几种淀粉的糊化特性及力学稳定性

淀粉糊化原理的应用1. 淀粉糊化原理简介淀粉是一种常见的碳水化合物，广泛存在于植物的根、茎、叶和种子中。

淀粉的主要功能是作为能量储备物质，在植物中起到重要的生物学功能。

然而，淀粉在原料的形态中并不容易被人体消化吸收。

淀粉糊化是指将淀粉颗粒在热水中逐渐溶解并增加水合度的过程。

糊化过程中，淀粉颗粒会吸收大量的水分，使其膨胀并形成糊状物质，有利于人体对淀粉的消化吸收。

2. 淀粉糊化的应用淀粉糊化的原理及其应用在食品、制药和化妆品等领域具有重要的意义。

下面是淀粉糊化在不同领域的应用：2.1 食品领域淀粉是许多食品的重要成分之一，如面粉、米饭和面条等。

在食品制造过程中，淀粉糊化能够增加食品的粘稠度、黏性和口感，改善食品的质地和口感。

此外，淀粉糊化还可以增加食品的稳定性，延长食品的保质期。

2.2 制药领域在制药领域，淀粉糊化常用于制造药片和胶囊等药物剂型。

淀粉作为药物的载体和辅助成分，通过糊化处理可以提高药物的可溶性和稳定性，增加药物的生物利用度，从而提高药效。

2.3 化妆品领域淀粉糊化在化妆品领域中的应用也很广泛。

例如，淀粉被用作洗发水和护发产品中的吸油剂，能够吸附头皮上的多余油脂，净化头发并增加韧性。

此外，淀粉还可以作为化妆品的稳定剂和增稠剂，提高产品的稠度和质感。

3. 淀粉糊化原理的研究淀粉糊化原理的研究对于淀粉的应用和改进具有重要的意义。

目前，淀粉糊化原理的研究主要集中在以下几个方面：3.1 淀粉糊化机理的研究淀粉糊化的机制还不完全清楚，研究人员通过多种方法对淀粉糊化过程进行了深入的研究，包括热力学、物理化学和结构分析方法等。

通过这些研究，人们逐渐了解了淀粉糊化过程中发生的结构和功能变化。

3.2 淀粉糊化条件的优化淀粉糊化条件的优化对于提高淀粉糊化效果、提高产品质量具有重要的作用。

研究人员通过调整糊化温度、时间和淀粉浓度等因素，来探索最佳的淀粉糊化条件。

3.3 淀粉糊化产品的开发在淀粉糊化原理的研究基础上，研究人员不断开发新的淀粉糊化产品，以满足不同行业和个人的需求。

豆类：豆类作物包括一些双子叶植物，其特点是种子无胚乳，却有两片发达的子叶，子叶中含有丰富的蛋白质和脂肪。

淀粉的糊化：淀粉颗粒不溶于冷水，将其放入冷水中，经搅拌可形成悬浮液。

如停止搅拌，淀粉粒因比水重则会慢慢下沉。

如将淀粉乳浆加热到一定的温度，则淀粉粒吸水膨胀，晶体结构消失，互相接触融为一体，悬浮液变成黏糊的糊状液体，虽停止搅拌，淀粉也不会沉淀，这种黏糊的糊状液体称为淀粉糊，这种现象称为淀粉的糊化。

果蔬品质：是指果蔬满足某种使用价值全部有利特征的总和，主要是指食用时果蔬外观、风味和营养价值的优越程度。

小麦面筋：将小麦面粉加水和成面团，静止后，把面团放在流动的水中揉洗，面团中的淀粉粒和麸皮微粒都随水渐渐被冲洗掉，可溶性物质也被水溶解，最后剩下来的一块柔软的有弹性的软胶物质就是面筋。

油料：油料作物包括多种不同科属的植物，其共同特点是种子的胚部与子叶中含有丰富的脂肪，其次是蛋白质，可以作为提取食用植物油的原料，提取后的油饼中含有较多的蛋白质，可作为饲料或经加工制成蛋白质食品。

淀粉的回生：淀粉溶液或淀粉糊，在低温静置条件下，都有转变为不溶性的倾向，浑浊度和粘度都增加，最后形成硬性的凝胶块，在稀薄的淀粉溶液中，则有晶体沉淀析出，这种现象成为淀粉的回生。

