玉米淀粉和糯玉米淀粉的微波糊化特性研究

徐 忠，劉雪唯，王志鵬，徐巧嬌，趙 丹

(哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，哈爾濱150076)

玉米淀粉和糯玉米淀粉的微波糊化特性研究

徐 忠，劉雪唯，王志鵬，徐巧嬌，趙 丹

(哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，哈爾濱150076)

以玉米淀粉和糯玉米淀粉為原料，采用微波加熱制備玉米淀粉糊，并與水浴加熱制備的淀粉糊相比較，以碘蘭值和酶解力為指標(biāo)，研究了微波法對(duì)淀粉糊化特性的影響.研究結(jié)果表明，糊化過(guò)程中水浴法和微波法糊化淀粉的碘蘭值和酶解力均隨糊化時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸上升，其中微波糊化淀粉的速度比水浴快，但微波加熱玉米淀粉糊的碘蘭值和酶解力比水浴加熱低.

玉米淀粉；糯玉米淀粉；微波；糊化性質(zhì)

淀粉主要存在于綠色植物的根、莖、種子和果實(shí)中，是自然界中天然生成的數(shù)量最大的碳水化合物之一，具有資源豐富，分布廣泛等優(yōu)點(diǎn).普通玉米淀粉是我國(guó)產(chǎn)量最高的玉米深加工產(chǎn)品，糯玉米淀粉也是玉米淀粉加工品種之一，主要來(lái)源于蠟質(zhì)玉米[1]，糯玉米淀粉中幾乎全部為支鏈淀粉，兩種淀粉中直鏈淀粉含量的不同直接影響到淀粉的理化性質(zhì)，尤其對(duì)淀粉的糊化特性影響較大[2-3].玉米淀粉和糯玉米淀粉的應(yīng)用也十分廣泛，可作為添加劑應(yīng)用在食品[4-8]、紡織[9-11]、造紙[12-13]和降解塑料[14-16]等領(lǐng)域，在淀粉應(yīng)用和淀粉質(zhì)產(chǎn)品的加工和儲(chǔ)藏過(guò)程中都會(huì)涉及到淀粉的糊化，所以糊化是淀粉的重要特性之一.淀粉種類、直/支鏈比例和含水量等對(duì)淀粉的糊化有較大影響，而淀粉糊化程度主要取決于加熱溫度和加熱方式[17-18].國(guó)內(nèi)外關(guān)于普通淀粉糊化方面研究已有一些報(bào)道[19-22]，但對(duì)玉米淀粉和糯玉米淀粉微波糊化的研究未見詳細(xì)報(bào)道.本研究以碘蘭值和酶解力為指標(biāo)，采用微波加熱和水浴加熱方法分別對(duì)玉米淀粉和糯玉米淀粉進(jìn)行糊化處理，研究了兩種糊化方法對(duì)玉米淀粉和糯玉米淀粉糊化的影響規(guī)律，研究結(jié)果對(duì)了解玉米淀粉和糯玉米淀粉的糊化性能及指導(dǎo)兩種淀粉的進(jìn)一步應(yīng)用有一定的理論參考價(jià)值.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米淀粉：黑龍江青岡淀粉廠；糯玉米淀粉：黑龍江龍鳳玉米淀粉開發(fā)有限公司；α-淀粉酶：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；鹽酸：西隴化工股份有限公司；3,5-二硝基水楊酸：北京篤信精細(xì)制劑廠；氫氧化鈉：天津市大陸化學(xué)試劑廠；酒石酸鉀鈉：天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠；苯酚：天津基準(zhǔn)化學(xué)試劑有限公司；亞硫酸鈉：中國(guó)醫(yī)藥公司；碘：天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；碘化鉀：天津市博迪化工有限公司.

