鄧春麗,韋芳蘭,張 巧，陳振林

(1.賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院，廣西 賀州 542899； 2.廣西果蔬保鮮和深加工研究人才小高地，廣西 賀州 542899)

馬蹄淀粉理化性質(zhì)的研究

鄧春麗1,2,韋芳蘭1,張 巧1,2，陳振林1,2

(1.賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院，廣西 賀州 542899； 2.廣西果蔬保鮮和深加工研究人才小高地，廣西 賀州 542899)

以水生植物馬蹄為原料濕法提取淀粉，對(duì)其理化性質(zhì)進(jìn)行研究，并與工業(yè)常用谷物類淀粉玉米淀粉及薯類淀粉馬鈴薯淀粉、木薯淀粉的性質(zhì)進(jìn)行比較分析，旨在為水生植物馬蹄淀粉工業(yè)化應(yīng)用提供參考。研究結(jié)果表明：馬蹄淀粉的藍(lán)值，高于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉，但遠(yuǎn)低于木薯淀粉；馬蹄淀粉糊的凍融穩(wěn)定性與玉米淀粉糊、馬鈴薯淀粉糊相近，明顯高于于木薯淀粉糊；馬蹄淀粉糊的透光率、溶解度、膨脹率介于玉米淀粉糊和木薯淀粉糊之間，但遠(yuǎn)低于馬鈴薯淀粉糊；馬蹄淀粉顆粒的體積平均粒徑為10.79 μm，與木薯淀粉相近，比玉米淀粉和馬鈴薯淀粉小，屬于小顆粒淀粉。馬蹄淀粉的偏光十字接近顆粒中心但不明顯，甚至出現(xiàn)一個(gè)大顆粒內(nèi)有多個(gè)不規(guī)則十字交叉點(diǎn)的現(xiàn)象，說(shuō)明馬蹄淀粉可能為假?gòu)?fù)粒淀粉。

馬蹄淀粉；理化性質(zhì)；比較分析

淀粉是人類主要碳水化合物的來(lái)源,以顆粒形式存在于植物的果實(shí)、根莖、籽粒中，在食品工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。淀粉顆粒特性、淀粉糊的透明度、凍融穩(wěn)定性等性質(zhì)會(huì)影響淀粉的生產(chǎn)及應(yīng)用，不同種類淀粉在結(jié)構(gòu)形態(tài)和大小、結(jié)晶度及其他理化性質(zhì)存在差異性，影響淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用。馬蹄(water chestnut)是一種淀粉含量極高的多年水生草本植物，馬蹄中的淀粉、低聚糖及單糖總量占干物質(zhì)80%以上，新鮮馬蹄淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近20%，是很好的淀粉提取資源。目前食品工業(yè)多以谷物類淀粉(如玉米淀粉)、薯類淀粉(如木薯淀粉、馬鈴薯淀粉)作為工業(yè)用淀粉來(lái)源，馬蹄是良好的淀粉提取資源，多用于馬蹄糕的制作，少有以馬蹄淀粉或其改性淀粉作為工業(yè)用淀粉，其工業(yè)價(jià)值不能得到很好的開發(fā)利用。為更好的開發(fā)馬蹄淀粉工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值，本研究以馬蹄淀粉為試驗(yàn)材料，對(duì)其淀粉藍(lán)值、透明度、溶解度和膨脹率、凍融穩(wěn)定性、淀粉粒徑及偏光十字等理化性質(zhì)進(jìn)行了研究，并與工業(yè)常用的玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉進(jìn)行比較，明確水生植物類馬蹄淀粉與工業(yè)常用的谷物淀粉及薯類淀粉在理化性質(zhì)方面的區(qū)別，以期為水生植物馬蹄淀粉工業(yè)化應(yīng)用及其改性修飾研究提供參考，促進(jìn)馬蹄淀粉資源的開發(fā)利用，拓寬工業(yè)用淀粉的來(lái)源。

1 材料與方法

1.1材料與試劑

馬蹄淀粉，自制(賀州產(chǎn)馬蹄)；玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉，市售。

碘化鉀、碘、氫氧化鈉、鹽酸、無(wú)水乙醇等試劑均為分析純。

1.2儀器與設(shè)備

JYZ-E92九陽(yáng)原汁機(jī)，DFY-600C搖擺式高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，BCD-308W冰箱，HH-8數(shù)顯恒溫水浴鍋，DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，KDC-40低速離心機(jī)，L550臺(tái)式低速大容量離心機(jī)，VIS-722可見分光光度計(jì)，F(xiàn)A2004B電子天平，BX53正置顯微鏡，LS-POP(6)激光粒度分析儀。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1馬蹄淀粉的制備

