不同原料淀粉的糊液特性研究

朱彩玲，曹 余，李艷民，雒彤艷，劉珍宇，謝曉馳

（甘肅豐收農業科技有限公司，甘肅天水 741020）

0 引言

淀粉作為綠色、可再生的碳水化合物，來源廣泛且具有較高的營養價值，在自然界中廣泛存在于植物的根、莖、葉和果實中，淀粉分子中存在的活潑羥基可與許多化學試劑進行氧化、酯化、醚化、接枝等化學反應，生成淀粉衍生物。淀粉衍生物（變性淀粉） 已被廣泛應用于食品、醫藥、紡織、造紙、日用化工等多個行業，俗稱“工業味精”，在食品加工生產中，常被用作食品增稠劑、穩定劑、黏結劑、乳化劑等。在食品加工和淀粉的應用生產中，對淀粉顆粒本身結構特性，淀粉糊的抗凍性、透明性、抗老化性等都有不同程度的要求。因為不同種類的原料淀粉中淀粉顆粒的大小、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量和淀粉顆粒本身的結構形態等的不同，使得不同原料淀粉的理化特性也有較大差異，這些不同原料淀粉性質的差異會直接影響淀粉在食品加工生產中的應用[1]。

不同種類的原料淀粉其理化特性存在較大差異，食品生產加工企業在應用淀粉或淀粉衍生物（變性淀粉） 時缺乏相應的數據，研究不同原料淀粉的凍融穩定性（抗凍性）、糊液的透明度和凝沉性，有助于為不同種類的淀粉及變性淀粉研究和食品生產加工提供理論依據[2]。

對生產中常用的玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、蠟質玉米淀粉、小麥淀粉和豌豆淀粉的凍融穩定性、透明度和凝沉性通過試驗進行了分析和對比，為這6 種原料淀粉及變性淀粉的加工生產和在食品中的應用提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

玉米淀粉，寶雞陜豐淀粉有限公司提供；馬鈴薯淀粉，靜寧紅光淀粉有限責任公司提供；木薯淀粉，越南鹿牌；蠟質玉米淀粉，山東保齡寶生物科技有限公司提供；豌豆淀粉，煙臺旭超源食品有限公司提供；小麥淀粉，河南華信淀粉有限公司提供；蒸餾水。

1.2 試驗儀器

電子天平、量筒、離心管、玻璃棒、燒杯、離心機、分光光度計、水浴鍋、透明塑料杯、冰箱。

1.3 試驗方法

1.3.1 凍融穩定性的測定

精確稱取12.0 g 的淀粉樣品，放入500 mL 玻璃燒杯中，加入188 mL 蒸餾水配成6%的淀粉乳，攪拌均勻，在沸水中加熱糊化并保溫20 min，在淀粉糊化過程的前5 min 要連續攪拌，以防淀粉結塊，待淀粉完全糊化后，自然冷卻到室溫，再將糊液平均分成3 份，分別倒入已預先稱量的3 個離心管G0內，并稱取其質量G1。加蓋后放置于-18～-20 ℃冰箱內進行冷凍，冷凍18 h 后取出，放置于室溫下自然解凍6 h 后，分別取出1 管用離心機離心，要求離心機轉速5 000 r/min，時間10 min，棄去上清液，稱量底部沉淀物的質量G2，然后計算析水率（析水率越低，說明淀粉糊的抗凍性即凍融穩定性越好）。其余在解凍、冷凍至3 管做完。按下式計算析水率：

式中：G0——離心管的質量，g；

G1——離心管和淀粉糊的總質量，g；

G2——離心后底部沉淀物和離心管的質量，g。

1.3.2 凍融穩定性觀察試驗

精確稱取30.0 g 的淀粉樣品，放入500 mL 玻璃燒杯中，加入470 mL 蒸餾水配成6%的淀粉乳，攪拌均勻，在沸水中加熱糊化并保溫20 min，在淀粉糊化過程的前5 min 要連續攪拌，以防淀粉結塊，待淀粉完全糊化后，自然冷卻到室溫，在200 mL 透明塑料杯中分別倒入150 g 的淀粉糊，加蓋后置于-18～-20 ℃冰箱內進行冷凍，24 h 后取出，在室溫下自然解凍10 h，循環3 次，觀察并記錄淀粉糊的狀態。