原料的感官评定：主要是凭借人体自身的感觉器官，即凭借眼、耳、鼻、口和手等，对原料的品质好坏进行判断。

绿色食品：是指遵循可持续发展原则，按照绿色食品标准生产，经专门机构认定，许可使用绿色食品标志的无污染、安全、优质、营养类食品。

绿色食品分为A级和AA级两个等级。

果胶物质：果胶物质是植物组织中普遍存在的多糖类物质，主要存在于果实、块茎、块根等植物器官中。

小杂粮：泛指日月小、种植面积少、种植地区和种植方法特殊、有特种用途的多种粮豆。

低聚糖：亦称寡糖，是由2-10个单糖通过糖苷键连接而成的直链或支链得低度聚合糖。

根据低聚糖水解后所生成的单糖分子数目，粮油原料中低聚糖分为二糖、三糖和四糖等，其中最常见的是双糖。

麦类作物学报 2023,43(8):998-1004J o u r n a l o fT r i t i c e a eC r o ps d o i :10.7606/j.i s s n .1009-1041.2023.08.07网络出版时间:2023-07-07网络出版地址:h t t ps ://k n s .c n k i .n e t /k c m s 2/d e t a i l /61.1359.S .20230706.0914.002.h t m l 高直链淀粉小麦西农836淀粉理化性质及消化特性分析收稿日期:2022-11-20 修回日期:2022-12-16基金项目:陕西省农业协同创新与推广联盟重大科技项目(L M Z D 202104);杨凌种业创新中心重点研发项目(Y l z y-x m -03);大学生创新创业训练计划项目(S 202110712338);中央高校基本科研业务费专项(2452022112)第一作者E -m a i l :w d 452@n w a f u .e d u .c n通讯作者:李学军(E -m a i l :x u e ju n @n w s u a f .e d u .c n )王鼎1,刘真真1,李旭1,李小鹏2,刘磊1,崔晓辉1,杨璞1,王冰心1,谢彦周1,李学军1(1.西北农林科技大学农学院,陕西杨凌712100;2.临渭区农资农产品质量检验检测中心(种子工作站),陕西渭南714000)摘 要:淀粉是人体摄入碳水化合物的主要来源,经消化后以葡萄糖的形式被人体吸收,其消化特性与人体健康密切相关㊂为探究小麦品种西农836淀粉理化性质与消化特性的关系,以商品粉金沙河㊁香雪㊁金龙鱼作为对照,测定其与西农836中直链淀粉含量㊁淀粉粒度和结晶度㊁糊化特性以及体外消化率的差异,并在小鼠体内模拟消化㊂结果表明,与金龙鱼㊁金沙河㊁香雪相比,西农836淀粉中直链淀粉含量和B 型淀粉粒含量最高,与前3者差异显著(P <0.05);西农836淀粉的峰值温度最高,峰值黏度和最终黏度最低;淀粉体外消化试验结果显示,西农836的快消化淀粉(R D S )㊁总消化淀粉(R D S +S D S )含量最低,抗性淀粉(R S )含量最高㊂小鼠体内消化试验结果表明,与金沙河相比,灌食西农836淀粉的小鼠血糖峰值较低,说明高直链淀粉小麦西农836有利于延缓消化和控制血糖升高㊂相关性分析结果显示,直链淀粉含量与抗性淀粉含量呈显著正相关(P <0.05)㊂关键词:小麦;西农836;直链淀粉;淀粉糊化;淀粉消化中图分类号:S 512.1;S 330 文献标识码:A 文章编号:1009-1041(2023)08-0998-07A n a l y s i s o f S t a r c hP h y s i c o c h e m i c a l a n dD i g e s t i v eP r o p e r t i e s o f H i g hA m y l o s eW h e a tX i n o n g 836W A N GD i n g 1,L I UZ h e n z h e n 1,L IX u 1,L IX i a o p e n g 2,L I UL e i 1,C U IX i a o h u i 1,Y A N GP u 1,W A N GB i n g x i n 1,X I EY a n z h o u 1,L IX u e ju n 1(1.C o l l e g e o fA g r i c u l t u r e ,N o r t h w e s tA&FU n i v e r s i t y ,Y a n g l i n g ,S h a a n x i 712100,C h i n a ;2.L i n w e iD i s t r i c tA gr i c u l t u r a l M e a n s a n dA g r i c u l t u r a l P r o d u c t sQ u a l i t y I n s pe c t i o na n dT e s tC e n t e r (S e e d W o r k s t a t i o n ),W e i n a n ,S h a a n x i 714000,C h i n a )A b s t r a c t :S t a r c h i s t h e m a i ns o u r c eof c a r b o h y d r a t e so fh u m a nb o d y ,w h i c hc o u l d i n c r e a s eg l yc e m i a f o l l o w i n g b y a s s i m i l a t i n g i n t h e f o r mo f g l u c o s e .T h e r e f o r e ,t h ed i ge s t i b i l i t y of s t a r c h i s c l o s e l y r e l a t -e d t o h u m a nh e a l t h .I n t h i s s t u d y ,t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n p h y s i c o c h e m i c a l a n d d ig e s t i b i l i t y p r o pe r -t i e s of s t a r c h i nw h e a tX i n o ng 836w e r e e x pl o r e dw i t h t h e c o n t r o l s o f t h r e e c o mm e r c i a l f l o u r s J i n s h a -h e ,X i a n g x u ea n dJ i n l o n g y u .T h ed i f f e r e n c e so fs t a r c ha m y l o s ec o n t e n t ,g r a n u l es i z ed i s t r i b u t i o n ,c r y s t a l l i n i t y ,g e l a t i n i z a t i o n p r o p e r t i e s a n dd i g e s t i b i l i t y i nv i t r o w e r e d e t e r m i n e d a sw e l l a s s i m u l a t i n g d i g e s t i o n i nm i c e .