不同种类淀粉理化性质的比较_侯蕾

淀粉以颗粒的形式存在于植物中，具有很好的营养价值，在食品工业中应用广泛，可以用作粘着剂、成膜剂、持水剂和增稠剂等[1]。

在淀粉的生产应用中，对淀粉颗粒特性，淀粉糊的溶解度和膨润力、透明度、冻融稳定性、糊化特性和凝胶特性等都有一定的要求。

由于不同种类淀粉的直支比、结构形态和大小、结晶度等的不同，理化性质也存在差异[2]，这些性质的差异会影响淀粉在食品工业中的应用。

本文对几种较常见的淀粉（小麦淀粉、玉米淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉和绿豆淀粉）的基本理化性质进行了比较和分析，为生产应用提供一定的理论依据。

1材料和方法
1.1试验材料
小麦淀粉1（小麦1S ）：执行标准：GB/T 8883，一级品；小麦淀粉2（小麦2S ）：执行标准：GB/T 8883，一级品；玉米淀粉1（玉米1S ）：执行标准：GB/T
8885，一级品；玉米淀粉2（玉米2S ）：执行标准：GB/T 8885，一级品；土豆淀粉1（土豆1S ）：执行标准：GB/T 8884，一级品；土豆淀粉2（土豆2S ）：执行标准：GB/T 8884，一级品；红薯淀粉1（红薯1S ）：执行标准：Q/MGGSJ0001；红薯淀粉2（红薯2S ）：执行标准：Q/JCF0020S ；绿豆淀粉1（绿豆1S ）：执行标准：Q/HFQ0001S-2011；绿豆淀粉2（绿豆2S ）：执行标准：Q/JCF0005S 。

1.2仪器与设备
752N 紫外可见分光光度计，DM2500P 型Leica 偏光显微镜，BT-9300H 型激光粒度分析仪；快速黏
不同种类淀粉理化性质的比较*
侯
蕾，韩小贤，郑学玲，刘
翀，逯
蕾
（河南工业大学粮油食品学院，郑州450001）
摘
要：对不同种类淀粉的理化性质进行了比较研究，结果表明：淀粉的种类不同，其偏光现象和粒径大小也存
在差异；溶解度和膨润力的大小顺序均满足：土豆淀粉＞红薯淀粉＞绿豆淀粉＞玉米淀粉＞小麦淀粉；土豆淀粉透明度最好；土豆淀粉和红薯淀粉冻融稳定性较差，玉米淀粉冻融稳定性最好；绿豆淀粉凝沉性最好，土豆淀粉凝沉性最差。

关键词：淀粉；理化性质；溶解度；透明度；冻融稳定性；糊化特性；凝胶特性中图分类号：TS 201.23
文献标志码：A
文章编号：1007-6395(2015)02-0032-06
*基金项目：国家自然科学基金项目（31101243）；河南工业大学研
究生教育创新计划基金（2012YJCX14）
收稿日期：2014-11-17
作者简介：侯蕾（1988-），女，在读硕士，专业：谷物化学与品质。

通讯作者：韩小贤（1973-），女，副教授，研究方向：谷物化学与品质。

郑学玲（1972-），女，教授，研究方向：谷物化学与品质。

度分析仪，THZ -82水浴恒温振荡器，TA -XT 2i
Texture Analyser ，Beckman 高速冷冻离心机。

1.3实验方法1.3.1
偏光显微镜观察
将甘油和蒸馏水按照1:1配成溶液，用牙签取少量淀粉，用配置的溶液将淀粉分散且铺平于载玻片上，放置在室温下晾干，将偏光显微镜放大50倍进行观察并拍摄淀粉颗粒的偏光十字图像。

1.3.2淀粉粒度分布测定
打开激光粒度分析仪和循环泵，先预热0.5h ，
用蒸馏水将分析仪和循环泵进行冲洗使得仪器达到最佳工作状态，向进样槽倒入适量蒸馏水后抠出背景，用小烧杯溶解2g 左右淀粉，搅拌均匀后放入进样口，开超声波5min 后点击连续测量，取平均值进行结果保存。

（1）淀粉溶解度和膨润力的测定[3-4]
称取干重为1g （精确至0.001g ）淀粉，用蒸馏水配成50mL 质量分数为2%的淀粉乳，然后放置到85℃的恒温水浴箱中搅拌30min ，水浴后倒入离心管进行离心（3000r/min ，15min ），将上清液取出后放入105℃烘箱进行烘干称重，此部分为水溶性淀粉质量，离心管中沉淀部分为膨胀淀粉，通过下列公式计算淀粉糊和膨润力。