1.3.3 淀粉糊透明度的測定

精確稱取1.00 g 的淀粉樣品，放入200 mL 玻璃燒杯中，加蒸餾水至100 g，攪拌均勻，配成1%的淀粉乳，在沸水浴中加熱糊化并保溫20 min，在淀粉糊化過程的前5 min 要連續攪拌，以防淀粉結塊，待淀粉完全糊化后，自然冷卻到室溫，備用。于波長650 nm 處，用蒸餾水做空白，用分光光度計測定其透光率，每個樣品測定3 次，最后取平均值即為該樣品的透明度。

1.3.4 淀粉糊凝沉性的測定

制備1%淀粉糊50 mL，取2 支10 mL 塑料離心管，向每支離心管中分別移取10 mL 糊液，在25 ℃下靜置24 h 后，再以轉速4 000 r/min 離心5 min，記錄離心管中上清液的體積V（mL）。

沉降積（mL） =10 - V.

式中：V——上清液的體積，mL。

2 結果與分析

2.1 6 種原料淀粉凍融穩定性（析水率）

6 種原料淀粉的凍融穩定性見表1。

表1 6 種原料淀粉的凍融穩定性

淀粉的凍融穩定性是指淀粉糊液在經過低溫冷凍和自然融化解凍交替變化時淀粉糊液的穩定性。通常用析水率來表示凍融穩定性的好壞，析水率越小，說明淀粉糊的凍融穩定性越好，反之越差[3]。抗凍性是冷凍食品的重要指標之一，在冷凍食品的貯存、運輸和銷售過程中，冷凍食品變質的主要原因是反復冷凍和解凍，使抗凍性變差，尤其是用淀粉凝膠為基質的冷凍食品[4-6]。由表1 可以看出，在經過第1 次循環凍融后，木薯淀粉的析水率最低，為63.41%，而馬鈴薯淀粉的析水率最高，已達到77.32%。在第2 次、3 次循環中，蠟質玉米淀粉的析水率都是最低的，說明蠟質玉米淀粉隨著冷凍時間的延長，凍融穩定性逐漸變好。在3 次循環凍融中，小麥淀粉的析水率逐漸升高，說明小麥淀粉隨著冷凍時間的延長，凍融穩定性逐漸變差。而蠟質玉米淀粉的析水率則是逐漸下降，豌豆淀粉的析水率則維持不變。凍融穩定性的好壞不僅體現在析水率的大小上，而且表現在相鄰2 次循環凍融析水率的差值上，差值越小說明樣品的凍融穩定性越好，反之越差。由表1 得出，小麥淀粉在3 次循環中析水率差值最大，說明小麥淀粉的凍融穩定性最差。

2.2 6 種原料淀粉凍融穩定性觀察試驗

6 種原料淀粉抗凍性觀察試驗見表2。

從表2 可以看出，在第1 循環和第2 循環中木薯淀粉和蠟質玉米淀粉的糊液結構不緊實，糊液不易成型，彈性較差，糊液結構比較細膩，而馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉和小麥淀粉的糊液結構比較緊實，呈海綿狀，且彈性較好。在第3 個循環中，木薯淀粉和蠟質玉米淀粉的糊液狀態明顯優于第1，2 循環，彈性變好，說明隨著冷凍時間的延長，木薯淀粉和蠟質玉米淀粉的凍融穩定性變好，抗凍性增加；而馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉和小麥淀粉的糊液狀態則基本沒有變化，在3 個循環中，豌豆淀粉一直都有明顯水分析出，且3 次析水量相當，這主要是因為豌豆淀粉中直鏈淀粉含量較高，直鏈淀粉的抗凍性較差。

