許 鑫，韓春然，袁美娟，馬永強(qiáng),*

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150076；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083)

綠豆淀粉和蕓豆淀粉理化性質(zhì)比較研究

許 鑫1，韓春然1，袁美娟2，馬永強(qiáng)1,*

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150076；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083)

對(duì)綠豆淀粉和蕓豆淀粉的顆粒形態(tài)及大小、溶解度、膨潤(rùn)力、透光率、糊化特性、老化特性等理化性質(zhì)差異進(jìn)行比較。結(jié)果表明：蕓豆淀粉顆粒多呈橢圓形，粒徑大小范圍是17.89～28.80μm；綠豆淀粉顆粒呈現(xiàn)圓形或橢圓，形粒徑大小范圍是10.50～27.59μm；綠豆淀粉的膨潤(rùn)力、溶解度開始上升的溫度較蕓豆淀粉的早，并且蕓豆淀粉的膨潤(rùn)力和溶解度在任意相同溫度下都略小于綠豆淀粉；蕓豆淀粉比綠豆淀粉的透明度先增加又隨后降低，并且綠豆淀粉的透明度變化比較緩慢，而蕓豆淀粉的透明度變化非常明顯；綠豆淀粉比蕓豆淀粉易于糊化；蕓豆淀粉老化的速度高于綠豆淀粉。

綠豆；蕓豆；淀粉；理化性質(zhì)

綠豆中有蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、VB1、VB2、胡蘿卜素、菸鹼酸、葉酸、鈣、磷、鐵。所含蛋白質(zhì)主要為球蛋白。綠豆性味甘涼，有清熱解毒之功效，同時(shí)又具有降血脂、抗腫瘤的作用[1]。蕓豆每100g含蛋白質(zhì)23.1g、脂肪1.3g、碳水化合物56.9g、鈣76mg及豐富的B族維生素，鮮豆還含豐富的VC[2]。蕓豆味甘平，性溫，具有溫中下氣、利腸胃、止呃逆、益腎補(bǔ)元?dú)獾裙τ?，是一種滋補(bǔ)食療佳品。

淀粉是植物體中貯存的宏量營(yíng)養(yǎng)素之一，主要存在于種子和塊莖中，淀粉是食物的重要組成部分，目前廣泛應(yīng)用于食品、造紙、紡織、精細(xì)化工、包裝材料制造等工業(yè)。

豆類中主要成分是蛋白質(zhì)和淀粉，國(guó)內(nèi)外對(duì)于豆類淀粉的研究通常很少有報(bào)道[3]。植物淀粉對(duì)于動(dòng)物體具有重要的生理功能，主要表現(xiàn)在供給能量、構(gòu)成機(jī)體組織、節(jié)約蛋白等方面。尤其是近幾年在食品工業(yè)中，豆類淀粉由于其具有較好的凝膠特性，常用于粉絲的制作，而對(duì)于蕓豆淀粉的理化特性國(guó)內(nèi)報(bào)道尚未多見，對(duì)于其在食品加工中應(yīng)用報(bào)道較少。因此本實(shí)驗(yàn)研究了綠豆淀粉和蕓豆淀粉的主要理化性質(zhì)并比較二者的差異，為近一步了解綠豆和蕓豆淀粉的特性及在食品工業(yè)中開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

綠豆淀粉(水磨法自備)、蕓豆淀粉(水磨法自備)。

甲苯、乙醚、濃硫酸(均為分析純) 天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心。

1.2 儀器與設(shè)備

FDM-Z100型漿渣自動(dòng)分離磨漿機(jī) 鎮(zhèn)江新區(qū)天馬五金廠；DSC141型差示掃描量熱儀 法國(guó)賽特拉姆公司；FEI Sirion型掃描電鏡 飛利浦公司；722分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器廠；TG-16型臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；BCD-228F型電冰箱 青島海爾股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 豆類淀粉制備及常規(guī)成分分析

