不同原料淀粉的糊液特性研究

朱彩玲，曹 余，李艳民，雒彤艳，刘珍宇，谢晓驰

（甘肃丰收农业科技有限公司，甘肃天水 741020）

0 引言

淀粉作为绿色、可再生的碳水化合物，来源广泛且具有较高的营养价值，在自然界中广泛存在于植物的根、茎、叶和果实中，淀粉分子中存在的活泼羟基可与许多化学试剂进行氧化、酯化、醚化、接枝等化学反应，生成淀粉衍生物。淀粉衍生物（变性淀粉） 已被广泛应用于食品、医药、纺织、造纸、日用化工等多个行业，俗称“工业味精”，在食品加工生产中，常被用作食品增稠剂、稳定剂、黏结剂、乳化剂等。在食品加工和淀粉的应用生产中，对淀粉颗粒本身结构特性，淀粉糊的抗冻性、透明性、抗老化性等都有不同程度的要求。因为不同种类的原料淀粉中淀粉颗粒的大小、直链淀粉含量、支链淀粉含量和淀粉颗粒本身的结构形态等的不同，使得不同原料淀粉的理化特性也有较大差异，这些不同原料淀粉性质的差异会直接影响淀粉在食品加工生产中的应用[1]。

不同种类的原料淀粉其理化特性存在较大差异，食品生产加工企业在应用淀粉或淀粉衍生物（变性淀粉） 时缺乏相应的数据，研究不同原料淀粉的冻融稳定性（抗冻性）、糊液的透明度和凝沉性，有助于为不同种类的淀粉及变性淀粉研究和食品生产加工提供理论依据[2]。

对生产中常用的玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、蜡质玉米淀粉、小麦淀粉和豌豆淀粉的冻融稳定性、透明度和凝沉性通过试验进行了分析和对比，为这6 种原料淀粉及变性淀粉的加工生产和在食品中的应用提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

玉米淀粉，宝鸡陕丰淀粉有限公司提供；马铃薯淀粉，静宁红光淀粉有限责任公司提供；木薯淀粉，越南鹿牌；蜡质玉米淀粉，山东保龄宝生物科技有限公司提供；豌豆淀粉，烟台旭超源食品有限公司提供；小麦淀粉，河南华信淀粉有限公司提供；蒸馏水。

1.2 试验仪器

电子天平、量筒、离心管、玻璃棒、烧杯、离心机、分光光度计、水浴锅、透明塑料杯、冰箱。

1.3 试验方法

1.3.1 冻融稳定性的测定

精确称取12.0 g 的淀粉样品，放入500 mL 玻璃烧杯中，加入188 mL 蒸馏水配成6%的淀粉乳，搅拌均匀，在沸水中加热糊化并保温20 min，在淀粉糊化过程的前5 min 要连续搅拌，以防淀粉结块，待淀粉完全糊化后，自然冷却到室温，再将糊液平均分成3 份，分别倒入已预先称量的3 个离心管G0内，并称取其质量G1。加盖后放置于-18～-20 ℃冰箱内进行冷冻，冷冻18 h 后取出，放置于室温下自然解冻6 h 后，分别取出1 管用离心机离心，要求离心机转速5 000 r/min，时间10 min，弃去上清液，称量底部沉淀物的质量G2，然后计算析水率（析水率越低，说明淀粉糊的抗冻性即冻融稳定性越好）。其余在解冻、冷冻至3 管做完。按下式计算析水率：

式中：G0——离心管的质量，g；

G1——离心管和淀粉糊的总质量，g；

G2——离心后底部沉淀物和离心管的质量，g。

1.3.2 冻融稳定性观察试验

精确称取30.0 g 的淀粉样品，放入500 mL 玻璃烧杯中，加入470 mL 蒸馏水配成6%的淀粉乳，搅拌均匀，在沸水中加热糊化并保温20 min，在淀粉糊化过程的前5 min 要连续搅拌，以防淀粉结块，待淀粉完全糊化后，自然冷却到室温，在200 mL 透明塑料杯中分别倒入150 g 的淀粉糊，加盖后置于-18～-20 ℃冰箱内进行冷冻，24 h 后取出，在室温下自然解冻10 h，循环3 次，观察并记录淀粉糊的状态。

1.3.3 淀粉糊透明度的测定

精确称取1.00 g 的淀粉样品，放入200 mL 玻璃烧杯中，加蒸馏水至100 g，搅拌均匀，配成1%的淀粉乳，在沸水浴中加热糊化并保温20 min，在淀粉糊化过程的前5 min 要连续搅拌，以防淀粉结块，待淀粉完全糊化后，自然冷却到室温，备用。于波长650 nm 处，用蒸馏水做空白，用分光光度计测定其透光率，每个样品测定3 次，最后取平均值即为该样品的透明度。

1.3.4 淀粉糊凝沉性的测定

制备1%淀粉糊50 mL，取2 支10 mL 塑料离心管，向每支离心管中分别移取10 mL 糊液，在25 ℃下静置24 h 后，再以转速4 000 r/min 离心5 min，记录离心管中上清液的体积V（mL）。

沉降积（mL） =10 - V.