溶解度（%）=
水溶淀粉质量×100%（1）膨润力=
膨胀淀粉质量
淀粉样品质量×（1-溶解度）
（2）
（2）淀粉糊透明度的测定
根据张燕萍[5]的方法稍加改动：称取1.00g 淀粉，配制成质量分数为1%的淀粉乳，放置于密封锥形瓶，进行15min 的沸水浴，随后冷却至室温，用分
光光度计测定放置0、12、24、36、48、60、72h后的淀粉糊在650nm波长下的透光率，测定透光率时用玻璃棒搅匀进行测定，蒸馏水为空白样（透光率为100%）。

（3）淀粉糊冻融稳定性的测定
配制50mL质量分数为3%的淀粉乳，然后进行15min的沸水浴（加热过程中需保持淀粉糊体积不变），在室温下冷却，移取相同质量的淀粉糊至50mL塑料离心管，放置到-20℃冷冻24h，取出后室温下解冻，随后在4000r/min条件下离心20min （如果无水析出，反复冻融至有水析出），使用滤纸过滤，称取滤纸上沉淀物的质量，计算析水率[6]。

析水率(%)=淀粉糊质量-沉淀物质量
淀粉糊质量
×100%（3）（4）淀粉糊凝沉性的测定[7]
称取淀粉2.00g，加入98mL的蒸馏水配制成质量分数为2%的淀粉乳，经过15min沸水浴后（沸水浴过程中需保持淀粉糊体积不变），将淀粉糊倒入100mL的具塞量筒内，观察并记录室温下静置24h 的沉淀部分体积，用24h沉降体积来表示淀粉糊的凝沉性。

（5）淀粉糊化特性的测定
根据美国谷物化学家协会利用快速黏度分析仪测定小麦粉，黑麦粉和淀粉的糊化特性的方法（AACC76-21），称取3.50g（按14%湿基校正）淀粉，加入25mL蒸馏水，然后在RVA仪器上测试。

得到的实验参数：峰值黏度、谷值黏度、衰减值、最终黏度、回生值、峰值时间和糊化温度。

（6）淀粉凝胶特性的测定
将RVA测定完成后，反应杯里的样品放入称量瓶（规格为30×50）中，在室温放置24h，使其成为凝胶，采用质构仪进行测试。

测试探头采用P/10，探头测前下降速度为0.8mm/s，测试速度为0.8mm/s，探头下降距离为20.0mm，测后上升速度为0.8mm/s，两次测定时间间隔为3.0s。

2结果与分析
2.1淀粉颗粒偏光十字的比较
淀粉颗粒是由结晶区和无定形区环状交替形成。

结晶区主要由支链淀粉组成，也含有少量的直链淀粉。

大部分的直链淀粉形成无定形区[8]。

结晶区和无定形区的折射率和密度不同，从而在偏光显微镜下观察淀粉颗粒会产生偏光十字。

不同种类淀粉由于颗粒大小、结晶度等存在差别，则偏光十字的明显程度、位置和偏光性状均有所不同。

由图1可以看出，10种淀粉颗粒都存在偏光十字现象，且相同种类淀粉的偏光十字交叉点和偏光形状相同，但不同种类淀粉间存在差异。

首先小麦淀粉偏光十字不太明显，交叉点位于淀粉颗粒的中心，呈十字交叉；玉米淀粉的偏光现象较明显，交叉点位于颗粒中心，大部分呈十字交叉；土豆淀粉的偏光现象最明显，其存在大小两种颗粒，大颗粒的淀粉偏光十字交叉点偏向淀粉颗粒的一端，呈X型交叉，而小颗粒淀粉十字交叉点多位于颗粒中心，呈十字交叉；红薯淀粉的偏光交叉点位于颗粒中心，呈十字交叉；绿豆淀粉的偏光现象较为明显，大颗粒存在假复粒的现象，小颗粒淀粉十字交叉点位于淀粉颗粒中心位置，多呈十字交叉。

A小麦1S偏光十字
B小麦2S偏光十字
C玉米1S偏光十字
D玉米2S偏光十字
2.3淀粉溶解度和膨润力的比较
不同种类原淀粉的溶解度如图2所示，土豆和
红薯淀粉的溶解度均高于其它3个品种，小麦淀粉的溶解度最低，玉米淀粉的溶解度稍高于小麦淀粉。

