黨 斌， 張國權

(1．青海省農(nóng)林科學院，青海 西寧 810016;2．西北農(nóng)林科技大學食品科學與工程學院，陜西楊凌 712100)

不同品種黑小麥淀粉理化性質(zhì)研究

黨 斌1， 張國權2

(1．青海省農(nóng)林科學院，青海 西寧 810016;2．西北農(nóng)林科技大學食品科學與工程學院，陜西楊凌 712100)

對黑小麥淀粉的顆粒性狀、透明度、膨脹勢、直鏈淀粉含量、凍融穩(wěn)定性、糊化特性等理化性質(zhì)進行了研究．結(jié)果表明:黑小麥淀粉顆粒較大，多呈圓球形或卵圓形，尺寸為5～25 μm;總淀粉含量與對照小偃6號相當;直鏈淀粉和破損淀粉含量均高于對照小偃6號．黑小麥淀粉具有較好的膨脹特性，但透明度和凍融穩(wěn)定性較差．黑小麥淀粉的起始糊化溫度較高，峰值黏度為0.340～0.483 Pa·s，其熱糊和冷糊穩(wěn)定性均比對照品種差，但加入NaCl和蔗糖均能提高黑小麥淀粉糊的熱糊穩(wěn)定性，減緩冷卻過程中淀粉的老化，其中起始糊化溫度隨NaCl濃度的增加而逐漸升高，峰值黏度、回生值、破損值均隨NaCl濃度的增加而減?。鹗己瘻囟?、峰值黏度隨著蔗糖濃度的增加而增大，破損值和回生值卻隨蔗糖濃度的增加而下降．另外，隨著pH值的升高，黑小麥淀粉的起始糊化溫度逐漸降低，峰值黏度、破損值和回生值急劇升高．

黑小麥;淀粉;理化性質(zhì)

黑小麥是指含有天然黑色素，籽粒顏色呈藍色、紫色、深褐色或接近于黑色的小麥，它不僅具有普通小麥的一般特征，還具有獨特的營養(yǎng)和保健功能，是一類重要的黑色食品資源，已經(jīng)成為食品行業(yè)研究的新熱點之一［1－2］．相對傳統(tǒng)小麥而言，對黑小麥的研究剛起步，目前只是對黑小麥進行了一些初步的研究、分析和利用，有關黑小麥營養(yǎng)價值和保健功能的報道較多［3－5］，關于黑小麥淀粉理化特性的研究少見報道．本研究以我國當前主要推廣的10個黑小麥品種(系)為材料，以小偃6號為對照，通過對黑小麥淀粉顆粒形態(tài)、直鏈淀粉含量、糊化特性、淀粉糊的特性進行分析，比較其與普通小麥淀粉的異同，以期掌握黑小麥淀粉的理化性質(zhì)，為黑小麥食品加工及其淀粉深加工利用提供理論基礎．

1 材料和方法

1.1 實驗材料

黑小麥品種由西北農(nóng)林科技大學農(nóng)作一站提供．品種(系)名稱為:河東烏麥、黑小麥、黑寶石、貞選1號、ZL97(6)、黑大粒、商洛烏麥、黑小麥76、小偃烏麥、漯珍1號，小偃6號為對照．

1.2 實驗方法

1.2.1 淀粉的提取

取黑小麥粉樣品各220 g，加水100 mL，制成面團靜置30 min，再加440 mL水，用手反復洗搓，再將洗好的面筋置于50 mL清水中反復揉洗，直至洗出水用碘測試不變色．然后將兩次洗液合并，依次用80目、150目篩子過濾，3 500 r/min離心5 min，沉淀物于45℃烘箱中烘干，粉碎備用．

1.2.2 顆粒形貌分析

將待測樣品均勻分布在有導電雙面膠的樣品臺面上，放在HVS－SGB型噴金機上，真空條件下噴上一層炭和金，然后固定在載物臺上，置于 JSM－6360LV型掃描電子顯微鏡下觀察黑小麥淀粉顆粒形貌．

1.2.3 總淀粉含量的測定

糧食、油料檢驗淀粉測定法，GB5514—85．

1.2.4 破損淀粉含量的測定

小麥粉破損淀粉測定法，GB 9826—88(α-淀粉酶法)．

1.2.5 直鏈淀粉含量的測定

水稻、玉米、谷子籽粒直鏈淀粉測定法，GB 7648—87．

1.2.6 黏度特性的測定

參照ICC標準，No．124使用德國Brabender微型黏度糊化儀(brabender micro-amylo-uisograph)測定．具體操作條件:取8 g淀粉于燒杯中，迅速加入100 mL水調(diào)制成淀粉乳液．將淀粉乳移入測定筒中，并將儀器測定筒與保溫裝置相連．在起始溫度30℃下，以7.5℃/min的速度升溫至93℃并保溫5 min，再以7.5℃/min的速度降溫至50℃并保溫1 min．其間攪拌器轉(zhuǎn)速250 r/min，黏度測定范圍300 cm·g，并用Brabender Viscograph配套軟件分析．

