煮制时间对绿豆及脱皮绿豆淀粉性质影响研究

刘紫薇　高菲　邹翔宇　崔素萍　曹龙奎　张洪微

摘要：為探究绿豆与脱皮绿豆在煮制过程中淀粉性质的变化规律及两者之间的差异，以明绿豆为原料，采用传统煮制方法对两个样品进行煮制处理，对煮制过程中淀粉含量及其理化性质进行测定，并进行相关性分析。结果表明，随着煮制时间的延长，总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量都呈下降趋势；煮制50 min时达最低值，未脱皮绿豆淀粉含量为33.89%，脱皮绿豆淀粉含量为13.15%；脱皮绿豆淀粉水合能力和膨润力较强，溶解度较高，凝沉稳定性较好；煮制40 min时两者透光率出现重合点。相关性分析结果表明，煮制时间与绿豆中淀粉含量及淀粉理化性质都存在相关关系；与脱皮绿豆的总淀粉含量、支链淀粉含量、溶解度和膨润力存在相关关系。煮制时间是影响绿豆淀粉含量及其性质的主要因素，而绿豆种皮的有无也会进一步对其产生影响。绿豆皮在煮制过程中对绿豆淀粉具有一定的保护作用，可以减缓淀粉的糊化速度；但绿豆脱皮后持水力更好。实际应用中可根据不同需求进行综合评判以选择合适的绿豆样品。

关键词：煮制时间；绿豆淀粉；脱皮绿豆；理化性质；相关性分析

中图分类号：TS235.3文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2024）01-0084-05

Effect of Cooking Time on Starch Properties of Mung Beans and Peeled Mung Beans

LIU Zi-weiGAO FeiZOU Xiang-yuCUI Su-pingCAO Long-kui1，2， ZHANG Hong-wei1*

（1.College of Food Science， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing 163319， China;

2.National Engineering and Technical Research Center for Coarse Grains，

Daqing 163319， China）

Abstract： In order to explore the change rule of starch properties of mung beans and peeled mung beans during the cooking process and the differences between them， with Vigna rabiata（L.） Wilczek as the raw material， the two samples are cooked by traditional cooking method. The content and physicochemical properties of starch during the cooking process are determined， and the correlation analysis is carried out.The results show that the total starch， amylose， amylopectin content all show a decreasing trend with the extension of cooking time， and the values are the lowest when cooking for 50 min， the starch content of unpeeled mung beans is 33.89% and the starch content of peeled mung beans is 13.15%. The starch of peeled mung beans has higher hydratability， swelling power， solubility and better stability of sedimentation. When cooking for 40 min， there is a coincident point in the transmittance of the two samples.Correlation analysis results show that there is a correlation between cooking time with starch content and physicochemical properties in mung beans. There is a correlation between cooking time with the total starch content， amylopectin content， solubility， swelling power of the peeled mung beans. Cooking time is a major factor affecting the starch content of mung beans and its properties， and the presence or absence of mung bean seed coat can also further influence them. The peels of mung beans have a certain protective effect on starch of mung beans during cooking， which can slow down the gelatinization speed of starch. However， the water holding capacity of peeled mung beans will be better. In practical application， it can be comprehensively judged according to different requirements to select suitable mung bean samples.

Key words： cooking time; starch of mung beans; peeled mung beans; physicochemical properties; correlation analysis

绿豆是一种营养全面的食物[1]，在市场上产品种类十分丰富，其加工品质是影响绿豆类产品质量的主要因素[2]。但日常生活中，绿豆的常用熟制方式多为蒸煮[3]。有研究表明热加工会对绿豆淀粉的功能特性产生影响，宫冰[4]发现对绿豆进行湿热处理会破坏其淀粉的结构，降低冻融稳定性，增加持水力。高玲玲等[5]得出结论：绿豆淀粉在热加工过程中其膨胀度随温度的升高而升高。Ahmed等[6]和董贝贝[7]发现部分淀粉颗粒在80 ℃和65 ℃下不能完全糊化。Muhammad[8]发现基于对绿豆淀粉结晶和有序程度，不同加工方式有不同的影响。所以，本团队在前期实验中对煮制绿豆的淀粉理化性质进行了测定，发现不同煮制时间确实会对其内部的淀粉产生不同程度的影响[9]。

