竹豆淀粉理化性質的研究

康欣月，王立梅，孫姜，岳月，齊斌，*

（1.常熟理工學院生物與食品工程學院，江蘇常熟 215500；2.吉林農業大學食品科學與工程學院，吉林長春130118；3.中海海洋無錫海洋工程裝備有限公司，江蘇無錫214000）

竹豆淀粉理化性質的研究

康欣月1，2，王立梅1，孫姜3，岳月1，齊斌1，*

（1.常熟理工學院生物與食品工程學院，江蘇常熟 215500；2.吉林農業大學食品科學與工程學院，吉林長春130118；3.中海海洋無錫海洋工程裝備有限公司，江蘇無錫214000）

通過水磨法提取竹豆淀粉，并以馬鈴薯淀粉和玉米淀粉作對照，研究了竹豆淀粉的理化特性。實驗結果表明：竹豆淀粉中直鏈淀粉含量高于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉；溶解度和膨脹勢低于馬鈴薯淀粉但高于玉米淀粉；透明度最低，凍融穩定性最高；凝膠特性中的黏聚性和恢復性較強，硬度較大；糊化特性中的破損值最小，回生值最大，黏度和糊化溫度較高。因此，可以根據竹豆淀粉的理化特性和不同類型食品品質特性的要求將竹豆淀粉應用到各種食品中。

竹豆；淀粉；理化性質；應用

竹豆，又稱飯豆、精米豆、攬豆或者爬山豆等，是豆科蝶形花亞科菜豆族豇豆屬中的一個栽培種，各地名稱不一，外形與綠豆相似，呈長筒形，黃綠色，種臍紅色，邊緣凸出，中間凹入[1-2]。竹豆的營養成分極其豐富，不僅富含淀粉、蛋白質和粗纖維，而且含有鈣、磷、鐵等礦物質元素以及維生素B1、維生素B2、維生素C等[3-4]。與其他雜豆類相比，竹豆煮食味道鮮美，口感滑潤，可與大米一同煮粥、做飯、包粽子或替代綠豆制作清涼飲料，其營養價值遠高于綠豆和其它雜豆。

淀粉是植物經光合作用生成的多聚葡萄糖高分子碳水化合物，主要存在于植物的果實、種子和根塊中[5]，在食品、紡織、化工原料以及包裝材料等領域應用廣泛[6-7]。其理化特性主要包括糊化特性，溶解性，膨脹性及凝膠特性等[8]。根據淀粉來源的不同，可將淀粉分為禾谷類淀粉，薯類淀粉，豆類淀粉和其他淀粉四類[9]。豆類淀粉作為淀粉四大來源之一，近年來得到了廣泛的關注。目前，已經有研究者對綠豆淀粉，鷹嘴豆淀粉以及蕓豆淀粉等一些雜豆淀粉的理化特性進行了相關報道[10-12]，竹豆具有較高的營養價值，而淀粉作為其重要組成，對其加工品質有著至關重要的影響，但是目前關于竹豆淀粉的研究報道幾乎為空白，因此，本研究采用水磨法提取竹豆淀粉，并以馬鈴薯淀粉和玉米淀粉作對照，對竹豆淀粉的理化特性進行了研究，以期能夠為竹豆淀粉在食品領域的開發和利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料

竹豆：吉林省通榆縣鶴香米業有限責任公司；馬鈴薯淀粉和玉米淀粉：蘇州高峰淀粉有限公司。

1.1.2 試劑

直鏈淀粉支鏈淀粉標準品：美國SIGMA公司；氫氧化鈉、石油醚、乙醇和葡萄糖：江蘇強盛功能化學股份有限公司，所有試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

CR22GII高速冷凍離心機：日本東京日立KoKi有限公司；Milli-Q advantage超純水儀：美國Millipore公司；UV-2450紫外分光光度計：日本島津公司；MCR 301旋轉流變儀：奧地利Anton paar公司；TA-XT Express物性儀：英國SMS公司。

