盧紫君，蔡芳，王少華，何建軍，施建斌，蔡沙，隋勇，熊添，陳學(xué)玲，范傳會，梅新

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖北武漢 430064）（2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北武漢 430064）

葛根是豆科植物葛的根，原產(chǎn)于中國，主要分布于熱帶和亞熱帶，野葛在中國除新疆、西藏外的大部分地區(qū)均有生長；粉葛是人工種植的葛根，目前已有專用品種及配套栽培技術(shù)，主要種植區(qū)域分布于兩廣、兩湖和江西等長江及以南地區(qū)[1]。葛根性平，味甘辛，其富含葛根素、異黃酮、大豆苷元等功能性成分，有解肌退熱，降低血脂，美容養(yǎng)顏的功效[2,3]，是中國衛(wèi)生部公布的食藥同源植物之一[4]，葛根淀粉是市場上最為常見暢銷的葛根加工產(chǎn)品。

天然淀粉為白色粉末狀高分子生物聚合物[5]，由直鏈淀粉、支鏈淀粉和中間級分組成。淀粉因其來源廣泛、安全性高，具有多種功能特性，已作為原輔料廣泛用于食品、飼料、藥品、化妝品乃至化工行業(yè)[6]。淀粉是野葛、粉葛的主要食用部分，約占葛根鮮重的15~34%。淀粉的結(jié)構(gòu)、直鏈淀粉含量以及理化特性之間具有相關(guān)性，有研究表明[7]淀粉的分子結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度會影響淀粉的溶脹、糊化、回生速率以及質(zhì)地，從而影響食品的加工性能、貯存和口感[8]。目前在葛根淀粉的主要營養(yǎng)成分以及理化性質(zhì)方向的研究不斷深入[9,10]，品種選育也具備一定的工作基礎(chǔ)[11]，但對分子結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)與物化特性間的關(guān)系，仍有待進一步研究，因此，分析兩種生長狀態(tài)葛根淀粉的晶體結(jié)構(gòu)和物理特性在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用有良好的指導(dǎo)意義。本研究系統(tǒng)分析了野葛、粉葛兩種不同來源葛根淀粉成分、結(jié)構(gòu)及物化特性，并深入比較了野葛、粉葛中直鏈淀粉和支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)特性，為以葛根淀粉為原料在食品、保健品、藥品、化妝品等行業(yè)的應(yīng)用及消費者科學(xué)消費提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料與儀器

1.1.1 材料

粉葛品種為木生葛根；野葛、粉葛淀粉均來自湖北中坪葛業(yè)有限公司。

1.1.2 主要試劑

正丁醇、異戊醇、氫氧化鈉、無水乙醇、鹽酸、硫酸、二甲亞砜等均為分析純，購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.1.3 主要儀器設(shè)備

QJ-08 400 g多功能粉碎機，上海趙申科技有限公司；722N可見分光光度計，上海儀電分析儀器有限公司；QUANTA 200掃描式電子顯微鏡，F(xiàn)EI公司；EMPYREAN X射線衍射儀，荷蘭PANalytical B.V.公司；VERTEX 70紅外光譜儀，德國Bruker公司；Mastersizer 2000激光粒度儀，英國 Malvern Panalytical儀器有限公司；Ta.XT 2i/50質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Sytem公司；DSC 200差示掃描量熱儀，德國NETZSCH公司；CR-400/410色彩色差計，美能達投資有限公司；湘儀GL-21M離心機，上海盧湘儀離心機儀器有限公司；HHS-21-6水浴鍋，上海百典儀器設(shè)備有限公司；FE20實驗室pH計，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 基本成分測定

野葛、粉葛淀粉中水分、灰分、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、淀粉、礦物元素及重金屬等含量測定分別參照GB/T 5009.3-2016、GB/T 5009.4-2016、GB/T 5009.5-2016、GB/T 5009.6-2016、GB/T 5009.9-2016、GB 5009.268-2016，直鏈淀粉采用愛爾蘭Megazyme直鏈淀粉/支鏈淀粉含量檢測試劑盒測定。