土豆和红薯淀粉溶解度的种内差距较大，小麦、玉米和绿豆淀粉溶解度的种内差距较小。

从图3可以得出，膨润力大小顺序为：土豆淀粉＞红薯淀粉＞绿豆淀粉＞玉米淀粉＞小麦淀粉，其中
表1不同种类原淀粉的粒度分布
体积分数/%
样品D10D50D90平均粒径/μm 小颗粒＜10μm 中等颗粒10~30μm 大颗粒＞30μm
小麦1S 2.8688.80119.0910.0557.2241.63 1.15小麦2S 2.5858.11517.769.28261.737.790.51玉米1S 3.1949.38119.8310.5953.6844.98 1.34玉米2S 3.1038.90518.429.97156.9242.50.58土豆1S 5.40317.6839.7520.4624.7552.123.15土豆2S 3.49411.6526.5713.6242.1850.477.35红薯1S 2.6338.8220.610.4456.541.07 2.43红薯2S 2.9878.82618.499.92457.342.090.61绿豆1S 3.69910.1420.5611.2848.9949.47 1.54绿豆2S
4.616
15.1
33.92
17.53
30.54
53.53
15.93
2.2淀粉粒度分布的比较
利用激光粒度分析仪对淀粉进行粒度测定，结果如表1所示，可以看出，土豆淀粉和绿豆淀粉的平均粒径较大，且这两种淀粉的粒径种内差别较大。

其中土豆1S 的D10、D50、D90和平均粒径均大于土豆
2S ，且土豆1S 的大颗粒淀粉体积分数高达23.15%，
远高于土豆2S 。

绿豆2S 的D10、D50、D90、平均粒径、中等颗粒体积分数和大颗粒体积分数均高于绿豆1S ，其中绿豆1S 和绿豆2S 平均粒径分别为
11.28和17.53，大颗粒体积分数分别为1.54%和15.93%。

对于所选品种，小麦淀粉、玉米淀粉和红薯
淀粉的粒度种内差别较小。

图1不同种类淀粉的偏光十字观察
F 土豆2S 偏光十字
G 红薯1S 偏光十字
H 红薯2S 偏光十字
I 绿豆1S 偏光十字
J 绿豆2S 偏光十字
E 土豆1S 偏光十字
表2
不同种类原淀粉的透明度
%
样
品
0h 12h 24h 36h 48h 60h 72h 小麦1S 9.618.48.188.067.87
7.87
7.84小麦2S 6.71 6.46 6.17 6.16 6.15 6.13 6.12玉米1S 21.420.920.720.720.520.620.4玉米2S 18.918.418.117.917.617.717.2土豆1S 78.675.273.672.972.472.271.9土豆2S 35.833.733.132.532.031.231.2红薯1S 33.131.831.431.431.230.930.7红薯2S 25.423.623.523.223.122.922.6绿豆1S 25.525.025.124.724.824.123.5绿豆2S
21.5
20.7
20.2
19.6
19.319.1
18.9
注：结果均为两次平行实验的平均值。

红薯1S 和红薯2S 的膨润力差别较小，土豆淀粉、玉米淀粉和绿豆淀粉的种间差别较大，且绿豆1S 膨润力略低于红薯淀粉。

图2不同种类原淀粉的溶解度
图3不同种类原淀粉的膨润力
2.4淀粉透明度的比较
淀粉糊的透明度会影响食品的加工品质
[9]
，透
明度反应的是淀粉与水结合的能力，通常用淀粉糊的透光率来表示透明度的高低。