近年来也有研究表明，脱皮和未脱皮状态会对作物的内部成分产生一定影响。研究表明，脱皮玉米粒较未脱皮玉米粒的水合速度快[10]。刘燕等[11]研究发现，未脱皮山药粉的水结合能力较好，其在不同温度下的膨润力与溶解度也较大。余稳稳等[12]和赖富饶等[13]认为绿豆种皮的有无对绿豆多糖的结构性质存在不同的影响。

国内外对热加工處理的绿豆淀粉的相关研究已经较成熟，但尚未明确不同煮制时间对绿豆颗粒内部淀粉的理化性质的影响程度。所以，本实验以脱皮和未脱皮两种状态下的绿豆作为研究对象，探究不同煮制时间下两种绿豆样品淀粉含量及理化性质的变化规律，旨在更好地利用绿豆，提高绿豆的加工适应性，为绿豆深加工和功能特性的变化控制提供可靠、真实的数据理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料和仪器

材料：绿丰五号明绿豆（二级），黑龙江省北大荒集团；马铃薯淀粉（标准品）；碘液、无水乙醇、石油醚、其他试剂：均为AR。

仪器：RH-600A粉碎机、DK-S24恒温水浴锅、DGG-9140电热恒温鼓风干燥箱、TS-2000A 多用脱色摇床、TD5A离心机、752S分光光度计。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制备

1.2.1.1 煮制工艺流程

1.2.1.2 工艺要点

取适量明绿豆于烧杯中，在保证其不腐变、不发芽的基础上将其浸泡8 h，将绿豆脱皮后干燥，得脱皮绿豆；取足量明绿豆颗粒，用蒸馏水洗净，与脱皮绿豆按1∶10的料液比加入蒸馏水进行煮制。未煮制的绿豆记为第一个样品即煮制时间为0 min，煮制开始每间隔10 min取样（捞出），共取6个时间点的样品，将样品于恒温鼓风干燥箱内45 ℃烘干24 h，干燥后粉碎过60目筛，对煮制后的样品进行淀粉含量的测定及淀粉的提取，提取后的淀粉样品保存待用。

1.2.1.3 碱法提取绿豆淀粉

将绿豆粉按1∶15的料液比溶解于蒸馏水中，用1 mol/L的NaOH调pH至9.0。将样品溶液置于40 ℃恒温水浴锅中振荡30 min，溶液以3 000 r/min离心15 min，离心后去除上清液，采用蒸馏水洗下层沉淀并过120目筛，去杂质。重复以上离心水洗步骤至沉淀呈中性且无杂质，干燥，粉碎，即得绿豆淀粉。

1.2.2 实验方法

1.2.2.1 淀粉含量的测定

按照GB 5009.9－2016《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》中酸水解的方法对淀粉含量进行测定。

1.2.2.2 直链淀粉、支链淀粉含量的测定

采用双波长法，测定波长：595 nm和692 nm，参比波长：479 nm和535 nm。通过测定不同浓度直链淀粉、支链淀粉标准样品，绘制出直链淀粉、支链淀粉标准曲线[14]。

称取样品5 g，于恒温鼓风干燥箱中于105 ℃烘干至恒重，得到水分含量W1（%）；样品加入过量无水乙醇，脱色摇床振摇5 min后，以3 000 r/min离心10 min，重复3次；加入石油醚，脱色摇床振摇5 min后，以3 000 r/min离心10 min，重复3次，将样品于40 ℃进行烘干。共3次重复实验，测得脂肪和糖分含量W2（%）。

称量脱脂、脱糖后的样品0.10 g，用无水乙醇湿润，加入10 mL的0.5 mol/L KOH，80 ℃水浴10 min后定容至50 mL，混匀待用。取样液2.50 mL，加入25 mL蒸馏水，用0.1 mol/L HCl调pH至3.0，加入0.5 mL碘试剂，定容至50 mL，混匀，静置10 min。实验设置空白对照。测量样品在适宜波长下的吸光度值，在对应标准曲线中查找各煮制时间对应的直链淀粉、支链淀粉浓度，计算直链淀粉、支链淀粉含量。