1.2.2 直鏈淀粉和支鏈淀粉的分離與純化

參考石海信，陳德經(jīng)等[12,13]的文獻并加以改進。稱取 10.0 g經(jīng)索氏抽提脫脂的淀粉樣品，按料液比1:15（g/mL）與70%乙醇充分混合處理30 min后，過濾，濾渣用少量無水乙醇潤濕分散，后加入200 mL 0.5 mol/L NaOH溶液，混合均勻后沸水浴加熱30 min至混合液糊化至透明且無結(jié)塊狀，得淀粉糊，淀粉糊冷卻至室溫后于4000 r/min離心20 min，除去底層雜質(zhì)。淀粉糊用2 mol/L HCl調(diào)節(jié)pH至6.5~7.5，加入80 mL正丁醇和異戊醇混合溶液（V:V=3:1），后置于沸水浴中加熱攪拌10 min至整個體系透明，冷卻至室溫，4 ℃冷藏24 h，后于4 ℃，8000 r/min下離心20 min，沉淀物為粗直鏈淀粉，上清液為粗支鏈淀粉。

直鏈淀粉純化：將粗直鏈淀粉與200 mL正丁醇溶液（V正丁醇:V水=1:8）混合，沸水浴加熱至透明，冷卻至室溫后于2~4 ℃下放置24 h，再于2 ℃下8000 r/min離心20 min，收集沉淀，重復(fù)上述步驟5~8次后，用無水乙醇洗滌沉淀3~5次，沉淀40 ℃熱風(fēng)干燥，得直鏈淀粉。

支鏈淀粉純化：將粗支鏈淀粉置于分液漏斗數(shù)分鐘后，取下層乳膠狀液體與40 mL正丁醇-異戊醇（V正丁醇：V異戊醇=1:1）溶液充分混合，沸水浴加熱，不停攪拌至透明后，混合液冷卻至室溫，2~4 ℃下放置48 h后于2 ℃下8000 r/min離心20 min，收集上清液，以分液漏斗處理收集下層乳膠狀液體，重復(fù)上述操作2~3次，所得乳膠狀液體低溫旋蒸濃縮至原體積1/2，并與2倍體積預(yù)冷無水乙醇混合，收集沉淀與熱的100 mL 0.5 M NaOH溶液充分混合后，再加入2倍體積的無水乙醇，收集沉淀，無水乙醇洗滌沉淀3次，40 ℃熱風(fēng)干燥，得支鏈淀粉。

1.2.3 淀粉形態(tài)學(xué)觀察

采用掃描電鏡觀察淀粉顯微形態(tài)。樣品經(jīng)粘臺、噴金等步驟后，在加速電壓15 kV下進行觀察。采用激光粒度儀測淀粉粒徑，野葛、粉葛淀粉以水為分散相，野葛、粉葛直鏈和支鏈淀粉以乙醇為分散相，粒徑用體積平均粒徑D[4,3]表示。掃描電鏡觀察與粒徑測定之前，樣品均經(jīng)粉碎，過200目篩。

1.2.4 X-射線衍射

取粉末樣品適量，置于玻璃凹槽，將表面壓平后放置X射線衍射儀試樣臺上，從5 °~45 °范圍內(nèi)掃描，步寬角度為 0.013 °，測量衍射圖上結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)，結(jié)晶區(qū)面積與總面積比（%）即為結(jié)晶度。

1.2.5 淀粉紅外光譜（FT-IR）分析

稱取1 mg淀粉與100 mg溴化鉀粉末，充分混合后進行壓片，采用紅外光譜儀于400~4 000 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)掃描。