影响淀粉糊透明度的因素很多，其中淀粉分子的分支特性较为重要[10]。

直链淀粉含量越高，淀粉糊越易发生回生，使得淀粉糊透明度降低。

如表2所示：对于所选十种淀粉，随着放置时间的延长，淀粉透明度都有下降趋势，说明随着时间延长，淀粉分子重新排列相互缔合程度增加，发生回生，使得透明度有下降趋势。

不同种类淀粉所含的直链淀粉含量不同，淀粉颗粒大小也不同，则会具有不同的透明度。

通过比较不同种类淀粉透明度可得出，土豆淀粉的透明度最高，可能是由于土豆淀粉粒径较大，结构较松散所致[11]。

土豆1S 远高于土豆2S ，其种内差别最大，这可能是由于土豆1S 中直链淀粉含量低于土豆2S ，则土豆1S 比土豆2S 难发生回生，使得其透光率高于土豆2S 。

红薯1S 略低于土豆2S ，小麦淀粉的透明度最低，玉米淀粉透明度略高于小麦淀粉。

则可知，土豆淀粉与水结合能力最强[12]，最难发生回生，其次为红薯淀粉，而小麦淀粉与水结合能力最弱。

2.5淀粉糊冻融稳定性的比较
冻融稳定性是淀粉糊经过冷冻处理，取出融化
后保持原来胶体结构的性质[13]，是淀粉是否有利于制作冷冻食品的重要指标之一。

析水率可表征淀粉的冻融稳定性，析水率越高，冻融稳定性越差，反之越好。

从图4可以得出，土豆淀粉和红薯淀粉的析水率最高，说明其冻融稳定性最差。

玉米淀粉的析水率最低，则可知，玉米淀粉冻融稳定性最好。

则可知土豆和红薯淀粉不适合用做冷冻食品，玉米淀粉较适合做冷冻食品。

图4
不同种类原淀粉的析水率
2.6淀粉糊凝沉性的比较
凝沉性是淀粉分子发生重排的过程，是淀粉糊的重要性质之一。

影响淀粉凝沉的因素有很多，如：淀粉种类、直支比、结晶结构和淀粉组分等[14-15]。

从图5可知：土豆淀粉的沉降体积最高，说明土豆的凝沉性最差[16-17]，形成凝胶的能力最弱。

这可能是由于土豆淀粉不容易发生回生所致，此趋势与土豆淀粉透明度最高相一致。

绿豆淀粉沉降体积最小，在放置过程中，绿豆淀粉最早发生沉降，沉降体积最先稳定，是由于绿豆淀粉最易发生回生，导致其易发生沉降。

说明绿豆淀粉的凝胶能力为所选品种中最强。

红薯淀粉的沉降体积略低于土豆淀粉。

各种淀粉种间凝沉性存在差别，土豆1S 沉降体积高于土豆2S ，这可能是由于土豆1S 中直链淀粉含量低于土豆2S ，淀粉分子难重新发生缔合所致，与土豆1S 透明度高
的凝胶特性存在差异，同种类淀粉种间差异也较大。

其中绿豆淀粉的硬度、脆度、胶黏性和咀嚼性都远高于其它种类淀粉，两中绿豆之间凝胶特性差别较大。

绿豆1S 的硬度、脆度、胶黏性和咀嚼性均低于绿豆2S ，绿豆2S 的粘附性和凝聚性最低，分别为-1405.1和0.39。

土豆淀粉和红薯淀粉的硬度、脆度相对较低，其中红薯1S 硬度最低，仅63.1g ，其胶黏性和咀嚼性也最低，分别为38.4和24.6。

3结论
不同种类淀粉的理化性质不同，比较结果如下：（1）通过对淀粉颗粒进行偏光显微镜观察看出，
表3
不同种类原淀粉的糊化特性
样
品
峰值黏度
谷值黏度
衰减值
最终黏度
回生值
峰值时间
糊化温度
/cp
/cp /cp /cp /cp /min /℃小麦1S 4752395779554871530 6.7870.25小麦2S 42133111110249161805 6.5264.40玉米1S 48272891193644041513 4.6574.28玉米2S 46242975164943261351 5.1259.10土豆1S 1305820561100257283672 3.2269.83土豆2S 81994169403053431174 4.0563.60红薯1S 61252465366137371273 4.0963.63红薯2S 51182945217343881443 4.5250.40绿豆1S 89124409450364422033 4.3271.90绿豆2S
7079
4138
2942
8582
4444
4.25
71.53
注：结果均为两次平行实验的平均值。

度可用来表征淀粉是否容易糊化，糊化温度越低则表示淀粉越易发生糊化。

从表3可以看出，峰值黏度的大小顺序为：土豆淀粉＞绿豆淀粉＞红薯淀粉＞玉米淀粉＞小麦淀粉，何义萍[19]研究土豆淀粉、玉米淀粉和小麦淀粉的糊化特性所得结果与本文一致。

品种内比较可知，土豆1S ＞土豆2S ，绿豆1S ＞绿豆
2S ，红薯1S ＞红薯2S ，玉米1S ＞玉米2S ，小麦1S ＞小麦2S ，这是由于支链淀粉含量是影响峰值黏度的一
个重要因素，其与峰值黏度呈正比关系[20]，从表1可知直链淀粉含量和总淀粉含量，计算可得种内支链
淀粉含量的大小顺序，与此峰值黏度的种内差异相一致。

从衰减值的比较可以看出，土豆1S 的衰减值最大，其次为绿豆1S ，而小麦淀粉和玉米淀粉的衰减值较小，其中小麦淀粉衰减值最低，说明土豆1S 的淀粉糊黏度热稳定性最差，而小麦淀粉和玉米淀粉糊黏度热稳定性较好。

