几种淀粉的糊化特性及力学稳定性

第24卷第10期农业工程学报V ol.24 No.10
2008年10月 Transactions of the CSAE Oct. 2008 255
几种淀粉的糊化特性及力学稳定性
付一帆，甘淑珍，赵思明※
（华中农业大学食品科技学院，武汉 430070）
摘 要：为探索淀粉糊化的力学稳定性，以不同来源淀粉为原料，采用快速黏度分析仪于不同搅拌速度下，研究外力作用对淀粉糊化特性的影响，为淀粉质食品的品质控制提供依据。

结果表明，不同来源淀粉的黏度曲线及其力学稳定性有差异。

以小麦淀粉的糊化温度最低；马铃薯淀粉糊的黏度和温度稳定性最大；马铃薯和莲子淀粉的峰值黏度较高，冷糊稳定性好；莲子淀粉的热糊稳定性差；玉米淀粉糊易于老化。

外力作用对淀粉糊的黏度曲线有影响。

较强的外力作用后，会导致淀粉糊的强度、黏度和糊化温度降低，改善热糊稳定性和冷糊稳定性。

淀粉糊化的力学稳定性与其颗粒强度有关，较大颗粒强度的淀粉的力学稳定性较好。

关键词：淀粉，力学稳定性，黏度，糊化
中图分类号:TS210.1，TS201.7 文献标识码：B 文章编号：1002-6819(2008)-10-0255-03
付一帆，甘淑珍，赵思明. 几种淀粉的糊化特性及力学稳定性[J]. 农业工程学报，2008，24(10)：255－257.
Fu Yifan, Gan Shuzhen, Zhao Siming. Gelatinization characteristics and mechanical stability of various starch sources[J]. Transactions of the CSAE, 2008,24(10)：255－257.(in Chinese with English abstract)
0 引 言
淀粉质食品是重要的食品种类，其制作通常要在一定的湿
热和外力作用[1,2]下形成溶胶和凝胶，进而完成某种食品的加工。

不同来源的淀粉在分子结构和性质上均有较大差异[3-9]，这
些都会导致其糊化特性的差异[3]。

目前，国内外学者对淀粉糊
化特性的研究多集中在温度[4,10-13]对糊化特性的影响，采用快速
黏度分析仪（RV A）标准模式在一定转速下测试淀粉的糊化过
程[14]。

许多淀粉质食品须在不同的搅拌等外力作用下加工，以
形成不同质地和口感的食品，但淀粉糊化过程力学性质规律的
研究少见报道。

本研究以不同来源的5种淀粉为原料，采用RV A测试不同
来源淀粉的糊化特性,并研究不同搅拌速度对淀粉浆糊化过程
和糊化特性的影响，探讨淀粉糊化过程及淀粉糊的力学稳定性，为淀粉质食品的品质控制提供依据。

1 材料与方法
1.1 材料
大米（籼型）、小麦、玉米、马铃薯、莲子均为市售。

采用
碱浸法提取大米淀粉[4]，水磨法提取小麦淀粉[10]、马铃薯淀 粉[10]、玉米淀粉[15]和莲子淀粉。

采用文献[16]的方法测得大米、小麦、玉米、马铃薯和莲子淀粉的碘兰值（Blue Value，BV）
分别为0.579，0.762，0.658，0.823和0.989。

1.2 仪器
RV A—3D型快速黏度分析仪（澳大利亚Newport Scientific PtyLtd.公司），用TCW（Thermal Cycle for Windows）配套软件
进行数据记录和分析。

1.3 方法
准确称取一定量的样品，加入到装有25.0 mL蒸馏水的样
品盒中，充分搅拌后，置于RV A样品槽内，按照美国谷物化学
收稿日期：2007-12-28 修订日期：2008-09-04
基金项目：国家大学生创新性实验计划资助
作者简介：付一帆（1987－），女，主要从事淀粉资源深加工的研究。

武汉华
中农业大学食品科技学院，430070。

Email: fuyifan@
※通讯作者：赵思明（1963－），女，教授，主要从事食品大分子结构及功
能特性的研究。

武汉 华中农业大学食品科技学院，430070。

Email: zsmjx@ 家协会（AACC66-21）的方法。

最初10 s 以960 r/min搅拌，形成均匀悬浊液后，采用不同转速至试验结束。

测试过程的温度采用Std1升温程序进行[17]，即初始温度为50℃保持1 min，然后以12℃/min 升到95℃(3.75 min)，在95℃保持2.5 min，再以12℃/min降至50℃(3.75 min)并保持1.5 min，整个测定过程历时12.5 min。

