不同提取方法下藏豌豆淀粉的理化性質(zhì)研究

◎ 于翠翠，張文會(huì)

（西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)與食品科學(xué)研究所，西藏 拉薩 850009）

豌豆（Pisum sativumL.）為豆科一年生草本植物，又稱畢豆、寒豆、麥豆等，形狀為卵形[1]。豌豆?fàn)I養(yǎng)全面均衡，富含蛋白質(zhì)、碳水化合物和膳食纖維，同時(shí)脂肪含量低，是B族維生素、葉酸和鈣、鐵、鉀等物質(zhì)極好來源[2]，具有食用、飼用和藥用等多種利用價(jià)值。現(xiàn)代藥理表明，豌豆有防癌治癌、增強(qiáng)機(jī)體免疫等功效，高豌豆飲食可有效降低結(jié)腸癌、低密度脂蛋白膽固醇、Ⅱ型糖尿病和心臟病的發(fā)病率[3]。與其他谷物和薯類淀粉相比，豌豆淀粉中直鏈淀粉所占比例較大，既是食品工業(yè)原料，又可直接食用，還可廣泛用于紡織輕化醫(yī)藥等方面[4]。胡美杰等[5]研究了不同提取方法對(duì)菠蘿蜜種子淀粉性質(zhì)的影響，確定了中性蛋白酶法為最適宜淀粉提取的方法；張偉麗等[6]研究不同提取方法對(duì)苦蕎淀粉理化特性的影響，確定了水提法為最適宜淀粉提取的方法。因此，本試驗(yàn)通過水法、堿提法、中性蛋白酶法3種方法提取淀粉，比較豌豆淀粉基礎(chǔ)組分含量、淀粉溶解性、膨潤特性等理化性質(zhì)，通過對(duì)藏豌豆淀粉理化性質(zhì)的研究，為藏豌豆淀粉的提取和加工利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

實(shí)驗(yàn)材料為藏豌豆，來自西藏日喀則市。

氫氧化鈉、硫酸鉀、無水硫酸銅、乙醇、石油醚等，均為分析純；直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品，購自阿拉丁試劑（上海）有限公司；Megzyme淀粉總量檢測試劑盒，購自愛爾蘭Megazyme公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

101-1AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；Sxl-1008型消化爐：上海精宏儀器設(shè)備有限公司；N6000型紫外分光光度計(jì)：上海佑科儀器儀表有限公司；TDL-5-A臺(tái)式離心機(jī)：上海安亨科學(xué)儀器廠；Foss凱氏定氮儀：瑞典富斯-特卡脫公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 豌豆淀粉的提取

（1）水提法。用粉碎機(jī)將清洗后豌豆磨粉，過60目篩。按固液比1∶20（g∶mL）加入純水，室溫條件下放入磁力攪拌器中36 h。所得溶液經(jīng)過4 000 r·min-1離心10 min，去除上清液，刮去上層黃灰色物質(zhì)，所得淀粉經(jīng)過3次純水清洗后離心除去上清液，將淀粉倒入平皿中在常溫下晾干[6]。

（2）堿提法。用粉碎機(jī)將清洗后豌豆磨粉，過60目篩。以1∶15（g∶mL）固液比加入3 g·L-1NaOH溶液，室溫條件下放入磁力攪拌器中16 h。所得溶液過4 000 r·min-1離心10 min，去除上清液，刮去上層黃灰色物質(zhì)，所得淀粉經(jīng)過3次純水清洗離心除去上清液，將淀粉倒入平皿中在常溫下晾干[4]。

（3）酶提法。用粉碎機(jī)將清洗后豌豆磨粉，過60目篩。以1∶15（g∶mL）固液比加入0.6%中性蛋白酶處理，室溫條件下放入磁力攪拌器中攪拌16 h。所得溶液過4 000 r·min-1離心10 min，去除上清液，刮去上層黃灰色物質(zhì)，所得淀粉經(jīng)過3次純水清洗離心除去上清液，將淀粉倒入平皿中常溫下晾干[7]。

1.3.2 成分檢測

水分：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》（GB 5009.3—2016）測定；蛋白質(zhì)：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》（GB 5009.5—2016）測定；粗脂肪：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》（GB 5009.6—2016）中索氏抽提法測定；灰分：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》（GB 5009.4—2016）測定；總淀粉含量：利用Megzyme試劑盒法測定。

