張燕鵬，莊　坤，丁文平，曹　楊（武漢輕工大學食品科學與工程學院，湖北武漢430023）

豌豆淀粉與馬鈴薯淀粉、玉米淀粉理化性質(zhì)比較

張燕鵬，莊坤，丁文平，曹楊
（武漢輕工大學食品科學與工程學院，湖北武漢430023）

通過對豌豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的基本組成、顆粒形態(tài)、凝沉性、糊化特性、透明度及抗性淀粉含量的測定與比較表明：豌豆淀粉中直鏈淀粉和蛋白質(zhì)的含量較高，但其顆粒直徑小于馬鈴薯淀粉；與馬鈴薯淀粉和玉米淀粉相比，豌豆淀粉易于回生，但糊穩(wěn)定性較好；豌豆淀粉糊的透明度低于馬鈴薯淀粉，但其淀粉組成中慢消化淀粉含量高于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉。

豌豆淀粉，馬鈴薯淀粉，玉米淀粉，理化性質(zhì)

豌豆是世界主要豆類作物之一，不僅營養(yǎng)價值較高，而且還含有53%左右的淀粉和24%左右的蛋白質(zhì)，是一種重要的淀粉和蛋白質(zhì)來源。與谷物淀粉和薯類淀粉相比，豌豆淀粉中直鏈淀粉含量較大，具有熱黏度高、凝膠透明度高、凝膠強度高等特點，一般作為粉絲和粉皮加工原料而廣泛應用于食品加工業(yè)，另外豌豆淀粉通過改性研究后也可應用于紡織、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域［1-4］。

目前，國內(nèi)外生產(chǎn)豌豆淀粉主要采用機械分離法、濕磨法、酸漿法和水洗法等工藝，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量蛋白質(zhì)隨廢水一起排放掉，造成蛋白質(zhì)資源的極大浪費［5-6］。本文采用豌豆淀粉與蛋白質(zhì)聯(lián)產(chǎn)加工技術(shù)，可在制備豌豆淀粉的同時有效回收蛋白質(zhì)，從而增加豌豆的利用價值。在此基礎上，通過進一步對豌豆淀粉的理化性質(zhì)進行系統(tǒng)研究，以期為豌豆淀粉與蛋白質(zhì)聯(lián)產(chǎn)加工技術(shù)的工業(yè)化提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

豌豆粉實驗室自制；玉米淀粉湖北新太陽有限公司；馬鈴薯淀粉武漢市勁寶有限公司；馬鈴薯直鏈淀粉和支鏈淀粉標品Sigma公司；α-淀粉酶北京雙旋微生物培養(yǎng)基制品廠；糖化酶北京奧博星生物技術(shù)有限公司；辣根過氧化物酶阿拉?。黄咸烟茄趸赴⒗?；無水乙醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉均為分析純，購于國藥集團試劑公司。

S-3000N掃描電子顯微鏡日本HITACHI公司生產(chǎn)；LD5-10低速離心機北京醫(yī)用離心機廠；T6-1650E紫外可見分光光度計北京普析通用儀器有限責任公司；TD5Z低速離心機湖南凱達科學儀器有限責任公司；DF-101S恒溫加熱磁力攪拌器鞏義市予華儀器有限責任公司；Model 4D Rapid Visco Analyzer澳大利亞Newport Scientific公司。

1.2實驗方法

1.2.1豌豆淀粉與蛋白的制備稱取豌豆1.0 kg，加入清水5.0 kg，在室溫下浸泡24 h，去皮后使用膠體磨處理兩次，收集所得漿液。將所得漿液按一定的料液比1∶10（m/V）與NaOH溶液（75 mmol/L）相混合，在30℃下攪拌浸提18 h，浸提完畢后，用100目篩對漿狀物過濾，所得濾漿在5000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心15 min，濾餅經(jīng)去離子水洗滌至中性后，在30.0～40.0℃溫度下熱風干燥，干燥后的固體物再經(jīng)粉碎、過120目篩，得到豌豆淀粉。將濾液pH調(diào)至4.5進行酸沉，經(jīng)離心得粗蛋白，粗蛋白再經(jīng)3次洗滌并進行復溶、冷凍干燥處理，得豌豆蛋白。對所得淀粉與蛋白質(zhì)進行分析可知豌豆淀粉得率可達78.0%，純度為86.4%；豌豆蛋白質(zhì)得率可達61.9%，純度為79.4%。

1.2.2淀粉常規(guī)成分測定蛋白質(zhì)含量：凱氏微量定氮法（GB 5009.5-2010）；水分含量：直接干燥法（GB/T 5009.3-2003）；灰分含量：550℃灼燒法（GB/T 5009.4-2003）；脂肪含量：索氏抽提法（GB/T 5009.6-2003）；直鏈淀粉含量的測定：用Sigma公司購買的馬鈴薯直鏈淀粉和支鏈淀粉做標準曲線，參照GB/T 15683-2008大米直鏈淀粉含量的測定方法，制作標準曲線，測定樣品直鏈淀粉的含量。

