不同品种玉米淀粉糊化和凝胶特性的研究

丁卫英，张 玲，韩基明，张江宁，杨 春

（山西农业大学功能食品研究院，山西太原 030031）

0 引言

玉米是生产淀粉的主要作物，玉米淀粉在食品及其他工业中都有较广泛的应用，如食品中被用作增稠剂、稳定剂、保水剂等[1]。不同品种玉米淀粉的理化特性有一定的差异，这些差异直接影响淀粉的溶解度、糊化、凝胶和流变等理化特性，而淀粉的理化特性会直接影响其制品的感官品质[2-4]。试验选取了6 个玉米品种，研究其淀粉的一些理化特性，可为玉米淀粉的进一步加工与应用及产品的研发提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大丰14、大丰30、大丰607、大丰1407、金科玉3306、金科玉3308，山西大丰种业公司提供；直链淀粉、支链淀粉标品，北京索莱宝科技有限公司提供；无水乙醇、氢氧化钠等试剂，均为分析纯。

电热鼓风干燥箱，上海树立仪器仪表有限公司产品；粉碎机，北京环亚天元机械技术有限公司产品；电热恒温水浴锅，常州朗越仪器制造有限公司产品；离心机，安徽中科中佳科学仪器有限公司产品；756 型紫外可见分光光度计，尤尼柯（上海）仪器有限公司产品；Brabender 型黏度糊化仪，德国布拉本德食品仪器公司产品；电子分析天平，上海佑科仪器仪表有限公司产品；MCR302 型流变仪（奥地利Anton Paar）、质构仪，英国Stable Micro System 公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 玉米淀粉的制备

样品洗净后，加亚硫酸钠、碱性蛋白酶，在50 ℃下超声处理20 min 后浸泡4 h，粉碎磨浆，过200 目筛，水洗5 次，乙醚去除脂肪，乙醇脱蛋白后自然晾干后粉碎，即得淀粉样品，备用。

1.2.2 直链淀粉含量的测定[5]

称取100 mg 标准直链淀粉，定容至100 mL 容量瓶，制成1 g/L 的直链淀粉标准溶液。另取6 个100 mL 的容量瓶，分别加入直链淀粉标准溶液0，0.25，0.50，1.00，1.50，2.00 mL。然后于各瓶中依次加入约50 mL 水、1 mL 乙酸和1 mL 碘试剂，定容显色10 min，于波长620 nm 处测吸光度，绘制标准曲线。称取100 mg 玉米淀粉，操作如上，根据标准曲线计算直链淀粉的含量。

1.3 玉米淀粉理化特性的测定

1.3.1 玉米淀粉的溶解度测定[6]

称取各玉米淀粉1.0 g，配制成2.0%的悬浮液50 mL 于离心管中，分别在65，70，75，80，85，90 ℃下加热，搅拌30 min，以转速3 000 r/min 离心20 min，分离上清液，120 ℃下烘至恒质量，称其质量为a，溶解度=a×100%。

1.3.2 透明度的测定[7]

分别称取玉米淀粉各0.5 g，加水配制成1%的淀粉乳，沸水浴加热糊化30 min，冷却至室温，以蒸馏水为空白，于波长620 nm 处测其透光率，重复3次，取平均值。

1.3.3 冻融稳定性的测定[8]

分别称取1.0 g 玉米淀粉到离心管中，加水至50 mL，沸水浴加热30 min，冷却后放置在-18 ℃条件下冷冻12 h 后自然解冻12 h，以转速3 000 r/min离心20 min，分离上清液后称量沉淀物的质量，计算析水率。

1.3.4 糊化特性测定[9]

利用Brabender 803200 黏度糊化仪测定。

1.3.5 玉米淀粉凝胶性质测定[10]

玉米淀粉凝胶的制备：普通玉米分2 个质量分数8%和10%进行样品的制备，分别称取一定量的淀粉于小烧杯中，加适量水，放入95 ℃水浴30 min直至淀粉完全糊化，取出后冷却至室温，在4 ℃冰箱中静置24 h，形成稳定的凝胶样品，待测，每个样品做3 个平行。

玉米淀粉凝胶强度的测定，参考文献[10]，采用专用测试探头（P 0.5，直径5 mm 圆柱形），进行穿刺模式试验。测定参数设定为：触发力为2 g，测试速度为1.0 mm/s，压缩深度为10 mm，凝胶强度由质构仪软件直接读取纪录（以测试探头进入淀粉凝胶中4 mm 时所受的力为淀粉的凝胶强度值），每个样品做3 个平行试验，取平均值。

玉米淀粉TPA 质构特性的测定：参考文献[11]的方法，选取平板转子（P100，直径100 mm），采用TPA 模式，其探头测试面积大于被测样品的面积，结果可以表示凝胶样品整体对抗外压的能力。测定参数设定为：触发力2 g，测定速度2.0 mm/s，压缩比50%。