1.3 方法

1.3.1 竹豆淀粉的提取

采用水磨法[13]提取竹豆淀粉，取適量竹豆，用蒸餾水清洗并瀝干，置于燒杯中，加入0.3%NaSO3溶液，浸泡4 h蒸餾水清洗至中性；用攪拌機將竹豆研磨成勻漿液，200目過篩，再用膠體磨均質后收集濾液（此過程除去纖維）；將上述濾液于4 000 r/min離心20 min，取下層沉淀加入0.02%NaOH溶液，用玻璃棒攪拌均勻，于45℃恒溫水浴振蕩器中振蕩1 h，再次離心收集沉淀（此過程除去蛋白），用蒸餾水洗滌3次并去除上層膏狀物，即為濕竹豆淀粉；最后將濕竹豆淀粉置于35℃干燥箱中干燥48 h即為干竹豆淀粉。

1.3.2 淀粉基本成分的測定

水分、蛋白、脂肪、灰分、淀粉和直鏈淀粉的測定分別按照GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中的第一法直接干燥法，GB 5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中的第一法凱氏定氮法，GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的測定》中的第一法索氏抽提法，GB/T 5009.4-2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》中的第一法食品中總灰分的測定，GB/T 5009.9-2008《食品中淀粉的測定》中的第一法酶水解法以及GB/T 15683-2008《大米直鏈淀粉含量的測定》進行。

1.3.3 淀粉溶解度和膨脹勢的測定

將淀粉樣品配成質量分數2.0%的淀粉乳，在溫度分別為 55、65、75、85、95 ℃的水浴中加熱 30 min，并不停地攪拌，防止淀粉沉淀，于3500 r/min下離心25 min，將上清液在蒸氣浴上蒸干后連同沉淀于105℃烘至恒重并稱重，按下式計算，溶解度/%=上清液蒸干恒重后的質量/干淀粉樣品的質量×100，膨脹勢/%=沉淀物的質量/干淀粉的質量/（1-溶解度）[14]。

1.3.4 淀粉透明度的測定

稱取一定量的淀粉樣品配成質量分數1.0%的淀粉乳，在沸水浴中加熱攪拌30 min，使之充分糊化后加入蒸餾水補充到原體積，冷卻至室溫，每隔10 h用分光光度計在620 nm波長下，以蒸餾水為空白對照，測定淀粉的透光率，以透光率來表示透明度[15]。

1.3.5 淀粉凍融穩定性的測定

稱取一定量的淀粉樣品配成質量分數為6.0%的淀粉乳，在沸水浴中加熱攪拌30 min，使之充分糊化，并保持淀粉糊的濃度不變，冷卻至室溫，在-20℃的冰箱中，冷卻成膠凍，24 h后取出，在室溫下自然解凍，以4 000 r/min離心30 min，棄去上清液，稱沉淀物的質量，反復凍融7次，計算析水率，以析水率來表示凍融穩定性，析水率/%=（糊重-沉淀物重）/糊重×100[16]。

1.3.6 淀粉凝膠特性的測定

將淀粉樣品配成質量分數為8.0%的淀粉乳，在沸水浴中加熱攪拌30 min，使之充分糊化，取出冷卻至室溫，用蒸餾水補充至原體積，在4℃冰箱放置24 h，在室溫下用物性儀測定淀粉的凝膠特性，參數設置為測試前速度2mm/s，觸發力2.0g，測試中速度2.0 mm/s，測試后速度5.0 mm/s，穿刺距離10.0 mm，探頭P/0.5圓柱型[17]。

1.3.7 淀粉糊化特性的測定

將淀粉樣品配成質量分數為8.0%的淀粉乳，攪拌均勻后，置于流變儀中測定淀粉的糊化特性，從50℃開始升溫，以0.1℃/s的速率加熱至95℃，保溫5 min，再以0.1℃/s的速率冷卻至50℃，在此溫度下保溫2 min[18]。

1.3.8 數據統計與分析

各組試驗均重復3次平行，采用SPSS Statistics 17.0進行統計分析，Origin 8.0作圖，P＜0.05表示存在顯著性差異并用小寫字母標注。

2 結果與分析

2.1 淀粉基本成分的測定結果

竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的基本成分結果見表1。

表1 竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的基本成分Table 1 Basic constituent of bamboo bean starch，potato starch and corn starch