从而测出不同淀粉在各种转速搅拌下黏度变化的糊化曲线，供分析比较。

2 结果与分析
2.1 不同来源淀粉的糊化特性
图1是5种不同来源淀粉在160 r/min时的RV A糊化曲线，表1是糊化过程相应的特征值。

当温度小于淀粉初始糊化温度时，由于淀粉粒仅作有限膨胀[12]，淀粉黏度较低，曲线平坦。

随加热时间延长，支链淀粉微晶束首先熔融[11]，淀粉粒剧烈膨胀，导致黏度的突然上升；随后，直链淀粉向水中扩散，形成胶体网络[11,12]，淀粉粒充分膨胀，从而使糊化曲线上升至最高峰，并形成淀粉糊。

然后，淀粉粒中支链淀粉分子链进一步伸展，颗粒破裂，直链淀粉进一步向水中分散[14]，导致黏度下降。

这一过程常用降落值表示，反映了淀粉的热糊稳定性。

到达最低黏度后，随温度下降，淀粉糊的流动阻力增大，导致黏度又呈现上升趋势，这一过程反映了淀粉冷糊的稳定性和老化趋势。

淀粉黏度曲线的特征与淀粉的来源[3-8]、颗粒形貌[1,4,7,8,18]、粒径[6]、相对分子质量[18]、直链淀粉与支链淀粉的比例[5,19]等因素有关。

注：转子转速160 r/min
图1 不同来源淀粉的糊化曲线
Fig.1 Gelatinization curves of starches from various sources
256 农业工程学报 2008年
表1 不同来源淀粉的糊化特征值
Table 1 Gelatinization characteristics of starches from various sources 淀粉来源 起始糊化温度
/℃
峰值黏度 /mPa·s
降落值 /mPa·s
回升值 /mPa·s
马铃薯 75.6 9409
- - 小麦 65.2 4142 1684 1720 大米 81.2 6122 2747 1680 莲子 78.8 9392 3341 650 玉米
78.0 5210 1844 2155
注：“-”表示未测出，转子转速为160 r/min 。

由图1和表1可知，5种淀粉中，以小麦淀粉的糊化温度
最低（表1），这是由于其直链淀粉含量较低[7]；马铃薯和莲子淀粉的峰值黏度较高，这是由于它们的直链淀粉含量低，并且
粒径较大[6,20]，
在糊化过程中淀粉颗粒膨胀程度较大。

以莲子淀粉的降落值最大，表明溶胀后的莲子淀粉颗粒强度小，易于破裂，导致其热糊稳定性差。

玉米淀粉的回升值最大，其次依次为小麦淀粉、大米淀粉和莲子淀粉，这是由于玉米直链淀粉聚合度高[9]，支链淀粉外链较长，因此淀粉易于老化。

马铃薯淀粉未观察到降落值和回升值，表明溶胀后淀粉颗粒强度大，不易破裂。

由于马铃薯淀粉的分子聚合度较低[9]，支链淀粉的外链较短[9]，并且马铃薯淀粉分子上有天然的磷酸基[21-23]，因而有很强的水合能力，不易老化，冷糊较稳定，所以无黏度降低。

2.2 外力对糊化特性的影响 2.2.1 外力对糊化过程的影响
以转子的不同转速表示外力作用的大小。

几种淀粉的黏度曲线的影响规律相似，不同转速下的黏度曲线见图2(玉米淀粉)。

由图2可知，随转速增大，曲线特征未发生变化，但黏度值下降，表明随转速增大，切应力增大，颗粒破裂程度增大，
导致流动阻力下降，因此黏度下降。

图2 不同转速下玉米淀粉的黏度曲线
Fig.2 Viscosity curves of corn starch at different rotate speeds
2.2.2 外力对糊化温度的影响
图3是转速对起始糊化温度的影响。

由图3可知，随转速增大，大米、马铃薯和玉米淀粉起始糊化温度略有降低，而莲子和小麦淀粉的变化较小。

大米淀粉的起始糊化温度受转速影响较其它淀粉大，小麦淀粉和莲子淀粉的起始糊化温度几乎不受外力作用影响。

这是
因为大米淀粉颗粒为多面体结构[6]，小麦淀粉为球形结构[6]，
莲子淀粉颗粒主要呈多边形状，小颗粒呈球形[20]
，由于越接近球形的颗粒结构越稳定，抗外力作用能力越强，在外力作用下膨胀较小，因此糊化温度变化较小。