1.2.3淀粉顆粒超微結(jié)構(gòu)分析將淀粉樣品烘干后固定在樣品臺上，經(jīng)離子濺射噴金后放置于掃描電子顯微鏡，在15 kV，放大1000倍的條件下觀察并拍攝其顆粒形貌。

1.2.4黏度測定取3.0 g淀粉樣品，加入蒸餾水25 mL，于RVA容器中混勻。采用RVA Super3 Standards標準的程序升溫-降溫循環(huán)：先在50℃保持l min，然后經(jīng)3.5 min升溫到95℃，于95℃保持3 min后，再經(jīng)3.5 min降低到50℃，然后在50℃保持2 min，整個過程歷時13 min，每個樣品測定2次［7］。

1.2.5凝沉特性測定參照任瑞林［8］的方法并略作修改。將樣品配制成質(zhì)量分數(shù)為1%的乳液，置于沸水浴中加熱、攪拌30 min后，冷卻至室溫，加入50 mL滴定管中，室溫下靜置24 h。其中前12 h每隔1 h記錄上層清液的體積，后12 h每隔2 h記錄上層清液的體積，以時間為橫坐標，上層清液體積為縱坐標，即得樣品凝沉曲線。

1.2.6透明度測定稱取一定量的樣品，配制成質(zhì)量分數(shù)為1%的乳液，置于沸水浴中加熱、攪拌30 min后（為防止在加熱過程中水分蒸發(fā)而改變體積，用保鮮膜封口后置于沸水浴中加熱并攪拌），冷卻至室溫后，以蒸餾水為空白，在620 nm波長下測定糊的透光率［9］。

1.2.7不同消化性類淀粉含量的測定參考Englyst等［10］的方法并略作修改。稱取1.2 g待測淀粉樣品加入90 mL磷酸鹽緩沖液（pH6.9），用均質(zhì)器均漿后加入0.5 g α-淀粉酶（40000 U/g）和0.006 g葡萄糖淀粉酶（100000 U/mL），在37℃下水解20 min后沸水浴滅活，用酶-比色法測定葡萄糖含量。按同樣方法，樣品在37℃下水解120 min后測定葡萄糖含量。按以下公式分別計算快消化淀粉（RDS），慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）的含量：

式中，G0—淀粉酶解前葡萄糖含量，mg；G20—20 min內(nèi)淀粉產(chǎn)生的葡萄糖含量，mg；G120—淀粉水解120 min產(chǎn)生的葡萄糖含量，mg；W—樣品的質(zhì)量，g。

1.3數(shù)據(jù)處理

所有的實驗數(shù)據(jù)做3次重復后求平均值，并采用Excel 2007軟件進行單因素方差分析。

2　結(jié)果與分析

2.1淀粉基本組成

由表1可知，豌豆淀粉中蛋白質(zhì)含量大于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉。這主要是由于豌豆本身蛋白質(zhì)含量較高，在稀堿處理時，部分蛋白質(zhì)易與淀粉發(fā)生共價鍵結(jié)合，從而使得豌豆淀粉中蛋白質(zhì)含量偏高。另外，豌豆淀粉中直鏈淀粉的含量也明顯大于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉，這與已有的相關(guān)報道一致［11］。

表1　豌豆淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉的基本組成Table 1　Basic composition of pea starch，potato starch and corn starch

2.2顆粒形態(tài)分析

淀粉的品種不同，其外貌形態(tài)和大小具有一定的差別。由圖1可見，豌豆淀粉顆粒表面光滑，呈橢圓或不規(guī)則球形；馬鈴薯淀粉顆粒比較大，形狀相對比較整齊，呈圓形和橢圓形；玉米淀粉顆粒形狀則多為多角形。豌豆淀粉顆粒的粒徑大約為10～36 μm，小于馬鈴薯淀粉顆粒的粒徑（12～100 μm），而稍大于玉米淀粉的顆粒粒徑（3～26 μm）。淀粉顆粒的形狀和大小可反映出不同種類淀粉在分子結(jié)構(gòu)上的差異，從而也可對其理化性質(zhì)和酶解消化產(chǎn)生影響［12］。

2.3黏度分析

圖1　豌豆淀粉（A）、馬鈴薯淀粉（B）、玉米淀粉（C）的SEM照片F(xiàn)ig.1　Scanning electron microscopy micrographs of pea starch，potato starch and corn starch

