膨化飼料中常用淀粉源理化性質(zhì)比較研究

許傳祥 楊 潔 李軍國(guó) 谷 旭 李 俊 董穎超 商方方

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京 100081)

擠壓膨化是在高溫、高壓、高剪切力作用下使腔體內(nèi)物料熔融和熟化，最后在模頭處腔體內(nèi)外壓力差作用下從?？讛D出而瞬時(shí)膨化的過(guò)程[1]。與普通制粒工藝相比，水產(chǎn)膨化飼料具有熟化程度高、耐水性強(qiáng)、低污染等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為水產(chǎn)飼料加工的發(fā)展趨勢(shì)。淀粉在水產(chǎn)膨化飼料加工過(guò)程中起著非常重要的作用，不僅能增強(qiáng)物料的黏性，在膨化飼料中起到膨脹和黏合的雙重作用，而且可以使膨化飼料形成一定的硬度并增加飼料在水中的穩(wěn)定性。我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖品種多樣，針對(duì)飼喂對(duì)象的采食特性，水產(chǎn)膨化飼料分為浮性飼料、緩沉性飼料、沉性飼料等幾類(lèi)。具有在上層水生活習(xí)性的肉食性魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖通常需要飼喂“低淀粉浮性飼料”，當(dāng)配方中淀粉含量過(guò)高時(shí)，會(huì)造成魚(yú)內(nèi)臟的損傷。所以，低淀粉水產(chǎn)膨化飼料是未來(lái)的發(fā)展方向，而淀粉含量降低會(huì)增加膨化的難度，如增加能耗和非正常停機(jī)等。因此，在低淀粉膨化浮性飼料中淀粉源的選擇非常重要，需要既能滿(mǎn)足魚(yú)類(lèi)低淀粉的攝食需求又能夠保證低淀粉浮性膨化飼料的正常加工[2]。

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，淀粉源膨化效果會(huì)因來(lái)源存在差異，如糯米粉的膨化效果最好，產(chǎn)品孔隙率大，孔洞分布均勻，其次是馬鈴薯淀粉、木薯淀粉和小麥淀粉[3]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)淀粉的研究主要集中在淀粉顆粒微觀結(jié)構(gòu)及其營(yíng)養(yǎng)成分上，而對(duì)影響膨化飼料加工方面的研究較少[4-5]。淀粉源的理化性質(zhì)與膨化飼料物理質(zhì)量密切相關(guān)，一般包括基本成分、水中溶解度、吸水膨脹度、持水能力、析水率、糊化特性和熱力學(xué)特性等[6-7]。水中溶解度和吸水膨脹度能夠反映淀粉源經(jīng)水熱處理之后與水結(jié)合的能力，反映淀粉糊化程度。持水能力和析水率能夠?yàn)榧庸み^(guò)程中水分利用提供參考。不同淀粉源顯出不同的糊化溫度，木薯淀粉的糊化溫度為50～65 ℃，高粱的糊化溫度為70～80 ℃，淀粉經(jīng)糊化作用之后表現(xiàn)出的黏度更是直接影響飼料的膨脹和美觀程度[8]。熱力學(xué)特性是調(diào)質(zhì)過(guò)程中熱量計(jì)算的重要參數(shù)之一，淀粉源不同，熔融體玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不同，氣泡收縮時(shí)間差異，導(dǎo)致膨化顆粒膨脹度不同。綜上所述，研究淀粉源的理化性質(zhì)對(duì)飼料加工過(guò)程有重要的指導(dǎo)意義。

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)面粉、木薯淀粉、碎米、大麥、豌豆、高粱和預(yù)糊化淀粉這7種水產(chǎn)膨化飼料中常用淀粉源的理化性質(zhì)研究分析，比較7種淀粉源理化性質(zhì)的差異，運(yùn)用主成分分析方法確定影響淀粉源理化性質(zhì)的主要理化性質(zhì)指標(biāo)，為低淀粉膨化飼料加工淀粉源的選擇提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

面粉來(lái)自北京市南口面粉廠；大麥、高粱、豌豆來(lái)自山東省臨沂市秋果實(shí)食品商行；碎米來(lái)自河南省新鄉(xiāng)市順發(fā)糠業(yè)；木薯淀粉來(lái)自越南平定?。活A(yù)糊化淀粉來(lái)自河南恒瑞淀粉科技有限公司。

