两种绿豆淀粉功能特性研究

高玲玲 王华

摘      要：对两种绿豆淀粉的化学组成、凝沉性质、溶解度、膨胀度、酸度、冻融稳定性和糊化性质进行分析。结果表明，两种绿豆淀粉各功能特性既有相似之处又存在差异。温度对溶解度和膨胀度的影响，时间对凝沉体积的影响，以及循环次数对析水率的影响，两种绿豆淀粉表现出相似的变化规律。而化学组成含量、酸度、糊化特性， 以及相同条件下的凝沉体积、溶解度、膨胀度和冻融稳定性，两种淀粉又存在明显差异。陕北大明绿豆淀粉比黑龙江聚宝绿豆高的参数有：直链淀粉含量、灰分、凝沉体积、膨胀度、约68 ℃之后的溶解度、低循环次数下的冻融稳定性和各糊化特性参数中的黏度指标;而水分、低温下的溶解度、酸度和高循环下的冻融稳定性，以及起糊温度，黑龙江聚宝绿豆表现较高。

关  键  词：绿豆;淀粉;溶解度;膨胀度;糊化性质

中图分类号：TQ 041       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2019）04-0703-05

Abstract： The chemical composition， retrogradation property， solubility， swelling power， acidity， freeze-thaw stability and pasting property of two kinds of mung bean starch were investigated. The results showed that there were similarities and differences in the functional characteristics of the two kinds of mung bean starch. The charge law of their solubility and swelling power with temperature was similar， as well as the charge law of retrogradation volume with time， the charge law of water extraction rate with cycle times. But， the chemical composition， acidity， pasting properties， coagulation volume， solubility， swelling power and freeze-thaw stability of the two kinds of mung bean starch under the same conditions showed significant differences. Amylose content， ash content， coagulation volume， swelling power， solubility at about 68 ℃， freeze-thaw stability at low cycle times， and viscosity index of Shanbei Daming mung bean starch were better than those of Heilongjiang Jubao mung bean starch. However， the water content， solubility at low temperature， acidity， freeze-thaw stability under high cycle times， and pasting temperature of Heilongjiang Jubao mung bean starch were better than those of Shanbei Daming bung bean starch.

Key words： Mung bean; Starch; Solubility; Expansion power; Gelatinization property

綠豆又名青豆或植豆，在我国有广泛的种植，且资源类型丰富。绿豆含有丰富的淀粉、蛋白质、矿物质、维生素和膳食纤维，具有多种生物活性，如杀菌、解毒、降脂、抑制肿瘤和预防癌症等，因此受到广大消费者的青睐[1-3]。绿豆含有约50%的淀粉，因此目前绿豆的加工主要以淀粉利用为主[4]。绿豆淀粉可以以传统的方式加工成绿豆粉丝、绿豆凉粉和绿豆粉皮，也可以作为配料加工成各种馅料、油脂食品、膨化食品和灌肠等制品。对于绿豆淀粉的提取分离和性质研究，相关方面的技术研究已开展大量工作[5，6]。绿豆的功能特性影响其在食品领域的加工利用，因此有大量的文献报道关于绿豆淀粉与不同来源淀粉的功能特性比较，如与玉米淀粉、菱角淀粉、芸豆淀粉、小麦淀粉、豌豆和马铃薯淀粉等[7-10]。然而即使为同一种作物来源的淀粉，因品种、栽培条件和生长环境等的差异[11，12]，其功能特性仍然会存在差异，为更好的利用绿豆淀粉，提高绿豆淀粉的加工适应性，本文以享有盛名的陕北大明绿豆和黑龙江聚宝绿豆淀粉为研究对象，考察了两种绿豆淀粉的化学组成、凝沉性质、溶解度、膨胀度、酸度、冻融稳定性和糊化性质等功能特性，并对比分析两种绿豆淀粉的各功能特性差异，旨在为绿豆淀粉深加工和品种控制提供可靠理论依据。

1  实验方法

1.1  样品、试剂与仪器

样品：陕北大明绿豆;黑龙江聚宝绿豆。

主要试剂：氢氧化钠、蔗糖、硼砂、氯化钠、酚酞、盐酸、无水乙醇、碘和碘化钾、马铃薯直链淀粉标品，均为分析纯。

主要仪器：上海菁华有限公司生产的722型紫外分光光度计;美国生产的Brookfield  DV-I  Prime旋转黏度计;上海佑科仪器仪表有限公司生产的PHS-3C型 pH计; 杭州蓝天化仪器厂生产的1010—2Y型鼓风干燥箱。