采用水磨法提取豆類淀粉，在40℃分別將100g綠豆和蕓豆浸泡于400mL水中18h后用水洗滌，加適量水磨漿后收集豆?jié){且過100目篩，收集篩下部分靜置6h，棄去上層液體，取下沉的淀粉，用蒸餾水清洗3次，即得粗淀粉[4]。用甲苯除蛋白，乙醚除脂肪后40℃真空干燥，過夜，過100目篩，篩下部分即為蕓豆淀粉。稱量所得淀粉質(zhì)量，計(jì)算淀粉得率。

式中：m1為提取淀粉質(zhì)量(以干基計(jì))/g；m2為原料干質(zhì)量/g。

淀粉水分含量，參照GB/T 12087－2008《淀粉水分測(cè)定》；淀粉灰分含量，參照GB/T 22427.1－2008《淀粉灰分測(cè)定》；淀粉蛋白含量，參照GB/T 5511－2008《谷物和豆類氮含量測(cè)定》和《粗蛋白含量計(jì)算》；淀粉脂肪含量，參照GB/T 22427.3－2008《淀粉總脂肪測(cè)定》；淀粉細(xì)度，參照GB/T 22427.5－2008《淀粉細(xì)度測(cè)定》；淀粉酸度，參照GB/T 22427.9－2008《淀粉及其衍生物酸度測(cè)定》。

1.3.2 淀粉顆粒形態(tài)掃描

將以真空干燥過的淀粉顆粒樣品鍍金(金60%，鉑40%)，然后在掃描電鏡(加速電壓20kV)下分別觀察放大500倍和1000倍時(shí)赤豆淀粉與綠豆淀粉形態(tài)，并測(cè)定顆粒直徑。

1.3.3 淀粉溶解度與膨潤(rùn)力

分別精確稱取3.0000g淀粉(干基)，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0%的淀粉懸浮液，分別在90、80、70、60、50℃不同溫度下加熱攪拌20min，再以3500r/min離心30min，分離上層清液，120℃烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量為水溶淀粉量，計(jì)算溶解度，下層為膨脹淀粉部分，由膨脹淀粉質(zhì)量計(jì)算膨潤(rùn)力[5]。

1.3.4 淀粉透光率

分別精確稱取1.0000g(干基)淀粉，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的淀粉懸浮液后置于沸水浴中加熱攪拌20min，采用722分光光度計(jì)在620nm波長(zhǎng)處分別放置0、12、24、36、48h，測(cè)定淀粉糊的透光率，以蒸餾水作為空白，設(shè)蒸餾水的透光率為100%[6]。

1.3.5 淀粉糊化特性

分別精密稱取10mg淀粉溶于30mg去離子水混合并封蓋，樣品平衡0.5h后DSC分析，溫度掃描范圍30～150℃，以10℃/min的速度掃描樣品，以空白盤為參數(shù)，記錄起始溫度(To)，峰值溫度(Tp)，終止溫度(Tc)，用流動(dòng)水冷卻至室溫[7-9]。

1.3.6 淀粉老化特性

分別精確稱取1.0000g淀粉(干基)，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的淀粉懸浮液后置于沸水浴中糊化20min，然后冷卻至室溫，然后將淀粉糊放入100mL量筒中，在4℃分別靜置0、12、24、36、48h后記錄上清液的體積，以上清液體積表征淀粉老化程度[10-11]。

1.3.7 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)過Windows SPSS 16.0數(shù)據(jù)處理軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆類淀粉制備與常規(guī)成分分析

表1 綠豆淀粉、蕓豆淀粉常規(guī)成分分析Table 1 Chemical composition of mung bean and kidney bean starches

通過水磨法制備豆類淀粉，對(duì)自制豆類淀粉的常規(guī)成分進(jìn)行分析，如表1所示，綠豆淀粉與蕓豆淀粉的常規(guī)成分含量基本一致，且蕓豆淀粉的細(xì)度與綠豆淀粉相比較低，可見實(shí)驗(yàn)室采用水磨法提取淀粉的細(xì)度可達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 8885—88《食用玉米淀粉》)對(duì)淀粉一級(jí)

品的要求，蕓豆淀粉酸度低于綠豆淀粉，可見淀粉酸度可以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 8885—88)對(duì)淀粉一級(jí)品的要求。