將鮮馬蹄洗凈，去皮，用原汁機(jī)加水磨漿，水洗攪拌，用多層紗布進(jìn)行過(guò)濾，重復(fù)多次，過(guò)濾漿液加水充分?jǐn)嚢韬?，靜置4～5 h，倒去上層清液，加水洗滌下層沉淀物表層，多次重復(fù)，待上層液澄清后，取下層沉淀物淀粉平鋪在托盤中，45℃下烘干，將烘干后的淀粉用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎后過(guò)100目篩，即得馬蹄淀粉，封存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2淀粉藍(lán)值的測(cè)定

[2]的方法對(duì)4種不同淀粉的藍(lán)值進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3淀粉透明度的測(cè)定

參考文獻(xiàn)[3]的方法，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的4種不同的淀粉乳進(jìn)行完全糊化處理，保持淀粉糊體積不變，冷卻至室溫后，以蒸餾水為空白，在620 nm波長(zhǎng)條件下測(cè)定各淀粉糊的透光率。

1.3.4溶解度和膨脹率的測(cè)定

參考文獻(xiàn)[4]的方法，往4種不同的淀粉2.5 g中加入40 ml超純水調(diào)成淀粉乳，在不同溫度水浴中加熱15 min，樣品冷卻至室溫，3 000 r/min條件下離心20 min，將上層清液干燥后稱重。溶解度為上層清液干燥物與總淀粉干重的比值，膨脹率為離心后淀粉糊重和糊中所含淀粉干重的比值。

1.3.5吸水率和吸油率的測(cè)定

參考文獻(xiàn)[5]的方法，準(zhǔn)確稱取淀粉3 g(干基)于50 ml離心管中，加入30 ml水(測(cè)定吸水率)或色拉油(測(cè)定吸油率)混合均勻，25℃條件下150 r/min震蕩30 min后，3 000 r/min離心15 min，棄去上層清液后稱重，根據(jù)前后管重差計(jì)算吸水(油)率。

1.3.6淀粉糊的凍融穩(wěn)定性的測(cè)定

參考文獻(xiàn)[2]的方法，略作修改，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%的淀粉乳置于95℃水浴中30 min，并調(diào)糊使?jié)舛染S持穩(wěn)定，冷卻至室溫，稱取50 g淀粉糊置于-18℃的冰箱中，冷卻成凍膠，18 h后取出，30℃水浴6 h解凍，24 h為一個(gè)循環(huán)，如此循環(huán)3次，每次循環(huán)后，3 000 r/min條件下離心20 min，棄去上清液，沉淀物稱重，計(jì)算析水率。

1.3.7淀粉顆粒粒徑與偏光十字

采用LS-POP(6)激光粒度分析儀測(cè)定4種淀粉的粒度分布。稱取約1.0 g淀粉，用約800 ml的蒸餾水配成淀粉懸浮液，用超聲波振蕩，使淀粉顆粒分布均勻。將淀粉懸浮液滴加到有蒸餾水的分散槽中，扣除背景，測(cè)定粒度分布及范圍，重復(fù)5次，取平均值。

分別各取少量4種淀粉于載玻片，滴1至2滴甘油/水混合液(體積比1∶1)并使淀粉分散均勻，蓋上蓋玻片，置于載物臺(tái)，在BX53正置顯微鏡偏光模式下觀察并拍攝淀粉顆粒偏光十字變化情況與顆粒形貌特征，放大倍數(shù)為100倍[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1淀粉的藍(lán)值

直鏈淀粉遇碘生成深藍(lán)色的復(fù)合物或絡(luò)合物，支鏈淀粉遇碘生成紫紅色，但不產(chǎn)生絡(luò)合物。藍(lán)值高，表明淀粉中直鏈淀粉含量高[7]。從表1可以看出，4種淀粉藍(lán)值由大到小的順序?yàn)椋耗臼淼矸邸ⅠR蹄淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉。馬蹄淀粉的藍(lán)值比玉米淀粉和馬鈴薯淀粉高，但低于木薯淀粉，這說(shuō)明馬蹄淀粉的直鏈淀粉含量高于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉，但遠(yuǎn)低于木薯淀粉。

表1 淀粉的藍(lán)值

2.2淀粉的透明度

淀粉糊透明度的大小關(guān)系到淀粉類產(chǎn)品的外觀和用途，影響產(chǎn)品的可接受性。不同來(lái)源的淀粉由于分子結(jié)構(gòu)不同，直鏈淀粉和支鏈淀粉含量不同，其理化性質(zhì)有較大差異。由表2可知，馬蹄淀粉的透光率介于玉米淀粉和木薯淀粉之間，高于玉米淀粉糊，略低于木薯淀粉糊，但遠(yuǎn)低于馬鈴薯淀粉糊。

