劉航，徐元元，馬雨潔，徐變娜，王敏

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西楊凌，712100)

不同品種苦蕎麥淀粉的主要理化性質(zhì)*

劉航，徐元元，馬雨潔，徐變娜，王敏

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西楊凌，712100)

研究了不同種類苦蕎淀粉的性質(zhì)。采用掃描電鏡(SEM)拍攝了苦蕎淀粉顆粒的形態(tài);用X-射線衍射儀測(cè)定了X衍射圖樣及結(jié)晶結(jié)構(gòu);用快速黏度分析儀(RVA3)對(duì)各個(gè)淀粉黏度進(jìn)行了測(cè)定;并與玉米淀粉進(jìn)行了比較。同時(shí)測(cè)定了淀粉糊的透明度、凝沉曲線等性質(zhì)。

苦蕎麥，淀粉，理化性質(zhì)

苦蕎[Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn.］是一種蓼科蕎麥屬雙子葉植物，又名韃靼蕎麥(Tartary Buckwheat)，是藥食兩用的糧食珍品，原產(chǎn)于我國西南部的四川涼山地區(qū)[1］，目前在西北和西南等地區(qū)廣有種植。由于苦蕎麥在抗氧化、抗癌及增強(qiáng)人體免疫力等方面的生理功能[2］，近年來越來越受到人們的青睞。淀粉是苦蕎麥中的主要成分，苦蕎麥的加工品質(zhì)都受到其理化特性的影響。本實(shí)驗(yàn)以5種苦蕎籽為原料制備苦蕎淀粉，并與市售的玉米淀粉比較，探討苦蕎淀粉的基本理化特性，為苦蕎麥加工以及品質(zhì)的改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

5個(gè)品種的苦蕎籽，分別為西農(nóng) 9940、西農(nóng)9920、西農(nóng)9909、川蕎1號(hào)以及涼山小米蕎(脫殼苦蕎)，均為2011年收獲的優(yōu)良苦蕎麥種子，由西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西榆林小雜糧試驗(yàn)站提供;玉米淀粉，市售;無水乙醇、NaOH、石油醚(30～60℃)、乙酸、碘酸鉀、碘、HCl等，均為分析純?cè)噭?/p>

1.2 儀器與設(shè)備

KQ-700DE型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司;UV mini1240分光光度計(jì)，日本島津公司;JD400-3電子分析天平，沈陽龍騰電子有限公司;快速粘度分析儀(RVA-SUPER3)，澳大利亞新港科技有限公司 ;JSM-6360LV掃描電鏡，日本JEOL公司;HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋，國華電器有限公司;DHG-9203A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 苦蕎淀粉的制備

用高速萬能粉碎機(jī)磨粉，過60目篩。按料液比1∶20(g∶mL)添加體積分?jǐn)?shù) 80%的乙醇，50℃下，功率為640 W的超聲波處理30 min對(duì)苦蕎麥粉中的黃酮類物質(zhì)進(jìn)行清除，重復(fù)處理2遍清除率可以達(dá)到80.1%。再參照杜健等人方法[3］并稍作修改，利用0.3%NaOH溶液在30℃下磁力攪拌10 min，3500r/min離心10 min，去除上清液，蒸餾水水洗3遍去除蛋白質(zhì)，清除率達(dá)53.5%。再利用30～60℃石油醚浸泡振蕩法清除油脂，在40℃烘箱干燥得到苦蕎淀粉，粉碎過180目篩收集置于4℃冰箱中備用。

1.3.2 苦蕎淀粉直鏈淀粉含量的測(cè)定

根據(jù)雙波長(zhǎng)比色原理[4］，直鏈淀粉與碘反應(yīng)產(chǎn)生純藍(lán)色復(fù)合物，支鏈淀粉與碘反應(yīng)生成紫紅色復(fù)合物，用兩類淀粉的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別與碘起顯色反應(yīng)，在同一個(gè)坐標(biāo)系里進(jìn)行掃描或作吸收曲線，按照吸收曲線確定參比波長(zhǎng) λ1，λ2，λ3，λ4。含有直鏈和支鏈淀粉的樣品與碘顯色，在選定的波長(zhǎng)處作4次比色，然后用以上標(biāo)準(zhǔn)曲線即可分別求出樣品中兩類淀粉的含量。

