發芽對黑小麥、黑苦蕎淀粉物理化學特性的影響

楊 春 丁衛英 周柏玲 崔貴梅 段亞利

(山西省農業科學院農產品加工研究所1，太原 030031)

(山西省農業科學院生物技術研究中心2，太原 030031)

(山西省農業科學院農業科技信息研究所3，太原 030031)

發芽對黑小麥、黑苦蕎淀粉物理化學特性的影響

楊 春1丁衛英1周柏玲1崔貴梅2段亞利3

(山西省農業科學院農產品加工研究所1，太原 030031)

(山西省農業科學院生物技術研究中心2，太原 030031)

(山西省農業科學院農業科技信息研究所3，太原 030031)

研究了發芽前后黑小麥、黑苦蕎淀粉物化性質的變化。結果表明:發芽后淀粉的粒徑大小、形貌未發生變化，黑小麥直鏈淀粉含量、透明率提高，抗凝沉性變強，65～90℃溶解度、膨脹度變大，析水率降低，糊化溫度降低34.7%，峰值黏度降低88.9%，降落值降低60.0%，回生值降低93.6%;黑苦蕎直鏈淀粉、透明率降低，抗凝沉性變差，溶解度、膨脹度變小，析水率降低，糊化溫度降低3.1%，峰值黏度提高1.06倍，回生值提高1.87倍，降落值從零提高到43 BU。發芽處理改變了物料淀粉的理化特性及開發應用范圍。

發芽 黑小麥 黑苦蕎 淀粉 理化特性

“五谷為養，五果為助，五畜為益，五菜為充”的飲食原則和中國人傳統的健康飲食習慣，均表明了糧谷類主食在飲食中的重要地位。谷物質量不僅影響人們對營養素的攝入，還影響健康問題等?，F代飲食結構的失衡帶來了“文明病”患者的增多，食物營養、安全問題已成為大眾普遍關心的焦點。隨著人們對雜糧保健功能的深入認識與對健康的關注，國際國內市場對“多樣化、營養、健康、安全、方便”的雜糧健康食品的需求日益增強，對雜糧食品的研究與深度開發也引起了學者的極大興趣［1］。開發雜糧營養谷物食品是值得研究的課題。

小麥粉組分中70%的淀粉對面制品的操作方法、成品性狀、口感、儲藏等均起到很重要的作用，而不同種類的淀粉特性差異很大。黑小麥和黑苦蕎的營養品質和功效作用以及其麥片、蛋糕、餅干等方便食品的開發已有報道［2－4］;萌發對蕎麥的營養品質有明顯的改良作用［5］，及發芽對糙米、黑糯玉米淀粉理化特性等的影響［6－7］已有報道。本試驗以黑小麥和黑苦蕎為原料，通過研究發芽前后影響雜糧主食產品加工性能的關鍵因子——淀粉的理化特性變化，為深入探索雜糧食品的加工技術和工藝，進一步提升雜糧深加工產品質量和檔次提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黑小麥76號:山西省農業科學院作物科學研究所;黑苦蕎黑豐1號:山西紫苑微生物研發有限責任公司。

直連淀粉、支鏈淀粉標品:Fluke公司;所用試劑均為分析純。

1.2 試驗儀器

HG101－2電熱鼓風干燥箱:南京實驗儀器廠;植物試樣粉碎機:河北黃驊市齊家務科學儀器廠;DK－98－1型電熱恒溫水浴鍋:天津市泰斯特儀器有限公司;80－2B臺式離心機:上海安亭科學儀器廠;721E型可見光分光光度儀:Spectrum光譜儀器公司;OlymPusIX51光學顯微鏡:奧林巴斯公司;Brabender803200微型黏度糊化儀:德國布拉本德食品儀器公司;電子分析天平:上海精密科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 發芽試驗

先用0.1%NaClO消毒15 min，蒸餾水沖洗干凈。在室溫條件下用蒸餾水浸泡(以浸沒種子為準)24 h。浸泡好的種子，分別置于經烘干消毒并墊有2層吸水紙、加水呈飽和狀態的培養皿中，厚度以不超過2 cm為宜，種子胚朝上擺勻后置于發芽箱內。箱內第1天溫度為22℃，第2～5天溫度為(25.5±0.5)℃，芽長長至1.5 ～2.0 cm，烘干備用。

1.3.2 淀粉樣品制備

原料粉碎過40目，在pH 10、液固比為7∶1、攪拌速度為40 r/min的條件下浸泡提取淀粉，3～5 h后用100目篩除去粗粒，200目篩下物在室溫下設定轉速4 800 r/min離心5 min，去除上清液，刮去黃淀粉層，白淀粉用去離子水將濕塊洗滌數遍至中性，然后在30～40℃下干燥，粉碎后過100目篩備用。

