蕎麥淀粉-小麥淀粉混配體系理化特性的研究

高嘉星，張國權，方絲云，楊宇

（西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西楊凌712100）

蕎麥淀粉-小麥淀粉混配體系理化特性的研究

高嘉星，張國權*，方絲云，楊宇

（西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西楊凌712100）

為闡明不同種淀粉混配與原淀粉理化特性的差異，以甜蕎麥粉和高筋小麥粉及30%蕎麥粉-70%小麥粉混粉為原料，采用Osbrone法分離淀粉，分析3種淀粉顆粒組成、顆粒結構、溶解度及膨脹度、淀粉糊特性、熱特性等存在的差異。結果表明：與蕎麥淀粉和小麥淀粉相比，混配淀粉致密度最差、結晶度最高、晶體崩解所需的能量最大；混配淀粉比單一淀粉更難糊化；熱焓值更高；混配淀粉的溶解度和膨脹度在溫度較高時升高的最緩慢；顆粒形貌、淀粉晶型無明顯變化。

蕎麥；小麥；混配粉；淀粉

Abstract：To investigate the different physical and chemical properties of the mixed starch with raw starch.Sweet buckwheat flour and high gluten wheat flour and 30%buckwheat-70%wheat mixed flour has been used as raw material in this article，and the Osbrone separation method has been used to analysis the three kinds of starch particle composition，structure，solubility，swelling power，pasting and thermal properties.The resultsshowed that mixed starch has the worst dense degree，the highest crystallinity，the largest absorb quantity of heat when the crystal disintegration，the most hardest gelatinization properties，the highest enthalpy value and the slowest growth of solubility，swelling capacity in high temperature compared with single starch.There has no significant effect on the particle morphology and starch crystal by mixed.

Key words：buckwheat；wheat；mixed flour；starch

蕎麥又名三麥、烏麥、花麥，是一種耐寒的蓼科雙子葉作物[1]，具有生長期短、適應性較強的特點。在我國蕎麥主要分布在西北區（陜甘寧蒙晉）和西南區（云貴川藏）。蕎麥有甜蕎和苦蕎兩個品種，在東北地區多以種植甜蕎為主，在西南地區多以種植苦蕎為主[2]。我國是蕎麥第一大生產國和出口國，且蕎麥營養豐富，具有“五谷之王”的美稱。蕎麥含有豐富的優質蛋白，并具有多種生理功能[3]。蕎麥中賴氨酸含量遠遠超過大米和白面，因此蕎麥與其他谷物類糧食具有很好的互補性。但是蕎麥粉不具有面筋蛋白，因此在面食品加工中受到很多限制。實際生產中，經常通過加入谷朊粉等來增加蕎麥面食品的筋力。結合前人報道[4]，30%蕎麥粉+70%小麥粉是尚可以做出蕎麥面食品蕎麥添加量的最大量。

淀粉是小麥粉和蕎麥粉主要的組成物質，其在面食品加工過程中起著重要作用。小麥淀粉含量一般為65%～70%，陶純潔等[5]研究表明：蕎麥淀粉含量一般為60%～70%，并且小麥淀粉和蕎麥淀粉的基本組成和理化特性各不相同[6]。淀粉含量、直支鏈淀粉比例、分子結構等對熱特性、流變學特性等有較大影響，從而影響淀粉質食品的深加工[7]。淀粉作為食品添加劑可以改善食品的加工性能，在很多淀粉質食品的應用中，天然單一淀粉的性質不是最優的，化學改性淀粉常應用于食品中[8]。如今由于市場壓力及倡導綠色食品的理念，化學改性越來越受到消費者的排斥，因此可以使用淀粉混配的方法來改變淀粉的理化特性[9]。

本文以30%蕎麥粉+70%小麥粉的混配粉、小麥粉、蕎麥粉為原料，比較其提取的淀粉存在的差異，及混配淀粉與原淀粉相比在結構特性、糊化特性、熱特性等方面性質的改變大小，從而為面食品加工利用提供理論基礎，因此研究蕎麥粉和小麥粉的混配過程對淀粉性質的影響具有現實意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