1.2  样品、试剂与仪器

1.2.1  绿豆淀粉的提取

称取绿豆1.00 kg，用蒸馏水反复冲洗干净后放入1 L的烧杯中，加入温水浸泡30 min，然后在室温下放置4 h，将泡好的绿豆分成两份放入粉碎机，加入适量水，打成糊状，取出后过80目筛，去掉皮渣，用蒸馏水反复冲洗多次，直到淀粉全部沉降下层水中，然后加入1/5体积的酸浆水，使浆液的pH值在6.0～6.2范围，充分搅拌后静置4～5 h，将上清液去除，沉淀物在50 ℃下烘干，冷却后的淀粉用粉碎机磨成粉末后过100目筛，即得绿豆淀粉。

1.2.2  绿豆淀粉成分测定

绿豆淀粉的水分测定参照国标GB/T 12087- 2008;灰分测定参照国标GB/T 22427.1-2008;绿豆中直链淀粉含量测定参照国标GB/T15683-2008。

1.2.3  绿豆淀粉的凝沉性质测定

配制质量分数为6.0%淀粉糊，然后将溶解的淀粉糊置于刻度管中，在30 ℃下保温，每隔10 min记录上清液体积。

1.2.4  绿豆淀粉溶解度和膨胀度的测定

准确称取绿豆淀粉0.50 g，加入30 mL去离子水，分别在不同水浴温度下，磁力搅拌器搅拌20 min后，取出装入50 mL的离心管中，静止10 min，以4 800 r/min转速离心45 min，然后把上清液倒入已干燥恒重的称量皿中，在105 ℃下的烘箱中烘干，称重，称量质量记为m1;把去除上清液的离心管中的膨胀淀粉倒入滤纸上，膨胀淀粉的质量记为m2，m为加入淀粉的干重;样品的溶解度（S）和膨胀度（P）计算公式如下：

1.2.5  绿豆淀粉酸度测定

用电子天平分别准确称取两种淀粉样品10 g（精确到0.1 g），用100 mL冷却的无CO2水溶解，然后转移至150 mL的三角瓶中，滴加3滴酚酞指示液，将三角瓶放在磁力搅拌器上，用0.1 mol/L NaOH滴定，当出现粉红色且不再变色，记下耗用的NaOH的体积，同时做空白试验。计算公式为：

式中：X—酸度指标，mL;

V1—滴定消耗NaOH标准溶液的体积，mL;

V0—空白试驗消耗NaOH标准溶液的体积，mL;

C—NaOH标准溶液的浓度，mol/L;

m—样品的湿基质量，g;

H—样品的含水量，%。

1.2.6  绿豆淀粉冻融稳定性测定

分别准确称取两种淀粉样品各1 g，加入100 mL蒸馏水搅拌均匀后放入沸水浴中搅拌保温15 min，然后冷却至室温;分别取10 mL淀粉溶液转移至已知质量m1的离心管中，并称重m2，放入-18℃的冰箱中冷冻24 h，取出后解冻6 h，最后4000 r/min下离心20 min，弃去上层清液，称重m3，计算析水率：

析水率（%）=[（m2-m3）/（m2-m1）]×100

式中：m1—离心管质量，g;

m2—离心管中淀粉糊的质量，g;

m3—离心后离心管与淀粉的质量，g。

1.2.7  绿豆淀粉糊化特性测定

分别用两种绿豆淀粉配制6%浓度的淀粉乳，置于250 mL的烧杯中，用旋转黏度计测定黏度随温度和时间的变化。 从30 ℃开始升温计时，以2 ℃/min的速率加热到95℃， 保温5 min，冷却至50 ℃，保温5 min。转速设置为200 r/min。

2  结果与分析

2.1  化学成分比较

绿豆淀粉中化学成分组成与其品种、栽培条件、生长环境等因素紧密相关，两种绿豆淀粉化学成分组成比较见图1所示，分析可知，对于直链淀粉和灰分含量陕北大明绿豆均高于黑龙江聚宝绿豆;对于水分则黑龙江聚宝绿豆高于陕北大明绿豆。

2.2  凝沉性质比较

两种绿豆淀粉的凝沉性质可从图2分析得到，随着时间的增加，两种绿豆淀粉在凝沉过程中上清液的体积均呈增加趋势，到50 min以后，凝沉过程中上清液的体积增加不在明显;在相同时间下，陕北大明绿豆上清液的体积要高于黑龙江聚宝绿豆，可见陕北大明的绿豆的凝沉性要强于黑龙家聚宝绿豆。