1.3.3 淀粉組成分析

直鏈淀粉含量按GB/T 15683—2008測定。

1.3.4 形貌大小觀察

制作水封片:載玻片上滴一滴蒸餾水，使用一次性牙簽挑少許研磨好的粉劑樣品，劃于水滴中并攪勻，小心加蓋玻片，輕壓趕走氣泡并用吸水紙去掉蓋片周圍多余的水分，即可上鏡觀察。

1.3.5 透明度測定

將0.5%的淀粉糊，置于沸水浴中加熱，糊化攪拌15 min并保持淀粉糊體積，室溫冷卻30 min后，用分光光度計進行測定，以蒸餾水作參比(透光率100%)，用可見分光光度計(1 cm比色皿)在650 nm波長下測定糊的透光率。

1.3.6 凝沉性測定

將1%的淀粉糊置于75℃水浴中攪拌糊化20 min，冷卻至室溫后取一定量加入刻度管中，室溫下靜置，每隔一段時間記錄上清液體積，用上清液體積百分比來反映淀粉糊的凝沉性。

1.3.7 溶解度與膨脹度測定

將1.6%的淀粉糊在65～90℃不同溫度水浴中攪拌糊化30 min，然后將淀粉糊倒人離心管，設定轉速4 800 r/min離心5 min。將上層清液小心傾出置于鋁盒中，先在烘箱80℃左右烘至少許水分后，130℃條件下干燥1 h。溶解度S為上清干燥物質量A與總淀粉干重W的比值，膨脹度B為離心后淀粉糊重P與糊中所含淀粉干重的比值。

溶解度S=A/W×100%

膨脹度 B=P/［W ×(100－S)］×100%

1.3.8 凍融穩定性測定

將6%的淀粉糊置于90℃水浴中加熱攪拌20 min，待糊化完全后，調節糊濃度至原濃度，冷卻至室溫，于－15～－20℃下冷凍24 h，取出自然解凍5 h，設定轉速4 800 r/min離心5 min，倒掉上清液，稱取沉淀物重量，計算析水率。

析水率=(淀粉糊質量－沉淀物質量)/淀粉糊質量×100%

1.3.9 糊化特性測定

采用Brabender803200微型黏度糊化儀測定。配置8%淀粉糊。測定參數設定為:從30℃開始計時，以1.5℃/min的速度升溫，至95℃保溫30 min，再以同樣的速度降溫，至50℃保溫30 min，測量轉速為250 r/min，黏度單位為BU。

2 結果與分析

2.1 淀粉組成分析

淀粉組成分析結果見表1。由表1可知，發芽處理對黑小麥和黑苦蕎直鏈淀粉含量影響不同，發芽后黑小麥直鏈淀粉含量增加，黑苦蕎則降低。黑小麥、黑苦蕎淀粉主要存在于胚乳細胞中，含量均在60%以上。淀粉的溶解主要是直鏈淀粉從潤脹的顆粒中逸出，其溶解度和膨脹度與淀粉粒的大小、形態、組成、直鏈和支鏈淀粉的分子質量、比例以及支鏈淀粉中長短鏈所占的比例有關;淀粉糊化時的吸水性能也與直鏈淀粉的含量有關，吸水性能影響淀粉的加工特性;直鏈淀粉的含量還影響著淀粉的老化與回生，因此直鏈淀粉含量對淀粉在食品中的應用具有重要的意義［8］。

表1 直鏈淀粉比例/%

2.2 形貌大小

黑小麥、黑苦蕎淀粉的電鏡圖見圖1，用電鏡標尺測得淀粉長軸粒徑范圍見表2。由圖1、表2可知，發芽前后淀粉顆粒的大小和形貌未發生變化，說明發芽處理只破壞了淀粉的無定形區，對淀粉的結晶區影響不大。

圖1 淀粉顆粒的微觀結構圖

表2 不同淀粉的粒徑大小和形態特點

2.3 透明度

透明度是淀粉糊表現的外在特征之一，其大小反映了淀粉與水的互溶能力以及膨脹、溶解能力的好壞，與淀粉來源以及直、支鏈比例有關［9］。淀粉糊的透光率越大，說明糊的透光度越好。不同植物的淀粉分子結構不同，直、支鏈比例不同，因此所表現出的物理化學性質(如透明度)有很大差異。圖2表明黑小麥淀粉糊的透明度好于黑苦蕎，發芽黑小麥淀粉高于原淀粉，黑苦蕎則降低。文獻報道直鏈淀粉含量越高，透明度越低，是因為直鏈淀粉易相互締合而使淀粉糊回生，使光線發生散射，減弱光的透射，從而降低糊的透明度［9］。結合表1發現，品種間原淀粉透明度變化與文獻報道相同，同一品種發芽前后淀粉糊的透明度變化則不同，可能與淀粉中殘留的油脂類或顆粒表面黏附的其他物質有關。