2.3 6 種原料淀粉的透明性

6 種原料淀粉的透明度見圖1。

表2 6 種原料淀粉抗凍性觀察試驗

圖1 6 種原料淀粉的透明度

淀粉透明度的高低常用淀粉糊的透光率來表示。在食品加工生產中淀粉糊的透明度對加工食品的品質起到重要的作用，尤其是對果凍、飲料、水晶皮、粉絲等對透明度要求較高的食品。從圖1 可以看出，馬鈴薯淀粉糊液的透明度最高，木薯淀粉和蠟質玉米淀粉的透明度較高，且明顯優于小麥淀粉、玉米淀粉和豌豆淀粉，小麥淀粉糊液透明度最差。這主要是因為馬鈴薯淀粉的顆粒直徑最大，淀粉糊化后使得水分子更容易進入淀粉顆粒內部，透明度提高。

2.4 6 種原料淀粉的凝沉性

淀粉的凝沉性和老化特性有著密不可分的關系，直接反映了淀粉的老化程度，也是淀粉糊的重要特性之一。由于食品在銷售和使用過程中都存在一個保質期。因此，要求其中的淀粉組分在食品保質期內不易發生老化，而淀粉老化則是由凝沉性來衡量的[7]。

淀粉的應用廣泛，一般是加熱淀粉乳，破壞淀粉本身的顆粒結構，使淀粉糊化成淀粉糊，糊化的直鏈淀粉分子和支鏈淀粉分子的分支趨向平行狀態，在溫度降低條件下，分子運動緩慢，直鏈淀粉分子容易和氫鍵結合形成結晶結構，淀粉糊變成半固體形態，沒有流動性。由于所得淀粉糊分子中氫鍵很多，直鏈淀粉分子間締合很牢固，水溶性降低，在溫度降低時，直鏈淀粉分子來不及重新排列成束裝結構，便形成沉淀即為凝沉現象。這種沉淀再加熱加壓也很難熱溶解。淀粉的凝沉性直接影響淀粉糊和淀粉凝膠的穩定性，不利于淀粉的生產和應用。不同種類淀粉含直鏈淀粉量和支鏈淀粉量不同，分子大小也不同，都對其凝沉性有直接的影響。淀粉凝沉性最直觀的表現是淀粉沉降積，沉降積的大小體現了淀粉凝沉性的強弱。

6 種原料淀粉的凝沉性比較見圖2。

圖2 6 種原料淀粉的凝沉性比較

由圖2 可以看出，豌豆淀粉的沉降積最大，其次是玉米淀粉和小麥淀粉，說明豌豆淀粉的凝沉性最強，其次是玉米淀粉和小麥淀粉；蠟質玉米淀粉的沉降積最小，說明蠟質玉米淀粉最不易凝沉，這是由于蠟質玉米淀粉全部由支鏈淀粉組成，沒有直鏈淀粉，支淀粉分子具有支叉結構，凝沉性很差，其糊不能形成凝膠。而豌豆淀粉中直鏈淀粉的含量最高，凝沉性最強，抗老化性最弱。淀粉凝沉不利于若干應用的性質，工業上已能用改性方法在淀粉分子上引入官能團以降低或消除凝沉。

3 結論

通過對玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、蠟質玉米淀粉、小麥淀粉和豌豆淀粉的凍融穩定性、透明度和凝沉性的比較和分析，得出以下結論：

（1） 馬鈴薯淀粉和蠟質玉米淀粉的凍融穩定性最好，小麥淀粉的凍融穩定性最差。

（2） 馬鈴薯淀粉的透明度最好，其次是木薯淀粉和蠟質玉米淀粉，小麥淀粉的透明度最差。

（3） 豌豆淀粉的凝沉性最強，蠟質玉米淀粉的凝沉性最差。