所有原料均用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎，過(guò)60目篩得到篩下物，作為試驗(yàn)材料。

1.2 儀器與設(shè)備

分析天平；FW-100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)；鼓風(fēng)干燥機(jī)；Perten快速黏度測(cè)定儀；TA-60WS差示掃描量熱儀。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 基本成分含量測(cè)定

淀粉源樣品中的主要基本成分含量分別按以下方法測(cè)定：采用Megazyme淀粉檢測(cè)試劑盒測(cè)定淀粉源中的總淀粉含量；采用Megazyme直鏈淀粉和支鏈淀粉檢測(cè)試劑盒測(cè)定淀粉類(lèi)原料中直鏈淀粉含量，支鏈淀粉含量(%)=100-直鏈淀粉含量(%)；參照GB/T 6435—2014測(cè)定淀粉源中的水分含量；參照GB/T 6432—2018測(cè)定淀粉源中的粗蛋白質(zhì)含量。每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。

1.3.2 溶解度及膨脹度測(cè)定

淀粉源溶解度及膨脹度參照Li等[9]的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 持水能力測(cè)定

淀粉源持水能力參照Mishra等[10]的方法進(jìn)行測(cè)定。為保證離心效果，離心過(guò)程調(diào)整為3 000 r/min離心10 min。

1.3.4 凍融穩(wěn)定性(脫水收縮)測(cè)定

淀粉源凍融穩(wěn)定性參照Eliasson等[11]方法進(jìn)行測(cè)定，用析水率表示。為保證解凍后離心效果，離心過(guò)程調(diào)整為3 000 r/min離心20 min。

1.3.5 糊化特性測(cè)定

使用快速黏度測(cè)定儀(RVA)測(cè)定糊化特性。取樣品3.500 g，加入25.0 mL的蒸餾水，按14%濕基校正試樣質(zhì)量與加水量，放入專(zhuān)用鋁制測(cè)量筒內(nèi)，用攪拌槳上下攪拌混合均勻后上機(jī)測(cè)定，測(cè)定參數(shù)如下：起始溫度為50 ℃，升溫到95 ℃保持2 min 30 s。轉(zhuǎn)子起始轉(zhuǎn)速為960 r/min，保持10 s，隨后保持160 r/min。每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。測(cè)得糊化黏度曲線(xiàn)，從糊化曲線(xiàn)得到糊化溫度、峰值黏度、糊化時(shí)間、保持黏度、最終黏度。

1.3.6 熱力學(xué)特性測(cè)定

使用差示掃描量熱儀(DSC，TA-60WS)測(cè)定不同淀粉源樣品的熱力學(xué)特性。稱(chēng)取樣品4 mg置于坩堝中，加入 8 μL水(樣品∶水=1∶2)，壓蓋確保密封后，將坩堝在4 ℃環(huán)境中平衡12 h后測(cè)定。DSC測(cè)定條件：使用空白坩堝作為參照，起始溫度20 ℃，終止溫度120 ℃，升溫速率為10 ℃/min，測(cè)定起始溫度、峰值溫度、相變熱焓、溫度范圍。每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。

1.3.7 主成分分析與步驟

主成分分析主要步驟如下：1)指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化；2)指標(biāo)之間的相關(guān)性判定；3)確定主成分個(gè)數(shù)；4)主成分表達(dá)式；5)主成分命名。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示，均值采用Duncan氏多重比較法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，以確定樣品之間的性質(zhì)是否存在差異(P<0.05)。然后進(jìn)行主成分分析，通過(guò)分析簡(jiǎn)化基本成分與理化性質(zhì)指標(biāo)，減少變量的位數(shù)，構(gòu)建科學(xué)的量化評(píng)價(jià)體系。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉源的基本成分

由表1可知，粗蛋白質(zhì)含量為0.12%～18.84%，其中豌豆的粗蛋白質(zhì)含量顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，木薯淀粉的粗蛋白質(zhì)含量最低。水分含量為5.74%～11.36%，其中木薯淀粉的水分含量顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，預(yù)糊化淀粉的水分含量最低。淀粉總量為43.55%～71.93%，其中木薯淀粉的淀粉總量顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，豌豆的淀粉總量最低。直鏈淀粉含量為19.43%～31.50%，其中大麥的直鏈淀粉含量顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，木薯淀粉的直鏈淀粉含量最低。支鏈淀粉含量為68.42%～80.57%，木薯淀粉的直鏈淀粉含量顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，大麥的支鏈淀粉含量最低。