圖2 發芽前后淀粉糊透光率

2.4 凝沉性

淀粉的種類、濃度、儲存時間、pH、冷卻方法以及其他化合物的存在均對淀粉的凝沉有影響［9］。影響凝沉的主要因素是淀粉分子的大小和直鏈淀粉含量，淀粉分子越大，支鏈淀粉含量越多，空間阻隔越高，淀粉越不易凝沉;相反，直鏈淀粉含量越多，越易發生凝沉。不同淀粉的凝沉曲線見圖3。由圖3可知，黑小麥淀粉凝沉穩定性明顯高于黑苦蕎淀粉;發芽處理對淀粉的凝沉性影響效果不同，黑小麥淀粉抗凝沉性變強，黑苦蕎則變差;同一種物料凝沉穩定性變化趨勢相同。黑小麥淀粉在10 h內無凝沉，說明其性質穩定，抗凝沉性強;黑苦蕎淀粉的凝沉性隨時間的延長而增加，靜置4 h凝沉率達85%，4 h后趨于平緩，其原因可能是開始淀粉糊回生形成的晶核分子質量比回生后晶核分子質量的增長速度快，淀粉糊的凝沉加速度就會越來越小，4 h后晶核之間會產生磨擦阻力阻礙其凝沉，只能靠回生中晶核的增長使重力增加而填實它們之間的距離［8］。

圖3 發芽前后淀粉凝沉特性

2.5 溶解度與膨脹度

膨脹度是評價小麥粉或淀粉糊化過程中吸水能力的簡單指標。一般認為支鏈淀粉影響淀粉的吸水膨脹和顆粒的糊化，而直鏈淀粉和脂肪的作用是抵制或延緩膨脹和糊化［10］。淀粉膨脹反映了支鏈淀粉的特性，而淀粉溶解主要是直鏈淀粉從膨脹的顆粒中逸出，反映的是淀粉分子與水分子的相互作用。淀粉的溶解度和膨脹度為顆粒內鍵的結合程度提供了有力依據［7］。由圖4至圖6可知，在65～90℃范圍內，原、發芽黑苦蕎淀粉的溶解度、膨脹度分別隨溫度的升高而相應增大。原黑小麥淀粉溶解度隨溫度的升高而相應增大，膨脹度則呈波浪形變化;發芽黑小麥淀粉溶解度呈波浪形變化，膨脹度則隨溫度的升高而相應增大。發芽處理后苦蕎淀粉的溶解度和膨脹度比原淀粉都小，這是由于發芽處理一方面使支鏈淀粉降解，產生比原淀粉多的直鏈;另一方面是淀粉顆粒內形成了新的結構，產生了更多的雙螺旋結構，不利于淀粉分子從顆粒內溶出［7］。而黑小麥結果則相反。

圖4 黑小麥發芽前后淀粉糊溶解度

2.6 凍融穩定性

圖7 發芽前后淀粉凍融穩定性

淀粉糊的低溫對抗性對其應用有很大的實用參考價值，淀粉糊的析水率越小，表明其凍融穩定性越好［11］。由圖7可知，原淀粉和發芽淀粉糊都經一次凍融就有水分析出，發芽處理能提高淀粉的凍融穩定性，且黑苦蕎淀粉抗凍融能力更強;發芽后黑小麥淀粉糊的析水率降低了11.3%，黑苦蕎降低了7.0%。

2.7 糊化特性

由表3、圖8可知，發芽處理均引起了物料淀粉糊黏度特性的變化。發芽黑小麥淀粉與原淀粉相比，糊化溫度降低34.7%，峰值黏度降低88.9%，降落值降低60%，回生值降低93.6%。發芽黑苦蕎淀粉與原淀粉相比，糊化溫度降低3.1%，峰值黏度提高1.06倍，回生值提高1.87倍，降落值從0提高到43 BU。發芽處理能降低原料淀粉的糊化溫度，主要是因為發芽處理使原淀粉的支鏈淀粉結構遭到破壞，支鏈淀粉不斷降解形成部分直鏈結構，再加之發芽可以降解脂肪和蛋白質，破壞其與淀粉結合結構，使淀粉糊化溫度降低［7］。發芽黑小麥淀粉的峰值黏度、降落值、回生值減少，表明淀粉糊的熱冷穩定性提高，冷卻形成的凝膠性較弱，不易老化，這與凝沉性、凍融穩定性分析結果相符;發芽黑苦蕎淀粉峰值黏度、降落值、回生值提高，表明淀粉糊的冷熱穩定性降低，冷卻形成的凝膠性較強，易老化、回生［12］，與凝沉性、凍融穩定性分析結果不太相符，可能與淀粉的組成、結構、分子大小有關，有待于進一步研究。