1.3.3 苦蕎淀粉的顆粒形態(tài)

利用掃描電鏡(SEM)對(duì)淀粉進(jìn)行觀察，將一定量的干淀粉充分分散在載物臺(tái)上雙面導(dǎo)電膠上，在真空條件下進(jìn)行噴金處理，掃描電鏡工作電壓為100V(日本標(biāo)準(zhǔn))，加速電壓為15kV。

1.3.4 苦蕎淀粉透明度測(cè)定

準(zhǔn)確稱取淀粉樣品1.0 g，加入到100 mL蒸餾水中，配置質(zhì)量濃度為10 mg/mL的淀粉乳，沸水浴中加熱30 min并不斷攪拌，冷卻至30℃，以蒸餾水為空白(100%透光率)，比色皿的厚度為1 cm，在620 nm處測(cè)定樣品透光率[5］。

1.3.5 苦蕎淀粉的晶體結(jié)構(gòu)

使用D/max2200pc型X射線衍射儀在室溫下測(cè)定淀粉的結(jié)晶特性。測(cè)試條件:衍射角2θ，5°～60°，步長(zhǎng):0.02°，靶型:Cu，管壓、管流:40kV、30mA。

1.3.6 苦蕎淀粉黏度分析

室溫下利用快速黏度分析儀(RVA-3)對(duì)淀粉進(jìn)行粘度分析，按料液比1∶2(g∶mL)添加蒸餾水，溫度范圍50～95℃，過程時(shí)間13 min，轉(zhuǎn)速960～160 r/min。

1.3.7 苦蕎淀粉糊的凝沉曲線

把質(zhì)量濃度為10 mg/mL淀粉糊放于100 mL，20 mm的刻度管中，在30℃下每隔一段時(shí)間記錄上層清液體積，繪成清液體積百分比對(duì)時(shí)間的變化曲線即為淀粉糊的凝沉曲線。沉降24 h后，下層糊液的體積即為沉降積[6］。

1.3.8 苦蕎淀粉膨潤(rùn)度和溶解度測(cè)定

稱取500mg淀粉樣品加入到50 mL蒸餾水中，振蕩均勻，在不同溫度下攪拌加熱30 min，水浴溫度以5℃為間隔從60℃升溫至90℃。以3000 r/min離心20 min，上清液蒸干后即得可溶物質(zhì)，稱重為A;下層沉淀物收集并稱重為P[7］。溶解度和膨潤(rùn)度計(jì)算公式如下:

式中:m為淀粉樣品的質(zhì)量，g;A為水溶淀粉的質(zhì)量，g;P為膨脹淀粉的質(zhì)量，g。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2003和DPS6.5分析軟件對(duì)單因素試驗(yàn)中的各因素進(jìn)行比較分析。試驗(yàn)中各數(shù)據(jù)重復(fù)測(cè)定3次取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 苦蕎淀粉直鏈淀粉含量

利用雙波長(zhǎng)比色法對(duì)不同淀粉中的直鏈、支鏈淀粉含量進(jìn)行測(cè)定，所測(cè)得的直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:y=0.2639x-0.0383，R2=0.9994;測(cè)得的支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:y=0.0652x+0.0071，R2=0.9989。根據(jù)雙波長(zhǎng)掃描結(jié)果確定λ1=472 nm，λ2=574 nm，λ3=738 nm，λ4=544 nm，各個(gè)淀粉中直鏈和支鏈淀粉含量測(cè)定結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，所有苦蕎淀粉中的直鏈淀粉含量都高于玉米淀粉;不同品種苦蕎淀粉中的直鏈淀粉含量差異也很明顯，其中西農(nóng)9920的直鏈淀粉含量最高，為33.4%;而川蕎1號(hào)直鏈淀粉含量最低，為28.5%。這一結(jié)果與以往關(guān)于苦蕎直鏈淀粉含量較高的報(bào)道相一致。

