大米淀粉物化特性与糊化曲线的相关性研究精.docx
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大米淀粉物化特性与糊化曲线的相关性研究精
2006年12月第21卷第6期
中国粮油学报
JournaloftheChineseCerealsandOilsAssociation
Vo.l21,No.6
Dec.2006
大米淀粉物化特性与糊化曲线的相关性研究
程科1陈季旺2许永亮1赵思明1
（华中农业大学食品科技学院1,武汉430070
（武汉工业学院食品科学与工程学院2,武汉430023
摘要以不同品种的大米淀粉为原料,采用快速黏度分析仪（RVA研究不同品种大米淀粉的糊化曲线的差异,碘兰值和酶解力等物化特性对糊化特性的影响。
结果表明,不同品种大米淀粉的碘兰值、酶解力存在差异,以籼米淀粉的碘兰值最大,其次是粳米淀粉和糯米淀粉。
粳米淀粉和糯米淀粉酶解力相对较大。
糊化温度、最终黏度、最低黏度、回升值与碘兰值均呈不同程度的正相关。
峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回升值、糊化温度与酶解力呈不同程度的负相关。
采用碘兰值、酶解力的指数模型描述大米淀粉的糊化特性可达到很高的拟合精度。
关键词大米淀粉物化特性糊化曲线
大米是世界半数以上人口的主要粮食,也是我国的重要农产品。
近几年来,我国稻谷年产量连续稳定在1.8~2.0亿吨,占全国粮食总产量的40%[1]。
大米的主要成分为淀粉和蛋白质,其中淀粉含量约80%左右。
碘兰值和酶解力是研究淀粉物化特性的重要指标[2]。
按传统的方法大致将大米分为籼米、粳米和糯米三种类型。
不同类型的大米淀粉的碘兰值和酶解率存在较大的差异,大米淀粉的碘兰值、酶解力与淀粉直链和支链的比例、分子量大小、颗粒的结构等有着密切的关系。
这些差异导致在糊化的升温过程中直链淀粉溶出的难易程度不同,在冷却过程中淀粉分子重新缔合形成凝胶的能力不同,在糊化曲线上反映出不同的特性[3-6]。
本研究以不同品种大米为原料,采用碱法得到了高纯度大米淀粉,对不同来源的大米淀粉分别进行理化指标的测试,比较它们在碘兰值、酶解力上的差异,使用快速黏度分析仪（RVA测试不同类别的大米淀粉的糊化特性曲线即RVA图谱,研究淀粉的碘兰值、酶解力对糊化过程中的糊化温度、峰值黏度、最低黏度、降落值、最终黏度、回升值的影响。
为探寻大米淀粉糊化、老化的机理,抑制和利用大米淀粉糊化、老化特性提供理论依据。
收稿日期:
2005-10-15
作者简介:
程科,女,1980年出生,硕士,食品大分子功能及特性通讯作者:
赵思明,女,1963年出生,教授,食品大分子功能及特性1材料与方法
1.1实验材料与化学试剂
1.1.1实验材料
原料品种、类型及生产厂家见表1。
表1实验原料
品种（类型生产厂家
丝苗米（IR湖南金健米业股份有限公司
余红米（IR湖南金健米业股份有限公司
金优207（IR湖南金健米业股份有限公司
培优29（IR湖南金健米业股份有限公司
东北粳米（JR沈阳隆迪粮食制品有限公司
5优-C（JR湖南金健米业股份有限公司
小站米（JR天津市国瑞谷物发展有限公司
泰国糯米（GR武汉怡乐多贸易有限公司
注:
IR表示籼型,JR表示粳型,GR表示糯型。
1.1.2化学试剂
碘化钾:
分析纯,武汉市江北化学试剂厂生产;
碘:
分析纯,武汉市江北化学试剂厂生产;
3,5二硝基水杨酸:
分析纯,中国医药化学试剂有限公司生产;
淀粉酶:
无锡酶制剂厂生产;
1.2主要仪器与设备
BS210S型分析天平:
SartoriusInstrumentsLtd.Germany生产;
722S可见光分光光度计:
上海精密仪器有限公司生产;
3D型快速黏度分析仪:
澳大利亚NewportScientficPty.Ltd生产。
第21卷第6期程科等大米淀粉物化特性与糊化曲线的相关性研究
1.3实验方法
1.3.1大米淀粉的制备
采用碱浸法提取大米淀粉[7-8],粉碎过80目筛备用。
1.3.2碘兰值的测定
采用文献[9]的方法。
1.3.3酶解力的测定
用酶水解-DNS比色定糖法[10]。
以吸光值表示酶解力的大小。
1.3.4RVA的测定
按照国际谷物科学与技术协会（ICCStandardNo.162和美国谷物化学家协会的（AACC66-21方法采用Std1升温程序进行测定[11]。
1.4数据处理
采用SAS8.1相关性分析和回归分析。
每组数据均做3个平行取平均值分析计算。
2结果与分析
2.1大米淀粉的物化特性
表2不同品种大米淀粉的碘兰值和酶解力
品种（类型碘兰值酶解率
余红米（IR0.710.18
金优207（IR0.690.25
培优29（IR0.620.49
丝苗米（IR0.610.68
5优-C（JR0.520.54
小站米（JR0.311.67
东北粳米（JR0.341.74
泰国糯米（GR0.051.44
碘兰值和酶解力是国际上常来表示大米淀粉物化特性的指标。
表2为不同品种大米淀粉的碘兰值和酶解力大小。
由表2可以看出余红米、金优207和培优29、丝苗米四种籼米淀粉的碘兰值（0.61~0.71要比5优-C、东北粳米和小站米三种粳米淀粉（0.31~0.52以及糯米淀粉（0.05的高。