2.2.3 外力对峰值黏度的影响
图4为不同转速对峰值黏度的影响。

由图4可知，随转速
增大，峰值黏度减小，这是由于淀粉颗粒糊化时吸水溶胀而变软，随机械剪切力作用的增大，破裂程度增大，导致峰值黏度
下降。

图3 外力对起始糊化温度的影响
Fig.3
Effect of external force on the starting gelatinization temperature
图4 外力对峰值黏度的影响
Fig.4 Effect of external force on the peak viscosity
不同转速下，马铃薯和莲子淀粉的峰值黏度都很接近，且它们的峰值黏度最大，其次依次为大米淀粉、玉米淀粉和小麦淀粉。

转速对莲子淀粉和马铃薯淀粉峰值黏度的影响大于另外3种淀粉，表明在糊化后，莲子和马铃薯的膨胀淀粉粒和淀粉糊抗外力作用的能力较低。

2.2.4 外力对降落值的影响
除马铃薯外，所有淀粉糊在不同转速下均呈现出不同程度的降落值。

图5为转速对淀粉黏度降落值的影响。

由图5可知，随转速增大，降落值呈下降趋势。

表明随转速增大，到达峰值黏度后淀粉颗粒的破裂减弱，热糊稳定性增强。

结合峰值黏度（图4）
可知，淀粉颗粒的破裂主要是在到达峰值黏度前产生的。

图5 外力对降落值的影响
Fig.5 Effect of external force on the breakdown value
以莲子淀粉的降落值最大，其次依次为大米、玉米和小麦淀粉。

转速对莲子淀粉降落值的影响大于其它淀粉，表明在糊化之后，其糊抗外力能力弱，热糊稳定性差。

而马铃薯淀粉的热糊力学稳定性好。

2.2.5 外力对回升值的影响
图6为转速对回升值的影响。

由图6可知，随转速增大，回升值下降，表明提高转速可使淀粉糊胶体网络结构在较低温
第10期付一帆等：几种淀粉的糊化特性及力学稳定性 257
下的稳定性增强，冷糊稳定性更好。

以玉米淀粉的回升值最大，其次依次为小麦淀粉、大米淀粉和莲子淀粉。

转速对莲子淀粉回升值的影响最小，表明莲子淀粉糊形成的淀粉溶胶网络结构强度较大，不易受到外力作用的破坏。

马铃薯淀粉糊在不同转速下均没有观察到黏度的回升现象，表明其低温力学稳定性好。

图6 外力对回升值的影响
Fig.6 Effect of external force on the setback value
3 结 论
不同来源淀粉的黏度曲线有差异。

以小麦淀粉的糊化温度最低；马铃薯淀粉糊的黏度和温度稳定性最大，易于制作高强度食品；马铃薯和莲子淀粉的峰值黏度较高，冷糊稳定性好，易于制作方便食品；莲子淀粉的降落值最大，热糊稳定性差，高温下快速搅拌后黏度迅速下降，从而获得柔软的食品质地；玉米淀粉糊的回升值最大，易于低温老化。

外力作用对淀粉的黏度曲线有影响。

较强的外力作用后，会导致淀粉糊的强度、黏度和糊化温度降低，而其抗老化能力提高。

采用较强的外力可制作质地均匀、口感柔软的淀粉质食品。

淀粉糊化的力学稳定性与其颗粒强度有关，以莲子和小麦等原淀粉颗粒强度较大的淀粉糊化起始的力学稳定性好，大米淀粉最差；以莲子等淀粉溶胀后强度较小的淀粉的热糊力学稳定性较弱，但其淀粉糊的低温老化力学稳定性好。

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Gelatinization characteristics and mechanical stability of various starch
sources
Fu Yifan, Gan Shuzhen, Zhao Siming※
(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)
Abstract: Effects of external force on the gelatinization characteristics of starches from various sources were studied at different rotate speeds by a rapid viscosity analyzer. The gelatinization behavior under various external force and the mechanical stability of starch paste were assessed for the quality control of starchy foods. Viscosity curve and mechanical stability depended on sources of starch. Among the starches, wheat starch had the lowest gelatinization temperature. Potato starch paste showed the highest viscosity and temperature stability. Potato and lotus-seed starches exhibited high viscosity and cold paste stability. Lotus-seed starch showed the lowest hot paste stability. Corn starch had easy retrogradation. External force could affect the viscosity curves of the starches .Stronger external force could depress intensity, viscosity and gelatinization temperature of the starch paste, and improve stability of both hot paste and cold paste. Mechanical stability of the starch paste was related to the intensity of starch granule. The starch granule with high intensity owned high mechanical stability.
Key words: starche, mechanical stability, viscosity, gelatinization。