胡椒淀粉結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)研究

趙康云，樸春紅，徐 飛，陳小愛(ài)，張彥軍,*

1. 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所，海南萬(wàn)寧 571533；2. 梧州學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院（六堡茶現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院），廣西梧州 543002；3. 國(guó)家重要熱帶作物工程技術(shù)研究中心，海南萬(wàn)寧 571533；4. 海南省特色熱帶作物適宜性加工與品質(zhì)控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南萬(wàn)寧 571533

胡椒（Piper nigrumL.）作為一種重要的香辛料因其獨(dú)特的風(fēng)味廣受歡迎，主要生長(zhǎng)于熱帶地區(qū)，原產(chǎn)于東南亞，在我國(guó)，胡椒主要分布在海南省、臺(tái)灣省、云南省和廣東省。胡椒果實(shí)采摘后經(jīng)不同加工方式得到黑胡椒和白胡椒，黑胡椒是由成熟的鮮果在熱水中加熱，使果實(shí)中的微生物滅活，由于酶促褐變表皮呈黑色，烘干得到。白胡椒是將成熟的果實(shí)浸水去外果皮得到[1]。胡椒中含有蛋白（25.5%）、脂肪（5.3%）、粗纖維（23.6%），水分（4.7%）和碳水化合物（61.0%）[1]。關(guān)于胡椒的研究主要集中在胡椒堿、精油和揮發(fā)性風(fēng)味化合物方面，OKUMURA等[2]發(fā)現(xiàn)胡椒及其辛辣成分胡椒堿對(duì)小鼠有減脂作用，BISWAS等[3]研究了關(guān)于胡椒堿-磷脂復(fù)合物提高生物利用度和保肝活性，JEENA等[4]報(bào)道黑胡椒精油具有抗氧化、抗炎和鎮(zhèn)痛特性，VAN RUTH等[5]通過(guò)比較黑胡椒和白胡椒中的揮發(fā)性化合物對(duì)胡椒品質(zhì)進(jìn)行分級(jí)。但是，胡椒提取精油和胡椒堿之后還有大量高價(jià)值的淀粉資源被浪費(fèi)，作為胡椒中的主要成分，它可能有助于胡椒的烹調(diào)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，然而，對(duì)胡椒這種非常規(guī)作物淀粉還缺乏系統(tǒng)的研究，尤其是淀粉理化性質(zhì)與結(jié)構(gòu)方面的認(rèn)知。

淀粉是重要的營(yíng)養(yǎng)素之一，主要來(lái)源于植物的果實(shí)，種子和塊莖，是一種由α-葡聚糖分子聚合而成的半晶結(jié)構(gòu)，即包括由支鏈淀粉組成的結(jié)晶區(qū)域和直鏈淀粉與支鏈淀粉分支點(diǎn)組成的無(wú)定形區(qū)[6]。按照淀粉來(lái)源和晶型的不同，每種淀粉都有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，可作為不同的用途。目前關(guān)于胡椒淀粉僅存在少量報(bào)道，ZHU等[7]研究了黑胡椒淀粉的結(jié)構(gòu)特性，側(cè)重于分析直鏈淀粉含量與鏈長(zhǎng)分布的關(guān)系，以及支鏈淀粉內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)對(duì)性質(zhì)得到影響，但是缺乏直鏈淀粉含量、短程有序結(jié)構(gòu)與糊化特性和熱特性的研究。因此，本文綜合前人的研究，將胡椒淀粉與小麥、大米、玉米、馬鈴薯、菠蘿蜜種子淀粉和木薯淀粉等大宗作物淀粉[8]進(jìn)行比較，進(jìn)一步探究胡椒淀粉的結(jié)構(gòu)與理化特性的關(guān)系。