可以说明籼米淀粉的直链淀粉含量要比粳米淀粉多,糯米淀粉几乎不含直链淀粉。
小站米淀粉和东北粳米淀粉的酶解力较高,都在1.60以上,5优-C米淀粉的酶解力低,仅为0.54。
糯米淀粉的酶解力为1.44。
四种籼米淀粉的酶解力都很低（0.18~0.68,最小的为余红米淀粉,酶解力为0.18。
淀粉酶很难与结晶态淀粉作用。
通常直链淀粉是以紧密的双螺旋结构存在于淀粉颗粒中,而支链淀粉主要是其外链通过微晶束形成淀粉的骨架,晶体结构较为松弛,易被水解。
余红等籼米淀粉直链含量高,晶体结构紧密,故酶解力较低。
而糯米淀粉、粳米淀粉中直链淀粉含量相对较低,易于酶解,酶解力较大。
2.2
黏度曲线
图1不同类型大米淀粉的RVA图谱
图1为不同大米淀粉的RVA图谱,表3为不同大米淀粉糊化过程中糊化温度、峰值黏度、最低黏度等特征值。
由图1和表3可知,大米淀粉的糊化温度在67~79之间。
糊化温度因直链淀粉含量、结晶度和支链淀粉结构等的不同而存在差异。
一般来说,直链含量高、结晶度高、支链外链较长的淀粉晶体结构紧密,晶体熔解所需热量大,导致糊化温度较高[12]。
籼米淀粉的直链含量高,其糊化温度均在74以上,粳米直链淀粉含量相对较低,糊化温度在67~70之间。
尽管糯米的直链淀粉含量很少,但通常糯米淀粉的分子量较粳米和籼米的大很多[13],且当支链淀粉外链较长时,也可能形成较紧密的双螺旋结构,导致糊化温度较粳米淀粉高。
当温度高于糊化温度时晶体崩解,淀粉颗粒开始溶胀,黏度突然升高,并逐渐达到峰值黏度。
由图
5
中国粮油学报2006年第6期
表3大米淀粉糊化过程中的特征值
淀粉来源类型糊化温度（峰值黏度（cp最低黏度（cp降落值（cp最终黏度（cp回升值（cp
余红米IR78.462104.201546.20558.002900.001353.80
丝苗米IR74.922566.331635.33931.003782.672147.33
金优207IR77.632492.331522.33970.003018.001495.67
培优29IR76.721574.331019.00555.331927.33908.33
东北粳米JR68.601221.00619.00602.001129.00510.00
5优-CJR69.752957.00920.672036.331994.001073.33
小站米JR67.751313.00253.001060.00687.00434.00
泰国糯米GR71.901765.00653.001112.00829.00176.00
表4相关性分析
糊化温度峰值黏度最低黏度降落值最终黏度回升值
碘兰值0.65250.54440.7905-0.11640.86530.88470.0795*0.16300.0195**0.78380.0055***0.0035***
酶解力-0.7473-0.7847-0.87940.1044-0.8937-0.86440.0331**0.0211**0.0040***0.80570.0028***0.0056***
为相关系数,为显著性,***即0.01,为极显著相关,**即0.01<<0.05,为显著性相关,*即0.05<0.1为有影响
1和表3可知,5优-C淀粉的峰值黏度最大,东北粳米淀粉的峰值黏度最小。
这可能是由于在升温过程中5优-C淀粉颗粒膨胀程度最大,东北粳米淀粉膨胀程度最小所致。
在保温期,吸水溶胀后的淀粉颗粒变软,在高温和机械剪切力的作用下破碎,使黏度下降[14]。
降落值反映淀粉的热糊稳定性,由表3可知,东北粳米淀粉和四种籼米淀粉的降落值较小,表明其溶胀后的淀粉颗粒强度大,不易破裂,导致其热糊稳定性好。
其他两种粳米（5优-C、小站米淀粉及糯米淀粉降落值相对较大,热糊稳定性较差。
回升值反映淀粉冷糊的稳定性和老化趋势。
由表3可知,淀粉的回升值以糯米淀粉最小,其次为粳米（除5优-C外淀粉,籼米淀粉的回升值最大。
5优-C淀粉的回升值较培优29淀粉大,这与它们的直链淀粉的聚合度和支链淀粉的结构有关,直链淀粉聚合度高,支链淀粉外链长的淀粉易于老化[15],冷糊稳定性差。
2.3碘兰值和酶解力对淀粉糊化特性的影响
将不同品种大米淀粉的碘兰值、酶解力与其糊化温度、峰值黏度、降落值、最低黏度、最终黏度和回升值进行相关性分析。
结果如表4所示。
图2、图3分别显示了碘兰值、酶解力与最终黏度、最低黏度和回升值的关系。
从表4或图2、图3可以看出糊化温度与碘兰值呈正相关,与酶解力呈显著负相关。
碘兰值大、直链淀粉含量高、晶体结构紧密的淀粉的糊化温度较高。
酶解力大、晶体结构松散的淀粉的糊化温度较低。
峰值黏度与碘兰值无相关性,与酶解力呈显著负相关。
酶解力大、晶体结构松散的淀粉在糊化过程中,颗粒膨胀程度较小,峰值黏度小。
最低黏度与碘兰值呈显著正相关,
与酶解力呈极显著图2碘兰值与部分糊化特征值之间的关系
6
第21卷第6期程科等大米淀粉物化特性与糊化曲线的相关性研究
表5碘兰值和酶解力与糊化过程中特征值的回归性分析