陜西甜蕎麥全粉：陜北靖邊；小麥粉：金象高筋粉；Megazyme總淀粉含量檢測試劑盒（K-TSTA）、Megazyme直鏈淀粉含量檢測試劑盒（K-TSTA）：愛爾蘭公司；氫氧化鈉、氯化鈉、無水乙醇等均為化學純。

1.2 儀器與設備

UVmini 1240紫外分光光度計：日本島津公司；KJELTEC2100半自動凱氏定氮儀：瑞典富斯-特卡托公司；S-3400N掃描電子顯微鏡：日本日立高新技術公司；D/max 2200PCX射線衍射儀：日本理學公司；Perten RVA快速粘度分析儀：瑞典波通瑞華有限公司；電熱鼓風干燥箱：北京科偉永鑫實驗儀器設備廠；TDL-5-A臺式離心機：上海安亭科學儀器廠；Q2000型差式掃描量熱分析儀：美國TA儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 蕎麥粉、小麥粉及混粉基本理化指標測定

1.3.1.1 水分測定

參照GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》。

1.3.1.2 粗蛋白測定

參照GB 5009.5-2010《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》。

1.3.1.3 粗脂肪測定

參照GB/T 5512-2008《糧油檢驗糧食中粗脂肪含量測定》。

1.3.1.4 灰分測定

參照GB 5009.4-2010《食品安全國家標準食品中灰分的測定》。

1.3.1.5 總淀粉含量

Megazyme總淀粉含量檢測試劑盒（K-TSTA）。

1.3.1.6 直鏈淀粉含量測定

Megazyme直鏈淀粉含量檢測試劑盒（K-TSTA）。

1.3.2 蕎麥粉、小麥粉及混粉淀粉提取流程

參照Osbrone[10]方法，分別以金象小麥粉、蕎麥粉、30%蕎麥粉+70%小麥粉為原料提取淀粉，并將其置于40℃烘箱干燥，粉碎過100目篩，備用。

1.3.3 蕎麥粉、小麥粉、混粉及其淀粉微觀形貌觀察

取少量原粉、淀粉樣品，將其均勻分布在粘有導電膠布的鋁制載物臺上，將載物臺放入鍍金儀器中進行噴金處理后將載物臺取出利用S-3400N型掃描電子顯微鏡觀察拍攝。

1.3.4 淀粉的溶膠特性測定

準確稱取淀粉樣品3.0 g，加入25.0 mL蒸餾水攪拌均勻，用RVA快速黏度分析儀測定其粘滯特性并用TCW配套軟件進行數據分析。溫度程序設定如下：50℃保持1 min，以12℃/min升溫至95℃（3.75 min），95℃保持2.5 min，再降溫至50℃（3.75 min），50℃保持1.5 min。攪拌器起始10 s轉速為960 r/min，之后維持在160 r/min。

1.3.5 淀粉晶體特性測定

淀粉樣品的晶體結構采用X-射線衍射儀步進掃描法進行。測定條件為：特征衍射線為Cu靶；管壓為40 kV；電流為 100 mA；測量角度為 2θ=4°～60°；步長為0.02°；掃描速度為 6°/min。

1.3.6 淀粉傅里葉紅外光譜

取適量干燥后的溴化鉀晶體于研缽中磨粉，壓片，放入載片槽中作為參比，進行紅外光譜分析。再稱取1 mg經干燥處理后的淀粉，并按樣品與溴化鉀質量比1∶100加入溴化鉀混合，用研缽研磨成均勻粉末，壓制成薄片，于紅外光譜儀中做全波段（400 cm-1～4 000 cm-1）掃描。