由表1可知，通過水磨法制備的竹豆淀粉水分在9%～12%之間，低于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的水分含量；蛋白質殘留量在0.20%～0.40%之間，與汪麗萍等[19]報道的豆類淀粉的蛋白質殘留量在0.20%～2.50%之間相符，但是高于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的蛋白殘留量，這可能是由于竹豆本身蛋白質含量較高，在淀粉提取過程中部分蛋白質易與淀粉發生共價鍵結合，從而使得竹豆淀粉中蛋白質殘留量偏高[18]；脂肪含量在0.05%～0.20%之間，與馬鈴薯淀粉脂肪含量一致而小于玉米淀粉的脂肪含量；淀粉含量在85%～92%之間，說明水磨法提取的竹豆淀粉純度較高；灰分含量在0.10%～0.20%之間，與馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的灰分含量一致；此外，竹豆淀粉中直鏈淀粉的含量較高，達到38.54%±0.42%，顯著高于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉的直鏈淀粉含量，與陳振家等[20]報道的紅豆淀粉的直鏈淀粉含量相似。因此，相對于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉而言，通過水磨法提取的竹豆淀粉品質較好。

2.2 淀粉的溶解度和膨脹勢

竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的溶解度和膨脹勢結果見圖1。

由圖1可知，3種淀粉的溶解度和膨脹勢均隨著溫度的升高而增大，這主要是由于隨著溫度的上升，淀粉顆粒不斷受熱膨脹，膨脹勢逐漸增加，同時微晶束開始松動，極性基團暴露，與水分子之間以氫鍵結合，淀粉開始溶解，繼續加熱淀粉顆粒崩解，直鏈和支鏈淀粉游離出來，溶解度隨之增加[21]；竹豆淀粉與玉米淀粉的溶解度和膨脹勢隨溫度變化的趨勢相似，均呈現出隨著溫度升高先緩慢增加后快速增加再緩慢增加的趨勢，而馬鈴薯淀粉則呈現出先緩慢增加后快速增加的趨勢；在65℃～95℃之間，竹豆淀粉和玉米淀粉的溶解度和膨脹勢遠低于馬鈴薯淀粉，說明竹豆淀粉和玉米淀粉屬于限制型膨脹淀粉，其分子結構相對穩定，受溫度影響較小，而馬鈴薯淀粉屬于高膨脹型淀粉，其分子結構更易受溫度影響，可能與其含有磷酸根基團有關[13，22]。

圖1 竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的溶解度和膨脹勢

2.3 淀粉的透明度

竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的透明度結果見圖2。

圖2 竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的透明度Fig.2 Transparency of bamboo bean starch，potato starch and corn starch

由圖2可知，3種淀粉的透光率均呈現出隨著時間的增加而降低的趨勢，這主要是由于隨著時間的延長，溫度逐漸下降，淀粉分子間被破壞的氫鍵重新結合排列，形成膠體，從而降低淀粉的透明度[23]；透光率的高低反映了淀粉透明度的高低，透光率低則透明度低[24]，竹豆淀粉的透光率在前30 h高于玉米淀粉，30 h～50 h低于玉米淀粉，而竹豆淀粉和玉米淀粉的透光率均低于馬鈴薯淀粉，說明相對于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉而言，竹豆淀粉的透明度較低，這可能和竹豆淀粉中直鏈淀粉的含量較高有關[25]。

2.4 淀粉的凍融穩定性

竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的凍融穩定性結果見圖3。

圖3 竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的凍融穩定性Fig.3 Freeze-thaw stability of bamboo bean starch，potato starch and corn starch

由圖3可知，3種淀粉的析水率變化規律相似，均呈現出隨著凍融次數的增加先快速上升后趨于穩定的趨勢，這主要是由于在溫度逐漸降低的情況下，溶液中的淀粉分子運動減弱，分子鏈趨向于平行排列，直鏈淀粉分子相互間生成氫鍵，重新排列和締合成結晶度較高的結構發生沉淀，或是相互形成局部緊密集聚狀的不溶于水的非結晶狀凝膠，破壞了溶液的膠體性質[26]；析水率的高低反映了淀粉凍融穩定性的好壞，析水率低則凍融穩定性好[27]，竹豆淀粉的析水率最低，玉米淀粉次之，馬鈴薯淀粉最高，說明相對于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉而言，竹豆淀粉的凍融穩定性較好，這可能是由于在冷卻冷藏期間竹豆淀粉分子之間不易于取向排列形成氫鍵，這樣就把不易將淀粉分子結合的水分排擠出來。