式中：50为定容体积（mL）；2.5为吸取的滤液体积（mL）；0.100 0为称取已脱脂、脱糖的样品质量（g）；W1为60 ℃下含水量（%）；W2为脂肪和糖分含量（%）。

1.2.2.3 溶解度与膨润力的测定

称取淀粉样品0.75 g，制成3%质量分数的淀粉溶液，90 ℃水浴15 min，以3 000 r/min离心20 min，移出上清液，称量下层物质质量，计算膨润力。将下层物质于105 ℃烘干至恒重，即得水溶液中绿豆淀粉质量，计算其溶解度[15]。

1.2.2.4 透明度的测定[16]

制成1%质量分数的淀粉溶液，95 ℃水浴20 min，冷却至室温，于620 nm测定其透光率，结果反映绿豆淀粉在水中的分散情况。色散越均匀，透射率越大，透明度越高。

1.2.2.5 凝沉稳定性的测定[17]

配制100 mL质量分数2%的淀粉溶液，沸水浴15 min后冷却至室温，用蒸馏水补至原体积，移入量筒中，静置28 h，记录沉淀体积，以上清液体积作为凝沉性特征指标。

1.3 数据统计分析

每个样品进行3次平行实验，结果以平均值±标准差表示。使用软件SPSS 22.0对实验数据进行分析，使用Excel软件作图。

2 结果与分析

2.1 煮制时间对绿豆中总淀粉含量的影响

由图1可知，绿豆中的淀粉含量约在45%～50%。随着煮制时间的延长，脱皮绿豆的总淀粉含量显著降低，未脱皮绿豆的总淀粉含量也呈下降趋势，但整体来说，未脱皮绿豆的淀粉含量在煮制20 min后始终高于脱皮绿豆。脱皮绿豆的总淀粉含量在50 min达到最低值；未脱皮绿豆煮制20 min后总淀粉含量保持稳定。通过观察两种绿豆的状态可以发现，随着煮制时间的延长，未脱皮的绿豆粒吸水，体积开始增大，50 min时绿豆表皮大多出现开裂，绿豆颗粒破碎。导致两种绿豆都呈下降趋势的原因可能是随着煮制时间的延长，温度也在逐渐升高，且随着绿豆中淀粉糊化程度的加深，长直链淀粉分子发生断裂且绿豆皮破裂，失去了包裹作用，水分大量进入，绿豆淀粉颗粒解体溶出。但脱皮绿豆的淀粉含量较低也是因为失去了绿豆皮的包裹作用，绿豆颗粒在煮制过程中出现过早全部破裂的情况，淀粉大量融入水中，所以淀粉含量急速下降。

2.2 煮制时间对绿豆中直链淀粉、支链淀粉含量的影响

由图2可知，随着煮制时间的延长，未脱皮绿豆与脱皮绿豆的支链淀粉含量整体呈大幅下降趋势，在煮制40 min達到谷值，但未脱皮绿豆的支链淀粉含量始终高于脱皮绿豆；未脱皮绿豆和脱皮绿豆的直链淀粉含量整体呈先上升后下降的趋势，煮制40 min之前，脱皮绿豆的直链淀粉含量高于未脱皮绿豆，两者在煮制40 min时基本达到重合。这一趋势可能是因为湿热处理过程中，热能和水分共同作用，支链淀粉的分支结构发生断裂或较长直链淀粉断裂为短直链淀粉，也可能是淀粉团粒中直链-直链淀粉和直链-支链淀粉链间相互作用引起的，这一结论与Gunaratne等[18]所得出的结论一致；但由于未脱皮绿豆的绿豆皮减缓了这一过程发生的速度，所以变化趋势不明显；而后呈下降趋势是因为随着煮制时间的延长和温度的上升，绿豆中的淀粉颗粒在绿豆汤中由于水和热的作用发生了解体。由于支链淀粉的分支结构更易发生糊化和断裂，所以支链淀粉含量总体呈大幅下降趋势且脱皮绿豆在煮制过程中较未脱皮绿豆更易糊化，其支链淀粉下降趋势更明显。