式中：V——上清液的体积，mL。

2 结果与分析

2.1 6 种原料淀粉冻融稳定性（析水率）

6 种原料淀粉的冻融稳定性见表1。

表1 6 种原料淀粉的冻融稳定性

淀粉的冻融稳定性是指淀粉糊液在经过低温冷冻和自然融化解冻交替变化时淀粉糊液的稳定性。通常用析水率来表示冻融稳定性的好坏，析水率越小，说明淀粉糊的冻融稳定性越好，反之越差[3]。抗冻性是冷冻食品的重要指标之一，在冷冻食品的贮存、运输和销售过程中，冷冻食品变质的主要原因是反复冷冻和解冻，使抗冻性变差，尤其是用淀粉凝胶为基质的冷冻食品[4-6]。由表1 可以看出，在经过第1 次循环冻融后，木薯淀粉的析水率最低，为63.41%，而马铃薯淀粉的析水率最高，已达到77.32%。在第2 次、3 次循环中，蜡质玉米淀粉的析水率都是最低的，说明蜡质玉米淀粉随着冷冻时间的延长，冻融稳定性逐渐变好。在3 次循环冻融中，小麦淀粉的析水率逐渐升高，说明小麦淀粉随着冷冻时间的延长，冻融稳定性逐渐变差。而蜡质玉米淀粉的析水率则是逐渐下降，豌豆淀粉的析水率则维持不变。冻融稳定性的好坏不仅体现在析水率的大小上，而且表现在相邻2 次循环冻融析水率的差值上，差值越小说明样品的冻融稳定性越好，反之越差。由表1 得出，小麦淀粉在3 次循环中析水率差值最大，说明小麦淀粉的冻融稳定性最差。

2.2 6 种原料淀粉冻融稳定性观察试验

6 种原料淀粉抗冻性观察试验见表2。

从表2 可以看出，在第1 循环和第2 循环中木薯淀粉和蜡质玉米淀粉的糊液结构不紧实，糊液不易成型，弹性较差，糊液结构比较细腻，而马铃薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉和小麦淀粉的糊液结构比较紧实，呈海绵状，且弹性较好。在第3 个循环中，木薯淀粉和蜡质玉米淀粉的糊液状态明显优于第1，2 循环，弹性变好，说明随着冷冻时间的延长，木薯淀粉和蜡质玉米淀粉的冻融稳定性变好，抗冻性增加；而马铃薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉和小麦淀粉的糊液状态则基本没有变化，在3 个循环中，豌豆淀粉一直都有明显水分析出，且3 次析水量相当，这主要是因为豌豆淀粉中直链淀粉含量较高，直链淀粉的抗冻性较差。

2.3 6 种原料淀粉的透明性

6 种原料淀粉的透明度见图1。

表2 6 种原料淀粉抗冻性观察试验

图1 6 种原料淀粉的透明度

淀粉透明度的高低常用淀粉糊的透光率来表示。在食品加工生产中淀粉糊的透明度对加工食品的品质起到重要的作用，尤其是对果冻、饮料、水晶皮、粉丝等对透明度要求较高的食品。从图1 可以看出，马铃薯淀粉糊液的透明度最高，木薯淀粉和蜡质玉米淀粉的透明度较高，且明显优于小麦淀粉、玉米淀粉和豌豆淀粉，小麦淀粉糊液透明度最差。这主要是因为马铃薯淀粉的颗粒直径最大，淀粉糊化后使得水分子更容易进入淀粉颗粒内部，透明度提高。

2.4 6 种原料淀粉的凝沉性

淀粉的凝沉性和老化特性有着密不可分的关系，直接反映了淀粉的老化程度，也是淀粉糊的重要特性之一。由于食品在销售和使用过程中都存在一个保质期。因此，要求其中的淀粉组分在食品保质期内不易发生老化，而淀粉老化则是由凝沉性来衡量的[7]。

淀粉的应用广泛，一般是加热淀粉乳，破坏淀粉本身的颗粒结构，使淀粉糊化成淀粉糊，糊化的直链淀粉分子和支链淀粉分子的分支趋向平行状态，在温度降低条件下，分子运动缓慢，直链淀粉分子容易和氢键结合形成结晶结构，淀粉糊变成半固体形态，没有流动性。由于所得淀粉糊分子中氢键很多，直链淀粉分子间缔合很牢固，水溶性降低，在温度降低时，直链淀粉分子来不及重新排列成束装结构，便形成沉淀即为凝沉现象。这种沉淀再加热加压也很难热溶解。淀粉的凝沉性直接影响淀粉糊和淀粉凝胶的稳定性，不利于淀粉的生产和应用。不同种类淀粉含直链淀粉量和支链淀粉量不同，分子大小也不同，都对其凝沉性有直接的影响。淀粉凝沉性最直观的表现是淀粉沉降积，沉降积的大小体现了淀粉凝沉性的强弱。

6 种原料淀粉的凝沉性比较见图2。

图2 6 种原料淀粉的凝沉性比较

由图2 可以看出，豌豆淀粉的沉降积最大，其次是玉米淀粉和小麦淀粉，说明豌豆淀粉的凝沉性最强，其次是玉米淀粉和小麦淀粉；蜡质玉米淀粉的沉降积最小，说明蜡质玉米淀粉最不易凝沉，这是由于蜡质玉米淀粉全部由支链淀粉组成，没有直链淀粉，支淀粉分子具有支叉结构，凝沉性很差，其糊不能形成凝胶。而豌豆淀粉中直链淀粉的含量最高，凝沉性最强，抗老化性最弱。淀粉凝沉不利于若干应用的性质，工业上已能用改性方法在淀粉分子上引入官能团以降低或消除凝沉。

3 结论

通过对玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、蜡质玉米淀粉、小麦淀粉和豌豆淀粉的冻融稳定性、透明度和凝沉性的比较和分析，得出以下结论：

（1） 马铃薯淀粉和蜡质玉米淀粉的冻融稳定性最好，小麦淀粉的冻融稳定性最差。

（2） 马铃薯淀粉的透明度最好，其次是木薯淀粉和蜡质玉米淀粉，小麦淀粉的透明度最差。

（3） 豌豆淀粉的凝沉性最强，蜡质玉米淀粉的凝沉性最差。