表2 淀粉透光率

2.3淀粉溶解度和膨脹率

淀粉的微晶束結(jié)構(gòu)隨著溫度的升高開始松動(dòng)，極性基團(tuán)與水結(jié)合，淀粉開始部分溶解，繼續(xù)升溫，淀粉團(tuán)粒崩解，溶解度增大，未溶解的淀粉顆粒也充分吸水膨脹[8-9]。由表3和表4可知，4種淀粉的溶解度和膨脹率均隨著溫度的升高而增大。4種淀粉在65℃下溶解度和膨脹率均較低；馬鈴薯淀粉在70℃已有較快的膨脹，屬高膨脹型淀粉；馬蹄淀粉在65℃時(shí)膨脹率相對(duì)較低，當(dāng)溫度增高時(shí)，馬蹄淀粉的溶解度和膨脹率迅速增大，這表明馬蹄淀粉屬限制型膨脹淀粉，存在初期膨脹和快速膨脹兩個(gè)階段，屬于二段膨脹過(guò)程。總的來(lái)看，馬蹄淀粉的溶解度和膨脹率介于玉米淀粉和木薯淀粉之間，高于玉米淀粉，略低于木薯淀粉，但遠(yuǎn)低于馬鈴薯淀粉。這和表2的結(jié)論是一致的。

表3 淀粉溶解度

表4 淀粉膨脹率

2.4淀粉的吸水率和吸油率

淀粉的吸水率和吸油率是衡量淀粉使用性能的主要指標(biāo)之一，直接影響淀粉在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，高吸油率淀粉可以明顯改善食品質(zhì)量。由表5可見，在常溫下，4種淀粉中馬蹄淀粉的吸水率最低，吸油率居中，而木薯的吸水率和吸油率均較高。

表5 淀粉吸水率和吸油率

2.5淀粉糊的凍融穩(wěn)定性

表6為4種淀粉糊經(jīng)過(guò)3次凍融循環(huán)后析水率的比較。從表6可以看出,馬蹄淀粉糊的凍融穩(wěn)定性略差于玉米淀粉糊和馬鈴薯淀粉糊，但遠(yuǎn)好于木薯淀粉糊，適宜用于冷凍食品。凍融過(guò)程中淀粉顆粒內(nèi)外的水分分布及水分遷移特征會(huì)影響淀粉的凍融特性[10]，在凍融過(guò)程中直鏈淀粉含量越高，淀粉的結(jié)構(gòu)越易被破壞，析水率就越高，凍融穩(wěn)定性越差[11]。表6的結(jié)論和表1的結(jié)論是一致的，說(shuō)明馬蹄淀粉中直鏈淀粉含量稍高于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉中的直鏈淀粉含量，但低于木薯淀粉中的直鏈淀粉含量。

表6 淀粉凍融穩(wěn)定性

2.6淀粉粒徑與偏光十字

天然的淀粉以一定的形態(tài)結(jié)合呈粒狀存在，淀粉顆粒的形狀大小在一定程度上可反映淀粉的性質(zhì)。不同植物來(lái)源的淀粉粒大小不同，即使是同一來(lái)源的淀粉，其淀粉粒的大小也有差異。淀粉顆粒的大小直接影響淀粉的結(jié)晶性質(zhì)、糊化性質(zhì)、流變學(xué)性質(zhì)以及改性效果等[12]。馬蹄淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉4種淀粉的粒徑大小如表7所示。從表7可以看出,四種淀粉的體積平均粒徑(D(4,3))與中位粒徑(D50)相近，此種情況下可用中位粒徑代表樣品的平均粒徑。4種淀粉的邊界粒徑(下邊界D10，上邊界D90)在5～25 μm內(nèi)，但粒徑大小整體上存在一定的差別， 馬蹄淀粉的體積平均粒徑是10.79 μm，玉米淀粉的是14.19 μm，馬鈴薯淀粉的是15.73 μm，木薯淀粉的是10.57 μm。馬蹄淀粉粒徑大小與木薯淀粉相近，比玉米淀粉和馬鈴薯淀粉小。

表7 淀粉粒徑

在偏光顯微鏡下,淀粉顆粒的微晶結(jié)構(gòu)具有雙折射特性，即在淀粉顆粒臍點(diǎn)處有交叉的偏光十字。從圖1可知，馬蹄淀粉的偏光十字接近顆粒中心但不明顯，甚至出現(xiàn)一個(gè)大顆粒內(nèi)有多個(gè)不規(guī)則十字交叉點(diǎn)的現(xiàn)象，說(shuō)明馬蹄淀粉顆?？赡転榧?gòu)?fù)粒(圖1a)；玉米淀粉和木薯淀粉的偏光十字較為明顯，十字交叉點(diǎn)接近于淀粉顆粒的中心位置，大部分的淀粉粒呈現(xiàn)垂直十字交叉，少部分淀粉粒為斜十字星(圖1b、圖1d)；馬鈴薯淀粉的偏光十字最為明顯，十字交叉點(diǎn)接近于顆粒一端(圖1c)。