1.4 数据统计与分析

所得数据均为3 次重复的平均值。

2 结果与分析

2.1 玉米淀粉中直链淀粉含量和得率的测定

直链淀粉标准曲线见图1。

图1 直链淀粉标准曲线

由图1 的直链淀粉标准曲线Y=0.256 9X+0.162 7，R2=0.998 5，可计算出各品种玉米淀粉中直链淀粉的含量。

直链淀粉含量见表1。

表1 直链淀粉含量

由表1 可知，不同玉米中直链淀粉含量不同，其中大丰14 直链淀粉含量最低，大丰1407 的直链淀粉含量较高。

2.2 温度对玉米淀粉溶解度的影响

不同玉米品种在不同温度下的溶解度见表2。

表2 不同玉米品种在不同温度下的溶解度/%

由表2 可知，不同玉米淀粉随着温度的升高，其溶解度都呈上升趋势。50 ℃时，玉米淀粉的溶解度都较低，90 ℃时，大丰607 淀粉的溶解度最低，金科玉3306 淀粉的溶解度最高。

2.3 玉米淀粉透明度

不同玉米淀粉的透明度见图2。

图2 不同玉米淀粉的透明度

由图2 可知，不同品种玉米淀粉的透明度有所差异，金科玉3306 淀粉的透明度较好。大丰30 和金科玉3308 淀粉的透明度较差。

2.4 不同质量分数玉米淀粉对冻融稳定性的影响

不同玉米品种淀粉在不同质量分数下的析水率见表3。

表3 不同玉米品种淀粉在不同质量分数下的析水率/%

淀粉糊的冻融稳定性是反映淀粉冻融后析出水的多少，用析水率来表示，析水率越大，稳定性越差。通常在冷冻食品中应用的淀粉要求具有良好的冻融稳定性，确保食品具有良好的质构状态。由表3可知，随着淀粉质量分数的增加，其吸水率呈下降趋势。当玉米淀粉质量分数为2%时，不同品种淀粉的析水率在65%～72%，析水率较高，其冻融稳定性差。当淀粉质量分数增加到10%时，不同品种玉米淀粉的析水率迅速下降到7%～31%，其中大丰14 淀粉的析水率仅有7.14%，说明其冻融稳定性较好。

2.5 玉米粉的糊化特性

不同品种玉米粉黏度参数见表4。

由表4 可知，不同品种玉米的糊化温度差异不大，金科玉3306 的糊化温度较高，为75.0 ℃。大丰30 的峰值黏度、崩解值和回生值均高于其他淀粉，大丰1407 的峰值黏度、崩解值和回生值均最低。

表4 不同品种玉米粉黏度参数

2.6 玉米淀粉的凝胶特性

玉米凝胶强度见表5。

表5 玉米凝胶强度

由表5 可知，玉米淀粉凝胶随着质量分数的增加，凝胶强度也逐渐增大。其中，大丰1407 的凝胶强度最大，大丰14 的凝胶强度最弱。2 个不同质量分数下，普通玉米淀粉凝胶强度的大小顺序一致为大丰1407＞金科玉3306＞大丰607＞金科玉3308＞大丰30＞大丰14。相同质量分数条件下，凝胶强度越大，说明分子间的作用力越大，所形成的分子结构越稳定。此外，有文献报道淀粉的凝胶强度与所含直链淀粉的含量有较大的关系[12]。普通玉米直链淀粉含量大小顺序与其凝胶强度大小的顺序一致，故研究的结果与文献报道的一致。

普通玉米淀粉在8%和10%质量分数下的TPA质构特性参数见表6。

玉米淀粉凝胶的硬度、黏附性、胶着度和咀嚼度都随其质量分数的增加而增大，但弹性在8%时，高于高质量分数下的弹性。由表6 可知，玉米淀粉的硬度顺序为大丰1407＞金科玉3306＞大丰607＞大丰30＞大丰14＞金科玉3308；大丰1407 在10%质量分数下黏附性最大（-293.26），金科玉3308 淀粉凝胶的黏附性最小（-88.43）；玉米淀粉的恢复性差异不大；6 个玉米淀粉的黏聚性在0.42～0.52；大丰30淀粉的弹性最大（96.73），大丰1407 弹性最小；大丰1407 的胶着度和咀嚼度最大，分别为98.89 和91.64。

表6 普通玉米淀粉在8%和10%质量分数下的TPA 质构特性参数

3 结论

（1）大丰14 直链淀粉含量最低，大丰1407 的直链淀粉含量较高；90 ℃时，大丰607 淀粉的溶解度最低，金科玉3306 淀粉的溶解度最高。金科玉3306 淀粉的透明度较好。大丰30 和金科玉3308 淀粉的透明度较差。大丰14 淀粉的析水率仅有7.14%，说明其冻融稳定性较好，适合制作冷冻食品，如汤圆、速冻饺子等[13-15]。

（2）不同品种玉米的糊化温度差异不大，金科玉3306 的糊化温度较高，为75.0 ℃。大丰1407 的峰值黏度、崩解值和回生值均最低，大丰30 的峰值黏度、崩解值和回生值均高于其他淀粉，适合制作粉丝，因为峰值黏度和崩解值越高的淀粉生产出的粉丝品质更佳。

（3）玉米淀粉凝胶随着质量分数的增加，凝胶强度也逐渐增大。其中，大丰1407 的凝胶强度最大，大丰14 的凝胶强度最弱。玉米淀粉凝胶的硬度、黏附性、胶着度和咀嚼度都随其质量分数的增加而增大。大丰30 淀粉的弹性最大（96.73），说明其淀粉能制作弹性和恢复性相对较好的凝胶产品，如果冻等。