1.2.6 淀粉及淀粉糊白度的測定

參考Wang和Astuti等[14,15]的方法，采用色彩色差計分別測定淀粉，淀粉糊和淀粉凝膠的 L*、a*、b*值，并計算白度。淀粉置于玻璃平皿中壓平至厚度50 mm左右；配置6%（W/V）淀粉溶液，于沸水浴中加熱糊化 30 min，即得淀粉糊；淀粉糊冷卻后于4 ℃下放置24 h，得淀粉凝膠。

1.2.7 淀粉熱力學(xué)特性分析

參考Hung，Lu和周紅英等[16-18]相關(guān)方法分析淀粉熱力學(xué)特性。稱取3±0.1 mg淀粉至鋁坩堝中，后加入10 μL去離子水，加蓋密封，于室溫下平衡2 h后采用差示掃描量熱儀分析其熱力學(xué)特性，空坩堝作為參比。測定參數(shù)為：以10 ℃/min升溫速率將坩堝從 30 ℃升溫至 120 ℃，迅速以 40 ℃/min速率從120 ℃迅速降至30 ℃后，再從30 ℃升溫至100 ℃，確保樣品糊化完全，氮氣流量20 mL/min。上述糊化后樣品于4 ℃下分別老化處理3 d、7 d后，按上述方法再次分別測定其熱力學(xué)特性[19]。老化處理后淀粉焓值與未老化處理淀粉焓值比，即為老化度。

1.2.8 淀粉溶解度與膨脹力測定

參考劉婷婷等[20]相關(guān)方法測定淀粉溶解度與膨脹力。取一定量淀粉（記為m）配成濃度為2%（W/V）的淀粉溶液，并分別置于60 ℃，70 ℃，80 ℃，90 ℃下水浴攪拌加熱30 min，后于3000 r/min離心20 min，上清液置于稱量瓶中105 ℃烘干至恒重，記為m1，沉淀干重，記為m2，溶解度和膨脹力計算公式如下：

1.2.9 淀粉透光率測定

參考何海霞等[21]相關(guān)方法，1%（W/V）葛根淀粉溶液于沸水浴中攪拌加熱20 min，至完全糊化，糊化過程中始終保持淀粉糊體積與原淀粉溶液體積相同，糊化結(jié)束后，冷卻至室溫，以蒸餾水做參比，于650 nm下測定淀粉糊透光率。

1.2.10 淀粉凝沉穩(wěn)定性測定

參考劉婷婷等[20]相關(guān)方法測定淀粉凝沉穩(wěn)定性。稱取一定量淀粉，配成濃度為 1%（W/V）的淀粉溶液，置于沸水浴中攪拌加熱30 min至完全糊化，此過程中保持淀粉溶液（糊）體積不變，完全糊化后，將淀粉糊冷卻至室溫靜置，并于0、6、12、24、48 h及6 d后記錄上清液體積及淀粉糊總體積（mL），淀粉凝沉穩(wěn)定性（%）計算公式如下：

1.2.11 淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)分析

參考劉婷婷等[20]相關(guān)方法測定葛根淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)。配制 6%（W/V）的葛根淀粉溶液，于沸水浴中攪拌加入30 min至完全糊化，淀粉糊冷卻至室溫后置于4 ℃下放置24 h，采用質(zhì)構(gòu)儀測定其質(zhì)構(gòu)特性。測定參數(shù)：texture profile analysis（TPA）模式，探頭為P/0.5，下壓速度1.0 mm/s，測試速率1.0 mm/s，接觸后速度為2.0 mm/s，測定高度6 mm，停留間隔5 s，感應(yīng)力5 g，下壓深度為樣品高度的50%。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和SPSS對數(shù)據(jù)進行處理，Origin 9.1繪圖，單因素方差分析評價兩組間差異顯著性（p<0.05），結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 葛根淀粉基本成分

