一種蓮籽淀粉顆粒特性的研究

陳學(xué)玲，關(guān)健，梅新，程薇，王少華，何建軍

（1.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/湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工分中心，武漢，430064）

一種蓮籽淀粉顆粒特性的研究

陳學(xué)玲，關(guān)健，梅新，程薇，王少華，何建軍

（1.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/湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工分中心，武漢，430064）

以湖北產(chǎn)干蓮籽為研究對象，采用水提自然沉降法自制蓮籽淀粉，研究了蓮籽淀粉顆粒的形態(tài)、大小、偏光十字、晶體結(jié)構(gòu)等特性。研究結(jié)果表明，蓮籽淀粉顆粒表面光滑、大小不一，大多數(shù)呈卵圓形，偏長，少數(shù)為圓形；蓮籽淀粉的粒徑分布相對集中，顆粒之間的粒徑差別相對較小，粒徑分布區(qū)間為5～30 μm，中位粒徑D50為11.432 μm；顆粒具有環(huán)層結(jié)構(gòu)，有明顯的輪紋；具有清晰的偏光十字，有的呈“十”字形，有的呈“X”形，都交叉于顆粒中心；結(jié)晶結(jié)構(gòu)屬于A型，結(jié)晶度為30.71%。

蓮籽；淀粉；顆粒特性

蓮籽，又名蓮實、蓮米、水芝丹，是睡蓮科蓮屬植物的種子，原產(chǎn)我國，主要分布在湖北、湖南、江西、福建、江蘇、浙江、安徽等平原水域地區(qū)，是我國重要的水生蔬菜資源。蓮籽具有豐富的營養(yǎng)保健價值和藥理活性成分，是一種很好的藥食同源的原料。淀粉是蓮籽的主要成分，占蓮籽干物質(zhì)的50%～60%。淀粉的顆粒特性主要是指淀粉顆粒的形態(tài)、大小、輪紋、偏光十字和晶體結(jié)構(gòu)等。不同植物來源的淀粉具有不同的顆粒特性。淀粉顆粒特性與其功能密切相關(guān)，還可用于鑒別淀粉的來源和種類[1～5]。因此，研究不同來源的蓮籽淀粉顆粒特性顯得十分重要。通過蓮籽淀粉顆粒特性的研究，為蓮籽淀粉質(zhì)食品的開發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

干蓮籽為湖北省蓮藕工程研究中心培植的鄂藕蓮（雜）3號蓮籽，所用試劑均為分析純。

儀器設(shè)備：XMTD-6000型水浴鍋，由長風(fēng)公司生產(chǎn)；DT5-4B型離心機，由北京時代北利離心機公司生產(chǎn)；Winner3003型干粉激光粒度分析儀，由濟南微顆粒技術(shù)有限公司生產(chǎn)；X'Pert Pro型X-衍射儀，由荷蘭帕納科公司生產(chǎn)；DSC200F3型差示量熱掃描儀，由德國耐馳科學(xué)儀器公司生產(chǎn)；S-450型掃描電鏡，由日本日立公司生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

①蓮籽淀粉的提取 將干蓮籽粉碎后加入少量水中，置于高速組織搗碎機破碎、過濾，然后靜置沉淀6 h，棄去上清液，下層沉淀用蒸餾水清洗，再靜置沉淀，反復(fù)7~8次，然后于50℃烘箱中烘干，即得蓮籽淀粉樣品。

②蓮籽淀粉特性 a.蓮籽淀粉顆粒特性。淀粉的顆粒特性主要是指淀粉顆粒的形態(tài)、大小、輪紋、偏光十字和晶體結(jié)構(gòu)等。輪紋結(jié)構(gòu)又稱層狀結(jié)構(gòu)，各輪紋層圍繞的一點叫“粒心”或“臍點”。不同種類的淀粉根據(jù)其粒心和輪紋情況，可分為單粒、復(fù)粒和半復(fù)粒3種。此外，淀粉顆粒具有雙折射性，在偏光顯微鏡下可以觀察到顆粒的偏光十字[1，2]。

b.光學(xué)顯微鏡觀察。用金相顯微鏡觀察蓮籽淀粉顆粒粒度大小、形狀和偏光十字，并拍照。

c.表面結(jié)構(gòu)。蓮籽淀粉顆粒的表面結(jié)構(gòu)用電子掃描顯微鏡觀察，并拍照。

d.淀粉晶體特性的測定。采用X-射線衍射儀測定。X-衍射條件如下：Cuk α輻射，管壓40 kV，管流40 mA，掃描角度范圍（2θ 5°~60°）。

e.淀粉顆粒粒度分布測定。采用激光粒度分析儀測定蓮籽淀粉的粒度，得到淀粉的粒徑大小及分布，重復(fù)3次。將蓮籽淀粉干樣分散后上樣分析，分析模式：自由分布。量程：0.10~300 μm。

f.淀粉顆粒比表面積測定。采用激光粒度儀測試淀粉的比表面積，得到樣品顆粒的比表面積，重復(fù)3次。將蓮籽淀粉干樣分散后上樣分析，分析模式：自由分布。量程：0.10~300 μm。

2 結(jié)果與分析

2.1 金相顯微鏡觀察結(jié)果

用金相顯微鏡放大400倍觀察蓮籽淀粉顆粒并拍照如圖1，可見蓮籽淀粉顆粒大小不一，大多數(shù)呈卵圓形、偏長，少數(shù)為圓形；顆粒具有環(huán)層結(jié)構(gòu)，有明顯的輪紋；具有清晰的偏光十字，有的呈“十”字形，有的呈“X”形，都交叉于顆粒中心。