1.2 儀器與設(shè)備

G80F23DCN3L-F7(R0)型微波爐：格蘭仕微波爐電器有限公司；HWS-24型電熱恒溫水浴鍋：上海一恒科技有限公司；HZS-H水浴振蕩器：哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司； V-5000型可見分光光度計(jì)：上海元析儀器有限公司；恒溫電熱器：上海蘇進(jìn)儀器設(shè)備廠；DHG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科技有限公司；ALC-110.4型ACCULAB分析天平：沈陽(yáng)市愛爾普儀器有限公司；LD4-2A型低速離心機(jī)：北京醫(yī)用離心機(jī)廠.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1水浴法制備淀粉糊

稱取適量過(guò)100目篩的淀粉樣品，將所稱樣品和蒸餾水分別在設(shè)定溫度下預(yù)熱30 min，向燒杯中加入適量已預(yù)熱淀粉樣品和蒸餾水配成1%的淀粉乳，在設(shè)定溫度(60、70、80、90、100 ℃)下水浴一定時(shí)間(5、10、15、20、25、30 min)，期間不斷攪拌，使其成為均勻的淀粉糊.

1.3.2微波法制備淀粉糊

稱取適量過(guò)100目篩的淀粉樣品，將所稱樣品和蒸餾水分別在設(shè)定溫度下預(yù)熱30 min，向燒杯中加入適量已預(yù)熱淀粉樣品和蒸餾水配成1%的淀粉乳，攪拌均勻用保鮮膜(可耐微波輻射)封口，用針刺數(shù)孔，置于微波爐中以一定功率(480、640、800 W)加熱糊化，普通玉米淀粉乳和糯玉米淀粉乳加熱時(shí)間為(30、60、90、120、150、180、240 s)，加熱過(guò)程中為了阻止淀粉顆粒沉降，使淀粉均勻糊化，采用間歇加熱的方式進(jìn)行加熱，先加熱30 s，停止加熱，取出并攪拌5 s，然后于微波爐中加熱10 s，反復(fù)幾次，直至加熱結(jié)束.

1.3.3淀粉糊上清液碘蘭值的測(cè)定

將上述方法制備的淀粉糊用蒸餾水定容到50 mL，搖勻后離心；取10 mL上清液于盛有0.5 mL碘液、0.5 mL30%HCl和30 mL蒸餾水的50 mL比色管中，并定容到50 mL，搖勻，靜置15 min；將該混合液于600 nm比色，以0.5 mL碘液、0.5 mL30%HCl稀釋至50 mL的混合液調(diào)零.以吸光值作碘蘭值.

1.3.4淀粉酶解力的測(cè)定

將上述方法制備的淀粉糊加入2 mL5%的α-淀粉酶，于39 ℃下水浴振蕩90 min；取出后加入1 mol/LHCl1 mL，并定容到50 mL，搖勻后離心，取適量上清液稀釋6倍；取1 mL稀釋液和1 mLDNS試劑于50 mL比色管中，將該混合液于沸水浴中顯色5 min，快速冷卻后，再加10 mL的蒸餾水；在540 nm比色，以吸光值表示酶解力.

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉糊化過(guò)程碘蘭值的變化

2.1.1普通玉米淀粉糊化過(guò)程碘蘭值的變化

普通玉米淀粉在水浴加熱和微波加熱過(guò)程中碘蘭值的變化如圖1所示.

圖1 普通玉米淀粉糊化過(guò)程中碘蘭值的變化

由圖1可知，在不同溫度下，水浴法和微波法糊化普通玉米淀粉的碘蘭值均隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì).由圖1(A)可知，當(dāng)溫度在60 ℃時(shí)，碘蘭值較小，且隨時(shí)間的延長(zhǎng)變化緩慢，糊化程度較低.因?yàn)?0 ℃低于普通玉米淀粉糊化溫度，直鏈淀粉的溶出量很少.當(dāng)溫度高于普通玉米淀粉糊化溫度時(shí)(70、80、90、100 ℃)，隨著溫度的上升，直鏈淀粉的溶解速度增大，溶解量增加，則碘蘭值也隨之增大.前5 min淀粉糊上清液的碘蘭值上升速度較快；5 min后大部分淀粉晶體已經(jīng)熔解，淀粉碘蘭值上升緩慢，15 min后膨脹的淀粉顆粒破裂，碘蘭值進(jìn)一步上升，20 min直鏈淀粉的溶出量基本平衡，碘蘭值變化不大，到達(dá)30 min時(shí)，碘蘭值基本不變.