由表1可知，野葛淀粉中粗纖維、灰分含量顯著高于粉葛淀粉；而粗蛋白、粗脂肪含量顯著低于粉葛淀粉；野葛淀粉中淀粉含量略高于粉葛淀粉，兩者間無顯著差異，分別為 96.00%、95.85%；野葛淀粉中直鏈淀粉含量略低于粉葛淀粉，兩者間亦無顯著差異，分別為25.09%、25.69%（p>0.05）。葛根淀粉中直鏈淀粉含量與前人報道結(jié)果不同，Hung[16]研究表明，大部分葛根淀粉中直鏈淀粉含量介于 22%~23%之間，而 Soni[22]研究表明葛根淀粉中直鏈淀粉含量僅為15.1%，影響葛根淀粉中直鏈淀粉含量的因素還有待進一步探討。

表1 葛根淀粉基本成分（干基）（%）Table 1 Proximate composition of puerarialobata starch (dry matter) (%)

2.2 葛根淀粉礦物質(zhì)含量

由表2可以看出，野葛淀粉中Ca、Fe、Mg、Zn等礦物元素含量高于粉葛淀粉，分別為 1308.00 mg/kg、65.40 mg/kg、110.00 mg/kg、6.59 mg/kg，而粉葛淀粉中這幾種礦物元素含量分別僅為 222.00 mg/kg、8.86 mg/kg、91.40 mg/kg、4.36 mg/kg；野葛淀粉中K和P等礦物元素含量遠低于粉葛淀粉，分別為37.10 mg/kg、220.00 mg/kg，而粉葛淀粉中K和P含量分別高達374.00 mg/kg、1754.00 mg/kg。野葛淀粉中Pb、Cd、As含量高于粉葛淀粉，分別為0.30 mg/kg、0.04 mg/kg、0.03 mg/kg，而粉葛中Pb、Cd、As含量分別為0.09 mg/kg、0.01 mg/kg、0.02 mg/kg；野葛淀粉中 Cu含量低于粉葛淀粉，分別為 0.14 mg/kg、1.84 mg/kg；野葛、粉葛淀粉中Hg含量相近。

表2 葛根淀粉中礦物質(zhì)及重金屬含量（mg/kg）Table 2 Composition of minerals and heavy metals in puerarialobata starch (mg/kg)

葛根對土壤中Ca、Mg、K等礦物元素富集能力較強，對 Fe、Zn、P等的富集能力較弱，粉葛在栽培過程中若進行施肥管理，亦會影響葛根對礦物元素的富集[23]。野葛生長周期較長一般 3年以上，而粉葛生長周期較短一般最多2年，此外，粉葛栽培過程中會施用一定量K、P肥，生長周期及施肥因素導(dǎo)致了野葛和粉葛礦物元素含量差異。

對比食用淀粉國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 31637-2016），僅野葛淀粉中Pb含量超過限定值0.2 mg/kg。章麗娟[24]研究發(fā)現(xiàn)，在葛根生長栽培土壤重金屬含量達標(biāo)的前提下，葛根中Pb含量超標(biāo)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，這可能與葛根對Pb的吸附能力有關(guān)。

2.3 淀粉顯微形態(tài)及粒徑

圖1顯示了野葛與粉葛淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉掃描電鏡圖片。可以看出，掃描電鏡下野葛和粉葛淀粉顆粒外形均不規(guī)則，多數(shù)呈現(xiàn)多角菱形，少量圓球形，部分表面有凹陷；野葛與粉葛直鏈淀粉均呈片狀結(jié)構(gòu)，野葛直鏈淀粉結(jié)構(gòu)較為致密，且表面平整性差，有空隙；同一放大倍數(shù)下，野葛支鏈淀粉顆粒尺寸明顯大于粉葛，結(jié)構(gòu)均較為致密，呈尖銳棱角塊狀結(jié)構(gòu)。