因此，本研究選取黑胡椒和白胡椒為研究對(duì)象，通過(guò)多種分析方法對(duì)2種胡椒淀粉樣品的結(jié)構(gòu)和理化特性進(jìn)行研究。所報(bào)道的內(nèi)容包括用掃描電鏡觀察胡椒淀粉的顆粒形態(tài)，快速糊化粘度分析儀（RVA）測(cè)定淀粉的糊化特性，粒徑分析儀分析淀粉的粒徑分布，傅立葉變換紅外光譜（FTIR）分析淀粉結(jié)構(gòu)-分子短程有序性，X射線衍射（XRD）分析淀粉結(jié)構(gòu)-長(zhǎng)程有序性，質(zhì)構(gòu)儀分析淀粉的質(zhì)構(gòu)特性，差示掃描量熱儀（DSC）測(cè)定了淀粉的凝膠特性。通過(guò)參考前人報(bào)道的淀粉基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，嘗試將黑胡椒和白胡椒淀粉試驗(yàn)結(jié)果與其他大宗作物淀粉結(jié)果進(jìn)行比較，以期試驗(yàn)結(jié)果可為有待開(kāi)發(fā)的胡椒淀粉資源應(yīng)用提供更好的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

黑胡椒和白胡椒原料由海南興科熱帶作物工程技術(shù)有限公司提供；硫代硫酸鈉，西隴化工股份有限公司；乙醇等其余試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

80膠體磨，上?？苿跈C(jī)械廠；高速冷凍離心機(jī)，美國(guó)Beckman Coulter公司；UV-2700紫外分光光度計(jì)，島津儀器（蘇州）有限公司；TechMaster快速黏度分析儀，瑞典Perten儀器公司；Phenom ProX臺(tái)式顯微能譜一體機(jī)，荷蘭Phenom-World科學(xué)儀器有限公司；Nicolet 6700衰減全反射傅立葉變換近紅外光譜，美國(guó)Thermo公司；SmartLab 3KW X射線衍射儀，日本理學(xué)株式會(huì)社；Mastersizer 3000激光粒度分析儀，英國(guó)Malvern儀器有限公司；TA. XT plus質(zhì)構(gòu)分析儀，英國(guó)Stable Micro System公司；TA Q2000差示掃描量熱儀，美國(guó)TA儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 提取胡椒淀粉 胡椒淀粉的提取根據(jù)ZHANG等[9]的方法，進(jìn)行了一些修改。胡椒（1.0 kg，干基）在硫代硫酸鈉溶液（6.0 L，0.5%）中浸泡24 h后倒掉上清液。浸泡過(guò)的樣品重新懸浮于冰水中，用膠體磨打漿，得到的漿液用紗布過(guò)濾，重復(fù)2次。將漿液以10 000g離心10 min，棄去上清液，刮掉表面棕色物質(zhì)，剩余沉淀用蒸餾水溶解，重復(fù)多次，最后用鹽酸（1.0 mol/L）調(diào)整溶液pH為7.0，再次以10 000g離心10 min。淀粉真空冷凍干燥至水分含量<5%，用研缽磨碎，過(guò)100目篩網(wǎng)，密封在干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 胡椒淀粉的組成 提取的胡椒淀粉中總淀粉含量用酶水解法測(cè)定，蛋白質(zhì)含量用杜馬斯定氮儀測(cè)定（氮含量%×6.25），水分含量用快速水分測(cè)定儀測(cè)定，脂肪含量用索氏抽提法測(cè)定，灰分含量用灼燒法測(cè)定，直鏈淀粉含量用碘染色法測(cè)定[10]。

1.2.3 顆粒形貌 使用SEM觀察淀粉顆粒的表面形態(tài)，將少量樣品用雙面導(dǎo)電膠固定在樣品臺(tái)上，噴金，然后在10 kV的加速電壓下觀察樣品，樣品在放大倍數(shù)為5000×和10 000×下進(jìn)行觀察。

1.2.4 粒度分布 按照張雨桐[11]的方法進(jìn)行修改，采用濕法對(duì)淀粉粒徑分析，加入樣品的量根據(jù)遮光度數(shù)值來(lái)定，分散均勻后開(kāi)始測(cè)定，粒徑分布按照體積加權(quán)平均（D[4, 3]）來(lái)計(jì)。