2.3 煮制时间对绿豆淀粉溶解度与膨润力的影响

由图3可知，随着煮制时间的延长，未脱皮和脱皮后绿豆淀粉的溶解度整体呈上升趋势，这与赵佳[19]得出的直链淀粉含量越大，溶解度和膨润力越小的结论一致，也与前文直链淀粉含量变化趋势一致。这是由于随着煮制时间的延长，水温也逐渐升高，从而导致分子运动加快，淀粉颗粒发生溶解，淀粉氢键逐渐断裂，直链淀粉、支链淀粉的极性基团重新与水分子缔合形成氢键，从而使全粉中的淀粉表现出吸水溶胀的特性并增加了淀粉分子的溶解度。由未脱皮与脱皮的曲线对比可知，未脱皮绿豆淀粉的溶解度从煮制30 min时开始呈大幅上升趋势，而脱皮绿豆淀粉的溶解度从煮制20 min时开始呈大幅上升趋势，说明绿豆皮的包裹作用能使绿豆颗粒保持较完整的致密状态。未脱皮绿豆淀粉的溶解度在煮制50 min时达到峰值，脱皮绿豆淀粉的溶解度在煮制40 min时达到峰值，然后溶解度有所下降，这一变化趋势是因为绿豆内部淀粉分子链的相互作用增加，从而导致直链淀粉分子的析出量进一步减少，这一结论与图2中直链淀粉含量变化趋势相符合。

由图4可知，随着煮制时间的延长，未脱皮绿豆淀粉的膨润力整体呈平稳下降趋势，导致这一趋势的原因可能是煮制处理使支链淀粉降解，双螺旋结构减少，且煮制处理加强了淀粉链间的交互作用，降低了水合作用并使膨润力下降，与图2中未脱皮绿豆的支链淀粉含量呈下降趋势符合。但脱皮绿豆淀粉的膨润力整体趋势与未脱皮不同，随着煮制时间的延长，脱皮绿豆淀粉的膨润力整体呈上升趋势，在煮制50 min时达到峰值，这是因为脱皮绿豆失去了皮的包裹作用，在加热过程中更易发生糊化，从而暴露更多羟基，结合更多水分，且颗粒在煮制过程中吸水膨胀是因为在颗粒的非结晶部分，水分子破坏了绿豆颗粒内淀粉分子一部分的氢键，导致淀粉吸收较多水分，使膨润力增大，这也是脱皮绿豆淀粉整体的膨润力远远大于未脱皮绿豆的原因。然后出现平稳趋势可能是因为较高温度导致淀粉链之间相互作用的程度开始增强，水合能力减弱。就膨润力来说，脱皮绿豆与未脱皮绿豆在煮制过程中变化差异较大。

2.4 煮制时间对绿豆淀粉透光率的影响

由图5可知，随着煮制时间的延长，未脱皮绿豆淀粉的透光率呈波动但整体上升的趋势，而脱皮绿豆淀粉的透光率呈先小幅上升后下降的趋势，煮制前40 min脱皮绿豆淀粉的透光率高于未脱皮绿豆，40 min后未脱皮绿豆淀粉的透光率高于脱皮绿豆，这是因为淀粉糊的透光率表征了淀粉分子吸水膨胀及分子间缔合的程度，即淀粉糊化后，分子间不相互缔合，会形成较透明的淀粉糊。膨润力越大，说明淀粉分子吸水膨润程度越大，所以透光率整体趋势也符合图4中绿豆淀粉的膨润力变化趋势。未脱皮绿豆淀粉在煮制前期透光率的波动变化可能与绿豆皮的粉碎程度和悬浮状态有关。就加工产品而言，透光率是淀粉糊所表现出的重要外在特征之一，并且与淀粉类产品的应用和外形息息相关，进而对产品的受众广泛性产生影响。