圖1 葛根淀粉掃描電鏡圖Fig.1 Puerarialobata starch scanning electron microscope

野葛、粉葛淀粉粒徑分別為26.15 μm、8.65 μm；直鏈淀粉和支鏈淀粉提取后40 ℃熱風(fēng)干燥，經(jīng)粉碎機粉碎，過200目篩，測定野葛、粉葛直鏈淀粉粒徑分別為161.46 μm、172.61 μm；野葛、粉葛支鏈淀粉粒徑分別為149.83 μm、104.44 μm。野葛與粉葛淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉粒徑分布情況如圖2所示，從圖中可以看出，野葛、粉葛淀粉粒徑分布范圍分別為0.48~630.96 μm.、0.48~26.30 μm，野葛淀粉粒徑分布有 3 個峰，分別位于 1.10 μm、8.71 μm 和 158.49 μm；粉葛淀粉粒徑分布僅有2個峰，分別位于1.10 μm、10.00 μm，可能是淀粉顆粒在水相中發(fā)生聚集，導(dǎo)致野葛淀粉中有11.77%粒徑大于80 μm。野葛、粉葛直鏈淀粉粒徑分布范圍分別為 60.26~416.89 μm、1.66~2187.76 μm；野葛、粉葛支鏈淀粉粒徑分布范圍分別為 7.59~416.89 μm、0.63~363.08 μm。

圖2 葛根淀粉粒徑分布情況Fig.2 Puerarialobata starch particle size distribution

2.4 X-射線衍射

XRD曲線可以根據(jù)衍射峰的位置和個數(shù)將天然淀粉的結(jié)晶類型分為A型，B型和C型；此外，淀粉和脂質(zhì)的復(fù)合物為 E型，淀粉經(jīng)過改性處理還可能出現(xiàn)V型晶體結(jié)構(gòu)。從圖3可以看出，野葛、粉葛淀粉在 2θ為 5.73 °、15.3 °、17.3 °、18.3 °、23.5 °處均有衍射峰，兩種葛根淀粉衍射峰位置相同，但強度存在差異，其中 15.3 °、17.3 °、18.3 °處的衍射峰強度較大，5.7 °處衍射峰強度較弱，在23.5 °處有明顯單峰，結(jié)晶型均為C型，相對結(jié)晶度分別為19.99%和 24.30%。葛根淀粉晶型及結(jié)晶度與葛根生長環(huán)境有關(guān)[4]，Hung和Morita研究比較了來自于越南、韓國、日本的葛根淀粉晶型結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其分別為A型、B型和 C型[16]。葛根淀粉結(jié)構(gòu)與葛根品種、生長栽培條件相關(guān)性還有待于進一步研究。

圖3 葛根淀粉X-射線衍射圖Fig.3 X-ray diffraction pattern of puerarialobata starch

野葛、粉葛直鏈淀粉在2θ為7°，13°和20°處均出現(xiàn)衍射峰，為典型V型晶體結(jié)構(gòu)，相比粉葛，野葛直鏈淀粉衍射峰低且寬，野葛、粉葛直鏈淀粉結(jié)晶度分別為12.23%、33.12%。野葛、粉葛支鏈淀粉衍射峰均呈彌散狀，無特征峰，屬無定型結(jié)構(gòu)，Tribess等[25]研究發(fā)現(xiàn)，香蕉支鏈淀粉晶型亦屬無定型結(jié)構(gòu)，這是由于非晶結(jié)構(gòu)只存在短程有序而長程無序造成的。

