几种淀粉的糊化特性及力学稳定性

第24卷第10期农业工程学报V ol.24 No.102008年10月 Transactions of the CSAE Oct. 2008 255几种淀粉的糊化特性及力学稳定性付一帆，甘淑珍，赵思明※（华中农业大学食品科技学院，武汉 430070）摘 要：为探索淀粉糊化的力学稳定性，以不同来源淀粉为原料，采用快速黏度分析仪于不同搅拌速度下，研究外力作用对淀粉糊化特性的影响，为淀粉质食品的品质控制提供依据。

结果表明，不同来源淀粉的黏度曲线及其力学稳定性有差异。

以小麦淀粉的糊化温度最低；马铃薯淀粉糊的黏度和温度稳定性最大；马铃薯和莲子淀粉的峰值黏度较高，冷糊稳定性好；莲子淀粉的热糊稳定性差；玉米淀粉糊易于老化。

外力作用对淀粉糊的黏度曲线有影响。

较强的外力作用后，会导致淀粉糊的强度、黏度和糊化温度降低，改善热糊稳定性和冷糊稳定性。

淀粉糊化的力学稳定性与其颗粒强度有关，较大颗粒强度的淀粉的力学稳定性较好。

关键词：淀粉，力学稳定性，黏度，糊化中图分类号:TS210.1，TS201.7 文献标识码：B 文章编号：1002-6819(2008)-10-0255-03付一帆，甘淑珍，赵思明. 几种淀粉的糊化特性及力学稳定性[J]. 农业工程学报，2008，24(10)：255－257.Fu Yifan, Gan Shuzhen, Zhao Siming. Gelatinization characteristics and mechanical stability of various starch sources[J]. Transactions of the CSAE, 2008,24(10)：255－257.(in Chinese with English abstract)0 引 言淀粉质食品是重要的食品种类，其制作通常要在一定的湿热和外力作用[1,2]下形成溶胶和凝胶，进而完成某种食品的加工。

不同来源的淀粉在分子结构和性质上均有较大差异[3-9]，这些都会导致其糊化特性的差异[3]。

目前，国内外学者对淀粉糊化特性的研究多集中在温度[4,10-13]对糊化特性的影响，采用快速黏度分析仪（RV A）标准模式在一定转速下测试淀粉的糊化过程[14]。

许多淀粉质食品须在不同的搅拌等外力作用下加工，以形成不同质地和口感的食品，但淀粉糊化过程力学性质规律的研究少见报道。

本研究以不同来源的5种淀粉为原料，采用RV A测试不同来源淀粉的糊化特性,并研究不同搅拌速度对淀粉浆糊化过程和糊化特性的影响，探讨淀粉糊化过程及淀粉糊的力学稳定性，为淀粉质食品的品质控制提供依据。

1 材料与方法1.1 材料大米（籼型）、小麦、玉米、马铃薯、莲子均为市售。

采用碱浸法提取大米淀粉[4]，水磨法提取小麦淀粉[10]、马铃薯淀 粉[10]、玉米淀粉[15]和莲子淀粉。

采用文献[16]的方法测得大米、小麦、玉米、马铃薯和莲子淀粉的碘兰值（Blue Value，BV）分别为0.579，0.762，0.658，0.823和0.989。

1.2 仪器RV A—3D型快速黏度分析仪（澳大利亚Newport Scientific PtyLtd.公司），用TCW（Thermal Cycle for Windows）配套软件进行数据记录和分析。

1.3 方法准确称取一定量的样品，加入到装有25.0 mL蒸馏水的样品盒中，充分搅拌后，置于RV A样品槽内，按照美国谷物化学收稿日期：2007-12-28 修订日期：2008-09-04基金项目：国家大学生创新性实验计划资助作者简介：付一帆（1987－），女，主要从事淀粉资源深加工的研究。

武汉华中农业大学食品科技学院，430070。

Email: fuyifan@※通讯作者：赵思明（1963－），女，教授，主要从事食品大分子结构及功能特性的研究。

武汉 华中农业大学食品科技学院，430070。

Email: zsmjx@ 家协会（AACC66-21）的方法。

最初10 s 以960 r/min搅拌，形成均匀悬浊液后，采用不同转速至试验结束。

测试过程的温度采用Std1升温程序进行[17]，即初始温度为50℃保持1 min，然后以12℃/min 升到95℃(3.75 min)，在95℃保持2.5 min，再以12℃/min降至50℃(3.75 min)并保持1.5 min，整个测定过程历时12.5 min。

从而测出不同淀粉在各种转速搅拌下黏度变化的糊化曲线，供分析比较。

2 结果与分析2.1 不同来源淀粉的糊化特性图1是5种不同来源淀粉在160 r/min时的RV A糊化曲线，表1是糊化过程相应的特征值。

当温度小于淀粉初始糊化温度时，由于淀粉粒仅作有限膨胀[12]，淀粉黏度较低，曲线平坦。

随加热时间延长，支链淀粉微晶束首先熔融[11]，淀粉粒剧烈膨胀，导致黏度的突然上升；随后，直链淀粉向水中扩散，形成胶体网络[11,12]，淀粉粒充分膨胀，从而使糊化曲线上升至最高峰，并形成淀粉糊。