2.2 掃描電鏡觀察結(jié)果

蓮籽淀粉顆粒的表面結(jié)構(gòu)見圖2，可見蓮籽淀粉顆粒大小不一，大多數(shù)呈卵圓形、偏長，少數(shù)為圓形，跟光學(xué)顯微鏡觀察到結(jié)果一致。

2.3 淀粉顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)

根據(jù)淀粉的X射線衍射圖譜，淀粉大致可以分為A、B、C、V四大類，這4種衍射圖譜分別與不同的淀粉植物來源相關(guān)。A型主要來源于谷類淀粉，如玉米淀粉、小麥淀粉等，其對應(yīng)的X射線衍射圖譜中，在15°、17°、18°和23°有較強的衍射峰；B型來源于塊莖類淀粉，如馬鈴薯淀粉、芭蕉芋淀粉等，在其衍射圖譜中5.6°、17°、22°和24°有較強的衍射峰出現(xiàn)；C型包含有A、B型兩種晶型，如香蕉中的淀粉和多數(shù)豆類淀粉，它的衍射圖譜也顯示了兩種圖譜的綜合，與A型相比，它在5.6°處出現(xiàn)了衍射峰，而與B型相比，它在23°卻顯示的是一個單峰；V型結(jié)構(gòu)則是由直鏈淀粉和脂肪酸、乳化劑、丁醇以及碘等物質(zhì)混合得到的，在天然淀粉中很少發(fā)現(xiàn)，在衍射圖譜中的12.5°和19.5°有較強的特征衍射峰出現(xiàn)。

圖1 蓮籽淀粉顆粒的光學(xué)顯微鏡觀察（400倍）

圖2 蓮籽淀粉顆粒的掃描電鏡觀察（1 000倍）

圖3 蓮籽淀粉的X衍射圖譜（25℃）

蓮籽淀粉的X射線衍射圖譜如圖3所示，為A型圖譜，屬弱結(jié)晶性淀粉，分別在2θ為15.19°、17.24°、18.24°和23.24°左右有明顯吸收峰，結(jié)晶度為30.71%。

2.4 蓮籽淀粉顆粒粒度分布

取適量蓮籽淀粉樣品經(jīng)過激光粒度儀測試其粒徑大小及分布規(guī)律（圖4），蓮籽淀粉的粒徑分布區(qū)間為5～30 μm，中位粒徑D50為11.432 μm，淀粉顆粒群的體積平均粒徑Xav為12.307 μm，體積比表面積S/V5 627.388 cm2/cm3，表面積平均粒徑X[3，2]為10.662 μm。由此可知蓮籽淀粉的粒徑分布相對集中，顆粒之間的粒徑差別相對較小，峰型尖而窄，適于精深加工利用及高附加值產(chǎn)品的創(chuàng)制。

3 結(jié)論

①蓮籽淀粉顆粒大小不一，大多數(shù)呈卵圓形、偏長，少數(shù)為圓形；顆粒具有環(huán)層結(jié)構(gòu)，有明顯的輪紋；具有清晰的偏光十字，有的呈“十”字形，有的呈“X”形，都交叉于顆粒中心。蓮籽淀粉為A型晶體，結(jié)晶度為30.71%。

②蓮籽淀粉的粒徑分布相對集中，顆粒之間的粒徑差別相對較小，粒徑分布區(qū)間為5～30 μm，中位粒徑D50為11.432 μm。

圖4 蓮籽淀粉粒度分布曲線

[1]曾紹校，鄭寶東，林鴛緣，等.蓮籽淀粉顆粒特性的研究[J].中國糧油學(xué)報，2009（8）：62-64.

[2]錢芳，黃立新，楊曉泉.蓮籽淀粉性質(zhì)的研究[J].食品工業(yè)科技，2007（3）：57-60.

[3]劉楠，喬旭光，趙艷艷.微山湖野生白蓮籽淀粉的性質(zhì)研究[J].食品科學(xué)，2008（2）：151-154.

[4]蘇貝，鄧放明，劉沙.蓮籽淀粉品質(zhì)特性的研究進(jìn)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工：創(chuàng)新版，2010（2）：52-54，66.

[5]黃悅雄.中國稀有品種淀粉（赤小豆、蓮籽、粉葛）性質(zhì)的研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2004.

[6]曾紹校.蓮籽淀粉品質(zhì)特性的研究與應(yīng)用[D].西安：福建農(nóng)林大學(xué)，2007.

Research on Granule Characteristics of Lotus Seed Starch

CHEN Xueling,GUAN Jian,MEI Xin,CHENG Wei,WANG Shaohua,HE Jianjun
(1.Research Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear-agricultural Technology, Hubei Academy of Agricultural Sciences/Agricultural Products Processing Subordinate Center,
Hubei Agricultural Science and Technology Innovation Center,Wuhan 430064)

Taking the dry lotus seeds produced in Hubei as material,the homemade lotus seed starch was extracted by the water-extracted natural precipitation method,and the granular characteristics of the lotus seed starch was studied in this paper.The results showed that,the starch granules of the tested lotus seeds had smooth surface,and most of them were oval and long,but a few were round.Its diameter distribution was relatively concentrated,which were ranged from 5 μm to 30 μm,and the median diameter(D50)was 11.432 μm.The granules had obvious annulation and polarization cross,all of which crossed the granule center.The crystal structure of lotus seed starch was type A and its crystallinity was 30.71%.

Lotus seeds;Starch;Granule characteristics

10.3865/j.issn.1001-3547.2012.16.017

國家科技支撐計劃（2012BAD27B03），湖北省研究與開發(fā)計劃項目（2010BBB016）

陳學(xué)玲（1979-），女，助理研究員，碩士，主要從事果蔬加工與貯藏方面的研究

何建軍，男，通信作者，副研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏方面的研究

2012-06-21