基于熒光光譜技術的不同食用淀粉的快速區分

劉凱琪 喬 宇 劉俊杰 呂日琴* 蔡金鑫

（[1]滁州學院生物與食品工程學院 安徽·滁州 239000；[2]安徽盼盼食品有限公司 安徽·滁州 239000）

0 引言

食用淀粉的定義是以谷類、薯類、豆類以及各種可食用植物為原料,通過物理方法提取且未經改性的淀粉,或者在淀粉分子上未引入新化學基團且未改變淀粉分子中的糖苷鍵類型的變性淀粉。不同食用淀粉具有不同的理化性質和品質差異，工業需求需要對不同食用淀粉進行一個快速區分從而提高生產效率。

目前，用于分析淀粉種類的方法主要有感官評價法、化學分析法、光學檢驗法等，這些方法均具有局限性。熒光光譜具有靈敏性強、選擇性高，快速無損等特點。淀粉由直鏈淀粉、支鏈淀粉、直鏈淀粉與支鏈淀粉的分子中間體組成，支鏈淀粉和直鏈淀粉的含量和結構在淀粉功能特性中起重要作用。國家食品質量安全監督檢驗中心開展的“食用淀粉種類的掃描電鏡和同位素比質譜法鑒別技術研究”，運用掃描電鏡技術，對24種不同植物來源的食用淀粉顆粒的超微形貌特征進行了分析，建立了不同種類食用淀粉的定性分析方法。Zou等利用近紅外光譜法結合C-SVM及 -SVM方法對淀粉種類進行無損判別。

本研究通過采集不同種類的三維熒光光譜數據，分析不同種類淀粉的熒光物質強度，區分不同種類的食用淀粉，為食用淀粉種類的判別提供理論依據和技術支持。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Cary Eclipse熒光分光光度計（美國瓦里安有限公司)；本實驗一共食用8種食用淀粉，如表1所示。

表1：8種不同食用淀粉

1.2 方法

1.2.1 食用淀粉的預處理

每份取出約150g，將其分成均勻的3份，放置在由A4紙折疊成的約25cm深的方盒中，輕微抖動使淀粉表面相對平滑整齊，待熒光分光光度計采集三維熒光光譜數據及理化性質，其他7種食用淀粉處理方法同上。

1.2.2 三維熒光光譜數據的采集

1.3 數據處理

利用MATLAB進行數據處理并作圖。

圖1：兩種谷類食用淀粉的三維熒光光譜圖

2 不同食用淀粉的三維熒光光譜分析

在不同種類的豆類淀粉中直鏈淀粉含量、糊化溫度不同，根據溫度的變化溶解度和膨脹度也有很大差異。不同種類的谷類淀粉糊化溫度也不盡相同，一般來說食用淀粉中直鏈淀粉含量大的淀粉它形成凝膠的能力就越大，而且形成的凝膠強度也越大。薯類淀粉中直鏈淀粉含量、水分含量等理化性質也不同。在食用淀粉中小麥淀粉的溶解度較低，玉米淀粉稍高與小麥淀粉，不同的溫度淀粉具有不同的溶解度。小麥淀粉、玉米淀粉和紅薯淀粉的粒度種內差別較小。

2.1 谷類淀粉的三維熒光光譜分析

2.2 薯類淀粉的三維熒光光譜

2.3 豆類淀粉的三維熒光光譜分析

3 二維熒光光譜分析

圖2：淀粉的二維熒光光譜圖

分析糧食類淀粉，寶鼎小麥淀粉的掃描結果中出現3個特征峰值，在激發波長Ex=200nm時出現了第一個響應值，峰值為171，在激發波長Ex=275nm時出現了第二個響應值，峰值為31，在激發波長Ex=325nm時出現了第三個響應值，峰值為32。展藝玉米淀粉在掃描結果中出現了兩個響應值，在激發波長Ex=200nm時出現第一個響應值，峰值為176。在激發波長Ex=325nm時掃描得到第二個響應值，峰值為71。對比兩種食用淀粉的二維熒光光譜圖，展藝玉米在激發波長Ex=200nm時的峰值略大于寶鼎小麥淀粉，但在激發波長Ex=275nm時寶鼎小麥淀粉出現了響應值，展藝玉米淀粉沒有明顯的特征響應值，在激發波長Ex=325nm時展藝玉米淀粉的峰值高于寶鼎小麥淀粉。通過分析展藝玉米淀粉和寶鼎小麥淀粉的二維熒光光圖，可以更直觀的分析這兩種淀粉在不同激發波長下的響應值差異。

分析薯類淀粉，新良木薯淀粉的二維熒光光譜圖中有兩個明顯的特征響應值，在激發波長Ex=200nm時，出現了第一個響應值，峰值為317。在激發波長Ex=325nm時出現第二個響應值，峰值為86。風車馬鈴薯淀粉的二維熒光光譜圖中也出現兩個明顯的特征響應值，在激發波長Ex=200nm時出現第一個響應值，峰值為209，在激發波長Ex=375nm時出現第二個響應值，峰值為57。睦壩紅薯淀粉的二維熒光光譜圖中也出現兩個明顯的特征響應值，在激發波長Ex=200nm時出現第一個響應值，峰值為191，在激發波長Ex=335nm時出現第二個響應值，峰值為143。從三種薯類淀粉的二維熒光光譜圖可知，在激發波長Ex=200nm時，新良木薯淀粉的響應值最大，風車馬鈴薯淀粉的響應值其次，為209，最次為睦壩紅薯淀粉，響應值為191。睦壩紅薯淀粉和新良木薯淀粉在激發波長Ex=325nm時有明顯特征的響應值，而風車馬鈴薯淀粉在激發波長Ex=325nm時沒有明顯的響應值，睦壩紅薯淀粉在波長Ex=375nm時有較為明顯的響應值。

分析豆類淀粉，粉粉世家蠶豆淀粉的二維熒光光譜圖中有四個明顯的特征響應值，在激發波長Ex=200nm時，出現了第一個響應值，峰值為354。在激發波長Ex=225nm時出現第二個響應值，峰值為341，在激發波長Ex=275nm時出現第三個響應值，峰值為119，在激發波長Ex=325nm時出現第二個響應值，峰值為93。蜜丹兒豌豆淀粉的二維熒光光譜圖中有三個明顯的特征響應值，在激發波長Ex=200nm時，出現了第一個響應值，峰值為184。在激發波長Ex=225nm時出現第二個響應值，峰值為190，在激發波長Ex=270nm時出現第三個響應值，峰值為85。蜜丹兒綠豆淀粉的二維熒光光譜圖中有兩個明顯的特征響應值，在激發波長Ex=200nm時，出現了第一個響應值，峰值為163。在激發波長Ex=275nm時出現第二個響應值，峰值為39，平均峰值順序是：粉粉世家蠶豆淀粉、蜜丹兒豌豆淀粉、蜜丹兒綠豆淀粉。

4 結論