2.5 紅外光譜分析

從圖4可以看出，野葛與粉葛淀粉之間、野葛與粉葛直鏈淀粉之間、野葛與粉葛支鏈淀粉之間均具有相似特征峰，只是各波數(shù)下紅外吸收強弱不同。1160、1080、1020和930 cm-1處紅外吸收峰，代表淀粉中碳氧拉伸振動[26]；1636~1670 cm-1吸收峰對應(yīng)于酰胺基團中C=O振動，葛根淀粉和直鏈、支鏈淀粉在這一區(qū)域均有較強紅外吸收；1344 cm-1處紅外吸收峰對應(yīng)于C-O-C基團，葛根支鏈淀粉在此處無吸收峰，但在代表β-C-H基團的1454 cm-1處有較強紅外吸收。2930 cm-1紅外吸收峰對應(yīng)于CH2中的C-H不對稱拉伸振動[27]，3300~3400 cm-1處較寬紅外吸收峰對應(yīng)于O-H拉伸，葛根直鏈淀粉和支鏈淀粉在這一波段下紅外吸收呈現(xiàn)變寬、強度減弱且向更大波數(shù)偏移的變化趨勢[28]。

圖4 葛根淀粉紅外光譜圖Fig.4 The FT-IR measurement of puerarialobata starch

2.6 葛根淀粉白度

白度是淀粉及淀粉產(chǎn)品最直觀的物理性質(zhì)，從表3中可以看出，野葛淀粉白度顯著（p<0.05）低于粉葛，分別為 88.74%、94.88%；野葛淀粉糊白度高于粉葛，但無顯著性差異，分別為 33.56%、31.26%；野葛淀粉凝膠白度顯著低于粉葛，分別為 44.78%、50.78%。此外，野葛淀粉、淀粉凝膠的 L*值顯著（p<0.05）低于粉葛，而a*、b*值顯著高于粉葛；野葛淀粉糊 L*、a*值高于粉葛，但無顯著性差異，而b*值顯著高于粉葛。葛根淀粉糊化到形成凝膠過程中，L*值與白度呈先下降后上升變化趨勢，而 a*、b*值均呈下降變化趨勢。L*值與樣品顆粒大小有關(guān)，顆粒越小，表面積越大，對光反射能力越強[29]，葛根淀粉糊化過程中淀粉顆粒溶脹增大，比表面積減小，對光反射能力減弱，顏色變暗，淀粉糊老化形成淀粉凝膠時，淀粉分子重新締合排列，形成有序結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其亮度有所提升。

表3 葛根淀粉、淀粉糊、淀粉凝膠白度Table 3 The color of pueraria powder starch, paste and gel

2.7 熱力學(xué)特性及老化特性

淀粉的糊化穩(wěn)定反映了淀粉晶體的特性，淀粉熱特性的差異與淀粉顆粒大小、顆粒的無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)的分子結(jié)構(gòu)、鏈長分布、直鏈淀粉含量等有關(guān)，與結(jié)晶度無關(guān)[30]，但天然淀粉中支鏈淀粉含量和分子結(jié)構(gòu)與結(jié)晶度相關(guān)[31]。從表4中可以看出，野葛淀粉糊化焓顯著（p<0.05）高于粉葛，分別為11.76 J/g、5.39 J/g；野葛淀粉糊化后老化處理3 d，再次測定其回生焓ΔH顯著低于粉葛，分別為2.22 J/g、3.42 J/g；野葛淀粉糊化后老化處理7 d，再次測定其回生焓ΔH顯著高于粉葛，分別為4.94 J/g、4.63 J/g。野葛淀粉To、Tp、Tc分別為59.06 ℃、65.10 ℃、75.24 ℃，均顯著低于粉葛淀粉的73.24 ℃、80.22 ℃、85.64 ℃，這是由于粉葛的相對結(jié)晶度更高，Hung等[16]的研究結(jié)果也表明，直鏈淀粉鏈數(shù)和支鏈淀粉分子量越高，結(jié)晶度越高，其糊化越困難。Zhou等[32]的研究結(jié)果顯示，淀粉相對結(jié)晶度越高，越難以糊化且糊化后越容易回生；相比野葛、粉葛淀粉，經(jīng)老化處理的糊化野葛、粉葛淀粉的To、Tp、Tc明顯降低。野葛淀粉糊化后老化處理3 d，其老化度顯著低于粉葛，老化度分別為 18.88%、63.45%；野葛淀粉糊化后老化處理 7d，其老化度亦顯著低于粉葛，老化度分別為42.00%、85.90%，由此說明，相同條件下，粉葛淀粉更易發(fā)生老化。杜先鋒等[19]測得野葛老化特性數(shù)據(jù)與本研究結(jié)果一致。