从糊化温度可以看出，对于所选品种，种内差别较大，其中两种绿豆淀粉的糊化温度基本相同，玉米1S 最难糊化，而红薯2S 糊化温度最低，最易发生糊化。

于土豆2S 的结果一致。

红薯1S 的凝沉性比红薯2S 差，原因同土豆淀粉。

图5
不同种类原淀粉的沉降体积
2.7淀粉糊化特性的比较
利用快速黏度分析仪（RVA ）来测定淀粉的糊化特性，可以得出的主要参数如下：峰值黏度、谷值黏度、衰减值、最终黏度、回生值和糊化温度。

其中峰值黏度，衰减值和糊化温度这3个指标对淀粉的应用具有较为重要的指导作用[18]，峰值黏度反映了淀粉的膨胀力，而衰减值表示淀粉糊黏度热稳定性的强弱，其值越大说明淀粉糊黏度热稳定性越差，糊化温
2.8淀粉凝胶特性的比较
淀粉糊凝胶特性通过TPA 来进行测定，测定的参数主要有硬度、脆度、粘附性、弹性、凝聚性、胶黏性和咀嚼性等。

其中硬度表示的是物体变形所需要的力；脆度表示的是破碎产品所需要的力；粘附性指的是食品表面和其他物体附着时，剥离所需要的力；弹性为物体在外力作用下发生形变时，撤去外力后恢复原来状态的能力；凝聚性为形成食品形态所需内部结合力，其反映了凝胶内部粘结的紧密程度和抵抗外界破坏的能力；胶黏性和咀嚼性分别为半固体、固体咀嚼成能够吞咽状态所需要的能量。

从表4可以看出，对于所选样品，不同种类淀粉
表4不同种类原淀粉的凝胶特性
样品硬度脆度粘附性弹性凝聚性胶黏性咀嚼性回弹性/g/g/(g·sec)/g/sec/(g2·sec)/sec 小麦1S228.3211.6-587.60.730.47108.179.20.07小麦2S143.6170.0-1012.10.920.5868.162.10.04玉米1S206.6216.0-420.00.670.4183.856.50.06玉米2S157.5157.4-788.60.840.6082.063.80.04土豆1S151.2148.6-218.60.580.5380.046.10.18土豆2S164.9147.8-776.50.950.5271.268.10.05红薯1S63.162.5-220.00.640.6138.424.60.11红薯2S157.7114.6-538.80.880.6282.264.20.05绿豆1S359.0462.8-598.50.890.42124.2116.30.03绿豆2S564.6575.6-1405.10.860.39217.5187.50.05注：结果均为两次平行实验的平均值。

小麦淀粉偏光十字不明显，呈十字交叉。

玉米淀粉和绿豆淀粉的偏光十字较明显，其中绿豆淀粉的大颗粒存在假复粒的现象。

土豆淀粉的偏光十字最明显，存在大小两种颗粒。

淀粉种间偏光十字现象基本相同，不存在明显差异。

土豆淀粉和绿豆淀粉的平均粒径较大，且这两种淀粉的粒径种内差别较大。

小麦淀粉、玉米淀粉和红薯淀粉的粒度种内差别较小。

（2）不同种类淀粉溶解度、膨润力和透明度的大小顺序均满足：土豆淀粉＞红薯淀粉＞绿豆淀粉＞玉米淀粉＞小麦淀粉，且淀粉种内存在一定差异。

十种淀粉的透明度均随淀粉糊放置时间的延长而降低，前12h透明度下降较快，12h后下降趋势变缓。

通过对淀粉析水率测定得出，土豆淀粉和红薯淀粉冻融稳定性最差，玉米淀粉冻融稳定性最好。

对淀粉沉降体积测定可知，绿豆淀粉最易发生沉降，其凝胶能力最强，土豆淀粉最难发生沉降，沉降体积最大，凝胶能力最弱，淀粉糊最稳定。

（3）利用RVA测定淀粉糊化特性，峰值黏度大小顺序为：土豆淀粉＞绿豆淀粉＞红薯淀粉＞玉米淀粉＞小麦淀粉。

土豆1S的淀粉糊黏度热稳定性最差，而小麦淀粉和玉米淀粉糊黏度热稳定性较好。

从糊化温度可以看出，对于所选品种，种内差别较大，其中两种绿豆淀粉的糊化温度基本相同。

对于所选样品，不同种类淀粉的凝胶特性存在差异，同种类淀粉种间差异也较大。

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