项目糊化温度峰值黏度最低黏度降落值最终黏度回升值a78.242643270.71153.2525.2257.4b1002.4854-0.34792.54992.5976b2-0.0746-0.34150000显著性（F/3625.25/0.00066.68/0.00063.46/0.00014.49/0.00548.24/0.00028.23/0.001表示显著性,即0.01为极显著相关
的负相关。
碘兰值大、直链淀粉含量高的淀粉糊化
时直链淀粉会大量溶出,导致淀粉糊的凝胶强度大,
最低黏度较大。
酶解力大、晶体松弛的淀粉,颗粒易破碎,导致最低黏度小。
降落值与碘兰值和酶解力均无相关性。
最终黏度和回升值与碘兰值呈极显著正相关,与酶解力呈极显著的负相关。
碘兰值大、直链淀粉含量高的淀粉糊在冷却过程中直链淀粉之间容易发生重排,凝胶强度大,使最终黏度和回升值大,冷糊稳定性差。
酶解力大,颗粒松,在低温下,凝胶结构不致密,强度小,使最终黏度和回升值小,冷糊稳定性好。
2.4回归分析
采用指数模型描述糊化过程中的特征值糊化温度、峰值黏度、最低黏度、降落值、最终黏度、回升值与碘兰值、酶解力的关系:
y=aeb1BV+b2MJ（1式中,y表示糊化温度、峰值黏度、最低黏度等糊化特征值,BV表示碘兰值、MJ表示酶解力。
a、b1、b2为系数,b1、b2分别反映了BV、MJ对y的影响程度。
经回归分析公式（1中的a、b1、b2值见表5。
由表5可知,采用BV、MJ的指数模型描述大米淀粉的糊化特性可达到很高的拟合精度。
当b1=0时,糊化温度、峰值黏度的指数模型的显著性最好,当b2=0时,最低黏度、降落值、最终黏度、回升值的
指数模型的显著性最好。
图3酶解力与部分糊化特征值的关系
3结论
不同类型大米淀粉的碘兰值、酶解力存在差异,以籼米淀粉的碘兰值最大,其次是粳米淀粉和糯米淀粉;粳米淀粉和糯米淀粉酶解力相对较大。
糊化温度、最低黏度、最终黏度、回升值与碘兰值均呈不同程度的正相关。
糊化温度、峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回升值与酶解力呈不同程度的负相关。
采用碘兰值的指数模型描述大米淀粉的糊化温度、峰值黏度,酶解力的指数模型描述大米淀粉的最低黏度、降落值、最终黏度、回升值可达到很高的拟合精度。
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TheRelationshipbetweenPhysicochemicalPropertyand
PastingCurveofRiceStarch
ChengKe1ChenJiwang2XuYongliang1ZhaoSiming1（CollegeofFoodScienceandTechnology,HuazhongAgriculturalUniversity1,Wuhan430070
（CollegeofFoodScienceandTechnology,WuhanPolytechnicUniversity2,Wuhan430023
AbstractStarchpastingcurvesofeightdifferentricecultivarswerestudiedbyRapidVisco-Analyzer（RVA,andtherelationshipsofthepastingpropertywithbluevalueandenzymehydrolyzesensibilityofdifferentricestarcheswereanalyzed.Thefollowingaretheresults:
Thebluevalueoflonggrainricestarchishigherthanthatofshortgrainricestarchandglutinousricestarch;whiletheenzymehydrolyzesensibilityofshortgrainricestarchandglutinousricestarcharehigherthanthatoflonggrainricestarch.Thepastingtemperature,finalviscosity,lowestviscosity,andsetbackexhibitpositivecorrelationwiththebluevalue;thepastingtemperature,peakviscosity,finalviscosity,lowestviscosity,andsetbackexhibitnegativecorrelationwiththeenzymehydrolyzesensibilityofthericestarch.Therelationshipsofthestarchpastingpropertywiththebluevalueandtheenzymehydrolyzesensibilitycanbedescribedbyanexponentialmode.l
Keywordsricestarch,physicochemicalproperties,pastingcurve
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