分別配制1%，2%，3%的NaCl溶液，5%，10%的蔗糖溶液和pH值為4，10的緩沖溶液，調(diào)制成淀粉乳液，其他步驟同上．

從黏度曲線上可得關鍵指標:

A——起始糊化溫度，就是淀粉開始糊化時的溫度，℃;

B——峰值黏度，糊化開始后出現(xiàn)的最高黏度，Pa·s;

C——93℃起始恒溫糊化阻力，93℃保溫時的黏度，Pa·s;

D——起始降溫糊化阻力，93℃保溫結(jié)束開始降溫時的黏度，Pa·s;

E——50℃起始恒溫糊化阻力，降溫至50℃時的黏度，Pa·s;

F——50℃恒溫結(jié)束糊化阻力，50℃保溫1 min后的黏度，Pa·s;

B-D——破損值或崩解值，表示糊的熱穩(wěn)定性，破損值越小，熱穩(wěn)定性越好，Pa·s;

E-D——回生值，表示冷卻過程中淀粉形成凝膠的強弱，Pa·s．

1.2.7 膨脹體積和膨脹勢測定

參考Fu B X和Kovacs M I P等人方法進行測定［6－7］．稱取100 mg樣品，放入經(jīng) 70℃下干燥 30 min并稱重的1 mL離心管中，加入1 mL蒸餾水，蓋上蓋子，在漩渦振蕩器上充分振蕩1 min左右，隨后放入92.5℃的恒溫水浴鍋中保溫30 min，期間間歇反轉(zhuǎn)載有樣品的離心管數(shù)次，以確保面粉與水充分混勻，糊化完全．反轉(zhuǎn)的次數(shù)前多后少，30 min結(jié)束后，將離心管放入25℃水浴中冷卻5 min，中途反轉(zhuǎn)1次．將冷卻后的樣品在1 3000 r/min下，離心10 min，然后打開蓋子，小心吸去上層殘水后，在70℃下烘1 h以除去凝膠中的自由水，冷卻后稱重．

1.2.8 淀粉糊透明度的測定

采用堿常溫糊化法來測定淀粉糊的透光率［8］．稱取0.5 g淀粉樣品(干基)，置于5 mL水中(包括淀粉中的水)潤濕后，加入45 mL 1%NaOH溶液攪拌3 min，靜置27 min(25℃)，即得1%的淀粉糊，用分光光度計于650 nm下測定透光率．

1.2.9 淀粉凍融穩(wěn)定性測定

配制3%的淀粉乳，在沸水浴中加熱20 min，冷卻至室溫，置于－20～－15℃的冰箱中冷凍，24 h后取出，自然解凍．在3 000 r/min離心20 min，棄去上清液，稱取沉淀物重量，計算析水率．

2 結(jié)果與分析

2.1 黑小麥淀粉顆粒的形態(tài)分析

待測樣品的掃描電子顯微鏡測試結(jié)果見圖1和表1．

不同品種黑小麥淀粉顆粒，其外貌形態(tài)和大小都有一定的差別，這是淀粉顆粒重要的形態(tài)特征．淀粉顆粒形態(tài)的差異主要是品種的基因和生長環(huán)境綜合作用的結(jié)果．淀粉顆粒掃描電鏡的結(jié)果顯示，黑小麥淀粉的顆粒性狀與小偃6號相似，多呈卵圓形或圓球形，淀粉顆粒較大，粒徑為5～25 μm，淀粉顆粒均勻分散，其中河東烏麥、黑大粒、黑小麥76、漯珍1號淀粉顆粒表面不光滑，有明顯凹坑;黑寶石、小偃烏麥、黑小麥76、貞選1號淀粉顆粒緊密圍成一團，較難分離;黑小麥A型淀粉的顆粒直徑普遍比小偃6號大，除黑小麥、黑小麥76、小偃烏麥和貞選1號的B型淀粉的顆粒直徑與小偃6號相近外，其余品種均大于對照．

