凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉理化性質(zhì)及熱力學(xué)特性的影響

張 華 袁 博 趙 瓊 李素云 劉延奇

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，鄭州 450002）

凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉理化性質(zhì)及熱力學(xué)特性的影響

張 華 袁 博 趙 瓊 李素云 劉延奇

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，鄭州 450002）

以含水量50%的小麥A鏈、B鏈淀粉為原料，利用掃描電鏡（SEM）、X－射線衍射（XRD）及差示量熱掃描（DSC）研究凍藏處理（－18℃）對其顆粒形態(tài)、結(jié)晶度、糊化焓、老化度及理化特性的影響，結(jié)果表明：經(jīng)凍藏處理后，小麥A鏈、B鏈淀粉顆粒表面有凹槽和裂痕出現(xiàn)；結(jié)晶度有增大趨勢；糊化熱焓分別降低了72.73%、57.22%，老化度分別降低了74%和60.7%；溶解度和黏度分別增大86.8%、196.2%和62.7%、77.3%；藍(lán)值增加了129.3%、96.4%。試驗結(jié)果可以進(jìn)一步揭示淀粉在冷凍面制品品質(zhì)變化中的作用。

凍藏 小麥 A鏈淀粉 B鏈淀粉 理化性質(zhì) 結(jié)晶度 熱力學(xué)性質(zhì)

淀粉是食品中重要的生物大分子物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)特性直接關(guān)系到淀粉質(zhì)食品的加工品質(zhì)。近年來研究發(fā)現(xiàn)，小麥淀粉對面條、饅頭等東方食品的品質(zhì)影響極大［1］。小麥淀粉經(jīng)過一定方法處理，其性質(zhì)、結(jié)構(gòu)發(fā)生一些變化，羅志剛等［2］研究結(jié)果表明，經(jīng)過微波處理的小麥淀粉顆粒表面、膨脹度和溶解度、結(jié)晶性質(zhì)、糊化轉(zhuǎn)變溫度、凍融穩(wěn)定性以及黏度性質(zhì)發(fā)生不同程度的改變。王一見等［3］研究表明退火處理小麥淀粉顆粒表面破損，并導(dǎo)致其粒徑增大。

小麥淀粉顆粒按照顆粒大小可分為A鏈淀粉和B鏈淀粉2種類型，其理化性質(zhì)有明顯差異［4］。小麥A鏈、B鏈淀粉分離純化技術(shù)簡單、易操作［5－6］。Rudi等［7］研究了小麥A鏈、B鏈淀粉糊化溫度與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系，提出了在小麥淀粉顆粒中雙螺旋長鏈通過短的單鏈連接到支鏈淀粉骨架上的設(shè)想。Sahlstr?m等［8］報道，A鏈淀粉粒具有較高的峰值黏度、低谷黏度、崩解值、最終黏度和回生值。有研究表明，小麥A鏈、B鏈淀粉結(jié)構(gòu)上的不同將導(dǎo)致小麥淀粉的凝膠質(zhì)構(gòu)特性的差異，進(jìn)而影響小麥淀粉的加工品質(zhì)和食用品質(zhì)［9］。

本研究采用凍藏方法對一定含水量的小麥A鏈、B鏈淀粉進(jìn)行處理，分析凍藏過程中2種淀粉理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)變化以及可能對面制品品質(zhì)的影響，為速凍米面制品的貯藏和品質(zhì)改善提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小麥淀粉：上海寶鼎釀造有限公司。

1.2 試驗儀器

TG16－WS型高速離心機(jī)：湖南湘儀實驗室儀器有限公司；UV－1100型紫外／可見分光光度計：上海美譜達(dá)儀器有限公司；NDJ－1C型布氏旋轉(zhuǎn)黏度計：上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司；DSC Q100差示掃描量熱儀：美國TA公司；JSM－6490LV型掃描電鏡：日本電子公司；BDX3300型X射線衍射儀（XRD）：美國伊諾斯公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 小麥A鏈、B鏈淀粉提取

［9］的方法改進(jìn)提取小麥A鏈、B鏈淀粉，40℃下烘干淀粉至含水量為8.0%。

1.3.2 小麥A鏈、B鏈淀粉處理

將A鏈、B鏈淀粉從冷藏柜中取出，分別稱取一定量的淀粉至燒杯中，加入等量的蒸餾水，制備成50%的淀粉糊，凍藏96 h（－18℃），制備含水量相同的淀粉糊做為對照組，在4℃下平衡12 h。將凍藏處理后的樣品在室溫下解凍，然后在40℃烘干至含水量為8.0%備用。