表4 葛根淀粉熱力學(xué)特性及老化特性Fig.4 Thermodynamic properties and aging characteristics of puerarialobata starch

2.8 溶解度與膨脹力

溶解度與膨脹力可間接反應(yīng)淀粉分子與水分子間相互作用力及淀粉分子通過氫鍵持水能力[33]，與淀粉結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，膨脹力也受到脂類和其他成分的影響[34]。淀粉在冷水中不溶，但水分子可以進入淀粉的非結(jié)晶部分，與無定型區(qū)域的親水基團結(jié)合，從而使淀粉顆粒漲潤。圖5顯示了野葛、粉葛淀粉于不同溫度下溶解度與膨脹力，與其他淀粉一樣，野葛、粉葛淀粉溶解度和膨脹力隨著溫度升高均呈上升變化趨勢，溫度低于80 ℃時，野葛淀粉溶解度高于粉葛淀粉，溫度達到90 ℃時，野葛淀粉溶解度低于粉葛淀粉，此時兩者溶解度分別為14.54%、15.04%；不同溫度下，野葛淀粉膨脹力均高于粉葛淀粉，90 ℃時，野葛、粉葛淀粉膨脹力分別達19.62%、18.05%。此外，從圖中也可以看出，野葛淀粉在60~80 ℃處于快速溶脹階段、粉葛淀粉在70~80 ℃處于快速溶脹階段。

圖5 葛根淀粉溶解度與膨脹力隨溫度變化情況Fig.5 The Swelling power (SP) and water solubility index(WSI) of puerarialobata starch changed with temperature

2.9 透光率

通常以透光率表示淀粉糊的透明度，透光率越高，透明度越高，相比于玉米、馬鈴薯淀粉，葛根淀粉透光率較低[21]。圖6比較了野葛、粉葛淀粉糊化后常溫下貯存6 d內(nèi)，透光率變化情況。從圖中可以看出，隨著放置時間延長，糊化后野葛、粉葛淀粉透光率均呈先上升后下降變化趨勢，糊化野葛淀粉在放置3 d后透光率達最大值；糊化粉葛淀粉在放置2 d后透光率達最大值。剛糊化野葛、粉葛淀粉透光率分別為5.30%、6.70%，放置1 d后，其透光率上升幅度較小，放置 2 d后，透光率成倍數(shù)升高，分別達48.57%、67.70%，放置 6 d后，透光率分別下降至43.00%、54.93%，相同放置時間下，糊化粉葛淀粉透光率高于糊化野葛淀粉。淀粉糊化后放置1~2 d透光率迅速升高可能是由淀粉的熔融沉淀或淀粉分子重新締合排列導(dǎo)致的[35]，隨著放置時間延長，淀粉逐漸老化形成凝膠，導(dǎo)致透光率下降[36]。野葛淀粉透光率低于粉葛淀粉，可能與淀粉顆粒大小、直鏈淀粉與支鏈淀粉比例有關(guān)[37]。

圖6 葛根淀粉透光率隨放置時間變化情況Fig.6 The change of transparency of puerarialobata starch with time

2.10 凝沉穩(wěn)定性

圖7顯示了野葛、粉葛淀粉凝沉性隨放置時間變化情況，從圖中可以看出，隨著放置時間的延長，野葛、粉葛淀粉的凝沉性均呈先上升后小幅下降最終又上升變化趨勢，根據(jù)變化幅度可將放置144 h內(nèi)野葛、粉葛淀粉凝沉性分為5個階段，分別為0.5~1 h、1~12 h、12~24 h、24~30 h、30~144 h，其中放置12~24 h之間，野葛、粉葛淀粉凝沉性變化幅度最大，分別從13.23%、17.81%上升至73.67%、70.77%。放置24~30 h之間，野葛和粉葛淀粉凝沉性均有小幅下降，孔璐等[36]亦發(fā)現(xiàn)有色藜麥淀粉放置 24~48 h之間凝沉性呈先下降后上升變化趨勢，并認為這一變化趨勢與淀粉結(jié)構(gòu)的重新締合排列有關(guān)。