表1 不同淀粉直、支鏈淀粉含量 %

2.2 苦蕎淀粉顆粒形態(tài)

不同淀粉顆粒，外貌特征和大小都有一定的差別，這是淀粉顆粒重要的形態(tài)特征。淀粉顆粒形態(tài)的差異主要是品種的基因和生長(zhǎng)環(huán)境綜合作用的結(jié)果[8］。由圖1可見，玉米淀粉顆粒呈多角形，不同苦蕎淀粉顆粒的形狀都可以認(rèn)為是不規(guī)則性，苦蕎淀粉顆粒更加圓滑一些。在放大倍數(shù)相同的情況下，玉米淀粉顆粒相比苦蕎淀粉更大，而不同品種苦蕎淀粉顆粒大小比較接近，沒有明顯的差異。

2.3 苦蕎淀粉糊透明度

淀粉糊的透明性與老化有很大的相關(guān)性，一般易老化者透明度較差。透光率反映淀粉糊透明度的高低，顯示淀粉與水結(jié)合能力的強(qiáng)弱[9］。淀粉顆粒吸水膨潤(rùn)和受熱糊化后，如果淀粉分子完全膨潤(rùn)，不發(fā)生相互締合，回生后不形成凝膠束，則淀粉糊就非常透明。

由圖2可見，玉米淀粉的透光率最大，苦蕎淀粉中川蕎1號(hào)的透光率最大，為16.8%;西農(nóng)9920淀粉的透光率最低，只有12.4%。一般情況下，直鏈淀粉含量高的淀粉透明度低[10］。這一結(jié)論與本研究中不同淀粉直支鏈淀粉的含量及透光率高低的結(jié)果相吻合。

圖2 不同淀粉的透光率

2.4 苦蕎淀粉晶體結(jié)構(gòu)

不同淀粉的X射線衍射圖譜如圖3所示。由圖3可以看出，玉米淀粉的X射線衍射圖的特征峰對(duì)應(yīng)的衍射角與各種苦蕎淀粉的基本一致，其出現(xiàn)衍射峰的衍射角為 15°、16.9°、18°和 22.38°，各種苦蕎淀粉特征峰值與之接近，它們都與A結(jié)晶淀粉X射線衍射圖特征一致，因此各個(gè)苦蕎淀粉可以認(rèn)為是A晶型結(jié)構(gòu)淀粉。不同品種苦蕎淀粉的X射線衍射圖譜也存在一定差異，西農(nóng)9940、西農(nóng)9920兩個(gè)淀粉樣品的第4特征峰對(duì)應(yīng)的衍射角不夠明顯;而且西農(nóng)9909淀粉的X射線衍射峰值強(qiáng)度較弱且在衍射后期有小的雜峰出現(xiàn)，這可能與樣品內(nèi)的細(xì)小雜質(zhì)有關(guān)。

2.5 苦蕎淀粉糊黏度分析

圖3 苦蕎淀粉X射線衍射圖

不同淀粉糊黏度分析曲線如圖4所示。從圖4可以看出，玉米淀粉糊的黏度低于所有苦蕎淀粉糊黏度，各個(gè)苦蕎淀粉糊的黏度也存在明顯區(qū)別?？嗍w淀粉峰值黏度出現(xiàn)的時(shí)間幾乎一致，早于玉米淀粉峰值粘度出現(xiàn)時(shí)間;西農(nóng)9920的峰值黏度最高，達(dá)到了4.545 Pa·s，西農(nóng)9909的崩潰黏度最低，為1.996Pa·s，其中西農(nóng)9940的黏度曲線趨勢(shì)與其他苦蕎品種存在差異，沒有明顯的黏度崩潰跡象。苦蕎淀粉最終黏度比較接近，沒有太大的區(qū)別，只有西農(nóng)9909的最終粘度比較低，為4.168 Pa·s，西農(nóng)9920的最終黏度依然最高，為5.069 Pa·s。