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a tX i n o n g 836h a d t h e h i g h e s t c o n t e n t s o f a m y l o s e a n dB -t y pe s t a r c h g r a n u l e c o m p a r i n g w i t h J i n l o n g y u ,J i n s h a h e a n dX i a n g x u e a t 0.05l e v e l .M o r e o v e r ,i n t h e e x -p e r i m e n t s of s t a r c hg e l a t i n i z a t i o n ,X i n o n g 836sh o w e d t h e hi g h e s t p e a k t e m p e r a t u r e ,t h e l o w e s t p e a k v i s c o s i t y a n d f i n a l v i s c o s i t y .I nv i t r o d i g e s t i o ne x p e r i m e n t s i n d i c a t e d t h a tX i n o n g 836h a d t h e l o w e s t c o n t e n t s o f r a p i d l y d i g e s t i b l e s t a r c h (R D S )a n d t o t a l d i g e s t i b l e s t a r c h (R D S +S D S )b u t t h e h i gh e s t c o n -t e n t o f r e s i s t a n t s t a r c h (R S ).T h e g l y c e m i a i n t h em i c e f e dw i t hs t a r c ho fX i n o n g 836h a d l o w e r p e a k Copyright ©博看网. All Rights Reserved.v a l u e c o m p a r i n g w i t hJ i n s h a h e i nv i v o d i g e s t i o ne x p e r i m e n t s,i m p l y i n g t h a th i g ha m y l o s e i n w h e a t X i n o n g836i sb e n e f i c i a l f o rd e l a y i n g d i g e s t i o na n dc o n t r o l l i n g t h er i s eo f g l y c e m i a.F u r t h e r m o r e, t h e r ew e r e p o s i t i v e c o r r e l a t i o n s b e t w e e n t h e c o n t e n t s o f a m y l o s e a n d r e s i s t a n t s t a r c ha t0.05l e v e l. K e y w o r d s:W h e a t;X i n o n g836;A m y l o s e;S t a r c h p a s t i n g;S t a r c hd i g e s t i o n小麦是世界上广泛种植的农作物之一,淀粉是小麦籽粒的主要成分,约占籽粒面粉总量的70%~80%[1]㊂根据结构可将淀粉分为直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉由D-葡萄糖基以α-(1,4)糖苷键连接,呈线状排列,支链淀粉分子主链由α-(1,4)糖苷键连接,侧链由α-(1,6)糖苷键连接,呈非线状排列[2]㊂普通小麦籽粒中直链淀粉和支链淀粉的比例为1ʒ3,由于两种淀粉分子结构的差异,其面制品所表现出的消化率㊁产品品质㊁餐后饱腹感和血糖应答都不同[3]㊂淀粉的消化特性与直链淀粉含量相关㊂研究发现,直链淀粉可以与脂质形成复合物,阻止淀粉与水分子的结合,从而阻止酶向淀粉颗粒的渗透,致使淀粉消化率下降[4]㊂在加工过程中,直链淀粉分子互相缠绕形成一种三维凝胶网络,这种凝胶网络结构也会提高淀粉对酶的抗性,延缓淀粉消化[5-6]㊂根据淀粉水解速率的快慢将其分为快消化淀粉(R D S)㊁慢消化淀粉(S D S)和抗性淀粉(R S)[7]㊂前人研究发现,R S具有类似膳食纤维的生理功能,可为人类结肠中短链脂肪酸(S C-F A s)的发酵提供底物,R S含量高的食物具有较低的消化率[8];R S可以增强饱腹感并降低餐后血糖浓度和胰岛素反应[9]㊂因此,对糖尿病患者而言,食用高直链淀粉小麦面制品对健康是有益的[10]㊂淀粉消化特性与淀粉颗粒㊁晶体结构及糊化性质相关㊂小麦淀粉颗粒按直径被分为A型和B型,A型淀粉呈透镜状,直径约10~40μm,B 型淀粉呈球形,直径小于10μm,二者在淀粉中分布不同,导致淀粉理化性质不同[11]㊂S n o w等[12]研究发现,淀粉粒径越小,越容易被酶解,因为其表面积较大,有利于酶的扩散和吸附㊂淀粉内部晶体结构发生变化或晶体特征存在差异也会影响淀粉的消化特性[13]㊂B a o等[14]研究表明,高温会破坏淀粉晶体结构,导致淀粉更容易被酶解㊂另外,淀粉糊化性质的差异也会对其消化特性产生影响[15]㊂为了解小麦新品种西农836淀粉的理化性质及消化特性,本研究以三种商品面粉金沙河㊁香雪㊁金龙鱼为对照,分析西农836的直链淀粉含量㊁淀粉结构特征㊁糊化性质和淀粉消化特性,以期为西农836面制品的加工利用及高直链淀粉含量小麦品种选育提供理论依据㊂1材料与方法1.1供试材料供试小麦品种为西农836,于2020年10月12日种植在西北农林科技大学农作一站(陕西杨凌,108ʎ4'E,34ʎ160'N)㊂种植10行,行长2m,行间距0.23m,3个重复㊂播种前基施600k g㊃h m-1复合肥(NʒP2O5ʒK2O=1ʒ0.5ʒ0.5),其余病虫害防治及灌溉等措施与当地大田生产相同㊂于2021年6月10日收获籽粒,经充分晾晒后在阴凉干燥处贮存30d,采用布勒辊式磨粉机磨粉,过80目筛㊂对照为市售商品面粉分别为金沙河面粉(河北金沙河面业集团有限责任公司)㊁香雪面粉(沈阳香雪面粉股份有限公司)和金龙鱼面粉(益海嘉里食品营销有限公司)㊂1.2测定项目与方法1.2.1淀粉提取取20g面粉,与12m L蒸馏水混合揉成面团,静置30m i n;加蒸馏水反复揉洗,使淀粉与面筋分离;过100目筛,获得淀粉乳,5000r㊃m i n-1离心10m i n,倒掉上清液,刮除附着在沉淀上方的杂质,收集沉淀并干燥,获得粗淀粉;将粗淀粉放入烧杯中,加入60m L碱性蛋白酶-N a O H 溶液,在42ħ水浴条件下搅拌1h;过100目筛后弃掉残渣,将滤液转入50m L离心管,4000r㊃m i n-1离心20m i n,弃上清液,并刮除淀粉表层黄色部分;用去离子水悬浮沉淀后3600r㊃m i n-1离心20m i n,重复3次,获得脱蛋白小麦淀粉㊂取0.5g脱蛋白淀粉置于脱脂袋中,将其放入预先装有150m