2.3 溶解度和膨胀度比较

淀粉的溶解度和膨胀度可反映淀粉颗粒内部结构间相互作用的强弱，包括结晶区氢键作用力，非结晶区分子间的作用力，以及结晶区与非结晶区的相互作用力。影响淀粉溶解度和膨胀度的因素有很多，如淀粉颗粒尺寸、形状，直链和支链淀粉含量，非淀粉成分，以及遗传等因素[13]。两种绿豆淀粉溶解度随温度的变化曲线见图3。

分析可知在起始温度55 ℃的时候，两种绿豆淀粉的溶解度均很低;在约68 ℃左右的时候两种绿豆的溶解度曲线出现了交汇，交汇之前黑龙家聚宝绿豆的溶解度较高，而交汇之后变化趋势刚好相反;随着温度的升高，两种绿豆淀粉的溶解度均呈现增加趋势。

两种绿豆淀粉膨胀度随温度的变化见图4，分析可知，总体来看，两种绿豆淀粉的膨胀度随温度增加而增加，不同温度条件下，陕北大明绿豆膨胀度均高于黑龙江聚宝绿豆：在起始温度时，两种淀粉的膨胀度均很小，大明绿豆的膨胀度略高于聚宝绿豆;在65 ℃左右，两种淀粉的膨胀度出现相对明显差异;随后，温度不断升高，两种淀粉的膨胀度均呈增大趋势，且差异再次减小。

2.4 酸度比较

淀粉的酸度是指淀粉中无机和有机酸的总量。淀粉本身是中性的，但提取过程部分淀粉会发生水解，生成酸性物质，此外该实验采用酸酸浆法提取绿豆淀粉，如果水洗不彻底，也会增加淀粉的酸度。两种绿豆淀粉的酸度比较见图5，分析可知，两者的酸度差别不是很大，黑龙江聚宝绿豆酸度指标值略高于陕北大明绿豆，即陕北大明绿豆的酸度相对较低。

2.5  冻融稳定性比较

冷冻和解冻过程会导致淀粉发生收缩脱水现象，析水率的高低可反映淀粉的冻融稳定性。不同冻融循环次数下計算得到淀粉析水率，析水率随循环次数的变化结果见下图6，从图中可以看出，改变循环次数，绿豆淀粉析水率增加，这是因为淀粉在升温或者降温的情况下都会出现收缩水现象;循环五次，两种绿豆淀粉的析水率均增加，但是涨幅不大。两种绿豆淀粉析水率比较，循环3次之前，陕北大明绿豆淀粉的析水率高于黑龙江聚宝绿豆，3次之后，包括3次，黑龙江聚宝绿豆淀粉的析水率高于陕北大明绿豆。

2.6  糊化特性比较

淀粉的糊化特性反映淀粉分子结构的特征，糊化的难易与淀粉分子结构的密切相关，一般颗粒大或结构疏松的淀粉较颗粒小或结构紧密的分子更易于糊化;直链淀粉含量也影响淀粉的糊化特性，一般直链淀粉含量高的较难糊化[14-16]。

两种绿豆淀粉糊化特性指标见表1，分析可知，黑龙江聚宝绿豆的起糊温度略低于陕北大明绿豆。

引起两种绿豆淀粉起糊温度差异的原因可能是两者分子结构大小的差异和直链淀粉含量的差异。大明绿豆淀粉较聚宝绿豆的峰值黏度更高，说明两者内部结构的松散程度不同，大明绿豆淀粉内部结构较为松散，分子结合力较弱。大明绿豆淀粉的热糊黏度衰减值较聚宝绿豆大，说明大明绿豆淀粉糊的热稳定性不及聚宝绿豆。大明绿豆淀粉的E和F值，以及黏度回升值均高于聚宝绿豆，说明大明绿豆淀粉的老化趋势较大，这可能与大明绿豆较高的直链淀粉含量相关。

3结 论

（1）两者化学组成比较，陕北大明绿豆淀粉的直链淀粉含量和灰分含量均高于黑龙江聚宝绿豆，而水分含量则刚好相反。

（2）两种绿豆淀粉凝沉实验结果显示，随着时间的延长，两者凝沉体积均呈现增加趋势，但当时间增加到50 min之后，凝沉体积随时间的增加趋势不在明显。两种绿豆淀粉相比，在相同时间内陕北大明绿豆的凝沉性质由于黑龙江聚宝绿豆。

