的影响

张 华 袁 博 赵 琼 李素云 刘延奇

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，郑州 450002）

以含水量50%的小麦A链、B链淀粉为原料，利用扫描电镜（SEM）、X－射线衍射（XRD）及差示量热扫描（DSC）研究冻藏处理（－18℃）对其颗粒形态、结晶度、糊化焓、老化度及理化特性的影响，结果表明：经冻藏处理后，小麦A链、B链淀粉颗粒表面有凹槽和裂痕出现；结晶度有增大趋势；糊化热焓分别降低了72.73%、57.22%，老化度分别降低了74%和60.7%；溶解度和黏度分别增大86.8%、196.2%和62.7%、77.3%；蓝值增加了129.3%、96.4%。试验结果可以进一步揭示淀粉在冷冻面制品品质变化中的作用。

冻藏 小麦 A链淀粉 B链淀粉 理化性质 结晶度 热力学性质

淀粉是食品中重要的生物大分子物质，其结构特性直接关系到淀粉质食品的加工品质。近年来研究发现，小麦淀粉对面条、馒头等东方食品的品质影响极大［1］。小麦淀粉经过一定方法处理，其性质、结构发生一些变化，罗志刚等［2］研究结果表明，经过微波处理的小麦淀粉颗粒表面、膨胀度和溶解度、结晶性质、糊化转变温度、冻融稳定性以及黏度性质发生不同程度的改变。王一见等［3］研究表明退火处理小麦淀粉颗粒表面破损，并导致其粒径增大。

小麦淀粉颗粒按照颗粒大小可分为A链淀粉和B链淀粉2种类型，其理化性质有明显差异［4］。小麦A链、B链淀粉分离纯化技术简单、易操作［5－6］。Rudi等［7］研究了小麦A链、B链淀粉糊化温度与其结构的关系，提出了在小麦淀粉颗粒中双螺旋长链通过短的单链连接到支链淀粉骨架上的设想。Sahlström等［8］报道，A链淀粉粒具有较高的峰值黏度、低谷黏度、崩解值、最终黏度和回生值。有研究表明，小麦A链、B链淀粉结构上的不同将导致小麦淀粉的凝胶质构特性的差异，进而影响小麦淀粉的加工品质和食用品质［9］。

本研究采用冻藏方法对一定含水量的小麦A链、B链淀粉进行处理，分析冻藏过程中2种淀粉理化性质、结构变化以及可能对面制品品质的影响，为速冻米面制品的贮藏和品质改善提供基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小麦淀粉：上海宝鼎酿造有限公司。

1.2 试验仪器

TG16－WS型高速离心机：湖南湘仪实验室仪器有限公司；UV－1100型紫外／可见分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；NDJ－1C型布氏旋转黏度计：上海昌吉地质仪器有限公司；DSC Q100差示扫描量热仪：美国TA公司；JSM－6490LV型扫描电镜：日本电子公司；BDX3300型X射线衍射仪（XRD）：美国伊诺斯公司。

1.3 试验方法

1.3.1 小麦A链、B链淀粉提取

［9］的方法改进提取小麦A链、B链淀粉，40℃下烘干淀粉至含水量为8.0%。

1.3.2 小麦A链、B链淀粉处理

将A链、B链淀粉从冷藏柜中取出，分别称取一定量的淀粉至烧杯中，加入等量的蒸馏水，制备成50%的淀粉糊，冻藏96 h（－18℃），制备含水量相同的淀粉糊做为对照组，在4℃下平衡12 h。将冻藏处理后的样品在室温下解冻，然后在40℃烘干至含水量为8.0%备用。

1.3.3 小麦A链、B链淀粉颗粒形态观察

将冻藏和对照样品取微量，涂抹到事先粘有导电胶布的铝制载物台上，按压均匀后用洗耳球将多余未粘牢的淀粉吹掉，然后将载物台放入镀金仪器中，用离子溅射镀膜仪将样品喷炭镀金，20 min后将载物台取出放入扫描电镜中，对淀粉颗粒的表面形貌进行扫描拍照。

1.3.4 淀粉蓝值的测定

按参考文献［4］的方法，准确称取淀粉2.5 mg（干基），调制成溶液，加入5 mL碘液（1 mg／mL碘，10 mg／mL碘化钾），加蒸馏水定容至250 mL，室温静止30 min，测定波长为680 nm。

1.3.5 溶解度和膨润力的测定

按参考文献［10］的方法改进，取25 mL质量分数为2.0%淀粉乳，于25℃下搅拌30 min，3 000 r／min离心20 min。分离上层清液至烘干至恒重的铝盒中，置于90℃水浴上蒸干，在105℃干燥箱中烘干至恒重，称重，得被溶解淀粉质量A，称量离心后沉淀物质量P，M为样品干基质量。溶解度和膨润力分别按（1）和（2）式计算：