L的85%甲醇的广口瓶中,45ħ超声振荡1h;自然晾干后得到纯净的小麦淀粉㊂1.2.2直链淀粉含量测定参照金玉红等[16]的方法,配置直链淀粉标准工作液㊁淀粉扫描液,吸取直链淀粉标准工作液㊃999㊃第8期王鼎等:高直链淀粉小麦西农836淀粉理化性质及消化特性分析Copyright©博看网. All Rights Reserved.0.0㊁0.3㊁0.5㊁0.7㊁0.9㊁1.1㊁1.3m L于100m L 烧杯中,加蒸馏水25m L,即得到浓度0㊁6㊁10㊁14㊁18㊁22㊁26 g㊃m L-1的直链淀粉标准溶液;用0.1m o l㊃L-1的H C l调p H值至3.5,全部转移至50m L容量瓶,加0.5m L碘试剂并用蒸馏水定容;用U V-2100分光光度计在测定波长(623 n m)和参比波长(430n m)下测定吸光值,得到直链淀粉标准曲线㊂称取小麦淀粉0.1g于烧杯中,加入10m L 0.5m o l㊃L-1K O H,80ħ水浴25m i n并充分搅拌;冷却至室温后转移到50m L容量瓶中,用蒸馏水定容,摇匀后静置㊂取上清液2.5m L加入50m L烧杯中,加入25m L蒸馏水,用0.1m o l㊃L-1H C l调p H至3.5,搅拌均匀;转移至50m L 容量瓶,加0.5m L碘试剂并用蒸馏水定容,摇匀后在室温下静置30m i n;吸光值测定方法同标准液㊂1.2.3粒度分布测定称取0.1g淀粉,倒入激光衍射仪(S3500S I, M i c r o t r a c I n c,U S A)样品分散系统的进料口中,待进料口旋涡充分混匀后,测量其粒度分布状况㊂1.2.4结晶度测定利用X-射线衍射仪(D8-A d v a n c e,B r u k e r, G e r m a n y)测定,电流㊁电压为30m A㊁40k V,扫描范围2θ=4~40ʎ,步长0.02ʎ;利用软件M D I J a d e6.0分析,获得淀粉的结晶度㊂1.2.5黏度特性测定取3g淀粉和25m L蒸馏水于铝罐中,搅拌均匀,使用黏度分析仪(R V A4500,P e r t e n)测定面粉黏度㊂最初10s以960r㊃m i n-1搅拌,后以160r㊃m i n-1的速度至测试结束;起始温度为50ħ,保持1m i n,以12ħ㊃m i n-1的速度提高至95ħ,保持2.5m i n,再以12ħ㊃m i n-1的速度下降至50ħ,保持13m i n,获得参数峰值黏度(P V)㊁稀懈值(B D)㊁最终黏度(F V)㊁回生黏度(S B)和糊化温度(P T)㊂1.2.6热力学特性分析利用热差热重分析仪(S T A7200R V,H I T A-C H I,J a p a n)对淀粉热特性进行分析㊂称取5m g 淀粉样品于铝坩埚中,按1ʒ2(w/w)比例加入蒸馏水配成淀粉乳,密封后置于4ħ冰箱放置24h㊂测试参数设定为:从25ħ加热至120ħ,速度为10ħ㊃m i n-1㊂利用仪器自带软件分析扫描曲线,获得参数有起始温度T o㊁峰值温度T p㊁终点温度T c㊁热焓变值ΔH g e l㊂1.2.7淀粉体外消化特性测定参照G a r c i a等[17-18]的方法,取50m g淀粉用蒸馏水溶解并沸水浴30m i n使其糊化,冷却至室温后加入10m L醋酸钠缓冲液(0.1M,p H =5.2),放入25ħ恒温摇床中180r㊃m i n-1㊁30 m i n;加入已平衡温度的1m L猪胰α-淀粉酶和5 m L胃蛋白酶,放入25ħ恒温摇床180r㊃m i n-1酶解30m i n㊂分别在0m i n㊁20m i n和120m i n 吸取0.5m L溶液至离心管中,立即加入2m L乙醇(95%)终止反应;10000r㊃m i n-1离心5m i n,取1m L上清液加入D N S(3,5-二硝基水杨酸)2 m L;沸水浴5m i n后取出,冷却至室温,加入9 m L蒸馏水㊁混匀;用U V-2100分光光度计于540 n m处检测吸光值,换算成体系中的葡萄糖含量,从而得到淀粉样品的消化百分数㊂1.2.8小鼠血糖测定参照蒲瑞阳等[19-20]的方法,将30只4周龄体型一致的雄性小鼠随机分为A㊁B㊁C三组,每组10只,置于2个鼠笼(每笼5只)于鼠房饲养㊂实验前对小鼠进行适应性喂养,小鼠每日进食相同质量的饲料和饮用纯净水(2d更换一次),鼠笼垫料每3d更换一次㊂一周后,对三组小鼠禁食㊁禁水12h㊂A㊁B两组分别灌胃西农836和金沙河淀粉溶液0.3m L,C组灌胃0.3m L生理盐水㊂灌胃完毕后立即开始计时,分别于灌胃后0 m i n㊁30m i n㊁60m i n㊁90m i n㊁120m i n㊁180m i n对小鼠进行尾尖采血,用强生血糖试纸测定小白鼠的血糖值㊂鼠房条件:温度22~24ħ,湿度40%~ 70%,光照为12h昼夜交替㊂1.3数据分析数据采用E X C E L处理㊁制图,采用S P S S 21.0进行方差分析㊂2结果与分析2.1供试材料直链淀粉含量、粒度与结晶度分析4种面粉的直链淀粉含量从高到低依次为西农836(31.37%)㊁金龙鱼(25.75%)㊁金沙河(24.43%)和香雪(24.17%),西农836的直链淀粉含量显著高于其他三种商品面粉(P<0.05) (表1)㊂西农836淀粉的B型淀粉粒含量最高(76.32%),其他依次为金龙鱼(74.65%)㊁金沙河(74.65%)和香雪(72.36%)㊂四个供试材料的结㊃0001㊃麦类作物学报第43卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.晶度范围在20.37%~25.08%,金龙鱼㊁金沙河㊁西农836淀粉的相对结晶度较低㊂表1供试材料直链淀粉含量㊁淀粉体积粒度分布㊁相对结晶度T a b l e1A m y l o s e c o n t e n t,v o l u m e g r a n u l a r i t y d i s t r i b u t i o n,r e l a t i v e c r y s t a l l i n i t y o f s t a r c h%材料M a t e r i a l直链淀粉含量A m y l o s e c o n t e n t A-型淀粉含量A C B-型淀粉含量B C相对结晶度R C西农836X i n o n g83631.37ʃ0.19a23.17ʃ1.10c76.83ʃ1.10a21.38ʃ0.13b 金沙河J i n s h a h e24.43ʃ0.30c26.93ʃ0.51a b73.07ʃ0.51b c20.73ʃ0.28c香雪X i a n g x u e24.17ʃ0.65c27.77ʃ0.59a72.23ʃ0.59c25.08ʃ0.23a金龙鱼J i n l o n g y u25.75ʃ0.39b25.67ʃ0.40b74.33ʃ0.40b20.37ʃ0.18c数据是平均值ʃ标准差(n=3)㊂同列数据后不同字母表示差异显著(P<0.05)㊂下同㊂V a l u e s a r em e a nʃS D(n=3).A C:A-t y p e s t a r c h g r a n u l e c o n t e n t;B C:B-t y p e s t a r c h g r a n u l e c o n t e n t;R C:R e l a t i v e c r y s t a l l i n i t y.D i f f e r e n t l e t t e r s f o l l o w i n g d a t a i n t h e s a m e c o l u m n