淀粉的糊化度對(duì)飼料品質(zhì)的影響

摘 要：淀粉可以從各種植物性原料中獲得。淀粉的具體來(lái)源、淀粉成熟過(guò)程中的環(huán)境條件以及植物的年齡都會(huì)影響淀粉的理化組成，特別是淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量以及它們的相對(duì)數(shù)量。淀粉又是飼料中主要的能量來(lái)源，淀粉糊化度是衡量顆粒飼料中淀粉糊化程度的指標(biāo)，糊化的淀粉可以更快被消化酶分解，從而提高飼料的消化吸收效果。顆粒飼料的淀粉糊化度會(huì)影響飼料的消化吸收效果，對(duì)于養(yǎng)殖業(yè)，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值都至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：糊化；淀粉；制粒

中圖分類號(hào)：S816.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-0769（2024）05-0089-03

新米之所以比陳米好吃，除了新鮮度與香味以外，影響其口感的主要原因是新米含有較多的水分和較高的支鏈淀粉含量，這使新米煮熟后更加柔軟、黏糯，且有嚼勁。相比之下，陳米因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間存放，水分減少，淀粉結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，由于支鏈淀粉更容易被水解酶分解，而直鏈淀粉則相對(duì)穩(wěn)定，從而導(dǎo)致陳化過(guò)程中，直鏈淀粉的比例相對(duì)增加，而支鏈淀粉的比例減少。另外，由于淀粉分子重新排列，形成更有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致支鏈淀粉中長(zhǎng)鏈組分的含量降低，同時(shí)淀粉的結(jié)晶性增強(qiáng)。并且淀粉分子在陳化過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷老化過(guò)程，也就是淀粉分子重新聚集形成不溶于水的結(jié)構(gòu)，這會(huì)降低淀粉的消化性和可利用性，同時(shí)也會(huì)改變大米的烹飪特性。

盧紫君、趙時(shí)珊等[1]通過(guò)研究表明，陳化后的大米直鏈淀粉含量顯著增加（表1），同時(shí)其淀粉粒徑也會(huì)增大（表2），最終導(dǎo)致糊化起始溫度、峰值溫度和終止溫度均發(fā)生變化（表3）。

在飼料的制粒與膨化工藝過(guò)程中，產(chǎn)品前期的調(diào)質(zhì)是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，調(diào)質(zhì)過(guò)程中，產(chǎn)品進(jìn)入熟化和糊化狀態(tài)，這種狀態(tài)與產(chǎn)品的構(gòu)成息息相關(guān)。我們所生產(chǎn)的飼料，一般由三部分原料構(gòu)成：動(dòng)物性原料、植物性原料和添加劑原料，其中植物性原料占比最大。在植物性原料中，淀粉是自然界中分布廣泛的化學(xué)物質(zhì)之一，也是植物材料的能量?jī)?chǔ)存形式。

淀粉是一種碳水化合物，分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉具有剛性，不溶于水，但可溶于熱水而不會(huì)形成凝膠。支鏈淀粉在結(jié)構(gòu)上是非剛性的，可溶于水，在熱水中形成凝膠。研究表明，淀粉的來(lái)源以及化學(xué)成分和性質(zhì)會(huì)影響其黏度[2]。不同來(lái)源的淀粉具有不同的糊化溫度（表4）。

淀粉的糊化可以分為三個(gè)主要階段：

⑴可逆吸水階段。在這個(gè)階段，淀粉顆粒在相對(duì)較低的溫度下（通常低于淀粉糊化的起始溫度）與水接觸時(shí)，水分子開始滲透到淀粉顆粒的非結(jié)晶區(qū)域。這個(gè)時(shí)候，淀粉顆粒體積略有膨脹，但這種吸水是可逆的，如果冷卻并干燥，顆?？梢曰謴?fù)到原來(lái)的形態(tài)，雙折射現(xiàn)象依然可見，這表明晶體結(jié)構(gòu)依然保持良好。

⑵不可逆吸水階段。當(dāng)加熱至特定溫度時(shí)，淀粉顆粒開始不可逆地吸收更多的水分。這個(gè)溫度被稱為糊化起始溫度，通常介于50～80 ℃，取決于淀粉的類型和來(lái)源。隨著溫度升高，淀粉顆粒的結(jié)晶區(qū)開始溶解，水分子進(jìn)入淀粉的微晶間隙，導(dǎo)致淀粉顆粒迅速膨脹，體積可以增大至原來(lái)體積的幾十至上百倍。雙折射現(xiàn)象在這個(gè)階段變得模糊直至消失，這表明晶體結(jié)構(gòu)正在瓦解。

