石蒜淀粉糊化与老化特性的研究教材文档格式.docx
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3.3石蒜淀粉老化特性7
3.3.1淀粉糊的透明度7
3.3.2淀粉糊的凝沉性7
3.3.3碘兰值8
3.3.4存放过程中酶解力的变化8
4讨论9
参考文献9
石蒜淀粉糊化与老化特性的研究
摘要：
本实验以中国石蒜为原料，通过对石蒜淀粉溶解度与膨胀度、粘度和冻融稳定性的测定研究其糊化特性；
通过对石蒜淀粉凝沉性、透明度、碘兰值和酶解力的测定来对石蒜淀粉老化特性进行系统研究。
由实验结果可知，石蒜淀粉溶解度与膨胀度值较低，淀粉不易糊化，冻融稳定性比较差，老化期间淀粉溶液凝沉较快，淀粉难以被酶水解。
关键词：
石蒜；
淀粉；
糊化特性；
老化特性
StudyonGelatinizationandRetrogradationPropertiesofLycorisRadiataStarch
Abstract:
BymeasuringtheexpansionofLycoriesradiatastarchsolubilityanddegreeofswelling,viscosityandfreeze-thawstabilitytostudyongelatinizationproperties.Agingcharacteristicsincludingtransparency,retrogradation,iodinebluevalueandenzymaticforce.Fromtheexperimentalresults,Lycorisstarchisdifficulttogelatinizesothatsolubilityandswellingdegreevalueislow.Andfreeze-thawstabilityisbad.Starchsolutioncondensationsinkfasterduringaging.Itishardtohydrolysisbyenzymatic.
Keywords:
Lycorisradiata;
starch;
gelatinizationproperties;
retrogradationproperties
1前言
石蒜又名彼岸花，是多年生草本鳞茎类植物，具有地下鳞茎[1]；
鳞茎近似球形，鳞茎表皮呈黑色[2]，内里是白色。
石蒜在全球分布大约20种，其中中国约有16种（含2变种），日本6种[3]。
在生长环境方面,石蒜属植物生长在阴暗的岩石地段,或者是河岸、林边或山野阴湿的环境[4]。
石蒜鳞茎含有生物碱的含量和种类较多，在治疗食物中毒、淋巴结核和风湿性关节炎等一些疾病方面，均能起一定的疗效[5]。
所以石蒜既是观赏性的植物，同时又兼具药用价值。
另外，石蒜的淀粉含量也较高，在工业中石蒜也是一种加工原料，其鳞茎中所含的淀粉可以用于造纸以及制作酒精[6],将其鳞茎进行烘干粉碎提取就可得到石蒜淀粉。
但是目前更多的是对石蒜属植物以及其含有的生物碱的药用价值进行研究，而对石蒜鳞茎淀粉报道研究比较少，尤其是对石蒜淀粉糊化特性以及老化特性的研究开展的更少。
因此本实验通过提取石蒜淀粉对其基础性质进行研究，了解石蒜淀粉糊化与老化特性。
实验获得的各特性指标数据对石蒜淀粉进一步的研究以及石蒜淀粉工业化应用均具有一定的参考价值。
葡萄糖分子通过聚合形成淀粉，其有直链淀粉与支链淀粉之分，它是细胞中碳水化合物最普遍的储藏形式[7],通式是（CHO）n。
常温下淀粉一般与水并不相溶，但当水温升至50℃以上时，淀粉开始发生一系列变化[8]。
温度升高淀粉粒发生溶解膨胀、分裂形成透明糊状的溶液的过程称为淀粉的糊化[9]。
淀粉经糊化会形成透明的淀粉溶液，溶液中基本无淀粉颗粒。
糊化后的淀粉分子间的氢键发生断裂,淀粉分子被分散导致混乱度增加[10]。