2.5 煮制时间对绿豆淀粉凝沉稳定性的影响

由图6可知，随着煮制时间的延长，未脱皮绿豆淀粉的凝沉体积变化不大，煮制40 min时达到峰值，而脱皮绿豆淀粉的凝沉体积整体呈先上升后下降再上升的趋势，在煮制40 min时达到峰值后基本趋于稳定，这一结果与洪静[20]在研究热损伤对淀粉糊化特性中凝沉稳定性的实验结果一致，在煮沸后即煮制30 min时相对凝沉体积较小。两者比较而言，未脱皮绿豆淀粉的凝沉体积整体高于脱皮绿豆淀粉的凝沉体积。由于淀粉糊凝沉体积越小，稳定性越好，凝胶能力越强，淀粉越不易回生，所以随着煮制时间的延长和温度的升高，绿豆内部的淀粉吸水糊化，糊化程度越高，淀粉分子聚集程度越高，淀粉糊的凝沉体积就会更小。从煮制开始到10 min的煮制过程属于升温阶段，脱皮绿豆的直链淀粉含量增加，支链淀粉含量减少，部分转化为直链淀粉，这一结论也与图2中脱皮绿豆的直链淀粉、支链淀粉变化趋势一致，所以得出结论：煮制50 min时凝沉稳定性较好。

2.6 相关性分析

对未脱皮和脱皮绿豆的煮制时间与淀粉性质进行相关性分析，结果见表1和表2。

由表1可知，煮制时间与未脱皮绿豆的各个理化指标都具有相关关系；煮制时间与溶解度呈极显著正相关，与总淀粉含量和膨润力呈极显著负相关，与透光率呈显著正相关，与支链淀粉含量、直链淀粉含量、透光率和凝沉体积呈显著负相关；总淀粉含量与支链淀粉含量、膨润力和凝沉体积呈极显著正相关，与溶解度呈极显著负相关，与直链淀粉含量呈显著正相关，与透光率呈显著负相关；支链淀粉与膨润力呈极显著正相关，与溶解度呈显著负相关；直链淀粉含量与凝沉体积呈极显著正相关，与溶解度呈显著负相关；溶解度与透光率呈極显著正相关，与膨润力呈极显著负相关，与凝沉体积呈显著负相关；透光率与膨润力呈极显著负相关。

由表2可知，煮制时间与脱皮绿豆的总淀粉含量、支链淀粉含量、溶解度和膨润力具有相关关系；煮制时间与总淀粉含量和支链淀粉含量呈极显著负相关，与溶解度和膨润力呈显著正相关；总淀粉含量与支链淀粉含量呈极显著正相关，与溶解度呈极显著负相关，与膨润力呈显著负相关；支链淀粉含量与溶解度呈极显著负相关；溶解度与膨润力呈极显著正相关。

3 结论

随着煮制时间的延长，未脱皮绿豆和脱皮绿豆中淀粉的理化性质都受到了明显的影响，但通过数据比较分析可以发现脱皮绿豆受煮制时间的影响程度较大，因为绿豆进行了脱皮处理，直链淀粉、支链淀粉分子更易受到煮制过程中热的影响，进而对淀粉的理化性质产生影响。相关性分析结果表明，煮制时间是影响绿豆内部淀粉含量及其理化性质的主要因素，但煮制时间对两个样品的影响程度不同，这一结果进一步佐证了前面的数据结果，且理化性质受湿热处理影响的变化趋势与宫冰[4]的结论一致。

在绿豆食品加工过程中，可根据种皮的有无对绿豆内部淀粉的影响及其理化性质的不同特点来选择更合适的原料；如制作绿豆沙时，要求加工过程中的绿豆颗粒较完整且膨胀度较低，则选择未脱皮的绿豆；制作绿豆粉丝时，需要凝胶强度较好，则选择脱皮的绿豆；除此之外，还可以通过控制绿豆的煮制时间来完成不同加工目的和功效的产品，有针对性地生产出优良的绿豆产品。除种皮有无的影响外，导致煮制绿豆淀粉理化性质变化的直接原因是煮制过程中绿豆的总淀粉含量、直链淀粉含量、支链淀粉含量的变化，因此还应更深入探究绿豆内部淀粉其他糊化性质的变化，此外，对绿豆中蛋白质等成分产生的影响也应综合考量，以使关于绿豆煮制加工的相关理论依据更充分。

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收稿日期：2023-07-15

基金项目：国家重点研发计划（2017YFD0401203）

作者简介：刘紫薇（1998－），女，硕士，研究方向：农产品加工。

*通信作者：张洪微（1975－），女，副教授，硕士，研究方向：农产品加工。