1.2.5 胡椒淀粉短程有序結(jié)構(gòu) 2種胡椒淀粉樣品與溴化鉀粉末按照1∶100混合，200 ℃烘干3 min后在研缽中研磨，進(jìn)行壓片。置于紅外光譜儀中分析，用溴化鉀作為背景，波長(zhǎng)范圍選擇4000~400 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描64次。在1200~800 cm-1范圍內(nèi)傅里葉自去卷積，半峰寬26，增強(qiáng)因子2.4，并計(jì)算在1047 cm-1和1022 cm-1處的吸光度比值。

1.2.6 胡椒淀粉長(zhǎng)程有序性和相對(duì)結(jié)晶度 用XRD測(cè)定淀粉分子長(zhǎng)程有序性和相對(duì)結(jié)晶度。將樣品先進(jìn)行水分平衡，用Cu-Kα銅靶（40 kV，20 mA）對(duì)淀粉進(jìn)行了測(cè)定，掃描范圍是4~40°，掃描速度是5°/min，步長(zhǎng)為0.02°。得到的結(jié)果用MDI Jade 6.5軟件進(jìn)行處理，通過(guò)比較結(jié)晶峰下的面積與結(jié)晶區(qū)和非晶區(qū)的總面積來(lái)定量估算淀粉的相對(duì)結(jié)晶度。

1.2.7 糊化特性 按照先前的方法[12]，利用RVA對(duì)胡椒淀粉的糊化特性進(jìn)行了分析。稱取3.0 g樣品加入鋁罐與25.0 mL蒸餾水混合，前10 s以轉(zhuǎn)速960 r/min分散樣品，之后整個(gè)實(shí)驗(yàn)保持160 r/min。在50 ℃平衡1 min后，以6 ℃/min的速率升溫至95 ℃，保持此溫度糊化5 min，再以6 ℃/min的速率冷卻至50 ℃，保持2 min。

1.2.8 凝膠質(zhì)構(gòu)測(cè)定 將RVA糊化后的2種胡椒淀粉樣品在4 ℃保存24 h，用質(zhì)構(gòu)儀TPA模式分析。探頭選擇P/36 R圓柱形探頭，數(shù)據(jù)采集率200 pps，測(cè)試前速度3.0 mm/s，測(cè)試速度2.0 mm/s，測(cè)試后速度5.0 mm/s，模式選擇下壓，測(cè)試類(lèi)型為50%形變量，觸發(fā)點(diǎn)載荷5.0 g。

1.2.9 胡椒淀粉熱特性 用DSC測(cè)定胡椒淀粉的熱特性，準(zhǔn)確稱取3.00 mg胡椒淀粉樣品和6 μL蒸餾水置于鋁坩堝中，壓片密封，用空坩堝作為對(duì)照。溫度范圍25 ℃~110 ℃，升溫速率10 ℃/min，氮?dú)饬魉?00 mL/min，記錄升溫曲線。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，使用Origin 2021軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理繪圖，IBM SPSS 26軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，選擇獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，顯著水平為P?0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 成分分析

如表1所示，黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉的水分含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、灰分含量分別為9.42%和8.92%、2. 81%和1.73%、0.24%和0.18%、0.56%和0.39%，蛋白質(zhì)、脂肪和灰分含量均較低，淀粉含量分別為96.38%和97.70%（干基）。根據(jù)課題組前期試驗(yàn)結(jié)果[13]，表明用硫代硫酸鈉提取胡椒淀粉的純度達(dá)到高純度淀粉標(biāo)準(zhǔn)。

表1 黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉組成分析Tab. 1 Composition analysis of black and white pepper starches