1.3.3 小麥A鏈、B鏈淀粉顆粒形態(tài)觀察

將凍藏和對照樣品取微量，涂抹到事先粘有導(dǎo)電膠布的鋁制載物臺上，按壓均勻后用洗耳球?qū)⒍嘤辔凑忱蔚牡矸鄞档簦缓髮⑤d物臺放入鍍金儀器中，用離子濺射鍍膜儀將樣品噴炭鍍金，20 min后將載物臺取出放入掃描電鏡中，對淀粉顆粒的表面形貌進(jìn)行掃描拍照。

1.3.4 淀粉藍(lán)值的測定

按參考文獻(xiàn)［4］的方法，準(zhǔn)確稱取淀粉2.5 mg（干基），調(diào)制成溶液，加入5 mL碘液（1 mg／mL碘，10 mg／mL碘化鉀），加蒸餾水定容至250 mL，室溫靜止30 min，測定波長為680 nm。

1.3.5 溶解度和膨潤力的測定

按參考文獻(xiàn)［10］的方法改進(jìn)，取25 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%淀粉乳，于25℃下攪拌30 min，3 000 r／min離心20 min。分離上層清液至烘干至恒重的鋁盒中，置于90℃水浴上蒸干，在105℃干燥箱中烘干至恒重，稱重，得被溶解淀粉質(zhì)量A，稱量離心后沉淀物質(zhì)量P，M為樣品干基質(zhì)量。溶解度和膨潤力分別按（1）和（2）式計算：

1.3.6 小麥A鏈、B鏈淀粉結(jié)晶度測定

淀粉基質(zhì)置于長方形鋁片孔中，壓緊，用XRD進(jìn)行測定（波長為0.154 2 nm的單色 Cu－K射線）。測試條件為：管電壓36 KV，管電流20 mA，掃描速度為 4°／min，掃描區(qū)域是 10°～30°，狹縫系統(tǒng)DS／RS／SS＝1°／0.16 mm／1°，采樣步寬 0.02°，掃描方式為連續(xù)。

1.3.7 熱力學(xué)特性的測定

配制約20 mg的淀粉乳（淀粉含量40%）于不銹鋼坩堝中，用密封圈密封，平衡6 h。以空坩堝作對照，用DSC進(jìn)行測定，掃描溫度范圍為25～130℃，掃描速率為5℃／min。DSC吸熱曲線上有相變起始溫度（T0）、相變峰值溫度（TP）和相變終止溫度（Tc）3個特征參數(shù)［11］。

糊化后的樣品存于4℃冰箱中，在24 h后進(jìn)行DSC掃描，測定時于－20℃冷凍5 min，掃描溫度范圍為－30～90℃，掃描速率為10℃／min。按下式計算老化度：

1.3.8 相對黏度的測定

制備濃度為4%的小麥A鏈、B鏈淀粉，沸水浴加熱糊化20 min，將糊化后的淀粉加入測定管中，冷卻至室溫，進(jìn)行黏度測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)測定3次，取平均值，并用SPSS軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉顆粒表面形態(tài)的影響

圖1 凍藏小麥A鏈淀粉顆粒電鏡掃描圖

圖2 凍藏小麥B鏈淀粉顆粒電鏡掃描圖

圖1中a所示為小麥A鏈淀粉顆粒的電鏡圖，大多數(shù)呈圓形、卵圓形，還有一些不規(guī)則形狀，且淀粉顆粒表面光滑。b為凍藏小麥A鏈淀粉顆粒電鏡圖，顯示小麥A鏈淀粉顆粒在凍藏處理后表面有裂痕，且出現(xiàn)破裂現(xiàn)象，表明凍藏能使A鏈淀粉顆粒結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生變化。圖2a為小麥B鏈淀粉顆粒的電鏡圖，大多為球形，還有一些不規(guī)則形狀，表面光滑。圖2b顯示B鏈淀粉顆粒在凍藏處理后表面出現(xiàn)凹槽和裂痕，且淀粉小顆粒增多。

2.2 凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉藍(lán)值的影響

藍(lán)值是表示淀粉與碘結(jié)合性能的一項指標(biāo)，藍(lán)值高表明大量淀粉顆粒被破壞，從而釋放出大量游離淀粉［4］。

圖3 凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉藍(lán)值的影響

由圖3可知，小麥A鏈、B鏈淀粉凍藏后，藍(lán)值分別增高了129.3%、96.4%，凍藏處理對小麥A鏈、B鏈淀粉的藍(lán)值影響顯著（P＜0.05）。由于淀粉顆粒內(nèi)部支鏈淀粉有較多的長側(cè)鏈，這些長側(cè)鏈支鏈淀粉更容易與碘結(jié)合發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，而凍藏導(dǎo)致淀粉顆粒破損，使這些長側(cè)鏈支鏈淀粉游離出來，使藍(lán)值增加，且A鏈淀粉藍(lán)值由2.08%增加至4.77%，增加了129.3%，B鏈淀粉藍(lán)值由1.94%增加至3.81%，增加了96.4%，A鏈淀粉藍(lán)值增加比B鏈淀粉增加的多。原因可能是大顆粒淀粉比小顆粒淀粉含有較多直鏈淀粉［4］。