i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s(P<0.05).T h e s a m e i n t a b l e2.2.2淀粉糊化特性分析黏度特性是淀粉糊化过程中的重要参数㊂西农836淀粉的峰值黏度和最终黏度最低,金沙河淀粉的峰值黏度和最终黏度最高(图1)㊂从淀粉热特性测定结果(表2)看,西农836的峰值温度最高(64.67ħ),依次为金沙河(61.60ħ)㊁香雪(61.55ħ)和金龙鱼(60.37ħ)㊂金沙河的热焓变值最高,依次为西农836㊁金龙鱼㊁香雪㊂这表明四个测试材料的淀粉热稳定性从大到小依次为金沙河㊁西农836㊁金龙鱼和香雪㊂图1淀粉黏度特性F i g.1S t a r c hv i s c o s i t y c h a r a c t e r i s t i c s表2淀粉热特性T a b l e2S t a r c h t h e r m a l p a r a m e t e r s材料M a t e r i a l起始温度T o/ħ峰值温度T p/ħ终点温度T c/ħ热焓变值ΔH g e l/(J㊃g-1)西农836X i n o n g83656.62ʃ2.23a64.67ʃ0.04a72.73ʃ0.20a12.68ʃ0.74b 金沙河J i n s h a h e56.84ʃ2.50a61.60ʃ0.72b65.22ʃ0.11b19.55ʃ1.63a 香雪X i a n g x u e58.10ʃ1.61a60.55ʃ0.83c76.02ʃ2.48a9.96ʃ0.55b 金龙鱼J i n l o n g y u55.08ʃ0.74a61.37ʃ0.42b73.08ʃ1.68a10.54ʃ1.34b T o:O n s e t t e m p e r a t u r e;T p:P e a ko f g e l a t i n i z a t i o n t e m p e r a t u r e;T c:C o n c l u s i o n t e m p e r a t u r e;ΔH g e l:E n t h a l p y o f t h e r m a l t r a n s i t i o n.㊃1001㊃第8期王鼎等:高直链淀粉小麦西农836淀粉理化性质及消化特性分析Copyright©博看网. All Rights Reserved.2.3淀粉体外消化特性分析从图2可以看出,西农836的快消化淀粉(R D S)含量显著低于其他三个商品面粉,慢消化淀粉(S D S)含量显著高于三个商品面粉㊂与三个商品面粉相比,西农836的总消化淀粉含量(R D S+S D S)最低,表明西农836的消化程度低于其他商品面粉㊂R D S:快速消化淀粉;S D S:慢消化淀粉;R D S+S D S:总消化淀粉㊂图柱上不同字母表示不同种淀粉间差异显著(P<0.05)㊂R D S:R a p i d l y d i g e s t i b l e s t a r c h;S D S:S l o w l y d i g e s t i b l e s t a r c h;R D S+S D S:T o t a l d i g e s t e d s t a r c h.D i f f f e r e n t l e t t t e r s a b o v e c o l u m n s m e a ns i g h i f i c a n t d i f f e r e n c e a m o n g t h r e e e s t a r c hm a t e r i a l s(P<0.05).图2供试材料的淀粉体外消化特性F i g.2D i g e s t i v e p r o p e r t i e s o f s t a r c h f r o mt h e f o u r f l o u r s i n v i t r o.2.4小鼠血糖响应通过小鼠体内消化试验分析小麦淀粉的消化特性,结果(图3)表明,两组灌胃小鼠血糖峰值均出现在60m i n,在30㊁60和90m i n时,灌胃西农836组的血糖峰值明显低于金沙河组,并且灌胃西农836组小鼠的血糖上升和下降的趋势均比较缓慢,180m i n后血糖值大致回落到空腹水平,说明高直链淀粉小麦西农836有利于延缓消化和控制血糖升高㊂图3淀粉的小鼠体内消化特征F i g.3D i g e s t i v e p r o p e r t i e s o f s t a r c h i nm i c e.2.5淀粉理化指标间相关性分析相关性分析结果(表3)表明,直链淀粉含量与A型淀粉粒含量呈显著负相关(P<0.05),与B型淀粉粒和峰值黏度呈显著正相关㊂抗性淀粉含量与直链淀粉含量和峰值温度呈显著正相关㊂快消化淀粉(R D S)含量与直链淀粉含量㊁B型淀粉粒含量呈显著负相关,与A型淀粉粒含量显著正相关㊂总消化淀粉(R D S+S D S)含量与直链淀粉含量呈极显著负相关(P<0.01),与峰值温度和B型淀粉粒含量呈显著负相关,与A型淀粉粒呈显著正相关㊂3讨论淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成,直链淀粉占小麦淀粉总含量的20%~26%㊂国外将直链淀粉含量超过30%的小麦品种,称为高直链淀粉小麦品种[21]㊂本研究中,小麦新品种西农836直链淀粉含量为31.37%,为高直链淀粉小麦㊂研究表明,B型淀粉粒含量与直链淀粉含量呈负相关关系[22]㊂本研究发现,小麦新品种西农836直链淀粉含量及B型淀粉粒含量均较高,其总消化淀粉(R D S+S D S)和快消化淀粉(R D S)与B型淀粉粒含量呈显著负相关,这与前人研究结果的B型淀粉粒含量高则消化速率高不同[23]㊂这可能与研究材料不同有关㊂本课题组研究发现,B型淀粉粒有助于填充到面筋网络结构中,形成更加致密的面团网络结构(未发表)㊂㊃2001㊃麦类作物学报第43卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.表3淀粉理化指标间相关性分析T a b l e3C o r r e l a t i o na n a l y s i s b e t w e e n p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f s t a r c h指标I n d e x直链淀粉含量AM A-型淀粉含量A G B-型淀粉含量B G相对结晶度R C峰值黏度P V最终黏度F V峰值温度T p 热焓值ΔH g e l直链淀粉含量AM1-0.969*0.969*-0.291-0.440-0.8170.971*-0.138抗性淀粉含量R S0.993*-0.9430.943-0.318-0.377-0.781*0.985*-0.147快消化淀粉R D S-0.952*0.991*-0.991*0.4720.4550.780-0.8970.216慢消化淀粉S D S0.845-0.9240.924-0.498-0.533-0.7570.751-0.366总消化淀粉R D S+S D S-0.992**0.983*-0.983*0.4020.3300.740-0.987*0.300 **:P<0.01;*:P<0.05.