白胡椒淀粉直鏈淀粉含量（24.21%）顯著高于黑胡椒淀粉（19.78%）（P<0.05），這可能是由于2種胡椒的加工方式不同，胡椒外果皮中的淀粉可能支鏈淀粉含量更高，白胡椒去皮后導(dǎo)致直鏈淀粉含量比黑胡椒更高。但是，2種胡椒淀粉的直鏈淀粉含量均高于BHAT等[14]報(bào)道的黑胡椒直鏈淀粉含量（17.2%），產(chǎn)生差異的原因可以歸因于產(chǎn)地、品種、成熟度和處理?xiàng)l件等。根據(jù)JULIANO[15]的分類(lèi)，2種胡椒淀粉都具有典型的直鏈淀粉含量，與高直鏈淀粉（≥25%）相比，正常直鏈淀粉（<25%）通常具有更好的人體消化率，表明黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉是一種優(yōu)質(zhì)的新型食用和非食用淀粉來(lái)源[16]。

2.2 胡椒淀粉的顆粒形態(tài)

黑胡椒和白胡椒淀粉的SEM如圖1A~D所示，觀察到2種淀粉結(jié)構(gòu)較為相似，顆粒均呈現(xiàn)形狀不規(guī)則，多面體，表面無(wú)孔隙。2種淀粉形態(tài)與JAN等[17]報(bào)道的藜麥淀粉顆粒多邊形結(jié)構(gòu)類(lèi)似，淀粉顆粒形態(tài)的不同主要是生物來(lái)源、直鏈淀粉、支鏈淀粉及其結(jié)構(gòu)的差異。

圖1 黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉顆粒形態(tài)Fig. 1 Scanning electron microscope morphology of black and white pepper starches

胡椒淀粉粒度分布結(jié)果如表2所示，其中黑胡椒淀粉粒徑分布較寬，白胡椒淀粉的粒徑分布[D(0.9)=4.83 μm]顯著小于黑胡椒淀粉[D(0.9)=51.20 μm](P<0.05)，這可能是加工方式的不同，外果皮的淀粉粒徑會(huì)更大，導(dǎo)致黑胡椒淀粉顆粒出現(xiàn)了粒度分布范圍較大的現(xiàn)象。白胡椒淀粉的體積加權(quán)平均直徑D [4, 3]和表面積加權(quán)平均直徑D [3, 2]（4.83、3.70 μm）均顯著高于黑胡椒淀粉（3.44、2.24 μm）（P<0.05），與大宗作物淀粉相比，2種胡椒淀粉的粒徑遠(yuǎn)小于JAN等[17]報(bào)道的玉米淀粉（9.76 μm）。根據(jù)FALADE等[18]對(duì)淀粉顆粒大小的分類(lèi)，胡椒淀粉屬于小顆粒淀粉，比已知谷物中最小顆粒的大米淀粉平均粒徑更小[8]，這種非常規(guī)作物小顆粒淀粉可以作為藥物載體、可降解薄膜、化妝品輔料等，在食品和非食品領(lǐng)域具有廣泛潛在應(yīng)用前景。

表2 黑胡椒和白胡椒淀粉粒徑分布Tab. 2 Particles size distribution of black and white pepper starches

2.3 胡椒淀粉的短程分子有序性

FTIR光譜常用來(lái)分析官能團(tuán)的伸縮和彎曲振動(dòng)，描述淀粉分子短程有序性。在圖2黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉的FTIR光譜中，2種淀粉都顯示出幾乎相似的條帶，因?yàn)闂l帶的出現(xiàn)主要是由于直鏈淀粉和支鏈淀粉的振動(dòng)模式。A圖是淀粉在4000~400 cm-1范圍內(nèi)的紅外吸收光譜。本研究中胡椒淀粉在3900~3300 cm-1范圍內(nèi)表現(xiàn)出強(qiáng)的吸收峰，根據(jù)KONG等[19]報(bào)道3900~3300 cm-1范圍內(nèi)的寬帶與氫鍵的存在以及羥基的分子內(nèi)和分子間張力有關(guān)。2種胡椒淀粉在2930 cm-1處的峰值是C-H基團(tuán)的對(duì)稱伸展結(jié)果，1660 cm-1左右的吸收峰歸因于胡椒淀粉的吸濕性，H-O-H彎曲振動(dòng)代表水和無(wú)定形淀粉的分子間和分子內(nèi)氫鍵（吸附或結(jié)合水）。特別在1155、1080和998 cm-1處，2種胡椒淀粉均表現(xiàn)出較強(qiáng)的C-O和C-C拉伸，并有一定的C-OH振動(dòng)，這表明A型淀粉中存在較高密度的強(qiáng)氫鍵相互作用。