2.2 黑小麥淀粉成分分析

淀粉作為黑小麥籽粒中含量最多的一種營養(yǎng)成分，淀粉品質(zhì)特性對面制食品的外觀和食用品質(zhì)有重要的影響，特別是淀粉中直鏈淀粉的含量和淀粉的直/支比例，直鏈淀粉含量增大會使淀粉的膨脹勢和膨脹體積減小，糊化峰值黏度降低，從而間接影響到面條的品質(zhì)［9］．當然直鏈淀粉含量也不是越少越好，G．Guo等人研究了直鏈淀粉的含量對亞洲鹽面條質(zhì)量的影響，得出最佳直鏈淀粉含量為21% ～24%．黑小麥淀粉成分的測定結(jié)果見圖2．從圖2可以看出，參試黑小麥品種的總淀粉含量為67% ～70%，不同品種間沒有差異，且均與對照小偃6號相當;黑小麥的直鏈淀粉含量為25.1% ～26.92%，不同品種之間比較整齊一致，略高于對照小偃6號;但都大于24%，說明黑小麥不宜加工白鹽面條．

圖1 黑小麥淀粉掃描電鏡結(jié)果Fig．1 Scanning electron microscope observation on black kernel wheat starch

表1 黑小麥的淀粉顆粒性狀Tab．1 Granule shape of black kernel wheat starch

圖2 不同品種黑小麥淀粉的成分Fig．2 Starch content of ten cultivars black kernel wheat

破損淀粉是小麥在制粉過程中，淀粉顆粒受到磨輥的研磨、削切及擠壓作用形成的，與直鏈淀粉呈顯著正相關，對面團及面類制品的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響［9］．參試的黑小麥品種的破損淀粉含量為15.74～24.89，變異系數(shù)較大，破損淀粉含量在不同品種間有較大差異，而且除小偃烏麥和商洛烏麥外，其他品種的破損淀粉含量均在20%以上，高于對照小偃6號．

2.3 黑小麥淀粉的糊化特性

淀粉糊化特性是反映淀粉品質(zhì)的重要指標，一般小麥粉在制成食品時，淀粉都要發(fā)生糊化，所以對于食品品質(zhì)的影響也是非常顯著．黑小麥淀粉的糊化特性測定結(jié)果見表2．表2的結(jié)果表明，黑小麥的起始糊化溫度平均為84℃，與對照品種相當，說明黑小麥淀粉也是比較難糊化的，這對黑小麥面條加工是不利的，一般要生產(chǎn)出好的面條要求淀粉糊化達到峰值的溫度要低．峰值黏度在0.340～0.483 Pa·s，變異系數(shù)較小，不同品種間的峰值黏度變化不大，峰值黏度大于0.349 Pa·s的品種占參試品種的60%，表明這些品種加工的面條相對較光滑、有彈性、有咬勁．因為糊化峰值與面條的評分呈顯著的正相關［9］．黑小麥淀粉93℃保溫時的黏度平均高于對照小偃6號，93℃保溫結(jié)束開始降溫時的黏度，降溫至50℃時的黏度和50℃保溫1 min后的黏度平均小于對照小偃6號;崩解值變幅為0.023～0.078 Pa·s，不同黑小麥品種間存在較大差異，變異系數(shù)達32.93%．除了黑小麥76外，其余品種黑小麥淀粉的崩解值均大于對照品種，表明這些品種的淀粉糊熱穩(wěn)定性比對照品種差．回生值平均為0.402 Pa·s，品種間的差異相對較小，變異系數(shù)僅為8.86%．除黑小麥、黑寶石外，其余品種黑小麥淀粉的回生值均小于對照小偃6號，說明這些品種的淀粉糊在冷卻過程中不易形成凝膠，老化的速度相對較慢，這對加工需有一定的保存期限的面包、饅頭等食品是有利的．

表2 黑小麥淀粉的主要黏度特性Tab．2 Viscosity property of black kernel wheat starch

2.4 黑小麥淀粉的膨脹特性

表示淀粉膨脹特性的參數(shù)有膨脹勢和膨脹體積等．淀粉膨脹勢反映的是淀粉懸浮液在糊化過程中的吸水特性和在一定條件下離心后持水能力，膨脹體積是國外研究小麥淀粉糊化特性的一種重要指標．二者都與最終產(chǎn)品的食用品質(zhì)有關，尤其是預測面條品質(zhì)的一項重要指標［10－12］．圖3為黑小麥淀粉的膨脹勢和膨脹體積測定結(jié)果．從圖3可以看出，黑小麥淀粉的膨脹勢平均為9.6 g/g，膨脹體積平均為13.84 mL/g，均大于對照小偃6號，說明黑小麥淀粉具有較好的膨脹特性．