1.3.7 淀粉的熱特性

準確稱取3 mg樣品置于鋁制坩堝中，加入9 mL蒸餾水，密封壓蓋后室溫靜置24 h，進行掃描。以空鋁盒為對照，氮氣流速50 mL/min，掃描溫度從20℃到100℃，升溫速率為10℃/min。利用Universal配套軟件（V3.8B，TA Inc.，USA）分析處理數據。

1.3.8 淀粉的溶解度和膨脹度

參照繆銘[11]等方法，將質量分數2.0%的淀粉乳，分別在 50、60、70、80、90 ℃的水浴加熱并攪拌 30 min，冷卻后3 000 r/min離心20 min，分離上層清液，計算溶解度，下層為膨脹淀粉部分，計算膨脹度。溶解度和膨脹度計算公式如下：

1.4 數據處理

采用DPS 7.05進行數據處理；Origin軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 蕎麥粉和小麥粉營養成分分析

原料基本組成見表1。

表1 原料基本組成Table 1 Compositions of raw materials

由表1可以看出蕎麥粉和小麥粉的主要成分是淀粉，蕎麥粉比小麥粉含有更多的淀粉、灰分、粗脂肪。小麥粉的粗蛋白含量高于蕎麥粉，這與其原料營養組成及制粉工藝有關?；炫浞鄣母骰局笜撕烤橛谑w麥粉和小麥粉之間。

提取組分的基本組成（干基）見表2。

表2 提取組分的基本組成Table 2 Compositions of extracted components

由表2可以看出3種淀粉的總淀粉含量均較高，符合淀粉理化特性測定要求，小麥淀粉的直鏈淀粉含量較蕎麥淀粉高。

2.2 蕎麥粉和小麥粉微觀形貌

小麥粉、蕎麥粉和混粉及其淀粉微觀形貌見圖1。

由圖1可以看出，小麥粉和蕎麥粉都呈現較大的團塊，小麥粉由許多扁圓的淀粉顆粒和包裹在其表層的絮狀物質組成，蕎麥粉由較小的有棱角的淀粉顆粒團聚而成，表層包裹著絮狀物。絮狀附著物是蛋白質、纖維素和脂肪等。

根據淀粉粒徑的大小，小麥淀粉分為A、B兩種類型。A淀粉（≥10 μm）顆粒較大，B淀粉（＜10 μm）顆粒較小。而蕎麥淀粉則由較規則、較小的顆粒組成。在小麥淀粉中，顆粒較大的A淀粉越多，越利于糊化，由圖中可以看出，蕎麥淀粉的顆粒和小麥B淀粉顆粒大小相似[12]。

圖1 小麥粉、蕎麥粉和混粉及其淀粉微觀形貌（SEM，500×）Fig.1 The micrograph of wheat flour，buckwheat flour，mixed flour and its starch

2.3 蕎麥淀粉和小麥淀粉及混粉淀粉黏度特性研究

淀粉的糊化特性見表3。

表3 淀粉的糊化特性Table 3 Pasting properties of starch

由表3可以看出小麥淀粉和蕎麥淀粉的糊化特性有顯著差異，蕎麥淀粉在峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回升值均高于小麥淀粉。其中，衰減值反映淀粉糊的熱穩定性，表明小麥淀粉糊的熱穩定性顯著高于蕎麥淀粉，回升值在一定程度上說明淀粉糊的老化程度和冷糊穩定性，說明小麥淀粉比蕎麥淀粉更難老化且冷糊穩定性強。隨著糊化后溫度的降低，蕎麥和小麥淀粉的黏度繼續上升，最終黏度均高于峰值黏度[13]。

混配淀粉在峰值黏度、谷值黏度、降落值、最終黏度、回升值均處于小麥淀粉和蕎麥淀粉之間，但是更接近于蕎麥淀粉，表明蕎麥淀粉對混粉的黏度特性影響較大。并且混配淀粉的降落值與蕎麥淀粉無顯著差異，表明蕎麥淀粉對混配淀粉的影響較大，混配淀粉的熱穩定性較差?；炫涞矸鄣姆逯禃r間和糊化溫度顯著高于小麥淀粉和蕎麥淀粉，說明小麥淀粉和蕎麥淀粉之間發生了某些作用，使得混合粉提取的淀粉較小麥淀粉、蕎麥淀粉難糊化。