表1 淀粉源的基本成分含量

2.2 溶解度及膨脹度

由表2、表3可知，淀粉在過(guò)量水中受熱發(fā)生糊化，水分進(jìn)入到淀粉顆粒內(nèi)部，淀粉顆粒會(huì)吸水膨脹，部分發(fā)生溶解，這種淀粉與水相互作用的大小可以通過(guò)溶解度和膨脹度來(lái)體現(xiàn)。溶解度指在一定溫度下，淀粉溶解的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。當(dāng)溫度從55 ℃升到65 ℃時(shí)，面粉、碎米、高粱和預(yù)糊化淀粉的溶解度幾乎沒(méi)有變化，木薯淀粉的溶解度變化最大，預(yù)糊化淀粉的溶解度最高。溫度在65 ℃以后，7種淀粉源的溶解度隨著溫度升高而升高，在95 ℃出現(xiàn)最大值，在55～95 ℃測(cè)定溫度范圍內(nèi)，大麥和豌豆的溶解度變化范圍大。膨脹度指將淀粉糊離心后，沉淀物質(zhì)量占淀粉干重的百分比。當(dāng)溫度從55 ℃升到65 ℃時(shí)，豌豆和預(yù)糊化淀粉膨脹度變化不顯著，木薯淀粉膨脹度變化最大。溫度在65 ℃之后，7種淀粉源的溶解度變化趨勢(shì)與膨脹度相同，均隨著溫度升高而升高，在95 ℃出現(xiàn)最大值，在55～95 ℃測(cè)定溫度范圍內(nèi)，木薯淀粉的膨脹度變化范圍大，預(yù)糊化淀粉膨脹度增幅不明顯，除大麥和預(yù)糊化淀粉外，其他5種淀粉源都表現(xiàn)出二段膨脹過(guò)程(初始膨脹階段和迅速膨脹階段)[5]。

2.3 持水能力、析水率

由表4可知，持水能力在0.84～1.79 g，高粱的持水能力顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，面粉的持水能力最低。在相同時(shí)間冷藏條件下，析水率在41.45%～77.26%，木薯淀粉的析水率顯著低于其他淀粉源(P<0.05)，預(yù)糊化淀粉吸水率最高。

2.4 糊化特性

由圖1可知，黏度曲線(xiàn)反映了淀粉顆粒在加熱、冷卻和剪切過(guò)程中發(fā)生的黏度變化，其中木薯淀粉、碎米、大麥和高粱的黏度曲線(xiàn)呈現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，即有明顯的峰值黏度，黏度在達(dá)到峰值黏度之后迅速下降；豌豆和預(yù)糊化淀粉的黏度曲線(xiàn)呈現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，即沒(méi)有明顯的黏度峰；面粉的黏度曲線(xiàn)區(qū)別于其他淀粉源，即峰值黏度較低，黏度達(dá)到峰值黏度之后下降緩慢。

表2 淀粉源的溶解度

表3 淀粉源的膨脹度

表4 淀粉源的持水能力、析水率

由表5可知，糊化溫度在50.15～77.10 ℃，豌豆的糊化溫度顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，預(yù)糊化淀粉的糊化溫度最低。糊化時(shí)間在1.07～5.93 min，面粉的糊化時(shí)間顯著高于其他淀粉源(P<0.05)。峰值黏度在1 575.56～6 252.50 cP，木薯淀粉的峰值黏度顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，預(yù)糊化淀粉的峰值黏度最低。保持黏度在414.43～2 689.50 cP，高粱的保持黏度顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，預(yù)糊化淀粉的保持黏度最低。最終黏度在801.00～5 887.00 cP，高粱的最終黏度顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，預(yù)糊化淀粉的最終黏度最低?；厣翟?87.62～3 197.00 cP，高粱的回生值顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，預(yù)糊化淀粉的回生值最低。

圖1 淀粉源快速黏度曲線(xiàn)

