超聲處理對不同品種玉米淀粉特性的影響

岳靜 朱志成 張靖晗

摘要? ? 本研究考察了超聲處理后不同品種玉米淀粉的直鏈淀粉含量、溶解度、膨脹度，并與原淀粉進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明，經(jīng)超聲處理后，20個(gè)受試品種玉米淀粉的3項(xiàng)特性指標(biāo)均有不同程度的提升，說明超聲處理是一種可以提升玉米淀粉品質(zhì)的良好加工方式。

關(guān)鍵詞? ? 玉米淀粉;超聲處理;品種;特性

中圖分類號? ? S513? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A

Abstract? ? In this study，the amylose content，solubility and swelling degree of different corn starch treated by ultrasound were investigated and compared with the original corn starch.The results showed that the three characteristic indexes of 20 varieties of corn starch were all improved in different degrees after ultrasonic treatment，which indicated that ultrasonic treatment was a good processing method to improve the quality of corn starch.

Key words? ? corn starch;ultrasound treatment;variety;characteristic

玉米是我國重要的糧食和經(jīng)濟(jì)作物。近些年來，其在工業(yè)用途中的地位越來越重要，特別是其所含的淀粉在醫(yī)藥行業(yè)、釀酒等食品工業(yè)上早已成為不可替代的原輔料[1]。為適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)對玉米淀粉量與質(zhì)的要求，玉米淀粉加工業(yè)已經(jīng)成為重要的生產(chǎn)行業(yè)[2]。

超聲波處理是食品加工的一種比較新穎且環(huán)保的加工方式。超聲波是指頻率為20 kHz至50 MHz的聲波，它頻率高、方向性強(qiáng)、設(shè)備尺寸小、介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度非常大。超聲波處理淀粉，具有作用時(shí)間短、降解非隨機(jī)性及降解后淀粉分子量較集中等優(yōu)點(diǎn)[3]。超聲處理是通過物理方法改變玉米淀粉的性質(zhì)、改善玉米淀粉的性能，使玉米淀粉的應(yīng)用范圍變廣。本研究擬考察不同品種玉米淀粉經(jīng)過超聲波處理后特性的改變，以期為玉米淀粉的開發(fā)、利用及玉米品種選育提供參考，對玉米淀粉的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用前景意義重大。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗(yàn)材料

供試玉米品種共20個(gè)，分別為乾坤1101、佳昌689、丹玉336號、遼禾308、鄭單958、富友1號、鐵研858、金剛98、遼單452、東單60、郁青1號、郁青123號、連科8號、鐵南2號、錦城九、千松101號、鐵旭1843、元鈺66、乾坤528、致泰6號，由遼寧省種業(yè)發(fā)展中心提供。試驗(yàn)所用藥品、試劑均購自沈陽國藥集團(tuán)。

1.2? ? 試驗(yàn)儀器

供試儀器：Anke LXJ-IIB臺式離心機(jī)，由上海安亭科學(xué)儀器廠生產(chǎn);721E型可見光光度計(jì)，由上海光譜儀器有限公司生產(chǎn);KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器，由昆山市超聲儀器有限公司生產(chǎn);DHG-9141A型電熱恒溫干燥箱，由上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司生產(chǎn);160目標(biāo)準(zhǔn)篩，由上虞市五四儀器廠生產(chǎn)。

1.3? ? 試驗(yàn)方法

1.3.1? ? 玉米淀粉的制備。首先，磨碎的玉米粉按1∶1比例加入3 g/L的NaOH溶液，35 ℃浸泡28 h后過160目篩，濾液在4 000 r/min條件下離心10 min，棄去上清后用NaOH溶液洗滌沉淀。其次，加入少量蒸餾水，攪拌均勻后用1 mol/L鹽酸調(diào)節(jié)pH值至7.0，再在4 000 r/min條件下離心10 min，棄去上清液，刮去暗黃色沉淀，再用蒸餾水洗滌沉淀3次。最后，將得到的淀粉漿置于40 ℃的烘箱中干燥24 h，粉碎后得到玉米淀粉[4]。

1.3.2? ? 超聲處理玉米淀粉。稱取一定量的玉米淀粉樣品，用蒸餾水調(diào)制成水分含量為30%的淀粉乳，在數(shù)控超聲器中，于30 ℃水浴、超聲功率100 W條件下作用40 min，再在40 ℃條件下干燥、粉碎。