2.5 黑小麥淀粉糊的透明度和凍融穩(wěn)定性

淀粉糊的透明度和凍融穩(wěn)定性能很好地反映淀粉糊的特性［13－14］．通常以透光率表示淀粉糊的透明度，透光率越高，糊的透明度也越高．凍融穩(wěn)定性由析水率表示，析水率越高，凍融穩(wěn)定性越差，淀粉糊的凍融穩(wěn)定性對其能否應用于冷凍食品很重要．圖4為黑小麥淀粉糊透明度和凍融穩(wěn)定性的測定結(jié)果．圖4表明，黑小麥淀粉的透光率平均為32.31 %，小于對照小偃6號，說明黑小麥淀粉糊的透明度較差;而黑小麥淀粉的析水率高達64%，遠高于對照小偃6號，說明黑小麥淀粉糊的凍融穩(wěn)定性很差，也預示著黑小麥不適宜加工冷凍食品．

圖3 黑小麥淀粉的膨脹特性Fig．3 Swelling power of black kernel wheat starch

圖4 黑小麥淀粉糊的特性Fig．4 Paste properties of black kernel wheat starch

2.6 NaCl濃度、蔗糖濃度、pH值對黑小麥淀粉糊化特性的影響

不同加工條件下黑小麥淀粉糊化特性見表3．

表3 NaCl濃度、蔗糖濃度、pH值對黑小麥淀粉黏度參數(shù)的影響Tab．3 Effects of NaCl，Sucrose and pH on viscosity parameter of black kernel wheat starch

從表3可以看出，在淀粉糊化過程中加入體積分數(shù)分別為1%，2%，3%的NaCl后，黑小麥淀粉的起始糊化溫度均升高，并且隨NaCl濃度的增加而逐漸升高;峰值黏度、93℃保溫時的黏度、93℃保溫結(jié)束開始降溫時的黏度、降溫至50℃時的黏度、50℃保溫1 min后的黏度、回生值均明顯降低，且隨NaCl濃度的增加而減小;破損值均降低至0.002 Pa·s，說明加入NaCl后提高了黑小麥淀粉糊的熱穩(wěn)定性．這是因為NaCl的加入使淀粉顆粒內(nèi)外存在較高的滲透壓，抑制了淀粉顆粒吸水膨脹，所以淀粉的糊化溫度升高，糊化黏度減小;隨著NaCl濃度的增加，降低了老化過程中力學參數(shù)的變化常數(shù)，且NaCl可以阻止支鏈淀粉在老化過程中的重新序列化，從而使回生值降低，即冷卻過程中淀粉形成凝膠的能力減弱［15－16］．

當加入一定濃度的蔗糖時，黑小麥淀粉的起始糊化溫度、峰值黏度、93℃保溫結(jié)束開始降溫時的黏度、降溫至50℃時的黏度、50℃保溫1 min后的黏度比原來有所升高，其中起始糊化溫度、峰值黏度隨著蔗糖濃度的增加而增大．破損值和回生值則隨蔗糖濃度的增加而下降．這是由于蔗糖有抑制小麥淀粉顆粒溶脹的作用，從而導致淀粉的糊化溫度升高［15－16］．但提高了黑小麥淀粉糊的熱糊穩(wěn)定性，減緩冷卻過程中的淀粉老化，這在食品加工過程中是很有利的．

在酸性條件下，黑小麥淀粉的起始糊化溫度、93℃保溫結(jié)束開始降溫時的黏度有所下降，峰值黏度、93℃保溫時的黏度、破損值和回生值有很大幅度的升高，降溫至50℃時的黏度、50℃保溫1 min后的黏度幾乎沒有變化．在堿性條件下，黑小麥淀粉的起始糊化溫度大幅度降低，峰值黏度、93℃保溫時的黏度、93℃保溫結(jié)束開始降溫時的黏度、降溫至50℃時的黏度、50℃保溫1 min后的黏度、破損值和回生值急劇升高．這是由于陰離子能促進糊化作用，尤其是氫氧根離子，有助于破壞淀粉分子間氫鍵，促進淀粉分子或其聚集體水化，以提高黏度．