2.4 淀粉晶體特性測定

小麥粉蕎麥粉混粉及其淀粉的晶體參數見表4。

表4 小麥粉蕎麥粉混粉及其淀粉的晶體參數Table 4 Crystal properties of wheat，buckwheat and mixed flour and its starch

小麥粉、蕎麥粉、混配粉及其淀粉都表現出相同的衍射特征。衍射角為2θ為15°和23°具有較強的衍射峰，并且在17°～18°范圍內有相連的雙峰，表現為A型衍射特征。小麥粉、蕎麥粉、混配粉、小麥淀粉、蕎麥淀粉、混配淀粉顆粒的相對結晶度分別為18.7%、21.02%、20.78%、25.25%、28.31%、32.24%，結晶度即結晶的完整程度。淀粉晶體結構有細微差別，進而可能導致其在理化性質方面的差別[14]?；炫浞鄣慕Y晶度介于小麥粉和蕎麥粉之間，但是混配淀粉的結晶度比單一的淀粉都大。這可能是在提取過程中，兩種淀粉間的相互作用使得混配淀粉的結晶度變大。其中，淀粉晶體的面間距小于原粉，蕎麥淀粉晶體的面間距小于小麥淀粉，混配淀粉的面間距最大，表明淀粉晶體的致密程度大于原粉，蕎麥淀粉的晶體致密程度大于小麥淀粉，混配淀粉的致密程度最差，可能是兩種不同的原料混合使得面間距面大，致密性變差。

2.5 淀粉傅里葉紅外光譜分析

淀粉面粉的傅里葉紅外圖譜見圖2。

圖2 淀粉面粉的傅里葉紅外圖譜Fig.2 FTIR spectrum of raw powder and starch

圖2為原粉及其淀粉的紅外吸收圖譜，3 300 cm-1附近表現為氫鍵締合的O-H伸縮振動峰，由圖可以看出，小麥淀粉吸收峰大于蕎麥淀粉，可以得出蕎麥淀粉與水結合能力較差。2 930 cm-1附近的強吸收峰為6號碳原子上亞甲基的C-H不對稱伸縮振動引起的，其吸收峰的大小與直鏈淀粉含量有關[15]。由圖2可以看出小麥淀粉在此處的吸收峰強于蕎麥淀粉，說明小麥淀粉的直鏈淀粉含量高于蕎麥淀粉，并且小麥淀粉C6上連接的亞甲基數量較多，直鏈淀粉含量較多。1 650 cm-1附近的吸收峰屬于C=O伸縮振動及N-H彎曲振動，水的H-O-H彎曲振動一般在1 640 cm-1附近，若樣品中含有蛋白質則吸收峰會往長波方向移動，由圖可以得出原粉的吸收峰較淀粉移向長波處，表明原粉中含有的蛋白質稍多。1 650 cm-1附近的峰強度越大則多糖類羥基吸收越強，蕎麥淀粉的吸收峰強度小于小麥淀粉，表明蕎麥淀粉的吸水能力較弱。

2.6 淀粉的熱特性

原粉和淀粉的熱特征值參數見表5。

表5 原粉和淀粉的熱特征值參數Table 5 Thermal characteristics of raw powder and starch

由表5可看出小麥粉的起始糊化溫度、峰值溫度、終止溫度、熱焓值均低于蕎麥粉，表明小麥粉比蕎麥粉易受熱糊化?；炫浞劬橛谛←湻酆褪w麥粉之間。小麥淀粉和蕎麥淀粉的晶體熔融溫度分別為67.34℃和65.19℃，晶體崩解所需吸收的熱量分別為7.56 J/g、9.64 J/g，這可能與蕎麥淀粉的晶體致密程度較高、顆粒尺寸較小有關。這與已報道的小麥-大米混合淀粉DSC曲線是單一淀粉DSC曲線的疊加相似[16]。蕎麥淀粉和混配淀粉在熱特性指標上相差不大，表明蕎麥淀粉對混配淀粉的貢獻率在熱特性指標上表現較大。