峰值黏度表示淀粉结合水的能力,淀粉与水结合能力越强,抗酶解能力越低[24]㊂本研究中,高直链淀粉含量小麦西农836淀粉的峰值黏度最低,表明其抗酶解能力最强㊂淀粉糊化会对阻止淀粉酶作用的结晶结构造成破坏,导致淀粉更容易被酶解[25]㊂峰值温度是表征淀粉糊化特性的重要指标㊂已有研究发现,淀粉糊化时的峰值温度越高,其糊化程度越低,越难被酶解[26]㊂本研究中,峰值温度与直链淀粉含量呈显著正相关,与总消化淀粉(R D S+S D S)呈显著负相关,说明直链淀粉含量影响淀粉的糊化特性,高直链淀粉含量可增强淀粉的抗酶解能力㊂热焓值是淀粉糊化过程中解开双螺旋所需要的能量,淀粉晶体结构遭到破坏会导致糊化程度升高并降低热焓值[27-28]㊂但也有人认为,淀粉结晶度等结构特征并不能单独控制消化率[29]㊂综上所述,淀粉结晶特性与淀粉内部其他结构特征可能共同作用于淀粉消化过程,并通过影响淀粉糊化过程进一步影响其消化特性㊂前人研究认为,直链淀粉比支链淀粉结构更紧密,并且直链淀粉在消化过程中会与脂质形成复合物,使其在短时间内难以被酶解[30-31]㊂本研究发现,直链淀粉含量与快消化淀粉(R D S)含量和总消化淀粉(R D S+S D S)含量分别呈显著和极显著负相关,随着直链淀粉含量升高,淀粉的消化率显著下降㊂小鼠体内消化试验结果表明,灌食西农836小麦淀粉小鼠的血糖峰值和血糖上升速率均较低,说明高直连淀粉含量在延缓消化和控制血糖升高方面具有显著优势㊂本研究结果为西农836面制品的加工利用及高直链淀粉小麦品种选育提供参考㊂4结论小麦新品种西农836为高直链淀粉小麦品种;其B型淀粉含量㊁淀粉糊化时峰值温度显著高于其他3个商品面粉;总消化淀粉(R D S+ S D S)含量和消化程度低于其他商品面粉;高直链淀粉含量有利于延缓消化及控制血糖升高㊂参考文献:[1]S H E V K A N IK,S I N G H N,B A J A JR,e t a l.W h e a t s t a r c h p r o-d u c t i o n,s t r u c t u r e,f u n c t i o n a l i t y a n d a p p l i c a t i o n s A re v i e w [J].I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lof F o o dS c i e n c e&T e c h n o l og y, 2017,52(1):38.[2]J A N EJ,C H E N Y Y,L E ELF,e t a l.E f f e c t so f a m y l o p e c t i nb r a nc h c h a i n l e n g t ha n da m y l o s e c o n t e n t o n t h e g e l a t i n i z a t i o n a nd p a s t i n gp r o pe r t i e s of s t a r c h[J].C e r e a lC h e m i s t r y,1999, 76(5):629.[3]A N D R E W C,HO G G MJ,G I R O U X.M i l l i n g a n d b a k i n g q u a l-i t y o f h e x a p l o i d s p r i n g w h e a t s t a r c h s y n t h a s e I I a(s s I I a)m u-t a n t sw i t he l e v a t e da m y l o s ec o n t e n t[J].C e r e a lC h e m i s t r y, 2019,96(3):533.[4]T E S T E RRF,K A R K A L A SJ,Q IX.S t a r c hs t r u c t u r e a n dd i-g e s t i b i l i t y e n z y m e-s u b s t r a t e r e l a t i o n s h i p[J].W o r l d'sP o u l t r y S c i e n c eJ o u r n a l,2004,60(2):193.[5]王月慧,丁文平.大米淀粉凝胶储藏过程中消化特性的变化[J].食品科学,2005(1):65.WA N G Y H,D I N G W P.C h a n g e s i n t h e d i g e s t i v e c h a r a c t e r i s-t i c s o f r i c e s t a r c h g e l d u r i n g s t o r a g e[J].C e r e a l&F e e dI n-d u s t r y,2005(1):65.[6]G O N GB,C H E N GLL,G I L B E R T R G,e t a l.D i s t r i b u t i o no f s h o r t t o m e d i u m a m y l o s ec h a i n sa r e m a j o rc o n t r o l l e r so f i n v i t r od i g e s t i o n o f r e t r o g r a d e d r i c e s t a r c h[J].F o o dH y d r o c o l-l o i d s,2019,96(C):640.[7]E N G L Y S T H N,K I N GMA NSM,C UMM I N G S JH.C l a s s i f i-c a t i o n a n dm e a s u r e m e n t o f n u t r i t i o n a l l y i m p o r t a n t s t a r c h f r a c-t i o n s[J].E u r o p e a nJ o u r n a lo f C l i n i c a lN u t r i t i o n,1992,46 (2):34.[8]B R O U N SF,K E T T L I T ZB,A R R I G O N IE.R e s i s t a n ts t a r c ha n d t h eb u t y r a t e r e v o l u t i o n [J].T r e n d s i nF o o dSc i e n c e& T e c h n o l o g y,2002,13(8):257.[9]G U OJY,T A N L B,K O N G L Y.M u l t i p l e l e v e l so fh e a l t hb e n e f i t s f r o m r e s i s t a n ts t a rc h[J].J o u r n a lo f A g r i c u l t u r e a n dF o o dR e s e a r c h,2022(10):100380.㊃3001㊃第8期王鼎等:高直链淀粉小麦西农836淀粉理化性质及消化特性分析Copyright©博看网. 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一、前言近年来，不论是在我国还是世界范围内，油污染愈发引起人们的重视，其中45%来自海洋轮船油泄露，36%来自城市废水排放，所以怎样处理则成为了近期热门的话题，高吸油树脂则自然而然成为了备受关注的研究课题。