圖4 不同淀粉黏度分析曲線

2.6 不同淀粉糊的凝沉曲線

不同淀粉糊的凝沉曲線如圖5所示。從圖5可以看出，玉米淀粉糊與不同苦蕎淀粉糊的凝沉趨勢(shì)比較類似。在凝沉的前8 h，各個(gè)淀粉的凝沉幾乎呈現(xiàn)直線變化，小米蕎淀粉的凝沉積始終最低，玉米淀粉凝沉值最高。但是8 h過后，玉米淀粉的凝沉曲線趨于直線，凝沉值不再有明顯的增長(zhǎng)，24 h后的凝沉積為63.5 mL。不同苦蕎淀粉糊的凝沉值在凝沉8 h后仍繼續(xù)增長(zhǎng)，而且西農(nóng)9940淀粉糊的凝沉值增長(zhǎng)的最快。24 h后不同苦蕎淀粉糊的凝沉積分別為:西農(nóng)9940為22 mL，小米蕎為23 mL，西農(nóng)9909為19.8 mL，西農(nóng)9920為29 mL，川蕎1號(hào)為22 mL，它們之間沒有顯著的差異，但是與玉米淀粉相比苦蕎淀粉的凝膠能力要強(qiáng)。

圖5 不同淀粉的凝沉曲線

2.7 苦蕎淀粉溶解度和膨潤(rùn)度

由圖6和圖7可見，不同淀粉的膨潤(rùn)度和溶解度都呈現(xiàn)出隨溫度上升而增大，玉米淀粉的膨潤(rùn)度低于苦蕎淀粉的，這與玉米淀粉中直鏈淀粉含量較低有關(guān)。在溶解度方面，玉米淀粉的溶解度比苦蕎淀粉的高，這與膨潤(rùn)度結(jié)果一致，但在80℃時(shí)，有一個(gè)明顯的下降;而西農(nóng)9909則有一個(gè)明顯的上升。最終玉米淀粉溶解度仍高于苦蕎淀粉。苦蕎淀粉之間的差異也比較明顯，且與膨潤(rùn)度結(jié)果基本一致。

圖6 不同淀粉膨潤(rùn)度曲線

圖7 不同淀粉溶解度曲線

4 結(jié)論

試驗(yàn)所用苦蕎品種的淀粉顆粒大小比較接近，沒有明顯的差異均小于玉米淀粉顆粒。X射線衍射結(jié)果表明，苦蕎淀粉的晶體結(jié)構(gòu)為典型的A晶型，與一般谷物作物的結(jié)構(gòu)一致?？嗍w淀粉中的直鏈淀粉含量高于玉米淀粉，平均高達(dá)30.14%，其中西農(nóng)9920最高為33.4%，川蕎1號(hào)最低為28.5%。從凝沉特性可以看出苦蕎淀粉的凝膠能力普遍要遠(yuǎn)強(qiáng)于玉米淀粉，同時(shí)從膨潤(rùn)度和溶解度曲線可以知道，苦蕎淀粉結(jié)合水以及持水能力都要強(qiáng)于玉米淀粉，這與其高含量的直鏈淀粉有關(guān)。

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ABSTRACTThe physical and chemical properties of different kinds of tartary buckwheat starches were studied.The granule morphology，X-ray diffraction pattern and paste viscosity of different tartary buckwheat starches compared with maize starch were analyzed by SEM，X-ray diffraction and RVA3 respectively.Also，the transparency，gelatinization and other properties of the starches were studied.It provided some basis theory for guiding development and further research of tartary buckwheat starch.

Key wordsbuckwheat，starch，physicochemical properties

Study on the Main Physicochemical Properties of Different Tartary Buckwheat Starches

Liu Hang，Xu Yuan-yuan，Ma Yu-jie，Xu Bian-na，Wang Min
(College of Food Science and Engineering，Northwest A ＆ F University，Yangling 712100，China)

碩士研究生(王敏博士為通訊作者)。

*國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)資金資助(CARS-08-D-2);國家科技支撐計(jì)劃課題(2012BAD34B05)

2012-03-23，改回日期:2012-05-16