圖1 淀粉偏光顯微鏡照片

3 結(jié)論

對(duì)馬蹄淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉進(jìn)行基本理化性質(zhì)的對(duì)比分析，結(jié)論如下：

(1)馬蹄淀粉的藍(lán)值比玉米淀粉和馬鈴薯淀粉高，但低于木薯淀粉；馬蹄淀粉糊的凍融穩(wěn)定性略差于玉米淀粉糊和馬鈴薯淀粉糊，但遠(yuǎn)高于木薯淀粉糊，這說(shuō)明馬蹄淀粉的直鏈淀粉含量高于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉，但遠(yuǎn)低于木薯淀粉中直鏈淀粉的含量，適宜用于冷凍食品。

(2)與高膨脹型淀粉馬鈴薯淀粉相比，馬蹄淀粉屬限制型膨脹淀粉，存在初期膨脹和快速膨脹兩個(gè)階段，屬于二段膨脹過(guò)程。馬蹄淀粉的透光率、溶解度、膨脹度，低于薯類淀粉木薯淀粉、馬鈴薯淀粉，高于玉米淀粉。

(3)馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的體積平均粒徑較大，馬蹄淀粉體積平均粒徑是10.79 μm，與木薯淀粉相近，屬于小顆粒淀粉。馬蹄淀粉的偏光十字不明顯，甚至出現(xiàn)一個(gè)大顆粒內(nèi)有多個(gè)不規(guī)則十字交叉點(diǎn)的現(xiàn)象，說(shuō)明馬蹄淀粉顆?？赡転榧?gòu)?fù)粒。玉米淀粉和木薯淀粉的偏光十字較為明顯，十字交叉點(diǎn)接近于淀粉顆粒的中心位置，大部分的淀粉粒呈現(xiàn)垂直十字交叉，少部分淀粉粒為斜十字星；馬鈴薯淀粉的偏光十字最為明顯，十字交叉點(diǎn)接近于顆粒一端。

(4)通過(guò)與工業(yè)常用淀粉玉米淀粉、馬鈴薯淀粉及木薯淀粉的比較可以看出，馬蹄淀粉具有較好的凍融穩(wěn)定性及膨脹性，適宜用于冷凍食品如冷凍湯圓、冰淇淋等；馬蹄淀粉粉質(zhì)細(xì)膩，顆粒較小，對(duì)其進(jìn)行微細(xì)化改性修飾處理后可應(yīng)用于化妝品中。該研究結(jié)果可拓寬工業(yè)用淀粉來(lái)源，為馬蹄深加工及其淀粉的開發(fā)利用提供參考。

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(責(zé)任編輯：趙琳琳)

Physicalandchemicalpropertiesofwaterchestnutstarch

DENG Chun-li1,2, WEI Fang-lan1,2, ZHANG Qiao1,CHEN Zhen-lin1,2

(1.Institute of Food Science and Engineering, Hezhou University,Hezhou 542899,China；2. Guangxi Talent Highland for Preservation and Deep Processing Research of Fruits and Vegetable,Hezhou 542899,China)

In order to provide theoretical basis for the application of water chestnut starch in industry, the physical and chemical properties of water chestnut starch were studied and compared with corn starch, potato starch and cassava starch. Results showed the blue value of water chestnut starch was higher than that of corn starch and potato starch, remarkably lower than that of cassava starch. The freeze-thaw stability of water chestnut starch paste, though slightly worse than corn starch paste and potato starch paste, was much better than cassava starch paste. The transparency, solubility and swelling degree of water chestnut starch paste were between corn starch paste and cassava starch paste, significantly lower than potato starch paste. Water chestnut starch, similar with cassava starch but smaller than corn starch and potato starch ,was small granules starch with the mean volume diameter about 10.79 μm. The polarization cross was closed to the central of the granules but not clear for water chestnut ,with the phenomenon that multiple irregular cross intersection appeared in a large granular, which showed that water chestnut starch were fake compound starch granules.

water chestnut starch; physical and chemical properties; comparative analysis

廣西果蔬保鮮和深加工研究人才小高地子項(xiàng)目(2016GXGSXGD04)。

鄧春麗(1986-)，女，助理研究員，研究方向?yàn)榧Z食、油脂及植物蛋白工程。

陳振林(1965-)，男，研究員，研究方向?yàn)楣呒半s糧深加工。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.08.004

TS235.5

：A

：1003-6202(2017)08-0016-04