表5 淀粉源的糊化特征值

2.5 熱力學(xué)特性

除預(yù)糊化淀粉外，其余7種淀粉源在20～120 ℃測(cè)定溫度范圍內(nèi)均出現(xiàn)了一個(gè)明顯的淀粉糊化吸熱峰。從DSC圖譜得到淀粉源熱特征值。如表6所示，預(yù)糊化淀粉由于先前的改性，無(wú)法從DSC曲線(xiàn)中計(jì)算特征值。其他6種淀粉源起始溫度在46.73～67.20 ℃；高粱的起始溫度顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，大麥的起始溫度最低。峰值溫度在64.42～77.56 ℃，高粱的峰值溫度顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，大麥的峰值溫度最低。相變熱焓在1.70～3.91 J/g，高粱的相變熱焓顯著高于其他淀粉源(P<0.05)，豌豆的相變熱焓值最低。發(fā)生熱轉(zhuǎn)變的半峰寬在8.02～14.43 ℃。

表6 淀粉源的熱特征值

2.6 淀粉源理化性質(zhì)主成分分析

淀粉源理化性質(zhì)較多，它們之間可能存在一定的相關(guān)性，使用主成分分析的方法從眾多原始變量中找出少數(shù)綜合性強(qiáng)的變量來(lái)代替原始變量，新的綜合性變量之間不存在相關(guān)性，又能夠保留原始變量的大部分?jǐn)?shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了降維。最終提取出影響淀粉源理化性質(zhì)的關(guān)鍵影響因子。主成分分析的整個(gè)過(guò)程在SPSS軟件上進(jìn)行[12]。采用SPSS 20.0軟件獲得相關(guān)系數(shù)矩陣、方差貢獻(xiàn)表、主成分矩陣，結(jié)果見(jiàn)表7和表8。

由表7可知，膨脹度與淀粉總量和支鏈淀粉含量呈正相關(guān)(R=0.831，P<0.05)，與直鏈淀粉含量呈負(fù)相關(guān)(R=-0.780，P<0.05)，淀粉源中支鏈淀粉含量多，更容易發(fā)生膨脹，直鏈淀粉含量多，會(huì)抑制膨脹；析水率與直鏈淀粉含量呈正相關(guān)(R=0.700，P<0.05)，與支鏈淀粉含量呈負(fù)相關(guān)(R=-0.699，P<0.05)；糊化溫度與淀粉總量呈正相關(guān)(R=0.840，P<0.05)；峰值黏度與淀粉總量和膨脹度呈極顯著正相關(guān)(R=0.925、R=0.816，P<0.01)，與支鏈淀粉含量呈正相關(guān)(R=0.777，P<0.05)，與直鏈淀粉含量呈負(fù)相關(guān)(R=-0.780，P<0.05)；糊化時(shí)間與膨脹度呈極顯著負(fù)相關(guān)(R=-0.852，P<0.01)，與直鏈淀粉含量和直支比呈正相關(guān)(R=0.727，P<0.05)，與支鏈淀粉含量呈負(fù)相關(guān)(R=-0.725，P<0.05)；最終黏度和回生值均與溶解度呈負(fù)相關(guān)(R=-0.742，P<0.05)；熱轉(zhuǎn)變過(guò)程起始溫度和峰值溫度與糊化溫度呈正相關(guān)(R=0.777，P<0.05)；相變熱焓與膨脹度呈極顯著正相關(guān)(R=0.823，P<0.01)，與支鏈淀粉含量呈正相關(guān)(R=0.677，P<0.05)，與直鏈淀粉含量呈負(fù)相關(guān)(R=-0.681，P<0.05)。

由表7可知，淀粉源理化性質(zhì)之間存在不同程度的相關(guān)性，直接利用這些數(shù)據(jù)并不能夠評(píng)估淀粉源的綜合理化性質(zhì)。因此，有必要對(duì)淀粉源眾多理化性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行歸類(lèi)和簡(jiǎn)化，可以提高淀粉源綜合理化性質(zhì)的評(píng)價(jià)的效率。應(yīng)用主成分分析的方法對(duì)7種淀粉源的淀粉總量等18個(gè)理化性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。主成分及貢獻(xiàn)率如表8所示，按照主成分貢獻(xiàn)率>1的原則，選取前3個(gè)主成分代替原變量，前3個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到92.172%，大于80%，具有良好的代表性，能夠代表原來(lái)18種理化性質(zhì)的絕大部分信息，主成分1提取支鏈淀粉含量、糊化時(shí)間；主成分2提取峰值黏度、相變熱焓；主成分3提取糊化起始溫度、膨脹度作為評(píng)價(jià)淀粉源理化性質(zhì)的指標(biāo)。主成分指標(biāo)載荷及樣品得分圖如圖2所示，位置相近的變量表示具有相關(guān)性，由圖中位置關(guān)系可知7種淀粉源在理化性質(zhì)上表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，高粱具有較高的起始溫度、峰值溫度、回生值和最終黏度；木薯淀粉峰值黏度高，高粱和木薯淀粉糊化特性好；面粉、大麥和豌豆直鏈淀粉含量高；大麥、豌豆和預(yù)糊化淀粉表現(xiàn)出高溶解度；豌豆的析水率低，抗老化能力強(qiáng)；碎米、木薯淀粉和預(yù)糊化淀粉支鏈淀粉含量高；碎米的持水能力好。