圖7 葛根淀粉凝沉曲線Fig.7 Retrogradation curves of puerarialobata starch

2.11 淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)特性

野葛、粉葛淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)特性如表5所示，從表中可以看出，野葛淀粉凝膠的硬度、粘性、膠著性、咀嚼性等指標(biāo)顯著（p<0.05）低于粉葛，而回復(fù)性顯著高于粉葛；野葛與粉葛淀粉凝膠的內(nèi)聚性、彈性等指標(biāo)間無顯著性差異。咀嚼性是硬度、彈性和內(nèi)聚性數(shù)值的乘積，是一項綜合指標(biāo)，可直接反應(yīng)人口腔咀嚼感[38]。

表5 葛根淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)特性Table 5 Gel texture properties of puerarialobata starch

3 結(jié)論

3.1 本研究中野葛、粉葛淀粉中淀粉含量和直鏈淀粉含量均無顯著性（p>0.05）差異，分別為 96.00%、95.85%和 25.09%、25.69%。礦物元素及重金屬含量均存在明顯差異，這也間接反映了兩種葛根生長環(huán)境的差異。葛根淀粉顯微形態(tài)多為不規(guī)則的多邊多角型，少數(shù)呈現(xiàn)橢球型，極少數(shù)表明有凹陷，野葛淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉平均粒徑分別為26.15 μm、161.46 μm、149.83 μm；粉葛淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉平均粒徑分別為 8.65 μm、172.61 μm、104.44 μm。通過XRD對淀粉晶體結(jié)構(gòu)的觀察發(fā)現(xiàn)，野葛、粉葛淀粉晶體結(jié)構(gòu)均為C型，直鏈淀粉晶體結(jié)構(gòu)均為V型。野葛淀粉、淀粉凝膠白度顯著（p<0.05）低于粉葛，而淀粉糊白度顯著高于粉葛，野葛淀粉、淀粉糊、淀粉凝膠白度分別為88.74%、33.56%、44.78%；粉葛淀粉、淀粉糊、淀粉凝膠白度分別為 94.88%、31.26%、50.78%。野葛淀粉糊化焓顯著（p<0.05）高于粉葛，而To、Tp、Tc等值顯著低于粉葛；老化7 d后，其糊化焓、To、Tp、Tc等值均降低，老化度分別為42.00%、85.90%。本研究還發(fā)現(xiàn)，溶解度與膨脹力的測定中，野葛淀粉快速溶脹階段為60~80 ℃，粉葛淀粉快速溶脹階段為70~80 ℃，這與淀粉熱學(xué)特性中To、Tc值相吻合。葛根淀粉透光率隨放置時間呈先迅速上升后緩慢下降變化趨勢。隨著放置時間的延長，淀粉凝沉性均呈先上升后小幅下降最終又上升變化趨勢，在放置12~24 h之間，兩種淀粉凝沉性變化幅度最大，分別從13.23%、17.81%上升至73.67%、70.77%。此外，淀粉凝膠硬度、粘性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性存在顯著差異（p<0.05）。

3.2 綜上所述，本研究結(jié)果為葛根淀粉加工利用及相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)提供理論依據(jù)。目前有關(guān)葛根品種、栽培條件、生長環(huán)境等因素對葛根淀粉結(jié)構(gòu)特性影響以及葛根淀粉結(jié)構(gòu)與特性相關(guān)性，還有待于進一步研究。