2.3 凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉糊化黏度的影響

黏度主要是淀粉顆粒遇熱吸水膨脹、分子間和分子內(nèi)氫鍵斷裂、分子擴(kuò)散的體現(xiàn)，由圖4可知，凍藏處理對小麥A鏈、B鏈淀粉的黏度影響顯著（P＜0.05）。凍藏后，小麥A鏈、B鏈淀粉的黏度分別增高了62.7%、77.3%。原因可能是凍藏后淀粉顆粒破損增加，造成淀粉溶解度增加，使凍藏小麥淀粉糊化后黏度增加。經(jīng)過凍藏后，小麥B鏈淀粉黏度由588 MPa·s升高至1 042.67 MPa·s，增高了62.7%，小麥A鏈淀粉的黏度由794 MPa·s升高至1 291.67 MPa·s，增高了77.3%，小麥B鏈淀粉的黏度比A鏈淀粉增高的多，這可能是由于小麥B淀粉顆粒小，有利于與蛋白質(zhì)、戊聚糖等黏性物質(zhì)的黏結(jié)，因為小麥B淀粉主要由小的淀粉粒、損傷的大淀粉顆粒及少量細(xì)胞壁物質(zhì)、面筋碎片、戊聚糖和色素組成［12－13］。

圖4 凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉黏度的影響

2.4 凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉溶解度和膨潤力的影響

由表1可知，凍藏對溶解度和膨潤力的影響顯著（P＜0.05）。凍藏后小麥A鏈、B鏈淀粉的溶解度和膨潤力分別增高了86.8%、196.2%和分別下降了35.5%、29.7%，這可能是由于凍藏后，淀粉破損度增加，導(dǎo)致溶解度增加和膨潤力降低。B鏈淀粉的溶解度明顯比A鏈淀粉小，這應(yīng)該和B鏈淀粉中的物質(zhì)大多是非水溶性的有關(guān)。

表1 凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉溶解度和膨潤力的影響

2.5 凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉結(jié)晶度的影響

圖5 凍藏小麥A鏈、B鏈淀粉X－射線衍射圖

表2 凍藏小麥A鏈、B鏈淀粉熱力學(xué)參數(shù)

由圖5可知，凍藏后的小麥A鏈、B鏈淀粉的衍射峰位置沒有發(fā)生變化，而對應(yīng)位置衍射強(qiáng)度增大。這是由于凍藏后淀粉顆粒破碎，支鏈淀粉游離出，使直鏈淀粉分子與周圍的直鏈淀粉分子、支鏈淀粉分子末端，支鏈淀粉分子與支鏈淀粉分子末端相互纏繞形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致分子排列更加有序、結(jié)晶性更強(qiáng)［2］。

采用積分法計算可得出經(jīng)過處理的A鏈、B鏈淀粉的結(jié)晶度分別為23.16%、22.37%，都高于原A鏈淀粉（20.13%）、B鏈淀粉（20.86%）的結(jié)晶度，這是由于經(jīng)過凍藏的小麥A鏈、B鏈淀粉與未經(jīng)處理的淀粉顆粒相比，分子鏈與分子鏈間締合程度大，形成的微晶束晶體結(jié)構(gòu)緊密，結(jié)晶區(qū)域大。淀粉顆粒破碎后，淀粉內(nèi)部的支鏈淀粉以分支端的葡萄糖鏈平行排列，彼此以氫鏈締合成束狀，形成微晶束結(jié)構(gòu)［14］。

2.6 凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉熱力學(xué)特性的影響

由表2可以看出，小麥A鏈、B鏈淀粉經(jīng)過凍藏處理后，起始溫度T0有升高趨勢。凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉熱力學(xué)參數(shù)的熱焓和老化度指標(biāo)影響顯著（P＜0.05），A鏈淀粉糊化熱焓由74.66 J／g降至20.36 J／g降低了72.73%、B鏈淀粉糊化熱焓由12.95 J／g降至5.540 J／g，降低了57.22%，這表明小麥A鏈、B鏈淀粉經(jīng)凍藏處理后，更易發(fā)生相變和糊化，糊化時間也會減短。

經(jīng)過凍藏處理的小麥A鏈、B鏈淀粉老化度分別降低了74%和60.7%，這與凍藏淀粉顆粒破碎，淀粉顆粒中的支鏈淀粉游離出來有關(guān)，而A鏈淀粉的老化度比B鏈淀粉的高，這可能是由于A鏈淀粉顆粒內(nèi)部直鏈淀粉含量比B鏈淀粉高，直鏈淀粉的含量對淀粉的熱焓值及糊化特性有很大的相關(guān)性［15］。