3 結(jié)論與討論

黑小麥淀粉的顆粒多呈卵圓形或圓球形，但淀粉顆粒尺寸普遍較大;粒徑為5～25 μm，部分品種淀粉顆粒表面有凹坑或淀粉顆粒緊密圍成一團，較難分離．總淀粉含量均與對照小偃6號相當;直鏈淀粉和破損淀粉含量均高于對照小偃6號．在磨粉時應注意調(diào)整磨粉工藝，減少磨粉的次數(shù)．黑小麥淀粉糊具有很好的膨脹特性，膨脹勢平均為9.6 g/g，膨脹體積平均為13.84 mL/g，均大于對照小偃6號．黑小麥淀粉糊的透明度和凍融穩(wěn)定性均較差，不適宜加工冷凍食品．

黑小麥的起始糊化溫度平均為84℃，與對照品種相當，黑小麥淀粉也是比較難糊化的．峰值黏度為0.340～0.483 Pa·s，變異系數(shù)較小，不同品種間的峰值黏度變化不大，峰值黏度在0.349 Pa·s以上的占參試品種的60%，這些品種加工的面條相對較光滑、有彈性、有咬勁．崩解值在不同黑小麥品種間存在較大差異，變異系數(shù)達32.93%．除了黑小麥76外，其余品種黑小麥淀粉的崩解值均大于對照品種，這些品種的淀粉糊熱穩(wěn)定性比對照品種差．回生值平均為0.402 Pa·s，品種間的差異相對較小，變異系數(shù)僅為8.86%．除黑小麥、黑寶石外，其余品種黑小麥淀粉的回生值均小于對照小偃6號，這些品種的淀粉糊在冷卻過程中不易形成凝膠，老化的速度相對較慢，這對加工需有一定的保存期限的面包、饅頭等食品是有利的．

黑小麥淀粉的糊化特性受加工條件的影響較大，起始糊化溫度隨NaCl濃度的增加而逐漸升高;峰值黏度、93℃保溫時的黏度、93℃保溫結(jié)束開始降溫時的黏度、降溫至50℃時的黏度、50℃保溫1 min后的黏度、回生值、破損值均隨NaCl濃度的增加而減小，但加入NaCl后提高了黑小麥淀粉糊的熱穩(wěn)定性．當加入一定濃度的蔗糖時，黑小麥淀粉的起始糊化溫度、峰值黏度、93℃保溫結(jié)束開始降溫時的黏度、降溫至50℃時的黏度、50℃保溫1 min后的黏度比原來有所升高，其中起始糊化溫度、峰值黏度隨著蔗糖濃度的增加而增大．破損值和回生值卻隨蔗糖濃度的增加而下降．說明添加蔗糖也能提高黑小麥淀粉糊的熱糊穩(wěn)定性，減緩冷卻過程中淀粉的老化，這在食品加工過程中是很有利的．另外，隨著pH值的升高，黑小麥淀粉的起始糊化溫度逐漸降低，峰值黏度、93℃保溫時的黏度、降溫至50℃時的黏度、50℃保溫1 min后的黏度、破損值和回生值急劇升高．

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(責任編輯:葉紅波)

Physicochemical Properties of Starch from Ten Black Kernel Wheat Varieties

DANG Bin1，ZHANG Guo-quan2
(1．QingHai Academy of Agriculture and Forestry，Xining 810016，China;2．College of Food Science and Engineering，Northwest Agriculture and Forestry University，Yangling 712100，China)

The physical and chemical properties of black kernel wheat starch granule，including shape，transparency，swelling power，amylose content，freeze-thaw stability，and viscosity properties were studied in this paper to provide theoretic basis for further development and utilization of black kernel wheat starch．The results indicated that black kernel wheat starch granule was big，assuming elliptic and spherical type，the range of granule size was 5 ～25 μm，total starch content was the same as xiao yan 6，while amylase and damaged starch content were higher than xiao yan 6．The black kernel wheat starch showed good swelling power，while poor transparency and freeze-thaw stability．The beginning gelatinization temperature was high，the maximum viscosity was 0.340 ～0.483 Pa·s，and the hot paste stability and cold paste stability of black kernel wheat starch were poorer than that of check varieties starch．The hot paste stability and cold paste stability could be improved when adding NaCl and sucrose．The beginning gelatinization temperature increased with the increase of NaCl concentration，but the maximum viscosity，breakdown and setback decreased with the increase of NaCl concentration．The beginning gelatinization temperature and maximum viscosity increased with the increase of sucrose concentration，but breakdown and setback decreased with the increase of sucrose concentration．In addition，with the pH increases，the beginning gelatinization temperature gradually reduced，the maximum viscosity，breakdown and setback sharp rised．

black kernel wheat;starch;physicochemical properties

TS211.2

A

1671-1513(2011)05-0046-07

2011-04-13

黨 斌，男，助理研究員，碩士，主要從事植物蛋白與淀粉工程技術方面的研究．