1.3.6 小麦A链、B链淀粉结晶度测定

淀粉基质置于长方形铝片孔中，压紧，用XRD进行测定（波长为0.154 2 nm的单色 Cu－K射线）。测试条件为：管电压36 KV，管电流20 mA，扫描速度为 4°／min，扫描区域是 10°～30°，狭缝系统DS／RS／SS＝1°／0.16 mm／1°，采样步宽 0.02°，扫描方式为连续。

1.3.7 热力学特性的测定

配制约20 mg的淀粉乳（淀粉含量40%）于不锈钢坩埚中，用密封圈密封，平衡6 h。以空坩埚作对照，用DSC进行测定，扫描温度范围为25～130℃，扫描速率为5℃／min。DSC吸热曲线上有相变起始温度（T0）、相变峰值温度（TP）和相变终止温度（Tc）3个特征参数［11］。

糊化后的样品存于4℃冰箱中，在24 h后进行DSC扫描，测定时于－20℃冷冻5 min，扫描温度范围为－30～90℃，扫描速率为10℃／min。按下式计算老化度：

1.3.8 相对黏度的测定

制备浓度为4%的小麦A链、B链淀粉，沸水浴加热糊化20 min，将糊化后的淀粉加入测定管中，冷却至室温，进行黏度测定。

1.4 数据分析

所有数据测定3次，取平均值，并用SPSS软件进行方差分析。

2 结果和分析

2.1 冻藏对小麦A链、B链淀粉颗粒表面形态的影响

图1 冻藏小麦A链淀粉颗粒电镜扫描图

图2 冻藏小麦B链淀粉颗粒电镜扫描图

图1中a所示为小麦A链淀粉颗粒的电镜图，大多数呈圆形、卵圆形，还有一些不规则形状，且淀粉颗粒表面光滑。b为冻藏小麦A链淀粉颗粒电镜图，显示小麦A链淀粉颗粒在冻藏处理后表面有裂痕，且出现破裂现象，表明冻藏能使A链淀粉颗粒结构形态发生变化。图2a为小麦B链淀粉颗粒的电镜图，大多为球形，还有一些不规则形状，表面光滑。图2b显示B链淀粉颗粒在冻藏处理后表面出现凹槽和裂痕，且淀粉小颗粒增多。

2.2 冻藏对小麦A链、B链淀粉蓝值的影响

蓝值是表示淀粉与碘结合性能的一项指标，蓝值高表明大量淀粉颗粒被破坏，从而释放出大量游离淀粉［4］。

图3 冻藏对小麦A链、B链淀粉蓝值的影响

由图3可知，小麦A链、B链淀粉冻藏后，蓝值分别增高了129.3%、96.4%，冻藏处理对小麦A链、B链淀粉的蓝值影响显著（P＜0.05）。由于淀粉颗粒内部支链淀粉有较多的长侧链，这些长侧链支链淀粉更容易与碘结合发生络合反应，而冻藏导致淀粉颗粒破损，使这些长侧链支链淀粉游离出来，使蓝值增加，且A链淀粉蓝值由2.08%增加至4.77%，增加了129.3%，B链淀粉蓝值由1.94%增加至3.81%，增加了96.4%，A链淀粉蓝值增加比B链淀粉增加的多。原因可能是大颗粒淀粉比小颗粒淀粉含有较多直链淀粉［4］。

2.3 冻藏对小麦A链、B链淀粉糊化黏度的影响

黏度主要是淀粉颗粒遇热吸水膨胀、分子间和分子内氢键断裂、分子扩散的体现，由图4可知，冻藏处理对小麦A链、B链淀粉的黏度影响显著（P＜0.05）。冻藏后，小麦A链、B链淀粉的黏度分别增高了62.7%、77.3%。原因可能是冻藏后淀粉颗粒破损增加，造成淀粉溶解度增加，使冻藏小麦淀粉糊化后黏度增加。经过冻藏后，小麦B链淀粉黏度由588 MPa·s升高至1 042.67 MPa·s，增高了62.7%，小麦A链淀粉的黏度由794 MPa·s升高至1 291.67 MPa·s，增高了77.3%，小麦B链淀粉的黏度比A链淀粉增高的多，这可能是由于小麦B淀粉颗粒小，有利于与蛋白质、戊聚糖等黏性物质的黏结，因为小麦B淀粉主要由小的淀粉粒、损伤的大淀粉颗粒及少量细胞壁物质、面筋碎片、戊聚糖和色素组成［12－13］。