3 結(jié)論

凍藏對小麥A鏈、B鏈淀粉的顆粒形態(tài)、理化性質(zhì)、結(jié)晶度及熱力學(xué)特性產(chǎn)生了影響，顆粒表面出現(xiàn)凍裂、破損、凹槽現(xiàn)象；膨潤力和糊化焓降低，結(jié)晶度、溶解度、黏度、藍(lán)值都有不同程度的增加；經(jīng)過凍藏處理，小麥A鏈、B鏈淀粉的熱焓、糊化溫度起止范圍都出現(xiàn)降低的趨勢，說明凍藏處理后的小麥A鏈、B鏈淀粉更容易糊化，為速凍米面制品的貯藏和品質(zhì)改善提供基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］鄭子懿，陸啟玉，章紹兵.冷凍面條品質(zhì)影響因素的研究進(jìn)展［J］.現(xiàn)代食品科技，2013，29（2）：434－438

［2］羅志剛，于淑娟，楊連生.微波場對小麥淀粉性質(zhì)的影響［J］.化工學(xué)報，2007，58（11）：2871－2875

［3］王一見，杜先鋒，許陽，等.小麥淀粉退火改性及其性質(zhì)表征［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（12）：2526－2533

［4］顧正彪，王良東.小麥A淀粉和B淀粉的比較［J］.中國糧油學(xué)報，2004，19（6）：27－30

［5］韋存虛，張翔宇，張軍，等.不同類型小麥品種大、小淀粉顆粒的分離特性［J］.麥類作物學(xué)報，2007，27（2）：255－260

［6］Peng M，Gao M，Abdel－Aal E SM，et al.Separation and characterization of A－and B－type starch granules in wheat endosperm［J］.Cereal Chemistry，1999，76（3）：375－379

［7］Rudi Vermeylen，Goderis B，Reynaers H，et al.Gelatinisation related structural aspects of small and large wheat starch granules［J］.Carbohydrate Polymers，2005，62（2）：170－181

［8］Sahlstr?m S，B?vre A B，Br?then E.Impact of starch properties on hearth bread characteristics.II.Purified A－and B－granule fractions［J］.Journal of Cereal Science，2003，37（3）：285－293

［9］劉佳，陳玲，李琳，等.小麥A、B淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)特性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系［J］.高校化學(xué)工程學(xué)報，2011，25（6）：1033－1038

［10］李昌文，劉延奇，李延濤.懷山藥淀粉性質(zhì)研究［J］.中國糧油學(xué)報，2010，25（8）：23－26

［11］鄭鐵松，李起弘，陶錦鴻.DSC法研究6種蓮子淀粉糊化和老化特性［J］.食品科學(xué)，2011，32（7）：151－155

［12］吳加根，顧正彪，錢建亞，等.谷物與大豆食品工藝學(xué)［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，1995：199－201

［13］Roy l，Whistler.Methods in Carbohydrate Chemistry.Volume IV starch［M］.1964：6－9

［14］趙永青，何小維，黃強(qiáng)，等.淀粉顆粒的結(jié)晶性及非結(jié)晶方法［J］.現(xiàn)代化工，2007，27（11）：67－69

［15］李海普，李彬，歐陽明，等.直鏈淀粉和支鏈淀粉的表征［J］.食品科學(xué)，2010，31（11）：273－277.

The Effect of Frozen to the Physicochemical Properties and Thermodynamic Properties of Wheat Starch A－and B－Type Granule

Zhang Hua Yuan Bo Zhao Qiong Li Suyun Liu Yanqi
（School of Food and Biological Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002）

The effects of freezing treatment（－18℃）on morphology，crystallinity，gelatinization enthalpy，aging degree and physicochemical properties ofwheat A chain and B chain starch with thewater content of50%have been studied by Scanning Electron Microscopy（SEM），X－ray diffraction（XRD）and Differential Scanning Calorimetry（DSC）.The results showed that the grooves and cracks had appeared on the surface ofwheat A chain and B chain starch.The crystallinity was increased，while the gelatinization enthalpies were decreased by 72.73%and 57.22%respectively.The aging degreeswere decreased by 74%and 60.7%respectively.The solubility and viscosity increased by 86.8%，196.2%and 62.7%，77.3%respectively.Blue values were increased by 129.3%and 96.4%respectively.The researchmight reveal that the starch could play an important role on quality change of freezing flour products.

frozen storage，wheat，A－chain starch，B－chain starch，physical and chemical properties，crystallinity，thermodynamic properties

S512.1／TS231

A

1003－0174（2015）11－0054－05

國家“十二五”科技支撐（2012BAD37B06－05）

2014－04－27

張華，男，1975年出生，副教授，速凍方便食品

劉延奇，男，1964年出生，教授，淀粉深加工