1.3.3 直鏈淀粉含量

利用碘能與淀粉形成淀粉-碘復(fù)合物，直鏈淀粉與碘生成深藍(lán)色復(fù)合物，支鏈淀粉與碘形成紅棕色復(fù)合物。將兩種淀粉分散液配制成一定比例的混合液，在一定的酸度和波長條件下與碘顯色，根據(jù)朗伯-比爾定理，直鏈淀粉濃度與吸光度成線性關(guān)系的原理[8]，參考文獻(xiàn)[9]的方法略作修改對(duì)豌豆淀粉中的直鏈淀粉含量進(jìn)行測定。

1.3.4 凝沉性的測定

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉乳100 mL，沸水浴中糊化30 min，加熱過程中保持淀粉乳體積不變，糊化結(jié)束后將其冷卻到室溫。將100 mL淀粉糊置于100 mL的量筒中封口，靜置，每2 h觀察并記錄上層清液體積，以上清液體積分?jǐn)?shù)ω表示淀粉糊的凝沉性[10-11]。計(jì)算公式為：

式（1）中：ω-上清液體積分?jǐn)?shù)，用%表示；V1-上清液體積，單位為mL；V-淀粉糊總體積，單位為mL。

1.3.5 溶解度與膨脹度的測定

配制2%的淀粉乳50 mL，分別在60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃水浴鍋中加熱30 min，加熱過程中不斷攪拌，冷卻后3 000 r·min-1離心20min，將上清液倒入平皿中干燥至質(zhì)量恒重，稱量被溶解淀粉的質(zhì)量，根據(jù)公式（2）得淀粉的溶解度S[12]。對(duì)離心后離心管中剩的沉淀物進(jìn)行稱量，根據(jù)公式（3）得淀粉的膨脹度E[13]。

式中：S-淀粉的溶解度；A-上清液干燥至質(zhì)量恒定后質(zhì)量，單位為g；W-淀粉樣品質(zhì)量，單位為g；m-離心后沉淀物質(zhì)量，單位為g；s-淀粉含水量，%。

1.3.6 透明度的測定

配制50 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉乳，在沸水浴中加熱糊化30 min，糊化結(jié)束后將其冷卻到室溫，在可見分光光度計(jì)620 nm波長下測定淀粉糊透光率，以蒸餾水作空白對(duì)照[14]。

1.3.7 糊凍融穩(wěn)定性的測定

配制50 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的淀粉乳，在沸水浴中加熱糊化30 min，糊化結(jié)束后將其冷卻到室溫，倒入離心管中，放入-18 ℃冰箱中冷凍24 h，取出自然解凍后在3 000 r·min-1條件下離心20 min，棄去上清液，稱量離心沉淀物的質(zhì)量，根據(jù)公式（4）得淀粉糊的析水率[15]，計(jì)算公式為：

式（4）中：M1-淀粉糊質(zhì)量，單位為g；M2-沉淀物質(zhì)量，單位為g。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同提取方法下豌豆淀粉基本組分含量

3種提取方法下豌豆淀粉基本組分含量見表1，水分含量在7.18%～10.07%，灰分含量在0.16%～0.23%，粗脂肪含量在0.38%～0.97%，粗蛋白含量在0.81%～1.14%，豌豆淀粉總淀粉含量分布在88.68%～91.53%。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，3種提取方法下豌豆淀粉的灰分、粗蛋白和總淀粉含量沒有顯著差異，水分含量存在顯著性差異，酶法提取淀粉粗脂肪含量與其他提取方法顯著性差異。

表1 不同提取方法下豌豆淀粉基本組分含量表

2.2 豌豆淀粉直鏈淀粉含量

直鏈淀粉是植物淀粉的重要組成部分，也影響著淀粉理化性質(zhì)，如溶解度、透明度及糊化特性等[6]。不同提取方法下豌豆淀粉中直鏈淀粉含量如圖1所示。由圖1可知，3種提取方法下水提法提取的直鏈淀粉含量略低于其他兩種方法，酶法提取中質(zhì)量淀粉含量最高。但3種提取方法下豌豆淀粉中直鏈淀粉含量并無顯著性差異。