2.2 淀粉顆粒形態(tài)掃描

圖1 蕓豆淀粉、綠豆淀粉顆粒形態(tài)掃描Fig.1 Morphological observation of kidney bean and mung bean starch granules under scanning electron microscope

利用掃描電鏡觀測(cè)蕓豆淀粉與綠豆淀粉顆粒形態(tài)，結(jié)果如圖1所示。蕓豆淀粉顆粒呈現(xiàn)橢圓型，形似腰豆，表層較為光滑未見有腐蝕痕跡及受到外力損傷的跡象，顆粒大小分布較不均勻，顆粒直徑范圍可以達(dá)到17.89～28.80μm。綠豆淀粉較小顆粒呈現(xiàn)圓型，較大顆粒呈現(xiàn)橢圓型，表層光滑但偶見腐蝕痕跡及受到外力損傷的跡象，豆類顆粒大小分布較不均勻，顆粒直徑范圍可以達(dá)到10.50～27.59μm。

2.3 淀粉溶解度與膨潤(rùn)力

圖2 不同溫度下蕓豆淀粉、綠豆淀粉的溶解度與膨潤(rùn)力比較Fig.2 Curves of swelling power and solubility versus temperature of kidney bean and mung bean starches

淀粉在不同溫度下的溶脹吸水以及直鏈淀粉的析出，反映的是淀粉分子與水分子的相互作用[12]。溶解度是指在一定溫度下，淀粉樣品分子溶解的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；膨潤(rùn)力指每克干淀粉在一定溫度下吸水的質(zhì)量。圖2為蕓豆淀粉與綠豆淀粉在不同溫度下的溶解度與膨潤(rùn)力。在50～90℃范圍內(nèi)，綠豆、蕓豆淀粉的膨潤(rùn)力與溶解度分別隨溫度的升高相應(yīng)的增大。當(dāng)從較低的70℃開始時(shí)其膨潤(rùn)力與溶解度都開始增大，綠豆淀粉的膨潤(rùn)力、溶解度從 60℃開始增加較為明顯，而蕓豆淀粉在70℃時(shí)增加效果開始明顯。淀粉顆粒的膨脹是從相對(duì)松散的無(wú)定型區(qū)開始[13]，然后是靠近結(jié)晶區(qū)的無(wú)定型區(qū)，最后是結(jié)晶區(qū)。因而，蕓豆淀粉的膨潤(rùn)力和溶解度在相同溫度下都略小于綠豆淀粉。

2.4 淀粉透明度

透明度是淀粉糊所表現(xiàn)出的重要外在特征之一，直接關(guān)系到淀粉類產(chǎn)品的外觀和用途，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的可接受性。它受多種因素的影響，首先淀粉分子的分支特性與淀粉的透明度有關(guān)[14]；淀粉糊化后，其分子重新排列相互締合的程度是影響淀粉糊透明度的重要因素。如果淀粉顆粒在吸水與受熱時(shí)能夠完全膨潤(rùn)，并且糊化后淀粉分子也不發(fā)生相互締合，則在淀粉糊液中無(wú)殘存的淀粉顆粒以及回生后所形成的凝膠束，因此淀粉糊就非常透明，當(dāng)光線穿過淀粉糊液時(shí)，無(wú)反射和散射現(xiàn)象產(chǎn)生。

圖3 不同時(shí)間蕓豆淀粉、綠豆淀粉溶液透光率比較Fig.3 Transparency change of mung bean and kidney starch pastes during storage

由圖3可以看出，蕓豆淀粉和綠豆淀粉的透明度都隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低。大概在20h之前蕓豆淀粉的透明度比綠豆淀粉的透明度高。隨后綠豆淀粉的透明度高于蕓豆淀粉的透明度，并且綠豆淀粉的透明度變化比較緩慢，而蕓豆淀粉的透明度變化非常明顯。

