水含量对普通荞麦粉和荞麦淀粉热性能的影响

水含量对普通荞麦粉和荞麦淀粉热性能的影响

吐然克孜食品102 10108074

摘要：普通荞麦由于其理想的口味、质构和营养被广泛利用于食品工业。利用差示扫描量热仪（DSC）研究了水含量在20%~80%的荞麦粉和荞麦淀粉对其热性能的影响。温度参数设置范围为40.0o C~105.0o C以及60.0o C ~160.0o C。荞麦粉的糊化温度在60o C ~85o C，且糊化温度随着水含量的升高而下降。荞麦分离淀粉的糊化温度范围较窄，在60 o C ~75 o C。二次扫描中荞麦粉和荞麦淀粉的冰转化峰的T o、T p、T c、ΔH随着水含量的升高而升高。另外，还测定了它们的黏度、结晶度以及老化性。

关键词：荞麦粉、荞麦淀粉、水含量、DSC

1 引言

荞麦作为作物的一种却未能被充分利用，其属于蓼科植物且在许多国家都有广泛的种植。Fagopyrum esculentum Moench（普通荞麦或者甜荞麦）和Fagopyrum tartaricum（苦荞麦）是两种主要类型。荞麦外壳、种子、碎粒包含许多营养成分，包括淀粉、蛋白质、类黄酮、必需氨基酸、植物甾醇、矿物元素、膳食纤维、低聚糖、不饱和脂肪酸、芦丁和抗氧化成分。由于荞麦的功能和感官特性，其对于食品工业来说，具有极大的生产和市场机遇，通常用来生产酒精饮料、意大利面、杂粮面包和面条。然而，水含量对其热变化性能的影响却较少报道，而水含量对杂粮粉的利用和贮存具有极大的影响。在一定程度上，淀粉含量决定了荞麦粉的性质。荞麦淀粉与玉米淀粉、土豆淀粉和木薯淀粉具有相似的结构和颗粒大小分布。比较了荞麦全粉和荞麦分离淀粉中各成分（淀粉、纤维、脂类）的热性质。因此，评估已糊化的荞麦粉的热性能极为重要。

查实扫描量热仪是用于测定农业产品热转变性质最为常用的方法。许多研究都分析了粉-水系统或者淀粉-水系统的热性质。他们的结果显示在淀粉或粉糊化过程中，水含量极大地影响了热转变温度（开始转变温度T o、峰值转变温度T p、结束转变温度T c、玻璃化温度T g）和总焓变（ΔH）。小麦、玉米、大米、土豆的热性质都被广泛研究。一些研究报道了荞麦粉和荞麦淀粉的热性质和理化性质。但是关于它的凝固和之后的贮存中再次加热的过程的讨论很少。

老化是由时间和温度共同决定的行为，他出现于淀粉糊化之后。贮存一段时间的已糊化小麦淀粉、大米淀粉、玉米淀粉、土豆淀粉以及修饰淀粉都由DSC再次加热进行研究。结果表明，老化焓贡献于相应规则或不规则的结晶度

本研究主要确定了水含量对普通荞麦粉和荞麦淀粉热性能的影响。研究了在

40.0o C~105.0 o C以及60.0 o C ~160.0 o C温度范围内的糊化、冰点融化以及老化特性。通过流变学方法和X-射线衍射测定了了其黏度和结晶度。

2 材料和方法

2.1 材料

全谷普通荞麦粉购于位于中国内蒙古自治区的中美合资企业吴家食品公司。荞麦粉的主要成分为：54.5%淀粉、3.1%脂类、3.3%灰分、14.7%其他。将荞麦粉置于蒸发锅中并于干燥柜中于103±2o C下贮存12小时以去除多余的水分，再将其置于室温下密封的干燥器中。用蒸馏水调整不同的水分含量。

2.2 荞麦淀粉提取

通过已报道的方法步骤的组合和修改来分离荞麦粉中的荞麦淀粉。荞麦预浸在去离子水中24 小时。经5分钟的搅拌，浆液100目和160目筛子过筛。丢弃纤维素后，滤液通过均质机在10 bar压力下均质。浆液在4000转离心10分钟，弃去上清液。沉淀通过0.02M氢氧化钠水溶液再次悬浮24小时来去除蛋白和脂类。3次操作清洗、过滤、离心。最后一步即是沉淀在真空干燥器中与45o C干燥12小时来得到干燥的分离淀粉。

2.3 黏度分析

通过快速动态流变仪得到荞麦粉和荞麦淀粉的连续黏度图。通过操作手册进行仪器的校准和平衡。用标准40mm的铝锅进行DSC实验，并在其边缘涂上硅油以防水分蒸发。样品首先转移至珀尔帖板，然后样品的几何差异降至1000微米的距离，最后对外围过剩的材料进行修剪。在样品于50.0o C下平衡2分钟后，以12.0o C/min的速度将温度从50.0o C升至95.0o C。在95o C保持两分钟，然后以相同的速率冷却至50o C。荞麦粉和荞麦淀粉都在固体含量为12%的情况下测定。还测定了糊化温度，黏度峰值温度，黏度峰值以及其他性质参数。流变优势软件用于数据分析。

2.4 X-射线衍射

利用X-射线衍射器进行干燥荞麦粉、分离荞麦淀粉和糊化荞麦粉的X-射线衍射实

验。用特定的玛瑙研钵研磨样品使其通过160 目筛子。粉质X射线衍射在36 kV和20 mA 条件下由镍铜辐射进行。其颗粒强度由闪烁计数器测定。粉质样品以1o/min的速度从10o至35o进行扫描，间隔采样为0.02o。强度值由积分计算而得。每个样品至少做两次平行实验。

2.5查实扫描量热仪

2.5.1样品准备

样品（8~14mg，包括杂粮粉或杂粮淀粉和去离子水）由精确度为0.1mg的电子称称量。为了获得一定范围的固体含量（20%~80%，mg/μL，w/v）,用为注射器直接将去离子水注入铝锅中。荞麦粉或荞麦淀粉和水的混合物及时用盖子密封。每个样品在实验之前至少在室温下平衡6小时。

2.5.2 荞麦粉

用DSC设备进行查实扫描量热。该仪器用根据操作指导使用铟（156.61o C熔化温度，28.71 J/g融化焓）进行校准。持续以50 ml/min的速度通入液氮使腔室保持无水蒸气的一致环境。根据已报道的步骤的改造来获得普通荞麦分的转变温度和焓变。所有的样品首先在40~105 o C温度范围内以5o C/min进行扫描，然后冷却至-60 o C保持2 分钟，最后再次以5 o C/min的速度升温至160 o C。利用一个空的密封铝锅作为对照。记录开始糊化温度（To），最大峰值糊化温度（Tp），结束糊化温度（Tc）以及焓变(ΔH)。设备的灵敏度为1μW。每秒测定5 个热流数据。取三组平行样的平均值。

2.5.3 荞麦淀粉

所有含不同水分含量的荞麦淀粉样品也通过与荞麦粉相同的测定方法用DSC进行实验。

2.5.4 老化

所有糊化的荞麦粉在室温下贮存1、2、4和8 周后，用DSC以5.0o C /min的速度从-60 o C升温至160 o C.

2.5.5数据分析

转变温度范围和峰值区域都通过TA设备分析软件4.3A进行分析。DSC数据由SAS 进行统计学分析，在置信水平为5% 条件下以t-检验估计其显著性差异。

3 结果与讨论