圖1 不同提取方法下豌豆淀粉中直鏈淀粉含量圖

2.3 豌豆淀粉凝沉性

淀粉糊的沉降體積反映其形成凝膠的能力，沉降體積越小，形成凝膠的能力就越強(qiáng)[13]。淀粉糊凝沉與直支鏈淀粉含量和分子的大小有密切相關(guān)，直鏈淀粉的空間位阻較小，分子間裸露的氫鍵容易重新締合，形成分子束，容易沉降；而支鏈淀粉側(cè)支鏈較多，空間位阻大，可以在一定程度上阻止氫鍵的締合，減緩沉降[16]。雜豆淀粉糊的沉降速度較快可能與其直鏈淀粉含量高有關(guān)[2]。不同提取方法下豌豆淀粉上清液體積分?jǐn)?shù)如圖2所示。由圖2可知，3種不同提取方式下淀粉糊凝沉速度隨著時(shí)間延長先增長后趨于穩(wěn)定，且淀粉糊凝沉速度基本相同。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，藏豌豆淀粉糊極不穩(wěn)定，凝沉速度極快，2 h內(nèi)上清液體積即趨于穩(wěn)定，上清液體積分?jǐn)?shù)約為80%，既體積為80 mL。

圖2 不同提取方法下豌豆淀粉上清液體積分?jǐn)?shù)圖

2.4 豌豆淀粉溶解度與膨脹度

溶解度與膨脹度反映淀粉與水之間相互作用的大小[17]。不同提取方法下豌豆淀粉溶解度如圖3所示。由圖3可知，溫度在60～90 ℃范圍內(nèi)時(shí)，3種不同提取方式提取的淀粉溶解度都隨著溫度增加呈現(xiàn)增長趨勢。在60 ℃時(shí)，利用水提法、堿提法、酶提取法提取的淀粉溶解度分別為0.599%、0.833%和1.295%；在90 ℃時(shí)，其淀粉溶解度分別為9.618%、9.155%和13.02%。酶法提制得淀粉的溶解度在80～90 ℃呈現(xiàn)快速增長。

圖3 不同提取方法下豌豆淀粉溶解度圖

淀粉的溶解和膨脹與淀粉的分子大小、形態(tài)、直鏈和支鏈淀粉的比例以及支鏈淀粉中長鏈、短鏈所占的比例、溫度等有關(guān)所占的比例有關(guān)[18]。不同提取方法下豌豆淀粉膨脹度如圖4所示。由圖4可知，溫度在60～90 ℃范圍內(nèi)時(shí)，利用3種不同提取方式提取的淀粉膨脹度都隨著溫度增加呈現(xiàn)增長趨勢。在60 ℃時(shí)，利用水提法、堿提法、酶提取法提取的淀粉膨脹度分別為3.388%、4.072%和4.529%；在90 ℃時(shí)，淀粉膨脹度分別為9.588%、10.339%和10.476%。

圖4 不同提取方法下豌豆淀粉膨脹度圖

2.5 豌豆淀粉透明度

目前，常用吸光度來反映淀粉糊的透明度，吸光度低則說明其透光度高。淀粉糊透光度反映淀粉與水互溶能力以及膨脹程度，是其表現(xiàn)出來的重要的外在特征之一，直接關(guān)系到淀粉質(zhì)產(chǎn)品的外觀和用途，進(jìn)而影響產(chǎn)品的可接受性[19]。不同提取方法下豌豆淀粉的吸光度如圖5所示。由圖5可知，3種提取方法下酶法提取的吸光度值最高，其透明度最低；水提法次之，堿法提取淀粉的吸光度值最小，其透明度最好，但3種提取方法下淀粉透明度沒有顯著性差異。

圖5 不同提取方法下豌豆淀粉的吸光度圖

2.6 豌豆淀粉糊凍融穩(wěn)定性

淀粉糊經(jīng)過冷凍和解凍會(huì)出現(xiàn)脫水收縮的現(xiàn)象，這是由于冷凍使淀粉糊的膠體結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致游離水析出，析水率越低，凍融穩(wěn)定效果越好[20]。不同提取方法下豌豆淀粉糊吸水率如圖6所示。由圖6可知，水法提取的淀粉析水率最小，凍融穩(wěn)定性最好，但3種方法提取下淀粉析水率無顯著性差異，說明3種提取方法對(duì)淀粉糊的凍融穩(wěn)定性影響不顯著。

圖6 不同提取方法下豌豆淀粉糊析水率圖

3 結(jié)論

3種提取方法下豌豆淀粉的灰分、粗蛋白和總淀粉含量沒有顯著差異，水分含量存在顯著性差異，酶法提取淀粉粗脂肪含量與其他提取方法顯著性差異；說明3種提取方法下淀粉的基本組分差異較小，僅酶法提取淀粉脂肪含量有較大差異，不同方法提取下的豌豆淀粉直鏈淀粉含量、透明度及淀粉糊凍融穩(wěn)定性無顯著差異，說明三種提取方法下淀粉的理化性質(zhì)變化較小；同時(shí)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知藏豌豆淀粉糊極不穩(wěn)定，凝沉速度極快。