然后，淀粉粒中支链淀粉分子链进一步伸展，颗粒破裂，直链淀粉进一步向水中分散[14]，导致黏度下降。

这一过程常用降落值表示，反映了淀粉的热糊稳定性。

到达最低黏度后，随温度下降，淀粉糊的流动阻力增大，导致黏度又呈现上升趋势，这一过程反映了淀粉冷糊的稳定性和老化趋势。

淀粉黏度曲线的特征与淀粉的来源[3-8]、颗粒形貌[1,4,7,8,18]、粒径[6]、相对分子质量[18]、直链淀粉与支链淀粉的比例[5,19]等因素有关。

注：转子转速160 r/min图1 不同来源淀粉的糊化曲线Fig.1 Gelatinization curves of starches from various sources256 农业工程学报 2008年表1 不同来源淀粉的糊化特征值Table 1 Gelatinization characteristics of starches from various sources 淀粉来源 起始糊化温度/℃峰值黏度 /mPa·s降落值 /mPa·s回升值 /mPa·s马铃薯 75.6 9409- - 小麦 65.2 4142 1684 1720 大米 81.2 6122 2747 1680 莲子 78.8 9392 3341 650 玉米78.0 5210 1844 2155注：“-”表示未测出，转子转速为160 r/min 。

由图1和表1可知，5种淀粉中，以小麦淀粉的糊化温度最低（表1），这是由于其直链淀粉含量较低[7]；马铃薯和莲子淀粉的峰值黏度较高，这是由于它们的直链淀粉含量低，并且粒径较大[6,20]，在糊化过程中淀粉颗粒膨胀程度较大。

以莲子淀粉的降落值最大，表明溶胀后的莲子淀粉颗粒强度小，易于破裂，导致其热糊稳定性差。

玉米淀粉的回升值最大，其次依次为小麦淀粉、大米淀粉和莲子淀粉，这是由于玉米直链淀粉聚合度高[9]，支链淀粉外链较长，因此淀粉易于老化。

马铃薯淀粉未观察到降落值和回升值，表明溶胀后淀粉颗粒强度大，不易破裂。

由于马铃薯淀粉的分子聚合度较低[9]，支链淀粉的外链较短[9]，并且马铃薯淀粉分子上有天然的磷酸基[21-23]，因而有很强的水合能力，不易老化，冷糊较稳定，所以无黏度降低。

2.2 外力对糊化特性的影响 2.2.1 外力对糊化过程的影响以转子的不同转速表示外力作用的大小。

几种淀粉的黏度曲线的影响规律相似，不同转速下的黏度曲线见图2(玉米淀粉)。

由图2可知，随转速增大，曲线特征未发生变化，但黏度值下降，表明随转速增大，切应力增大，颗粒破裂程度增大，导致流动阻力下降，因此黏度下降。

图2 不同转速下玉米淀粉的黏度曲线Fig.2 Viscosity curves of corn starch at different rotate speeds2.2.2 外力对糊化温度的影响图3是转速对起始糊化温度的影响。

由图3可知，随转速增大，大米、马铃薯和玉米淀粉起始糊化温度略有降低，而莲子和小麦淀粉的变化较小。

大米淀粉的起始糊化温度受转速影响较其它淀粉大，小麦淀粉和莲子淀粉的起始糊化温度几乎不受外力作用影响。

这是因为大米淀粉颗粒为多面体结构[6]，小麦淀粉为球形结构[6]，莲子淀粉颗粒主要呈多边形状，小颗粒呈球形[20]，由于越接近球形的颗粒结构越稳定，抗外力作用能力越强，在外力作用下膨胀较小，因此糊化温度变化较小。

2.2.3 外力对峰值黏度的影响图4为不同转速对峰值黏度的影响。

由图4可知，随转速增大，峰值黏度减小，这是由于淀粉颗粒糊化时吸水溶胀而变软，随机械剪切力作用的增大，破裂程度增大，导致峰值黏度下降。

图3 外力对起始糊化温度的影响Fig.3Effect of external force on the starting gelatinization temperature图4 外力对峰值黏度的影响Fig.4 Effect of external force on the peak viscosity不同转速下，马铃薯和莲子淀粉的峰值黏度都很接近，且它们的峰值黏度最大，其次依次为大米淀粉、玉米淀粉和小麦淀粉。

转速对莲子淀粉和马铃薯淀粉峰值黏度的影响大于另外3种淀粉，表明在糊化后，莲子和马铃薯的膨胀淀粉粒和淀粉糊抗外力作用的能力较低。

2.2.4 外力对降落值的影响除马铃薯外，所有淀粉糊在不同转速下均呈现出不同程度的降落值。

图5为转速对淀粉黏度降落值的影响。

由图5可知，随转速增大，降落值呈下降趋势。

表明随转速增大，到达峰值黏度后淀粉颗粒的破裂减弱，热糊稳定性增强。

结合峰值黏度（图4）可知，淀粉颗粒的破裂主要是在到达峰值黏度前产生的。

图5 外力对降落值的影响Fig.5 Effect of external force on the breakdown value以莲子淀粉的降落值最大，其次依次为大米、玉米和小麦淀粉。

转速对莲子淀粉降落值的影响大于其它淀粉，表明在糊化之后，其糊抗外力能力弱，热糊稳定性差。

而马铃薯淀粉的热糊力学稳定性好。

2.2.5 外力对回升值的影响图6为转速对回升值的影响。

由图6可知，随转速增大，回升值下降，表明提高转速可使淀粉糊胶体网络结构在较低温第10期付一帆等：几种淀粉的糊化特性及力学稳定性 257下的稳定性增强，冷糊稳定性更好。

以玉米淀粉的回升值最大，其次依次为小麦淀粉、大米淀粉和莲子淀粉。

转速对莲子淀粉回升值的影响最小，表明莲子淀粉糊形成的淀粉溶胶网络结构强度较大，不易受到外力作用的破坏。

马铃薯淀粉糊在不同转速下均没有观察到黏度的回升现象，表明其低温力学稳定性好。

图6 外力对回升值的影响Fig.6 Effect of external force on the setback value3 结 论不同来源淀粉的黏度曲线有差异。