峰值黏度反映了淀粉糊化過程中顆粒晶體結(jié)構(gòu)徹底破裂前的最大膨脹程度和淀粉與水結(jié)合的能力；衰減值為峰值粘度與谷值粘度之差，反映了淀粉分子對熱效應和剪切效應的抵抗能力，即穩(wěn)定性；回生值為最高黏度與最終黏度之間的差值，可衡量淀粉糊的穩(wěn)定性和老化的趨勢，這與直連淀粉含量密切相關(guān)［13-15］。由表2可知，豌豆淀粉的回生值和糊化溫度較高，這是因為其直連淀粉含量較高，易于形成氫鍵而排列成微晶束，且其顆粒粒徑較小，顆粒之間排列較緊密，從而阻礙了水分子的與淀粉分子之間的結(jié)合，且在低溫下易于回生。豌豆淀粉的衰減值較低，說明豌豆淀粉顆粒的強度較大，不易破裂，穩(wěn)定性較好。影響淀粉糊化特性的因素較多，如淀粉分子的大小、直鏈淀粉含量、顆粒內(nèi)部分子排列的緊密程度、顆粒內(nèi)部非淀粉成分及外界因素等均會造成淀粉糊化特性的差異［16-17］。因此，在實際應用中可根據(jù)實際情況對豌豆淀粉的糊化特性進行適當?shù)恼{(diào)整。

表2　豌豆淀粉、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉糊化特征參數(shù)Table 2　The pasting characteristic parameter of pea starch，potato starch and corn starch

2.4凝沉性比較

淀粉的凝沉是糊化后的淀粉分子由無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蛑嘏挪⒛Y(jié)沉降的過程，其主要與淀粉中直鏈淀粉含量、分子大小、脂類含量及直鏈淀粉的聚合度等相關(guān)［18］。由圖2可知，三種淀粉中馬鈴薯淀粉凝沉性較弱，這與其直鏈淀粉的分子較大有關(guān)，而豌豆淀粉和玉米淀粉的凝沉性相差不大，且都在8 h后完成凝沉，這與其回生值相一致。

圖2　豌豆淀粉、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉的凝沉曲線Fig.2　Retrogradation curves of pea starch，potato starch and corn starch

2.5透明度比較

光線照射在淀粉糊上時會產(chǎn)生不同強度比例的光線穿透、折射和反射，從而形成淀粉糊透明度上的差異，這可直接影響到淀粉糊的品質(zhì)和加工應用，并且也在一定程度上反映了淀粉分子與水分子結(jié)合的能力［19］。從圖3可知，在三種淀粉中，馬鈴薯淀粉的糊透明度最大，豌豆淀粉糊次之，玉米淀粉糊最差。這是因為與馬鈴薯淀粉相比，豌豆淀粉中直鏈淀粉含量較高，分子間的締合作用可引起光的反射，從而也易使得糊透明度變差［20-21］。

圖3　豌豆淀粉、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉的透明度Fig.3　Transparency of pea，potato and corn starch

2.6快消化、慢消化與抗性淀粉含量分析

由圖4可知，豌豆淀粉中RDS含量與玉米淀粉相同，但低于馬鈴薯淀粉；豌豆淀粉中SDS含量高于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉，而RS含量低于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉。這可能是由于豌豆淀粉中直鏈淀粉含量較高且含有一定量的蛋白質(zhì)，從而一定程度上延緩了淀粉酶與淀粉分子之間的相互作用。

圖4　豌豆淀粉、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉的RDS、SDS和RS含量Fig.4　RDS，SDS and RS content of pea starch potato starch and corn starch

3　結(jié)論

采用聯(lián)產(chǎn)加工技術(shù)實現(xiàn)了豌豆淀粉的制備，其直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量較高，且淀粉顆粒表面光滑，呈橢圓或不規(guī)則球形，粒徑（10～36 μm）小于馬鈴薯淀粉粒徑而稍大于玉米淀粉。與馬鈴薯淀粉和玉米淀粉相比，豌豆淀粉的回生值、慢消化淀粉含量、糊化溫度較高，但其衰減值較低；與馬鈴薯淀粉相比，豌豆淀粉的凝沉性強，但其透明度低。

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Comparison of physicochemical properties of pea starch，potato starch and corn starch

ZHANG Yan-peng，ZHUANG Kun，DING Wen-ping，CAO Yang
（College of Food Science and Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023，China）

The basic composition，granule morphology，retrogradation，gelatinization characteristics，transparency and resistant starch content of pea starch，potato starch，corn starch were determined and compared.The results indicated that the content of amylose and protein in pea starch was greater than those in the potato starch and corn starch，but the size of pea starch granules was smaller than that of potato starch.Comparedwith potato starch and corn starch，the pea starch was more easy to retrogradate，but its paste was more stable.Moreover，the transparency of pea starch was less than that of potato starch，but its content of slowly digestible starch was more than that of potato starch and corn starch.

pea starch；potato starch；corn starch；physicochemical properties

TS231

A

1002-0306（2016）04-0183-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.04.028

2015－10－08

張燕鵬（1980-），男，博士，講師，研究方向：糧食油脂與植物蛋白工程，E-mail：ayzyp@126.com。