2.5 淀粉糊化特性

淀粉顆粒在水溶液中受熱膨脹，迅速吸收水分，分子內(nèi)和分子間氫鍵斷裂，顆粒逐步擴(kuò)散的過程稱為淀粉糊化過程。淀粉的糊化特性是豆科植物淀粉的典型特性，淀粉的糊化是一個(gè)過程，而不是瞬間的完成。淀粉的糊化就是淀粉從β-淀粉向α-淀粉轉(zhuǎn)化的過程。這個(gè)過程需要克服氫鍵力，因此是一個(gè)吸熱過程。每一種淀粉的糊化溫度不同。由于淀粉粒大小不同，糊化

速度也不同，因此糊化溫度是一個(gè)溫度范圍[15]。通過DSC測(cè)定得知，綠豆淀粉開始糊化的溫度是55.56℃，糊化完全的溫度是63.29℃，糊化終止的溫度是67.61℃。蕓豆淀粉開始糊化的溫度是65.94℃，糊化完全的溫度是75.87℃，糊化終止的溫度是80.2℃。

圖4 蕓豆淀粉、綠豆淀粉糊化特性比較Fig.4 Gelatinization curves of mung bean and kidney starches

由圖4可看出，綠豆淀粉開始糊化的溫度、糊化峰值溫度以及終止糊化溫度都比蕓豆淀粉的低，這說明綠豆淀粉比蕓豆淀粉易于糊化。而且綠豆淀粉糊化時(shí)熱流值比蕓豆淀粉糊化時(shí)高，這說明蕓豆淀粉糊化吸收的熱量更高一些，因此蕓豆淀粉比綠豆淀粉不易糊化。

2.6 淀粉老化特性

圖5 蕓豆淀粉、綠豆淀粉老化特性比較Fig.5 Retrogradation curves of mung bean and kidney starches

淀粉老化是由于糊化后的淀粉分子在低溫下又自動(dòng)排列成序，相鄰分子間的氫鍵又逐漸恢復(fù)形成致密、高度晶化的淀粉分子微束的緣故。老化過程可以看做是糊化的逆過程，但是老化不能使淀粉徹底恢復(fù)到生淀粉的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，它比生淀粉的結(jié)晶化程度低。淀粉的凝沉性和淀粉的老化特性有相關(guān)性，淀粉糊化后由于老化作用而產(chǎn)生凝沉作用。當(dāng)水合并分散的淀粉分子重新締合時(shí)就產(chǎn)生膠凝現(xiàn)象，并且含直鏈淀粉多的淀粉生成凝膠的過程極為迅速，主要是直鏈淀粉聚合發(fā)生凝沉作用[16]，本實(shí)驗(yàn)以糊化淀粉的凝沉性考征淀粉的老化速度。從圖5可看出，隨著時(shí)間的增加，蕓豆淀粉糊和綠豆淀粉糊上清液的高度逐漸增加，并且蕓豆淀粉糊沉降速度高于綠豆淀粉糊，這說明蕓豆淀粉老化的速度高于綠豆淀粉。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)主要研究了自制蕓豆淀粉與自制綠豆淀粉的理化特性差異，并進(jìn)行比較。發(fā)現(xiàn)，兩種淀粉的顆粒形狀較相似但大小分布差異性較大；綠豆淀粉、蕓豆淀粉的膨潤(rùn)力、溶解度在不同溫度內(nèi)有明顯變化，這說明豆類淀粉和其他植物淀粉一樣在常溫下溶解性較差；綠豆淀粉、蕓豆淀粉的透明度隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸減小；蕓豆淀粉比綠豆淀粉易于老化，但是綠豆淀粉比蕓豆淀粉更易于糊化，因此，在食品加工中當(dāng)豆類淀粉作為添加劑被選擇時(shí)綠豆淀粉相對(duì)更易于熱加工，而蕓豆淀粉不但在熱加工上不易處理，而且產(chǎn)品還會(huì)出現(xiàn)口感發(fā)硬等不利于消費(fèi)者接受的感官質(zhì)量。

[1] 王沛, 宋啟卯, 周哲, 等. 綠豆對(duì)動(dòng)物的降血脂作用[J]. 沈陽(yáng)藥學(xué)院學(xué)報(bào), 1990, 7(1): 42-44.