圖2 黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉FTIR紅外光譜Fig. 2 FTIR spectroscopy of black and white pepper starch

圖2B是1200~800 cm-1范圍內(nèi)去卷積的圖，1047 cm-1和1022 cm-1處的吸光度分別對(duì)應(yīng)淀粉的結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)，2種胡椒淀粉在1022 cm-1處有強(qiáng)的吸收峰，說(shuō)明2種胡椒淀粉中無(wú)定形區(qū)比例高。直鏈淀粉存在于無(wú)定形區(qū)，這結(jié)果與前面胡椒淀粉直鏈淀粉含量結(jié)果（表1）相一致。根據(jù)ZHANG等[20]的報(bào)道，R1047/1022已被廣泛用于研究淀粉樣品的短程有序性，無(wú)定形部分的螺旋組織程度越高，半結(jié)晶片層中的晶體越有序，淀粉顆粒中的分子有序性就越高。本研究中黑胡椒的短程有序性（0.74）顯著高于白胡椒淀粉（0.67），因此白胡椒淀粉比黑胡椒淀粉有更高的無(wú)定型區(qū)組織程度。2種胡椒淀粉的R1047/1022結(jié)果比WAN等[21]研究大米淀粉（0.92）小，與LI等[22]面包果種子淀粉（0.74）相似，表明2種胡椒淀粉具有較高的無(wú)定形區(qū)結(jié)構(gòu)。此外，還計(jì)算了2種胡椒淀粉在998 cm-1和1022 cm-1處的吸光度之比R998/1022以表示其雙螺旋程度，之前的研究表明支鏈淀粉中間鏈的比例與淀粉顆粒有序結(jié)構(gòu)中的雙螺旋數(shù)量之間存在相關(guān)性[23]，本研究中黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉的雙螺旋程度（R998/1022=1.45和1.48）與WANG等[24]報(bào)道的玉米淀粉（R998/1022=1.01）相比更高，表明2種胡椒淀粉雙螺旋程度更高。

2.4 胡椒淀粉的長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)

用XRD分析了長(zhǎng)程有序性和相對(duì)結(jié)晶度，淀粉顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)是由雙螺旋堆積決定，如圖3所示，觀察到黑胡椒和白胡椒淀粉的特征衍射峰在2θ=15.3°和23.0°處有單峰，在2θ=17.2°和18.0°處有雙峰，這些值表明黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉為典型的A型淀粉結(jié)構(gòu)。如表3所示，黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉的相對(duì)結(jié)晶度分別為30.11%和34.21%，這與FTIR得到的短程有序性結(jié)果一致，說(shuō)明不同的加工方式對(duì)胡椒淀粉中直鏈和支鏈淀粉含量有影響，進(jìn)而對(duì)淀粉分子長(zhǎng)程有序性和相對(duì)結(jié)晶度產(chǎn)生影響。本研究中2種胡椒淀粉的相對(duì)結(jié)晶度高于先前報(bào)道的藜麥淀粉、面包果淀粉、玉米淀粉（20.01%、17.20%、30.00%）[22,24-25]，這種差異可能是胡椒淀粉通過(guò)緊密堆積直鏈淀粉雙螺旋來(lái)提高位于結(jié)晶層的雙螺旋取向有序度，從而獲得更高的相對(duì)結(jié)晶度。