图4 冻藏对小麦A链、B链淀粉黏度的影响

2.4 冻藏对小麦A链、B链淀粉溶解度和膨润力的影响

由表1可知，冻藏对溶解度和膨润力的影响显著（P＜0.05）。冻藏后小麦A链、B链淀粉的溶解度和膨润力分别增高了86.8%、196.2%和分别下降了35.5%、29.7%，这可能是由于冻藏后，淀粉破损度增加，导致溶解度增加和膨润力降低。B链淀粉的溶解度明显比A链淀粉小，这应该和B链淀粉中的物质大多是非水溶性的有关。

表1 冻藏对小麦A链、B链淀粉溶解度和膨润力的影响

2.5 冻藏对小麦A链、B链淀粉结晶度的影响

图5 冻藏小麦A链、B链淀粉X－射线衍射图

表2 冻藏小麦A链、B链淀粉热力学参数

由图5可知，冻藏后的小麦A链、B链淀粉的衍射峰位置没有发生变化，而对应位置衍射强度增大。这是由于冻藏后淀粉颗粒破碎，支链淀粉游离出，使直链淀粉分子与周围的直链淀粉分子、支链淀粉分子末端，支链淀粉分子与支链淀粉分子末端相互缠绕形成双螺旋结构，导致分子排列更加有序、结晶性更强［2］。

采用积分法计算可得出经过处理的A链、B链淀粉的结晶度分别为23.16%、22.37%，都高于原A链淀粉（20.13%）、B链淀粉（20.86%）的结晶度，这是由于经过冻藏的小麦A链、B链淀粉与未经处理的淀粉颗粒相比，分子链与分子链间缔合程度大，形成的微晶束晶体结构紧密，结晶区域大。淀粉颗粒破碎后，淀粉内部的支链淀粉以分支端的葡萄糖链平行排列，彼此以氢链缔合成束状，形成微晶束结构［14］。

2.6 冻藏对小麦A链、B链淀粉热力学特性的影响

由表2可以看出，小麦A链、B链淀粉经过冻藏处理后，起始温度T0有升高趋势。冻藏对小麦A链、B链淀粉热力学参数的热焓和老化度指标影响显著（P＜0.05），A链淀粉糊化热焓由74.66 J／g降至20.36 J／g降低了72.73%、B链淀粉糊化热焓由12.95 J／g降至5.540 J／g，降低了57.22%，这表明小麦A链、B链淀粉经冻藏处理后，更易发生相变和糊化，糊化时间也会减短。

经过冻藏处理的小麦A链、B链淀粉老化度分别降低了74%和60.7%，这与冻藏淀粉颗粒破碎，淀粉颗粒中的支链淀粉游离出来有关，而A链淀粉的老化度比B链淀粉的高，这可能是由于A链淀粉颗粒内部直链淀粉含量比B链淀粉高，直链淀粉的含量对淀粉的热焓值及糊化特性有很大的相关性［15］。

3 结论

冻藏对小麦A链、B链淀粉的颗粒形态、理化性质、结晶度及热力学特性产生了影响，颗粒表面出现冻裂、破损、凹槽现象；膨润力和糊化焓降低，结晶度、溶解度、黏度、蓝值都有不同程度的增加；经过冻藏处理，小麦A链、B链淀粉的热焓、糊化温度起止范围都出现降低的趋势，说明冻藏处理后的小麦A链、B链淀粉更容易糊化，为速冻米面制品的贮藏和品质改善提供基础。

参考文献

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The Effect of Frozen to the Physicochemical Properties and Thermodynamic Properties of Wheat Starch A－and B－Type Granule

Zhang Hua Yuan Bo Zhao Qiong Li Suyun Liu Yanqi
（School of Food and Biological Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002）

The effects of freezing treatment（－18℃）on morphology，crystallinity，gelatinization enthalpy，aging degree and physicochemical properties ofwheat A chain and B chain starch with thewater content of50%have been studied by Scanning Electron Microscopy（SEM），X－ray diffraction（XRD）and Differential Scanning Calorimetry（DSC）.The results showed that the grooves and cracks had appeared on the surface ofwheat A chain and B chain starch.The crystallinity was increased，while the gelatinization enthalpies were decreased by 72.73%and 57.22%respectively.The aging degreeswere decreased by 74%and 60.7%respectively.The solubility and viscosity increased by 86.8%，196.2%and 62.7%，77.3%respectively.Blue values were increased by 129.3%and 96.4%respectively.The researchmight reveal that the starch could play an important role on quality change of freezing flour products.

frozen storage，wheat，A－chain starch，B－chain starch，physical and chemical properties，crystallinity，thermodynamic properties

S512.1／TS231

A

1003－0174（2015）11－0054－05

国家“十二五”科技支撑（2012BAD37B06－05）

2014－04－27

张华，男，1975年出生，副教授，速冻方便食品

刘延奇，男，1964年出生，教授，淀粉深加工