表7 淀粉源的主要理化性質(zhì)參數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)矩陣

續(xù)表7項(xiàng)目Items淀粉總量Total starch直鏈淀粉Amylose支鏈淀粉Amylo-pectin直支比Ratio of amylo-pectin to amylose溶解度Water soluble index膨脹度Swelling power持水能力Water holding capacity析水率Water separating proportion糊化溫度Pasting tempe-rature峰值黏度Peak viscosity糊化時(shí)間Pasting time保持黏度Hold viscosity最終黏度Final viscosity回生值Setback viscosity起始溫度Onset tempe-rature峰值溫度Peak tempe-rature相變熱焓Enthalpy change of gelatini-zation終止溫度Conclu-ding tempe-rature峰值黏度Peak viscosity1.000-0.5890.3300.2650.161-0.335-0.2170.7440.363糊化時(shí)間Pasting time1.000-0.0260.2960.4520.2820.031-0.633-0.574保持黏度Hold viscosity1.0000.8040.4930.6850.7250.643-0.442最終黏度Final viscosity1.0000.9130.6700.5380.545-0.704回生值Setback viscosity1.0000.5090.2910.356-0.737起始溫度Onset temperature1.0000.9110.263-0.686峰值溫度Peak temperature1.0000.370-0.517相變熱焓Enthalpy change of gelatinization1.000-0.064終止溫度Concluding temperature1.000

表8 方差及主成分貢獻(xiàn)率

圖2 指標(biāo)載荷及樣品得分圖

3 討 論

3.1 不同淀粉源對(duì)基本成分含量的影響

本研究所測(cè)得基本成分值與先前文獻(xiàn)[13-17]報(bào)道中相近。淀粉源基本成分含量主要受到遺傳因素來(lái)控制，一些外部因素，如溫度、后處理方式等也會(huì)影響基本成分的含量[18]。淀粉總量、直鏈淀粉、支鏈淀粉含量會(huì)影響淀粉的理化性質(zhì)和功能特性。研究發(fā)現(xiàn)，淀粉源中直鏈淀粉的含量會(huì)直接影響加工過(guò)程中物料吸水膨脹和產(chǎn)品品質(zhì)，而支鏈淀粉的含量會(huì)影響溶解度、糊化溫度等理化性質(zhì)[19-20]。直支比會(huì)影響膨化產(chǎn)品的品質(zhì)，支鏈淀粉含量會(huì)促進(jìn)膨脹，膨化顆粒容重小，質(zhì)地松脆，而直鏈淀粉含量多的淀粉經(jīng)膨化后，膨化程度小，質(zhì)地堅(jiān)硬[21]。不同來(lái)源淀粉膨化效果也存在差異，谷物類(lèi)淀粉膨化效果好，薯類(lèi)淀粉具備很好的膨化和粘結(jié)效果[22]。

3.2 不同淀粉源對(duì)溶解度和膨脹度的影響

預(yù)糊化淀粉在加熱之后，形成了穩(wěn)態(tài)的低黏度溶液，溶液被算作上層清液一并倒出，在離心管中殘留的溶液很少，測(cè)得的膨脹度值也偏低。榮建華等[23]研究發(fā)現(xiàn)，淀粉溶解度和膨脹度與淀粉直支比以及支鏈淀粉中短鏈所占比例有關(guān)。另外，Vamadevan等[24]研究發(fā)現(xiàn)，顆粒結(jié)構(gòu)也是影響溶解度和膨脹度的重要因素，通過(guò)掃描電鏡觀察，淀粉顆粒表面孔隙的存在，使水分子更容易進(jìn)入到淀粉顆粒內(nèi)部，進(jìn)而水合、膨脹和浸出。陶華堂[25]研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)能夠與直鏈淀粉相結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并包裹在淀粉顆粒表面，抑制淀粉顆粒發(fā)生膨脹糊化。脂質(zhì)同樣也可以與直鏈淀粉相結(jié)合，強(qiáng)化淀粉顆粒的結(jié)構(gòu)，限制淀粉顆粒膨脹糊化[26]。溶解度和膨脹度的數(shù)值大小可以用來(lái)反映淀粉的糊化和降解程度，說(shuō)明了腫脹淀粉顆粒在水中維持完整性的能力，在膨化腔中，隨著溫度和壓強(qiáng)升高，膨脹度數(shù)值增大；同時(shí)淀粉發(fā)生降解，平均分子質(zhì)量減少，產(chǎn)生糊精等小分子物質(zhì)，從而導(dǎo)致溶解度升高[27]。