圖3 黑胡椒和白胡椒淀粉的XRD圖譜Fig. 3 XRD spectra of black and white pepper starches

表3 黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉分子短程有序性和相對(duì)結(jié)晶度Tab. 3 Molecular short-range order and relative crystallinity of black and white pepper starches

2.5 胡椒淀粉的糊化特性

用RVA分析了2種胡椒淀粉的糊化曲線如圖4所示，淀粉的組成結(jié)構(gòu)決定了其糊化特性，包括直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例、淀粉顆粒的形態(tài)、大小和溶脹特性等方面的影響。由表4可知，白胡椒淀粉的峰值粘度（3074.00 cP）、谷值粘度（2615.67 cP）和最終粘度（3909.67 cP）均顯著低于黑胡椒淀粉的峰值粘度（3596.00 cP）、谷值粘度（3151.67 cP）和最終粘度（4051.00 cP）（P<0.05）。根據(jù)SINGH的說(shuō)法[25]，當(dāng)達(dá)到糊化溫度時(shí)，直鏈淀粉開(kāi)始從無(wú)定型區(qū)域滲出，說(shuō)明糊化過(guò)程中直鏈淀粉沉淀速率對(duì)峰值粘度、最終粘度和回生值有顯著影響。與黑胡椒淀粉相比，白胡椒淀粉中非晶區(qū)直鏈淀粉含量高滲出更快，從而有較低的最終粘度和較高的回生值。本研究中直鏈淀粉含量高的白胡椒淀粉其水結(jié)合能力較低，具有抗膨脹、抗熱斷裂的能力。

圖4 黑胡椒和白胡椒淀粉糊化曲線Fig. 4 Pasting propertiesof black and white pepper starches

表4 黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉的糊化特性Tab. 4 Pasting properties of black and white pepper starches

2.6 胡椒淀粉的質(zhì)構(gòu)特性

質(zhì)構(gòu)特性對(duì)于淀粉在食品和非食品應(yīng)用密切相關(guān)。由于質(zhì)構(gòu)分析容易且快速執(zhí)行，測(cè)試結(jié)果可以使用糊化和凝膠質(zhì)構(gòu)來(lái)預(yù)測(cè)其他理化特性，TPA試驗(yàn)用來(lái)模擬口腔咀嚼過(guò)程。表5通過(guò)計(jì)算得到凝膠硬度、粘附性、膠粘性、內(nèi)聚性和咀嚼性，白胡椒淀粉的硬度（1466.72 g）顯著高于黑胡椒淀粉（1047.90 g）。ZHANG等[26]報(bào)道，直鏈淀粉雙螺旋的結(jié)晶速度顯著影響凝膠硬度。因此，較硬的白胡椒淀粉凝膠可能是由于其直鏈淀粉的回生速率高于黑胡椒淀粉所致。LI等[10]研究的面包果淀粉中也得到凝膠硬度更高的樣品雙螺旋結(jié)晶速度快。白胡椒淀粉的粘附性（-58.37 g·sec）顯著小于黑胡椒淀粉的粘附性（-5.08 g·sec），歸因于非晶區(qū)直鏈淀粉的快速回生導(dǎo)致晶片和非晶片之間的密度較高，從而降低了凝膠的粘附性。WU等[27]研究發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉含量與凝膠質(zhì)構(gòu)高度相關(guān)，本試驗(yàn)結(jié)果也表明短期回生主要由直鏈淀粉含量決定，這與前面結(jié)果中白胡椒淀粉的直鏈淀粉含量高和糊化特性溫度高相吻合。

表5 黑胡椒和白胡椒淀粉的凝膠質(zhì)構(gòu)分析Tab. 5 Textural and thermal analysis of black and white pepper starches