高吸油树脂比起传统的吸油材料具有强力的优势，传统吸油材料在吸油的同时也会吸收水分，并且保油效果较差。

这些问题高吸油树脂均可有效解决。

我们这次探讨的课题即是改性淀粉在高吸油方面的应用。

二、淀粉概述淀粉是一种多糖，是植物储存能量的一种产物，以颗粒的形式贮存在植物的根茎之中，在生活中十分常见，同时也是重要的化工原料。

淀粉常见几大种类，具体内容见下表根据以上特征表述，在性能差不多的情况下，玉米淀粉供应量最大，可优先考虑玉米淀粉作为基质。

淀粉颗粒具有渗透性,水和水溶液能自由渗入颗粒内部，在淀粉分子中，含有直链淀粉和支链淀粉两种，直链淀粉在内层，聚合度一般为几百，含量在20%-26%；而支链淀粉在外层，聚合度能达到几千甚至更高，含量在74%-80%。

淀粉的化学式为(C6H10O5)n ，其中n 为聚合度，从几百到几千不等，有个别的支链淀粉甚至可以达到几百万。

淀粉的化学结构见下图直链淀粉结构 支链淀粉结构性质绿豆淀粉 玉米淀粉 马铃薯淀粉 木薯淀粉 淀粉种类种子 种子 块茎 块根 颗粒形状圆形或椭圆形 圆形或多边形 蛋形或椭圆形 圆形或截头圆形 颗粒直径10-28 2-30 5-100 4-35 主要特点 粘性足，吸水性小 粘性稍差，供应量大 粘性好，吸水性差 解冻稳定性高根据淀粉的结构式即可看出淀粉具有众多羟基，羟基是亲水基，但是其间由氢键键合，淀粉并不溶于水，但在遇到热水的情况下，直链淀粉可溶，支链淀粉膨胀，最终淀粉成浆糊状，这种现象我们称之为淀粉的糊化，这种现象的主要原因是由于淀粉中的结晶部分被破坏，这也正是我们使淀粉糊化的目的所在。

淀粉中同时含有结晶部分和非结晶部分，非结晶部分具有良好的渗透性，是化学反应发生的主要位置，为了使淀粉更好的改性，与其他成分反应，糊化则是必不可少的。

淀粉糊化及其检测方法一、本文概述淀粉作为一种广泛存在于植物中的多糖类物质，其糊化特性在食品、医药、化工等多个领域具有重要的应用价值。

淀粉糊化是指淀粉颗粒在加热过程中吸水膨胀，最终破裂溶解形成糊状物的过程。

这一过程伴随着淀粉颗粒内部结晶结构的破坏和直链淀粉的溶出，使得淀粉的性质发生显著变化，如粘度增加、透明度提高等。

本文将对淀粉糊化的原理、影响因素及其检测方法进行详细阐述，旨在帮助读者深入了解淀粉糊化的基本概念和检测方法，为相关领域的研究和应用提供有益的参考。

二、淀粉糊化的基本原理淀粉糊化是淀粉在加热过程中发生的一系列物理和化学变化，这些变化使淀粉颗粒吸水膨胀，从固态转变为半固态或液态的胶体状态。

这一转变过程主要由淀粉的分子结构和热力学性质决定。

淀粉是由多个葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键连接而成的高分子聚合物，其分子内部包含结晶区和无定形区。

在淀粉糊化过程中，随着温度的升高，淀粉颗粒开始吸水膨胀，结晶区逐渐解体，无定形区则开始溶胀。

这一过程中，淀粉分子间的氢键断裂，分子链展开，使得淀粉颗粒体积增大，透明度增加，粘度升高。

糊化过程中的关键温度是糊化温度（gelatinization temperature），也称为起始糊化温度。

当淀粉颗粒达到这一温度时，结晶区开始解体，淀粉颗粒开始吸水膨胀。

随着温度的继续升高，淀粉颗粒完全解体，形成粘稠的胶体溶液。

除了温度外，糊化过程还受到其他因素的影响，如水分含量、pH 值、离子浓度等。

这些因素通过影响淀粉分子间的相互作用和水分子的运动状态，从而影响糊化过程的速率和程度。

了解淀粉糊化的基本原理对于掌握淀粉的加工技术、优化产品的品质具有重要意义。

通过控制糊化过程中的温度、水分等条件，可以实现对淀粉糊化程度的精确控制，从而生产出满足不同需求的淀粉产品。

三、淀粉糊化的检测方法淀粉糊化的检测是食品加工、淀粉工业以及相关领域的重要研究内容。

准确而有效的检测方法对于确保产品质量、优化生产工艺以及推动科学研究都具有重要意义。

变性淀粉的糊化问题在淀粉大分子上接枝丙烯酸酯链，使其具有天然高分子和合成高分子的优点，称为第三代变性淀粉，用它来取代PVA浆料很受巿场欢迎。

<br /><br />淀粉用乙烯基单体的接枝共聚方法有二种：淀粉颗粒悬浮液接枝和糊化淀粉接枝。

对于疏水性单体，如丙烯酸丁酯，淀粉糊化对接枝共聚反应的影响具有理论和实际意义。

<br /><br />用硝酸铈铵引发淀粉接枝时，铈离子首先与淀粉形成络合物；当络合物分解时，铈（Ⅳ）还原为铈（Ⅲ），而淀粉葡萄糖单元上羟基中的氢被氧化成H^＋，同时淀粉形成自由基；伴随C₂与C₃间链的断裂，在单体存在下，淀粉自由基引发单体共聚。

<br /><br />在淀粉与丙烯酸丁酯的接枝共聚反应中，淀粉糊化后，接枝率、接枝效率、单体转化率、接枝频率和支链分子量都较未糊化时降低；在糊化接枝时，加入适当浓度的尿素可以显著提高接枝参数。

<br /><br />近期，用一种新的物理方法——高速剪切和一种新的化学方法——钠米浆料来提高接枝参数，都已分别取得良好的效果。

<br /><br /><font color=FF9933 size=2>高速剪切原理及应用</font><br /><br />高速剪切均质是指液-液或液-固混合物经过高速剪切，使悬浮液或乳化液体系中的分散相颗粒分散化、均匀化的处理过程，它能降低分散颗粒的粒径和提高分散颗粒分布均匀性，得到稳定性产品。

浆料配制对粘附力的影响引发剂用量：随引发剂用量增加，浆液对涤棉混纺纱粘附力有所下降，当引发剂用量为1%时，浆液对涤棉混纺纱的粘附力大，浆液粘附性能稳定；<br /><li> 反应温度：随着反应温度的升高，产品粘度下降，90℃时浆液粘度较适宜；<li> 保温时间对单体转化率的影响：延长反应时间有利于聚合反应的充分进行，保温时间在1.5小时时，转化率曲线变化渐趋平缓，达到最佳。