3.3 不同淀粉源對(duì)持水能力、凍融穩(wěn)定性的影響

淀粉顆粒在水熱作用下發(fā)生糊化，分子鏈擴(kuò)散相互纏繞，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與水結(jié)合，持水能力直接反映淀粉與水結(jié)合的能力，是淀粉糊化所表現(xiàn)出來(lái)的重要特征之一，直接影響該淀粉源的加工用途[28]。淀粉源的持水能力與淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)合緊密程度以及淀粉顆粒中水分結(jié)合位點(diǎn)可用程度有關(guān)。凍融穩(wěn)定性可以反映淀粉糊凍結(jié)過(guò)程和融化過(guò)程的穩(wěn)定性，用析水率表示，析水率越低說(shuō)明淀粉凍融穩(wěn)定性越高[29]。本研究中，豌豆和高粱表現(xiàn)出較低的脫水收縮，說(shuō)明在冷凍和解凍過(guò)程中表現(xiàn)更加穩(wěn)定，老化回生程度低。陳子意[30]研究發(fā)現(xiàn)，與普通淀粉相比，預(yù)糊化淀粉的支鏈淀粉含量升高，凍融穩(wěn)定性和膨脹度降低，溶解度升高。在本研究中的碎米和高粱表現(xiàn)出高保水性和低脫水收縮，一定程度上可以發(fā)揮脂肪潤(rùn)滑的作用[31]。直鏈淀粉含量是造成淀粉老化回生和脫水收縮的主要原因，高直鏈淀粉含量的淀粉在冷凍和解凍過(guò)程中，可以促進(jìn)淀粉分子的重新排列并釋放水分(脫水收縮)。支鏈淀粉含量高的淀粉，可用于改善在冷凍和解凍過(guò)程中的均勻性和穩(wěn)定性。淀粉源的持水能力為加工過(guò)程中水分利用提供參考，水分在膨化過(guò)程中起到潤(rùn)滑劑的作用，混合物料水分含量和膨化腔溫度對(duì)糊化度有顯著影響，水分過(guò)高和過(guò)低都會(huì)降低膨化程度，合適的水分含量使混合物料與水結(jié)合程度好，混合物料在膨化腔中緩慢移動(dòng)，增加剪切次數(shù)和停留時(shí)間，起到提高膨脹度的作用[32]。

3.4 不同淀粉源對(duì)糊化特性的影響

糊化溫度和糊化時(shí)間能反映淀粉在糊化條件下的效率，木薯淀粉和預(yù)糊化淀粉糊化時(shí)間短。面粉、豌豆和高粱的糊化溫度高、糊化時(shí)間長(zhǎng)，表明不易糊化，木薯淀粉和碎米糊化溫度低，表明容易發(fā)生吸水和糊化峰值黏度反映了淀粉在糊化過(guò)程中的最大膨脹能力和與水結(jié)合的能力，木薯淀粉、碎米和高粱表現(xiàn)出較強(qiáng)的膨脹能力。保持黏度與淀粉糊的穩(wěn)定性有關(guān)，木薯、碎米和高粱的保持黏度高，表明其在加熱和剪切過(guò)程中的抵抗能力、穩(wěn)定性高?；厣凳亲罱K黏度和保持黏度之間的差值，可以來(lái)反映淀粉糊老化的趨勢(shì)，與脫水收縮的程度有關(guān)，豌豆表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和抗回生能力，這也與凍融穩(wěn)定性結(jié)果一致，可用于保持黏度的同時(shí)又不會(huì)因冷卻而凝膠化變硬的膨化軟顆粒。預(yù)糊化淀粉在測(cè)試過(guò)程中體現(xiàn)出較低的黏度和波動(dòng)，這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)改性之后，淀粉顆粒內(nèi)部分子間作用力被破壞，溶解度增大，黏度下降[33]。研究表明，籽實(shí)粉的峰值黏度低于純淀粉，由于蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、纖維等其他成分的存在，可以與淀粉相互作用，形成了一個(gè)流動(dòng)性更強(qiáng)的體系，從而降低了黏度。因此淀粉源的糊化特性受到淀粉與非淀粉成分的相互影響很大。在淀粉原料選擇的時(shí)候，糊化特性是首選目標(biāo)之一，可以體現(xiàn)淀粉類(lèi)原料作為黏合劑的效果，在本研究中，木薯淀粉和碎米表現(xiàn)出很好的黏度特性，具備很高的應(yīng)用潛力。