糊化后可以明显的发现淀粉糊的粘度增加。
淀粉老化是指糊化的淀粉分子从混乱状态向有序态转变的过程[11]。
在温度下降的过程中，老化的淀粉分子又重新排列在一起，逐渐转变为有序结构，范德华力和氢键力是维持此结构的作用力[12]。
老化的淀粉溶液变浑浊，有白色沉淀析出，容易发生凝沉现象。
通过研究淀粉的糊化特性与老化特性，将其研究的数据结果作为理论依据，可以判断其淀粉制食品的品质以及淀粉食品在贮藏过程中所发生的一系列理化变化。
例如糊化后的淀粉会发生溶解现象，这些被溶解的淀粉分子能够满足凝胶特性以及口感需要[13]。
冷却后的淀粉易于老化会引起食品脱水变硬和质构改变等劣变的发生，造成消费者接受程度降低[14]。
淀粉食品老化后变的硬，不够疏松柔软，给人不好的口感。
因此，研究淀粉的糊化特性与老化特性对于淀粉在工业中的应用十分重要，生产出消费者满意的淀粉制品，创造更大的经济价值，而且对于淀粉及淀粉基食品的储藏运输条件也是意义重大。
石蒜是一类富含生物碱与多糖的新型淀粉资源，本实验通过测定石蒜淀粉的白度判断淀粉品质；
测定溶解度与膨胀度、粘度和冻融稳定性，来了解石蒜淀粉糊化特性；
通过石蒜淀粉糊的凝沉性、透明度、碘兰值和酶解力体现其老化特性。
以期拓展石蒜属植物资源的开发和利用，为石蒜淀粉的深加工以及产品的开发研究、品质控制提供依据。
2材料与方法
2.1实验材料和仪器
2.1.1实验材料
中国石蒜
2.1.2化学试剂
乙酸，乙醇，氢氧化钠，氯化钠，淀粉酶，盐酸，均为分析纯。
碘试剂：
称取2.0000g碘化钾，倒入烧杯中加50mL水形成饱和溶液，然后加入0.2g碘，待碘全溶解后定容至100mL容量瓶，加蒸馏水至刻度，摇匀。
现配现用，避光保存。
DNS试剂：
称取1.0000g的3,5-二硝基水杨酸，放入烧杯中加适量水搅拌，然后加入1g的氢氧化钠，在50℃水浴的条件下，再加入无水亚硫酸钠0.5g，结晶苯酚0.2g和酒石酸钾钠20g，待全部溶解后，冷却至室温，定容至100mL并过滤，倒入棕色试剂瓶，避光放置7d后使用。
2.1.3仪器
722型分光光度计，上海星尧科学仪器有限公司；
H1850型台式高速离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司；
NDJ-5S旋转粘度计，上海昌吉地质仪器有限公司；
HH-2型电热恒温水浴锅，北京科伟永兴仪器有限公司；
HC-700型高速多功能粉碎机，永康市天祺盛世工贸有限公司；
Midea电磁炉，广东美的电磁炉制造有限公司；
JY1002型分析天平，上海浦春计量仪器有限公司；
海尔冰箱，青岛海尔股份有限公司；
电热恒温鼓风干燥箱，上海龙跃仪器设备有限公司；
SHZ-D（
）循环水式多用真空泵，上海振捷实验设备有限公司。
2.2实验方法
2.2.1石蒜淀粉的提取
采集一定量的中国石蒜，洗净切分，在温度设置为50℃的条件下烘干至恒重，然后粉碎并过60目网筛，密封袋装好放入干燥器中备用。
准确称取一定质量的已粉碎过筛后的石蒜粉末，用乙醇浸泡（80%乙醇，固液比1:
12，50℃，12h）后抽滤得沉淀；
再用0.01mol/L的NaOH溶液按照料液比1:
4，浸泡沉淀6h，并调节溶液pH为9.0[15]，过滤；
然后用1%NaCl溶液清洗并离心，将沉淀再用蒸馏水清洗3~4次离心至上清液无色，将沉淀铺在托盘上于60℃烘干，粉碎过筛后得石蒜淀粉。
2.2.2石蒜淀粉白度的测定
淀粉品质判断的一个重要指标是白度，通过白度检测判断石蒜淀粉色度。
本实验采用亨特白度来表明石蒜淀粉的白度。
通过测定石蒜淀粉的L、a和b值，计算出石蒜淀粉的亨特白度。
计算公式：
式中：
L表示明度，表示物质颜色的明暗程度。
a是色度指数，表示物质红与绿的程度；
b是色度指数，表示物体黄与蓝的程度。
2.2.3淀粉糊化特性测定
2.2.3.1溶解度与膨胀度