淀粉的dsc曲线
淀粉的DSC曲线是一种通过差示扫描热量法（DSC）测定的淀粉热性质曲线。

该曲线反映了淀粉在加热过程中的能量变化。

在DSC曲线上，淀粉的吸热峰和放热峰可以反映出淀粉的热稳定性和相变行为。

吸热峰通常出现在淀粉开始熔化的温度范围内，表示淀粉从固态转变为液态的过程。

放热峰则出现在淀粉开始结晶的温度范围内，表示淀粉从液态转变为固态的过程。

通过观察DSC曲线，可以了解淀粉的热性质，包括熔点范围、结晶度、热稳定性等。

这些性质对于淀粉在食品、工业等领域的应用具有重要意义。

以下是DSC曲线在淀粉研究中的一些主要用途：
1.热力学性质测定：DSC可以测量淀粉在不同温度下的热容量、热焓等热
性质参数，从而了解淀粉的热力学行为和热稳定性。

2.相变研究：淀粉在加热过程中会发生相变，如糊化、凝胶化等。

DSC可
以测量淀粉在相变过程中的热量变化，从而研究淀粉的相变行为和相变
温度。

3.改性研究：淀粉可以通过化学、物理或生物方法进行改性，以改善其性
能。

DSC可以用于研究淀粉的改性效果，如改性后淀粉的热稳定性、相
变温度等。

此外，DSC曲线还可以用于指导开发新品种的脂类物质，如人造奶油、人造黄油等。

覃寒珍，毛剑轲，余文怡，等.三种淀粉基可食膜的性能比较［J ］.湖北农业科学，2020，59（21）：117-120．收稿日期：2020-07-19基金项目：浙江树人大学青年博士创新计划项目（2019QC22）作者简介：覃寒珍（1999-），女，广西柳州人，在读本科生，研究方向为生物质高值化利用，（电话）178****8255（电子信箱）*****************；通信作者，余作龙（1981-），男，湖北武汉人，副教授，博士，主要从事生物质高值化利用研究，（电话）158****9762（电子信箱）yuzl_**************.cn 。

可食性包装膜因其原料来源于自然，具有安全卫生、可降解、可食用等特点，在食品包装上应用前景广泛。

可食性包装膜的基材主要有多糖、蛋白质、脂类及其复合物组成［1-3］。

其中，多糖类可食性包装膜中对淀粉、纤维素、魔芋和海藻酸钠等的研究较多。

淀粉作为最广泛的自然资源之一，由其制备的可食性包装膜在力学性能、透过性等包装性能上差异较大，为增强其成膜性能，二元及多元复合膜的研究逐渐增多［4-6］。

改性淀粉是利用酸、热、碱、酶制剂、氧化剂和带有各种官能团的有机试剂与淀粉发生化学反应或经过物理变化，从而增加淀粉的某些性能，并用于可食膜的研究［7-9］。

本研究以物理方法三种淀粉基可食膜的性能比较覃寒珍，毛剑轲，余文怡，陶杨匀，徐平，胡佩佩，余作龙（浙江树人大学生物与环境工程学院，杭州310015）摘要：以普通淀粉、可溶性淀粉和水溶性淀粉为原料，研究其制备可食性包装膜的性能，考察3种淀粉膜液的糊化特性、接触角和膜的力学性能、透过性、结晶度和微观结构。

结果表明，可溶性淀粉膜液和水溶性淀粉膜液不表现糊化特性；随着溶解性的增大，3种淀粉膜液和塑料板的接触角逐渐减小；3种淀粉膜的拉伸强度随淀粉分子量的降低先增加后急剧降低，断裂延伸率逐渐增加；对色拉油、水蒸气、CO 2和O 2的透过性研究发现，水溶性淀粉膜的透过性最低，其透油系数、水蒸气透过系数、CO 2透过系数和O 2透过系数分别为0.084g·m/（m 2·d ）、2.360g·mm/（m 2·d·kPa ）、0.320g/d 和0.023g/d ；从结晶度和微观结构分析3种淀粉膜存在较大差异。

什么是变性淀粉一、预糊化淀粉：预糊化淀粉是一种加工简单，用途广泛的变性淀粉，应用时只要用冷水调成糊，免除了加热糊化的麻烦。

广泛应用与医药、食品、化妆品、饲料、石油钻井、金属铸造、纺织、造纸等很多行业。

淀粉的糊化：淀粉粒在适当温度下（各种来源的淀粉所需温度不同，一般60~80℃）在水中溶胀、分裂、形成均匀糊状溶液的作用称为糊化作用。

糊化作用的本质是淀粉粒中有序及无序（晶质与非晶质）态的淀粉分子之间的氢键断开，分散在水中成为胶体溶液。

糊化作用的过程可分为三个阶段：（1）可逆吸水阶段，水分进入淀粉粒的非晶质部分，体积略有膨胀，此时冷却干燥，颗粒可以复原，双折射现象不变；（2）不可逆吸水阶段，随着温度升高，水分进入淀粉微晶间隙，不可逆地大量吸水，双折射现象逐渐模糊以至消失，亦称结晶“溶解”，淀粉粒胀至原始体积的50~100倍；（3）淀粉粒最后解体，淀粉分子全部进入溶液。

糊化后的淀粉又称为α-化淀粉。

将新鲜制备的糊化淀粉浆脱水干燥，可得易分散与凉水的无定形粉末，即“可溶性α-淀粉”。

2、淀粉糊化作用的测定方法：有光学显微镜法，电子显微镜法，光传播法，粘度测定法，溶胀和溶解度的测定，酶的分析，核磁共振，激光光散射法等。

工业上常用粘度测定法，溶胀和溶解度的测定。

二、酸变性淀粉在糊化温度以下，用无机酸处理淀粉，改变其性质的产品称为酸变性淀粉。

反应机理：在用酸处理淀粉的过程中，酸作用于糖苷键使淀粉分子水解，淀粉分子变小。

淀粉颗粒是由直链淀粉和支链淀粉组成，前者具有α-1，4键，后者除α-1，4键，还有少量α-1，6键，这两种糖苷键被酸水解的难易存在差别。

由于淀粉颗粒结晶结构的影响，直链淀粉分子间经由氢键结合成晶态结构，酸渗入困难，其α-1，4键不易被酸水解。

而颗粒中无定形区域的支链淀粉分子的α-1，4键、α-1，6键较易被酸渗入，发生水解。

工艺与原理：通常制取酸变性淀粉是使用浓淀粉淤浆，含固量约为36%~40%，加热到糊化温度之下（常为40~60℃），加入无机酸并搅拌一个小时或几个小时。