3.5 不同淀粉源對(duì)熱力學(xué)特性的影響

淀粉顆粒具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，在水熱作用下吸水膨脹，由有序的晶體結(jié)構(gòu)向熔融態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，當(dāng)?shù)矸酆鋮s時(shí)，淀粉分子重新排列，再次形成致密的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，淀粉相轉(zhuǎn)變的過(guò)程伴隨著能量的變化。起始溫度、峰值溫度和半峰寬可以用來(lái)反映淀粉糊化過(guò)程中淀粉結(jié)構(gòu)的構(gòu)象變化，相變熱焓能夠表示淀粉在糊化過(guò)程中消耗的能量[6]。木薯淀粉的半峰寬幅度顯著高于其他淀粉源，表明木薯淀粉發(fā)生熱轉(zhuǎn)變的速率最慢。高粱起始溫度、峰值溫度和相變熱焓高，半峰寬范圍小，表明高粱在發(fā)生熱轉(zhuǎn)變的時(shí)候需要更多的能量才能破壞自身結(jié)構(gòu)，發(fā)生熱轉(zhuǎn)變的效率高[27]。木薯淀粉和碎米的起始溫度、峰值溫度和相變熱焓低，表明在發(fā)生熱轉(zhuǎn)變的過(guò)程中需要的能量少，更容易發(fā)生相轉(zhuǎn)變過(guò)程。由于不同來(lái)源的淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)、結(jié)晶程度、直支比存在差異，使得在與水熱作用的熱力學(xué)特性也存在差異。Lindeboom等[34]研究發(fā)現(xiàn)，起始溫度和峰值溫度與直鏈淀粉含量呈正相關(guān)。另外，淀粉的相轉(zhuǎn)變是一個(gè)吸熱的過(guò)程，具有正的相變熱焓值，能夠直接反映分解淀粉顆粒有序結(jié)構(gòu)所需要的能量，這個(gè)過(guò)程取決于水的可用性，很大程度上取決于淀粉與水的比例。此外，熱力學(xué)特性也受其他化學(xué)成分與淀粉之間相互作用的影響，例如，在面粉中被蛋白質(zhì)包圍的淀粉聚集體可能較少的接觸水，從而導(dǎo)致較高的溫度范圍。膨化飼料加工過(guò)程中高溫和高剪切力使混合物料轉(zhuǎn)為高黏彈性的熔融體，受到自身的影響，發(fā)生相轉(zhuǎn)變的參數(shù)存在差異，熱力學(xué)特性參數(shù)可以為膨化機(jī)中蒸汽和熱量輸入提供依據(jù)，使混合物料調(diào)質(zhì)更加充分，提高產(chǎn)品膨化效果，減少能耗浪費(fèi)。

4 結(jié) 論

本文測(cè)定了7種淀粉源的基本成分、功能特性、糊化特性和熱力學(xué)特性等理化性質(zhì)，并對(duì)18個(gè)理化性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了主成分分析。結(jié)果如下:

① 7種淀粉源理化性質(zhì)具有不同的特點(diǎn)，并且淀粉源理化性質(zhì)之間存在不同程度相關(guān)性；

② 利用主成分分析方法提取出3個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到92%，提取支鏈淀粉含量、糊化時(shí)間、峰值黏度、相變熱焓、起始溫度和膨脹度，作為淀粉源理化性質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

綜上所述，為生產(chǎn)低淀粉水產(chǎn)膨化飼料，建議選擇木薯淀粉、碎米、預(yù)糊化淀粉。