称取0.8g石蒜淀粉加入40mL蒸馏水沸水浴搅拌30min，3000r/min离心10min，将上清液倒入烘干的培养皿中于105℃下中烘干至恒重，计算称重得淀粉质量A，离心管中沉淀质量P，依据公式计算溶解度与膨胀度。
溶解度:
膨胀度：
其中W为起始淀粉质量。
2.2.3.2粘度
准确称取12.5g石蒜淀粉于烧杯中，加入250mL蒸馏水搅拌，然后在沸水浴加热糊化30min，并不断搅拌。
将旋转粘度计调试好，于25℃测量石蒜淀粉的粘度，待数值稳定开始读数，每隔10s记数一次。
2.2.3.3冻融稳定性
准确称取10.5g石蒜淀粉，加入210mL蒸馏水，沸水浴30min并不断搅拌，冷却后每根离心管移取10mL淀粉糊并装好盖，将离心管置于冰箱冷冻层冷冻22h，然后取出在40℃水浴条件下解冻2h；
测定时先在过滤离心管的底部铺上棉花和滤纸，润湿后套上塑料离心管和盖子，利用离心机在4000r/min条件下离心10min，擦干外管的水分，称重并记作W1；
然后将解冻后的淀粉糊装入过滤离心管内，套上外管和盖子，称重并记作W2，在同样的条件下离心10min，擦干外管的水分，称重并记作W0；
反复冻融测定析水率。
析水率%=
2.2.4石蒜淀粉老化特性测定
2.2.4.1淀粉糊透明度
称取1.5g石蒜淀粉，加入150mL蒸馏水沸水浴糊化30min并不断搅拌，冷却至室温，利用分光光度计（蒸馏水为空白）在波长650nm处测定淀粉糊的透光率，平行做三次。
同样条件下每隔24h再次测定石蒜淀粉糊的透光率。
2.2.4.2凝沉性
称取0.06g石蒜淀粉，加入60mL的蒸馏水沸水浴糊化30min并不断搅拌。
在搅拌过程中不断加入蒸馏水避免水分蒸发的损失，然后冷却至室温。
移取20mL淀粉溶液于25mL试管中，将三支试管置于25℃水浴锅中静置，每隔2h记录一次试管上清液体积。
用上清液体积的变化来表示石蒜淀粉的凝沉性。
2.2.4.3碘兰值
称取1g石蒜淀粉，加入50mL的蒸馏水沸水浴糊化30min并不断搅拌，然后冷却至室温，置于4℃冰箱中，取三只试管分别移取5mL上清液，参考张惟杰[16]方法测定碘兰值，结果用吸光值表示。
2.2.4.4存放过程中酶解力的测定
称取1g石蒜淀粉，加入50mL蒸馏水沸水浴糊化30min并不断搅拌，然后冷却至室温，置于4℃冰箱中。
取三只试管分别移取10mL上清液和2mL5%的淀粉酶溶液，参考苗翠华[17]的方法测定在老化期间淀粉酶解力的变化，结果用吸光值表示。
3结果与分析
3.1石蒜淀粉白度与提取率
按照2.2.1的工艺流程提取石蒜淀粉，测定其白度并根据新鲜石蒜鳞茎重计算石蒜淀粉提取率，结果如表1所示。
表1石蒜淀粉的提前率及淀粉白度
指标
数值
提取率
10.67%
白度
90
3.2石蒜淀粉糊化特性
3.2.1溶解度与膨胀度
溶解度与膨胀度是评判淀粉与水反应能力的重要指标。
溶解度能够测定石蒜淀粉在水中溶解的能力；
而膨胀度可以反映石蒜淀粉颗粒在沸水浴过程中吸水膨胀的能力。
溶解度与膨胀度能很好地反应石蒜淀粉糊化程度，结果如图1所示。
图1石蒜淀粉溶解度和膨胀度
从图1中可以看出石蒜淀粉的溶解度为11.13%,其膨胀率为17.99%，属于较低的水平,说明石蒜淀粉不易糊化，蒸煮比一般淀粉较难。
3.2.2淀粉糊的粘度
粘度可以判断石蒜淀粉乳在流动时受到的摩擦力大小。
本实验利用旋转粘度计测出石蒜淀粉糊化后粘度随测定时间的变化值，结果如图2所示。
图2石蒜淀粉粘度
从图2中可以看出，随着测定时间的延长，石蒜淀粉的粘度缓慢降低，但降低幅度不大。
在前30s内，每10s降低大约10个单位，而在30s之后淀粉粘度值基本保持不变。
在测定过程中，淀粉糊的温度随时间延长发生不断变化，其粘度值随之发生变化，且容器中糊化后的淀粉易发生冷热差异，淀粉糊温度在慢慢下降但其粘度值基本恒定，这说明在测定初期温度较高时石蒜淀粉稳定性差，30s后温度下降稳定性比较好，同时也侧面反映出石蒜淀粉的凝沉性比较差。