1.3.3? ? 直鏈淀粉含量的測定。參照GB/T 15683—2008測定方法[5]，稱取0.1 g的淀粉樣品，用95%乙醇1 mL對其進(jìn)行濕潤，然后與9 mL的1 mol/L NaOH溶液混勻，之后沸水浴處理10 min，冷卻至室溫。再將其倒入容量瓶中，加入蒸餾水定容至100 mL。分別量取5、10、15、20、25、30 mL上述淀粉樣品溶液，分別倒入已有50 mL蒸餾水的100 mL容量瓶中，再將1 mol/L乙酸1 mL、碘試劑（碘試劑配制：量取2 g碘化鉀，用蒸餾水配制成飽和溶液，然后量取0.2 g碘加入配制成飽和碘化鉀的溶液中，待碘全部溶解，移入100 mL容量瓶中）依次加入各瓶中，加入蒸餾水定容后，顯色10 min，以0.09 mol/L NaOH的5 mL溶液用作空白對照溶液。在720 nm波長下測定吸光度。繪制吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線，求得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，然后對樣品進(jìn)行吸光度測定，獲得的數(shù)值帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，計(jì)算出淀粉樣品中直鏈淀粉含量。

1.3.4? ? 淀粉溶解度與膨脹度的測定。稱量淀粉0.500 g，放入25 mL的離心管中，配制淀粉乳，質(zhì)量濃度為2 g/100 mL，置于60、70、80、90 ℃的恒溫水浴中，放入離心機(jī)內(nèi)，在3 000 r/min條件下離心20 min，倒出上清液，分離沉淀物。計(jì)算溶解度（S）與膨脹度（B），計(jì)算公式如下：

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 直鏈淀粉含量

由圖1可知，直鏈淀粉含量標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為y=0.013 2x+0.261 7，R2=0.994 6。由圖2可知，經(jīng)超聲處理后，20個(gè)參試品種玉米淀粉的直鏈淀粉含量與相對應(yīng)的原淀粉相比均有所升高，可能是由于超聲作用對淀粉造成大幅度降解，破壞支鏈淀粉結(jié)構(gòu)，打斷淀粉長鏈，直鏈淀粉含量增加。參試的玉米經(jīng)超聲處理后直鏈淀粉含量增加范圍為0.52%～32.42%，其中富友1號直鏈淀粉含量增加最多，達(dá)32.42%;鄭單958、遼單452次之。因?yàn)橹辨湹矸酆扛叩牡矸塾泻芨叩纳虡I(yè)價(jià)值，所以這3個(gè)品種的玉米淀粉經(jīng)超聲處理后的應(yīng)用范圍非常廣泛且具有價(jià)值。

2.2? ? 溶解度與膨脹度

由表1、表2可知，隨著溫度的升高，20個(gè)品種玉米淀粉經(jīng)超聲處理后溶解度與膨脹度都高于原淀粉。玉米淀粉加工成糊精和預(yù)糊化淀粉等產(chǎn)品對溶解度、膨脹度特性要求較高，這些不同溫度下的特性表現(xiàn)可為其提供參考。

3? ? 結(jié)論與討論

經(jīng)超聲處理后，參試20個(gè)品種玉米淀粉的直鏈淀粉含量與相對應(yīng)的原淀粉相比均有所升高，增加范圍為0.52%～35.96%，其中富友1號直鏈淀粉含量增加最多，鄭單958、遼單452次之。隨著溫度的升高，參試的20個(gè)品種玉米淀粉經(jīng)超聲處理后溶解度與膨脹度都比原淀粉高，這些不同溫度下的特性表現(xiàn)可為由玉米淀粉加工成糊精和預(yù)糊化淀粉等工業(yè)產(chǎn)品提供參考。

淀粉顆粒的膨脹始于相對松散的非結(jié)晶區(qū)，接著是靠近結(jié)晶區(qū)的非結(jié)晶區(qū)，最后才是結(jié)晶區(qū)。淀粉的膨脹度和溶解度為顆粒內(nèi)鍵的成鍵程度提供了有力證據(jù)[6]。高含量直鏈以及較強(qiáng)或者較大量的中等分子結(jié)合會降低膨脹度。淀粉顆粒內(nèi)的直鏈淀粉和支鏈淀粉的排列結(jié)構(gòu)會影響淀粉的膨脹度，結(jié)構(gòu)疏松的淀粉膨脹度較大。本研究中，玉米淀粉糊的溶解度和膨脹度在各溫度下經(jīng)超聲處理后均有所提升，使淀粉在食品中加工性能有所提升，可以應(yīng)用于制作方便食品用的糊精和預(yù)糊化淀粉的處理。

4? ? 參考文獻(xiàn)

[1] 杜雙奎.玉米品種籽粒品質(zhì)與擠壓膨化特性研究[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2006.

[2] 陳宏斌.玉米的綜合利用[J].糧食流通技術(shù)，2005（5）：27-29.

[3] 冀國強(qiáng)，邵秀芝，王玉婷.超聲波技術(shù)在淀粉改性中的應(yīng)用[J].糧食與油脂，2010（1）：1-6.

[4] 晁桂梅.品種及栽培環(huán)境對糜子淀粉理化性質(zhì)影響研究[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016.

[5] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.大米 直鏈淀粉含量的測定：GB/T 15683-2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[6] 羅志剛，盧靜靜.超聲處理對玉米淀粉熱性質(zhì)的影響[J].現(xiàn)代食品科技，2010，26（7）：666-668.