2.7 淀粉的溶解度和膨脹度

淀粉的溶解度與膨脹度反映淀粉與水之間相互作用的能力大小，其受淀粉分子量、晶體結構、直支鏈淀粉含量及比例等因素的影響[17]。淀粉的溶解度見圖3，淀粉的膨脹度見圖4。

圖3 淀粉的溶解度Fig.3 Solubility of starch

由圖3和圖4可以得出，3種淀粉的溶解度及膨脹度都隨著溫度的升高而呈上升趨勢，尤其是在60℃以后淀粉的溶解度及膨脹度的增大趨勢顯著增加。這可能是由于隨著水溫的升高分子運動加快，水分迅速進入到淀粉顆粒內部，淀粉分子氫鍵破壞導致淀粉顆粒結構破裂。與此同時，新的氫鍵在水分子間形成，暴露的直鏈淀粉和支鏈淀粉會導致溶解度和膨脹度的增加[18]。

圖4 淀粉的膨脹度Fig.4 Swelling capacity of starch

在傅里葉紅外光譜中，可以得出混配淀粉在3 300 cm-1附近的吸收峰最小，即其水分結合能力最差。因此混配淀粉在70、80℃溶解度及膨脹度均最低?；炫涞矸鄣娜芙舛燃芭蛎浂鹊拇笮∨c蕎麥淀粉相近，表明蕎麥淀粉的添加對膨脹度和溶解度影響較大。

3 結論

通過混配可以改善蕎麥面食品的加工特性，淀粉在蕎麥面食品的加工中發揮著重要作用。不同淀粉具有不同的結構及理化特性。小麥淀粉含有A、B兩種淀粉顆粒，蕎麥淀粉只含有一種淀粉顆粒，其大小與小麥B淀粉顆粒大小相似；蕎麥淀粉在峰值黏度、谷值黏度、衰減值、最終黏度、回升值均遠遠高于小麥淀粉；蕎麥淀粉的熱糊穩定性、冷糊穩定性遠遠低于小麥淀粉；蕎麥淀粉晶粒的致密性較高，直鏈淀粉含量較低，與水結合能較差，老化傾向能力較大，且較小麥淀粉易糊化；蕎麥淀粉的結晶度較小麥淀粉高，因此熱焓值較高。

混配后的淀粉在峰值黏度、谷值黏度、降落值、最終黏度、回升值均處于小麥淀粉和蕎麥淀粉之間，但是更接近于蕎麥淀粉，表明蕎麥淀粉對混粉的黏度特性影響較大；與單一淀粉相比，混配淀粉致密度更差、結晶度更高、晶體崩解所需的能量更大；更難糊化；熱焓值升高；混配淀粉的溶解度和膨脹度在溫度較高時升高的較緩慢；而顆粒形貌、淀粉晶型無明顯變化。由于混配過程可以對淀粉進行各方面的改變，因此，可以用混配的方法來替代工業化處理，使食品更安全，符合消費理念。

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Effects of Mix on the Physiochemical Properties of Buckwheat Starch and Wheat Starch

GAO Jia-xing，ZHANG Guo-quan*，FANG Si-yun，YANG Yu
（College of Food Science and Engineering，Northwest A&F University，Yangling 712100，Shaanxi，China）

2017-02-28

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.20.005

高嘉星（1992—），女（漢），碩士研究生，研究方向：糧食、油脂及植物蛋白工程。

*通信作者：張國權（1968—），男，教授，研究方向：谷物品質評價及淀粉工程技術。