由圖1(B)可知，在不同的微波功率下，普通玉米淀粉糊上清液碘蘭值隨時(shí)間的延長(zhǎng)而上升，且隨著微波功率的增加，淀粉糊上清液的碘蘭值隨之增加.在前1 min時(shí)，溫度不斷上升淀粉晶體不斷溶出，碘蘭值迅速上升；1～2 min時(shí)，還有少量直鏈淀粉溶出，碘蘭值緩慢上升，2.5～3 min時(shí)，直鏈淀粉溶出量接近平衡，碘蘭值基本不變.與水浴法糊化淀粉相比，明顯縮短了糊化時(shí)間.比較圖1(A)和(B)可知，水浴加熱得到的普通玉米淀粉糊的碘蘭值較高，而微波加熱糊化速度大于水浴加熱.

2.1.2糯玉米淀粉糊化過(guò)程碘蘭值的變化

糯玉米淀粉在水浴加熱和微波加熱過(guò)程中碘蘭值的變化如圖2所示.

圖2 糯玉米淀粉糊化過(guò)程中碘蘭值的變化

由圖2可知，在不同溫度下，水浴法和微波法糊化糯玉米淀粉的碘蘭值均隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì).由圖2(A)可知，水浴法糊化時(shí)，由于溫度在60、70 ℃時(shí)低于糯玉米淀粉糊化溫度，所以直鏈淀粉溶出量少，碘蘭值較小.當(dāng)溫度高于糯玉米淀粉糊化溫度時(shí)(80、90、100 ℃)，前5 min淀粉糊上清液的碘蘭值上升速度較快；5 min后大部分淀粉晶體已經(jīng)熔解，淀粉碘蘭值上升緩慢，15 min后膨脹的淀粉顆粒破裂，碘蘭值進(jìn)一步上升，20 min直鏈淀粉的溶出量基本平衡，碘蘭值變化不大，到達(dá)30 min時(shí)，碘蘭值基本不變.

由圖2(B)可知，微波法糊化時(shí)，在不同的微波功率下，隨著微波功率的增加，淀粉糊上清液的碘蘭值隨之增加.在前1 min時(shí)，溫度不斷上升淀粉晶體不斷溶出，碘蘭值迅速上升；1～3min時(shí)，還有少量淀粉直鏈淀粉溶出，碘蘭值緩慢上升，3～4 min時(shí)，直鏈淀粉溶出量接近平衡，碘蘭值基本不變.比較圖2(A)和(B)可知，微波加熱碘蘭值明顯低于水浴加熱.原因可能是微波加熱時(shí)，淀粉內(nèi)部聚集大量的熱量，淀粉分子造成一定程度的降解，使淀粉分子質(zhì)量下降，且淀粉顆粒破裂較少，從淀粉顆粒中溶出的直鏈淀粉數(shù)量也隨之減少，致使碘蘭值較小.

2.2 淀粉糊化過(guò)程酶解力的變化

2.2.1普通玉米淀粉糊化過(guò)程酶解力

普通玉米淀粉在水浴加熱和微波加熱過(guò)程中酶解力的變化如圖3所示.

圖3 普通玉米淀粉糊化過(guò)程酶解力的變化

由圖3可知，在不同溫度下，水浴法和微波法糊化普通玉米淀粉的酶解力均隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì).由圖3(A)可知，在低于普通玉米淀粉糊化溫度60 ℃時(shí)，水浴法糊化淀粉的酶解力較低，且隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)增加很小.當(dāng)溫度在(70、80、90、100 ℃)時(shí)，曲線趨勢(shì)相似，在前5 min時(shí)，酶解力迅速上升，5～25 min，酶解力上升速度緩慢，25～30 min，酶解力趨于平衡，基本不變.