[2] 王光慈. 食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2003: 232.

[3] ABDEL-RAHMAN E S A, EL-FISHAWY F A, EL-GEDDAWY M A, et al. Isolationand physico-chemical characterization of mung bean starches [J]. International Journal of Food Engineering, 2008, 4(1): 1-12.

[4] 高群玉, 黃立新, 周俊俠. 水磨法提取綠豆、豌豆淀粉浸泡工藝初探[J]. 鄭州糧食學(xué)院學(xué)報(bào), 1998(4): 54-58.

[5] 繆銘, 江波, 張濤, 等. 不同品種鷹嘴豆淀粉的理化性質(zhì)研究[J]. 食品科學(xué), 2008, 29(6): 79-82.

[6] 趙全, 岳曉霞, 毛迪銳, 等. 四種常用淀粉物理性質(zhì)的比較研究[J].食品與機(jī)械, 2005(1): 1-2.

[7] YOO S H, JANE J L. Structural and physical characteristics of waxy and other wheat starches[J]. Carbohydrate Polymers, 2002, 49(3): 297-305.

[8] JAYAKODY L, LAN H, HOOVER R, et al. Composition, molecular structure, and physicochemical properties of starches from two grass pea (Lathyrus sativus L.) cultivars grown in Canada[J]. Food Chemistry, 2007, 105(1): 116-125.

[9] STEVENSON D G, DOMOTO P A, JANE J L. Structures and functional properties of apple (Malus domestica Borkh) fruit starch[J]. Carbohydrate Polymers, 2006, 63(3): 432-441.

[10] 趙凱. 淀粉非化學(xué)改性技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009.

[11] 尹志華. 荸薺淀粉的物化特性研究[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2008, 23(1): 66-70.

[12] JAYAKODY L, HOOVER R, LIU Q, et al. Studies on tuber and root starches.Ⅰ. Structure and physicochemical properties of innala (Solenostemon rotundifolius)starches grown in Sri Lanka[J]. Food Research International, 2005, 38(6): 615-629.

[13] 曹龍奎, 李風(fēng)林. 淀粉制品生產(chǎn)工藝學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2008.

[14] 徐明生, 吳磊燕, 吳少福.葛根淀粉物理特性研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2002, 24(4): 484-486.

[15] 李云飛, 殷涌光, 徐樹來, 等. 食品物性學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2009.

[16] MATALANIS A M, CAMPANELLA O H, HAMAKER B R. Storage retrogradation behavior of sorghum, maize and rice starch pastes related to amylopectin fine structure[J]. Journal of Cereal Science, 2009, 50(1): 74-81.

Comparative Study of Physico-chemical Properties of Kidney Bean and Mung Bean Starches

XU Xin1，HAN Chun-ran1，YUAN Mei-juan2，MA Yong-qiang1,*
(1. College of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076,China；2. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

Differences in some physico-chemical properties of kidney bean and mung bean starches, including shape, size, solubility, swelling power, transparency, pasting and retrogradation properties, were compared. The results showed that most of the granules of kidney bean starch were oval in shape, with a diameter ranging between 17.89 μm and 28.80 μm, and the granules of mung bean starch were round or oval in shape, with a diameter ranging between 10.50 μm and27.59 μm. Compared with kidney bean starch, both the swelling power and solubility of mung bean starch began to increase obviously at a lower temperature, and were slightly higher at the same concentrations. The transparency of kidney bean starch paste was higher than that of mung bean starch paste, but became lower and lower than that of mung bean starch paste after a certain period of storage. It was easier to paste mung bean starch than to paste kidney bean starch. Furthermore, kidney bean starch had higher retrogradation speed than mung bean starch.

mung bean；kidney bean；starch；physico-chemical properties

TS231

A

1002-6630(2010)17-0173-04

2010-06-29

許鑫(1985—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榧Z油食品加工。E-mail：foodxuxin@2008.sina.com

*通信作者：馬永強(qiáng)(1963—)，男，教授，碩士，研究方向?yàn)槭称飞锛庸ぜ夹g(shù)。E-mail：mayq@hrbcu.edu.cn