3.2.3淀粉糊的冻融稳定性
一般反复的冻融会使淀粉糊出现析水的现象。
本文通过五次的反复冻融，计算出石蒜淀粉的析水率，结果如图3所示。
图3石蒜淀粉冻融稳定性
从图3中可知石蒜淀粉冻融一次后就析出水分，析水率为57.2%，与莲子淀粉[18]相比冻融稳定性好，但比玉米淀粉以及马铃薯淀粉[19]差。
淀粉冻融稳定性和老化程度相关联,老化程度越大，则析水率越大，表明其冻融稳定性越差[18]。
石蒜淀粉第一次测定时就析出水分说明其冻融稳定性差。
反复几次冷冻和解冻之后其析水率基本恒定为为69.1%，没有什么变化，说明淀粉的老化程度随冻融循环的次数增加先增大后趋于稳定。
3.3石蒜淀粉老化特性
3.3.1淀粉糊的透明度
淀粉老化特性评判的指标之一是透明度，而分子结构能很大地影响淀粉糊的透明度[20]。
利用分光光度计来测定石蒜淀粉在老化期间透明度变化，结果如图4所示。
图4石蒜淀粉透明度
从图4中可知，在老化初期淀粉的透光率为3.7%，透光率低，石蒜淀粉的透光率很差，这可能是因为淀粉糊有残存的淀粉颗粒以及淀粉老化产生了胶体导致光透过淀粉溶液时产生了散射现象使透光率很低。
随时间的延长，透光率在缓慢降低，随后下降趋势减缓。
老化初期可能由于直链淀粉较多使透光率值较低，在老化后期由于凝胶形成使透明度下降趋势减缓。
3.3.2淀粉糊的凝沉性
糊化的淀粉发生老化后，混乱的淀粉分子重新形成有序的结构，淀粉分子形成微晶束[21]。
淀粉溶液会发生浑浊，开始出现分层现象，下方有白色沉淀析出，而上方的上清液体积会越来越大。
石蒜淀粉的凝沉结果如图5所示。
图5石蒜淀粉凝沉性
从图5中可知淀粉糊放置2h后，淀粉即出现了凝沉现象，说明其凝沉速度很快，易老化。
随时间的延长其上清液体积增加幅度较小，从中可以说明，石蒜淀粉的凝沉性比较差。
3.3.3碘兰值
利用分光光度计测定石蒜淀粉在老化期间的碘兰值其结果图6所示。
图6石蒜淀粉碘兰值
从图6中可知，第一次测定时吸光值接近2.000，值很低。
随时间的变化淀粉的碘兰值逐渐降低，但每隔24h测定的的碘兰值降低幅度较小。
淀粉与碘试紫剂反应后显示的颜色变化与淀粉分子特性有关，直链淀粉显兰色，而支链淀粉遇碘显色或紫红色[22]。
石蒜淀粉与碘试剂结合后颜色为深蓝色，可说明石蒜淀粉直链淀粉较多。
淀粉糊在老化期间会生产凝胶，因此随着老化时间的延长，石蒜淀粉与碘试剂反应显色程度会逐渐降低。
3.3.4存放过程中酶解力的变化
利用分光光度计测定石蒜淀粉在老化期间的酶解力变化其结果如图7所示。
图7石蒜淀粉存放过程中酶解力变化
从图7中可知随淀粉存放时间的延长，淀粉酶水解的能力慢慢降低，但降低幅度不大。
在淀粉糊化过程中，淀粉分子膨胀，淀粉酶易将淀粉水解；
而在老化过程中，在低温状态下，淀粉老化会形成有序结构，因此淀粉难以被淀粉酶水解，所以其酶解力值很低，随老化程度的加深，酶解力值越来越低。
4讨论
糊化特性与老化特性是淀粉的基本特性。
石蒜淀粉糊化特性指标有溶解度与膨胀度、粘度和冻融稳定性。
石蒜淀粉溶解度与膨胀度值较低，淀粉不易糊化；
粘度在几十秒内缓慢下降后基本保持一个恒定值，在测定初期温度较高时淀粉稳定性差，老化后稳定性好；
冻融稳定性比较差，经过一次测定时石蒜淀粉就析出水分。
石蒜淀粉容易发生老化，老化指标有凝沉性、透明度、碘兰值和存放过程中酶解力的变化。
老化期间淀粉溶液凝沉较快，很快有白色沉淀析出，但是凝沉效果差；
石蒜淀粉所含的直链淀粉比较高，在老化初期其透明度和碘兰值处于低值，老化后期其值变化幅度也不大；
且在老化期间淀粉酶解力效果差，淀粉难以被酶水解。
另外石蒜淀粉还有一些特性尚未研究，更深入的研究其糊化与老化特性能更好地了解石蒜淀粉特性，石蒜淀粉是一类新型淀粉资源，值得深入研究。
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