圖8 發芽前后淀粉糊的黏度特征曲線

表3 雜糧淀粉黏度參數

3 結論

3.1 苦蕎、黑小麥淀粉主要存在于胚乳細胞中，含量均在60%以上。黑小麥和黑苦蕎發芽前后直鏈淀粉含量及變化規律都不相同，黑小麥增加，黑苦蕎則降低。直鏈淀粉含量的變化能影響物料的開發應用。

3.2 黑小麥淀粉粒徑范圍 1.74 ～42.6 μm，圓或橢圓單粒體為主，少數不規則，表面均較光滑、平整;黑苦蕎 2.61 ～16.52 μm，多角形的單粒體為主，少數不規則，輪紋明顯。發芽前后顆粒的粒徑大小和形貌未發生變化，說明發芽處理只破壞了淀粉的無定形區，對淀粉的結晶區影響不大。

3.3 黑小麥淀粉糊的透明度好于黑苦蕎，發芽黑小麥淀粉透明度提高，發芽黑苦蕎淀粉則降低。

3.4 10 h內黑小麥淀粉凝沉穩定性明顯高于黑苦蕎淀粉;發芽處理對淀粉的凝沉性影響不同，發芽后黑小麥淀粉抗凝沉性變強，黑苦蕎則變差;同一種物料凝沉穩定性變化趨勢相同。

3.5 在65～90℃范圍內，發芽黑小麥淀粉溶解度呈波浪形變化，膨脹度則隨溫度的升高而相應的增大;發芽黑苦蕎淀粉的溶解度、膨脹度分別隨溫度的升高而相應的增大;且發芽黑小麥溶解度、膨脹度比原淀粉大，黑苦蕎則小。

3.6 原、發芽淀粉糊經一次凍融就有水分析出，發芽處理能提高淀粉的凍融穩定性。黑苦蕎淀粉有較優良的抗凍融能力。

3.7 發芽處理均引起了物料淀粉黏度特性的變化。發芽黑小麥淀粉的峰值黏度、降落值、回生值減少，表明淀粉糊的熱冷穩定性提高，冷卻形成的凝膠性較弱，不易老化;發芽黑苦蕎淀粉峰值黏度、降落值、回生值提高，表明淀粉糊的冷熱穩定性降低，冷卻形成的凝膠性較強，易老化、回生。

總之，發芽處理對黑小麥、黑苦蕎的淀粉理化特性影響不同，它改變了物料淀粉的組成、透光度、凝沉性、溶解度、膨脹度、凍融穩定性、糊化特性等理化性能，從而引起了黑小麥粉、黑苦蕎粉加工產品的色澤、成型、拉伸、老化、凝膠、蒸煮、速凍、烘焙、口感等加工性能和質量指標，同時應針對不同的物料特點加工與其相適合的產品。本研究為進一步拓展黑小麥、黑苦蕎雜糧主食深加工應用范圍提供了理論依據。

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Effect of Germination on Starch Physiochemical Properties of Triticale and Black－tartary Buckwheat

Yang Chun1Ding Weiying1Zhou Bailing1Cui Guimei2Duan Yali3
(Institute of Farm Products Processing，Shanxi Academy of Agricultural Sciences1，Taiyuan 030031)
(Biotechnology Research Center，Shanxi Academy of Agricultural Sciences2，Taiyuan 030031)
(Information Research Institute，Shanxi Academy Of Agricultural Sciences3，Taiyuan 030031)

This paper studied the starch change of the triticale and black-tartary buckwheat before or after germination.The results showed that starch grain size and appearance were not changed after the seed germination as regards both the triticale and black-tartary buckwheat.As regards the triticale，the amylose content and the transparent rate were increased，the anti－settlement and anti－coagulation became stronger.During 65～90℃，the solubility of and the swelling power were higher but the percentage of the separated water was lower，the gelatinization temperature was 34.7%lower，peak viscosity was 88.9%lower，and the blackdown was 60%lower，was and the setback was 93.6%lower.While，as regards black-tartary buckwheat，the amylose content and the transparent rate were decreased，the resistance to retrogradation was weaker，the solubility and the swelling power were lower and the percentage of separated water was lower;the paste temperature was 3.1%lower，the peak viscosity increased by 1.06 times，the setback by 1.87 times，the falling number became 43 from 0 BU.The treatments of germination changed the starch physicochemical properties and developed its application scope.

germination ，triticale，black － tartary buckwheat，starch，physiochemical property

TS218

A

1003－0174(2011)12－0005－06

山西省國際科技合作項目(2009081037)

2010－11－15

楊春，女，1967年出生，副研究員，農產品加工研究