2.7 胡椒淀粉的熱特性

用DSC測(cè)定了淀粉凝膠的To、Tp、Tc和ΔH的值，以研究淀粉微晶從有序到無(wú)序狀態(tài)或熔化的轉(zhuǎn)變程度[28]。如圖5和表6所示，黑胡椒和白胡椒淀粉To，Tp、Tc和ΔH分別為78.43和77.35 ℃、82.57和85.03 ℃、90.99和92.05 ℃、12.26和15.80 J/g。淀粉玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的變化代表了多種因素的相互作用，包括直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例、淀粉顆粒的結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度以及長(zhǎng)和短分子有序性，其中直鏈淀粉對(duì)淀粉的凝膠峰值溫度（Tp）有顯著影響[29]。本研究中由于白胡椒直鏈淀粉含量顯著高于黑胡椒淀粉，因此白胡椒淀粉峰值溫度（85.03 ℃）顯著高于黑胡椒淀粉（82.57 ℃），直鏈淀粉抑制了淀粉的糊化。淀粉凝膠焓值高，結(jié)晶度越明顯，有序雙螺旋數(shù)目越多，需要更多的能量打破淀粉分子間的鍵，本研究中白胡椒淀粉的凝膠焓值（12.26 J/g）顯著小于黑胡椒淀粉（15.80 J/g），因此表明白胡椒淀粉具有更多的雙螺旋數(shù)量。本研究中胡椒淀粉的凝膠溫度與GOVINDARAJU等[30]報(bào)道的大米淀粉凝膠峰值溫度（79.41 ℃）的結(jié)果類(lèi)似。

圖5 黑胡椒和白胡椒淀粉DSC曲線Fig. 5 DSC curve of black and white pepper starches

表6 黑胡椒和白胡椒淀粉的熱特性分析Tab. 6 Textural and thermal analysis of black and white pepper starches

3 討論

由于胡椒中含有大量淀粉，在胡椒果實(shí)干重中占比20%~50%，作為胡椒中的主要成分，有助于提升胡椒中胡椒堿等活性成分的食用營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。本研究采用硫代硫酸鈉法提取了2種加工方式生產(chǎn)的胡椒淀粉，因?yàn)楹返矸垲w粒小，酶法提取會(huì)導(dǎo)致水解的部分雜質(zhì)與淀粉難以分離，影響胡椒淀粉的得率和純度，綜合選用了弱堿性的硫代硫酸鈉，并對(duì)胡椒淀粉結(jié)構(gòu)和理化特性進(jìn)行了探究。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硫代硫酸鈉法提取的胡椒淀粉中干基總淀粉達(dá)到96.38%~97.70%，其余雜質(zhì)少，達(dá)到高純度淀粉。在粒徑方面，2種胡椒淀粉體積加權(quán)平均直徑為3.44~4.83 μm，屬于小顆粒淀粉，形狀為不規(guī)則多邊形，黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉均為A型淀粉。白胡椒淀粉的直鏈淀粉含量、粒度分布、回生值、凝膠硬度和凝膠焓值均顯著高于黑胡椒淀粉，而峰值粘度、終值粘度、崩解值和粘附性顯著小于黑胡椒淀粉（P?0.05）。以上結(jié)果表明，白胡椒淀粉具有更高的直鏈淀粉含量和短程有序性，結(jié)構(gòu)對(duì)淀粉的糊化和凝膠質(zhì)構(gòu)特性至關(guān)重要，因此白胡椒淀粉具有較強(qiáng)的分子間相互作用力和凝膠性能，有利于糊化淀粉短期回生時(shí)的再結(jié)晶，從而獲得更高的回生值。

這些研究結(jié)果可為胡椒淀粉作為一種非常規(guī)作物小顆粒淀粉在食品和非食品領(lǐng)域的潛在利用價(jià)值提供理論依據(jù)。本研究中2種加工方式得到的胡椒淀粉主要在于有無(wú)外果皮，發(fā)現(xiàn)去皮前后胡椒淀粉中直鏈淀粉含量有顯著區(qū)別，接下來(lái)我們將在此基礎(chǔ)上繼續(xù)探究胡椒顆粒外表皮中淀粉的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，以期為胡椒的深加工和綜合利用提供技術(shù)支撐。