⑶顆粒解體階段。繼續(xù)加熱后，淀粉顆粒完全解體，淀粉分子（主要是直鏈淀粉）從顆粒中釋放出來(lái)，形成連續(xù)的膠體溶液。支鏈淀粉的分子結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，開始形成一個(gè)松散的網(wǎng)絡(luò)，其中的直鏈淀粉分子伸展并分散在水中。此時(shí)，溶液變得非常黏稠，形成了所謂的糊化淀粉。幾種天然淀粉的Brabender糊化黏度曲線[2]如圖1所示。

糊化過(guò)程的關(guān)鍵在于淀粉分子間的氫鍵斷裂，使淀粉分子能夠與水分子相互作用。當(dāng)?shù)矸垲w粒充分吸水并加熱時(shí)，淀粉分子的有序結(jié)構(gòu)被打亂，從而形成溶液。這個(gè)過(guò)程不僅改變了淀粉的物理性質(zhì)，還影響了它的功能特性，如黏度、透明度和穩(wěn)定性，這些特性都是食品及飼料工業(yè)中非常重要的屬性。雖然水分子與直鏈淀粉和支鏈淀粉都可以形成氫鍵，但支鏈淀粉結(jié)構(gòu)已被證明可以物理捕獲水分子。測(cè)試表明，支鏈淀粉比直鏈淀粉更容易糊化。這是因?yàn)橹ф湹矸劬哂蟹种ЫY(jié)構(gòu)，這些分支提供了更多的親水部位，使得水分子可以更容易進(jìn)入淀粉分子之間，從而在加熱時(shí)迅速吸水膨脹，發(fā)生糊化。相比之下，直鏈淀粉的線性結(jié)構(gòu)使其在水中溶脹的能力較差，糊化過(guò)程相對(duì)較慢。

淀粉的糊化度會(huì)顯著影響飼料產(chǎn)品的制粒過(guò)程及產(chǎn)品質(zhì)量。首先，淀粉的糊化度會(huì)直接影響顆粒的硬度。糊化度越高，淀粉分子間的氫鍵斷裂程度越高，微晶束分離形成間隙較大的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，硬度降低。相反，糊化度較低的淀粉顆粒則保持相對(duì)緊密的微晶結(jié)構(gòu)，顆粒硬度較高。糊化度也會(huì)影響顆粒的成型性。高糊化度的淀粉顆粒易于在制粒過(guò)程中糊化、膨脹和變形，有利于形成形狀規(guī)則、大小均勻的顆粒。而低糊化度的淀粉顆粒則難以完全糊化，導(dǎo)致顆粒成型性不佳，易產(chǎn)生碎片或不規(guī)則顆粒。另外，淀粉的糊化度還會(huì)影響顆粒的穩(wěn)定性。高糊化度的淀粉顆粒在飼料產(chǎn)品制粒過(guò)程中易于與其他成分緊密結(jié)合，形成穩(wěn)定的顆粒結(jié)構(gòu)。由此可見，淀粉的糊化度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量具有重要作用。適宜的糊化度可以提高顆粒的硬度、成型性和穩(wěn)定性，從而改善產(chǎn)品的外觀質(zhì)量、口感和保質(zhì)期。然而，過(guò)高的糊化度可能導(dǎo)致顆粒硬度降低、成型性不佳，進(jìn)而影響產(chǎn)品的整體品質(zhì)。

對(duì)飼料生產(chǎn)加工中的淀粉源來(lái)說(shuō)，不同產(chǎn)品、同一產(chǎn)品不同產(chǎn)地、同一產(chǎn)品，相同產(chǎn)地不同存儲(chǔ)時(shí)間和條件都會(huì)對(duì)加工過(guò)程中的糊化度產(chǎn)生影響，需要針對(duì)不同糊化度選擇不同的加工參數(shù)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。在選用、采購(gòu)淀粉產(chǎn)品時(shí)，除了要關(guān)注其產(chǎn)地，也要關(guān)注其貯存的品質(zhì)，因?yàn)檫@些都會(huì)影響產(chǎn)品的加工工藝參數(shù)?？梢詤⒄辙r(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的NY/T4125-2022《飼料中淀粉糊化度的測(cè)定》中的方法建立一套原料入廠的檢驗(yàn)機(jī)制，通過(guò)提前調(diào)整設(shè)備的參數(shù)來(lái)確保產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 盧紫君，趙時(shí)珊，等．陳化前后大米的淀粉結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)分析[J]．現(xiàn)代食品科技，2022（6）：126-135。

[2] OLOBAYO O KUNLE．chemical properties of starch， starch source and its impact on[J]．Pharmaceutical Application，2019. DOI： 10.5772/intechopen.89811