由圖3(B)可知，微波法糊化普通玉米淀粉時(shí)，隨著微波功率的增加，酶解力隨之增加，且酶解力曲線趨勢(shì)相似.在前0.5 min時(shí)，普通玉米淀粉的酶解力迅速上升；0.5～3 min時(shí)，酶解力緩慢上升；3～4 min時(shí)，普通玉米淀粉的酶解力趨于平衡.比較圖3(A)和(B)可知，微波加熱酶解力略低于水浴加熱，與普通玉米淀粉碘蘭值的趨勢(shì)相似.

2.2.2糯玉米淀粉糊化酶解力

糯玉米淀粉在水浴加熱和微波加熱過(guò)程中酶解力的變化如圖4所示.

圖4 糯玉米淀粉糊化過(guò)程酶解力的變化

由圖4可知，在不同溫度下，水浴法、微波法、高壓法糊化糯玉米淀粉的酶解力均隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì).如圖4(A)所示，在低于普通玉米淀粉糊化溫度時(shí)，水浴法糊化糯玉米淀粉的酶解力較低，且隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)增加速度緩慢.當(dāng)溫度高于糯玉米淀粉糊化溫度時(shí)，曲線趨勢(shì)相似，在前5 min時(shí)，酶解力迅速上升，5～25 min，酶解力上升速度緩慢，25～30 min，酶解力趨于平衡，基本不變.

如圖4(B)所示，微波法糊化糯玉米淀粉時(shí)，隨著微波功率的增加，酶解力隨之增加，且酶解力曲線趨勢(shì)相似.在前0.5 min時(shí)，普通玉米淀粉的酶解力迅速上升；0.5～3 min時(shí)，酶解力緩慢上升；3～4 min時(shí)，糯玉米淀粉的酶解力趨于平衡.比較圖4(A)和(B)可知，水浴加熱和高壓加熱得到的糯玉米淀粉糊的酶解力相近，微波加熱明顯低于水浴加熱和高壓加熱.原因可能是微波加熱時(shí)，淀粉內(nèi)部聚集大量的熱量，淀粉分子造成一定程度的降解，有利于分子相互靠近形成氫鍵，結(jié)晶區(qū)增大，不易被淀粉酶作用，使酶解力較小.

3 結(jié) 語(yǔ)

采用普通玉米淀粉和糯玉米淀粉為原料，研究水浴加熱和微波加熱對(duì)淀粉糊化的影響發(fā)現(xiàn)，隨著水浴溫度和微波功率的增加以及糊化時(shí)間的延長(zhǎng)，普通玉米淀粉和糯玉米淀粉的碘蘭值和酶解力逐漸上升，其中微波加熱淀粉的糊化速度大于水浴加熱，但微波加熱淀粉糊的碘蘭值和酶解力比水浴加熱低.原因可能是微波加熱時(shí)，淀粉分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使淀粉的分子質(zhì)量下降，晶型結(jié)構(gòu)改變，淀粉顆粒在水中的潤(rùn)脹性能下降，形成的淀粉糊更緊密，不易和淀粉酶反應(yīng)，導(dǎo)致微波加熱淀粉糊的碘蘭值和酶解力較小.與水浴法相比，微波加熱的升溫速度較快，所以微波糊化淀粉的速度較水浴快.

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Effect of microwave on paste property of corn starch and waxy corn starch

XU Zhong, LIU Xue-wei, WANG Zhi-peng, XU Qiao-jiao, ZHAO Dan

(School of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China)

With corn starch and waxy corn starch as raw material, the influence of microwave radation and water bath heating on blue value and enzyme hydrolysability of corn starch and waxy corn starch paste was studied. The results indicated that the blue value and enzyme hydrolysability of starch paste prepared by microwave and water bath heating increased as the prolonging of heating time during gelatinization. The gelatinization rate of starch paste prepared by microwave was faster. But the blue value and enzyme hydrolysability of starch paste prepared by microwave were lower than by water bath heating.

corn starch; waxy corn starch; microwave; paste property

2015-03-11.

黑龍江省高?？萍紕?chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目(2010td04)

徐 忠(1964-)，男，博士，教授，研究方向：淀粉化學(xué)及加工技術(shù).

TS231

A

1672-0946(2015)03-0330-05