（3）对淀粉溶解度和膨胀度结果分析显示，随着加热温度的增加绿豆淀粉的溶解度和膨胀均呈增大趋势。两种绿豆淀粉比较，在约68 ℃之前黑龙江聚宝绿豆的溶解度较陕北大明绿豆低，而在约68 ℃之后，表现刚好相反;在整个考察温度范围内，陕北大明绿豆淀粉的膨胀度均高于黑龙江聚宝绿豆。

（4）两种绿豆淀粉的酸度分析结果显示，黑龙江聚宝绿豆的酸度略高于陕北大明绿豆，但整体而言酸度相对较低。

（5）两种绿豆析水率随着冻融循环次数的增加均呈增加趋势，在相同冻融循环次数下，3次之前陕北大明绿豆淀粉的析水率相对较高，而3次之后包括3次，析水率的变化趋势刚好相反。

（6）两种绿豆淀粉糊化特性参数比较，起糊温度黑龙江聚宝绿豆淀粉的相对较低，而峰值黏度、热糊黏度衰减值和黏度回升值等均陕北大明绿豆的较高。

参考文献：

[1]Hayat I， Ahmad A， Masud T， et al. Nutritional and healthperspectives of beans （Phaseolus vulgaris L.）： an overview [J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition， 2014， 54（5）： 580-592.

[2]Messina V.  Nutritional and health benefits of dried beans [J]. The American Journal of clinical nutrition， 2014， 100 （Supplement 1）： 437S-442S.

[3]Monk J M， Zhang C P， Wu W， et al. White and dark kidney beans reduce colonic mucosal damage and inflammation in response to dextran sodium sulfate [J]. The Journal of Nutritional Biochemistry， 2015， 26（7）： 752-760.

[4]刘婷婷，吴玉莹，秦宇婷，等. 绿豆淀粉工艺废水中蛋白质的功能性质[J]. 食品科学，2017，38（05）：104-110.

[5]胡爱军，杨林，郑捷，等. 酶法提取绿豆淀粉工艺研究[J]. 粮食与油脂，2012，2508：22-24.

[6]杨林. 绿豆淀粉的酶法提取及超声波改性研究[D]. 天津科技大学，2013.

[7]黄倩，高金梅，郭洪梅，等. 3种杂豆淀粉回生过程的理化特性研究[J]. 食品研究与开发，2017，3810：22-27.

[8]余世锋，张永春，林佳楠，等. 玉米淀粉、绿豆淀粉和皱皮豌豆淀粉热特性及回生性质的比较[J]. 食品科技，2013，3809：136-140.

[9]任顺成，常云彩，巩蔼. 云南特色豆类淀粉特性研究[J]. 中国粮油学报，2014，2906：33-37.

[10]侯蕾，韩小贤，郑学玲，等. 土豆淀粉和绿豆淀粉理化性质的比较研究[J]. 食品研究与开发，2013，3424：1-4.

[11]Ma H， Zhang X， Wang C， et al. Effect of wx genes on amylose content， physicochemical   properties of  wheat  starch，  and  the suitability of waxy genotype for producing Chinese crisp stick [J]. Journal of Cereal Science， 2013， 58（1）： 140-147.

[12]Kowittaya C， Lumdubwong N.  Molecular weight， chain profile of rice  amylopectin  and  starch  pasting  properties[J]. Carbohydrate Polymers， 2014， 108（8）： 216-223.

[13]Sandhu K S，  Singh N. Some properties  of corn starches II： physicochemical， gelatinization， retrogradation， pasting and gel textural properties [J]. Food Chemistry， 2007， 101： 1499-1507.

[14]Kowittaya C， Lumdubwong N. Molecular weight， chain profile of rice   amylopectin and starch pasting properties [J]. Carbohydrate Polymers， 2014， 108（8）： 216-223.

[15]Cozzolino D， Roumeliotis S， Eglinton J. Relationships between starch pasting properties， free fatty acids and amylose content in barley [J]. Food Research International， 2013， 51（2）： 444-449.

[16]Uarrota V G，  Amante E R， Demiate I M， et al. Physicochemical， thermal， and pasting properties of flours and starches of eight Brazilian maize landraces （Zea mays L.） [J]. Food Hydrocolloids， 2013， 30（2）： 614-624.