2.5 淀粉的凝膠特性

竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的凝膠特性結果見表2。

由表2可知，竹豆淀粉的硬度和膠著性高于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉，黏聚性和恢復性與馬鈴薯淀粉一致并高于玉米淀粉，彈性與馬鈴薯淀粉和玉米淀粉無顯著差異；竹豆淀粉的黏聚性較高，表明竹豆淀粉凝膠內部的粘結程度較高，抵抗外界破壞的能力較強；此外，竹豆淀粉的恢復性較強，表明竹豆淀粉凝膠受到外力影響后回復到原來形狀的能力較強。

表2 竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的凝膠特性Table 2 Gel property of bamboo bean starch，potato starch and corn starch

2.6 淀粉的糊化特性

竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的糊化特性結果見表3。

表3 竹豆淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的糊化特性Table 3 Pasting property of bamboo bean starch，potato starch and corn starch

由表3可知，竹豆淀粉的峰值黏度低于馬鈴薯淀粉但高于玉米淀粉，淀粉糊化時，晶體崩解，淀粉顆粒開始膨脹，黏度升高，并達到峰值黏度，反映了淀粉的膨脹力，淀粉的峰值黏度越高，膨脹力越大[28]，說明竹豆淀粉的膨脹力高于玉米淀粉但低于馬鈴薯淀粉；竹豆淀粉的破損值低于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉，破損值為峰值黏度與谷值黏度的差值，反映了淀粉在高溫時的穩定能力，破損值越小，表示淀粉熱穩定性越好[23]，說明相對于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉而言，竹豆淀粉的熱穩定性較好；竹豆淀粉的回生值大于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉，回生值為終黏度與谷值黏度的差值，反映了淀粉的冷穩定性及抗老化能力，回生值越大，表示淀粉冷穩定性越差，越易老化[29]，說明相對于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉而言，竹豆淀粉的冷穩定性和抗老化能力較差；此外，竹豆淀粉的最終黏度高于馬鈴薯淀粉和玉米淀粉，糊化溫度與玉米淀粉一致并高于馬鈴薯淀粉，說明竹豆淀粉的黏度和糊化溫度較高。

3 結論

本實驗對竹豆淀粉的基本理化特性進行了分析研究，以馬鈴薯淀粉和玉米淀粉為對照組，結果表明：竹豆淀粉的溶解度、膨脹度和透明度較低，凍融穩定性較好，適合添加到速凍水餃和速凍湯圓等速凍即食的食品中；竹豆淀粉中直鏈淀粉的含量為38.54%，分別是馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的1.91和1.52倍，其直鏈淀粉含量較高，可適度代替油脂添加到高油脂含量的食品中，改善油膩感，減輕高油脂含量對肥胖人群的不利影響[30]；硬度為886.75，是馬鈴薯淀粉的3.08倍，玉米淀粉的6.04倍，其硬度較高，不適合直接應用到柔韌性要求較高的食品加工中；膠著性為736.64，分別是馬鈴薯和玉米淀粉的2.98和7.36倍；黏聚性、彈性和恢復性與馬鈴薯和玉米淀粉基本一致，破損值與玉米淀粉接近，是馬鈴薯淀粉的20.44%；糊化溫度71.26℃，接近于玉米淀粉的糊化溫度，稍高于馬鈴薯淀粉的糊化溫度，較適合制作熱加工處理的食品。

目前，對于竹豆淀粉理化特性方面的研究鮮有報道，本實驗通過分析研究竹豆淀粉的基本理化性質，并與常規的玉米淀粉和馬鈴薯淀粉做對比，探究了竹豆淀粉的可利用性，可以根據竹豆淀粉的理化特性以及不同類型食品品質特性的需求將其應用到各種類型的食品中，為竹豆淀粉在食品領域的開發和利用提供了理論依據。

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Study on the Physical and Chemical Properties of Bamboo Beans Starch

KANG Xin-yue1，2，WANG Li-mei1，SUN Jiang3，YUE Yue1，QI Bin1，*
（1.College of Biological and Food Engineering，Changshu Institute of Technology，Changshu 215500，Jiangsu，China；2.School of Food Science and Engineering，Jilin Agriculture University，Changchun 130118，Jilin，China；3.Wuxi Ocean Engineering Equipment Co.，Ltd.of Zhonghai Ocean，Wuxi 214000，Jiangsu，China）

Bamboo bean starch was extracted by using wet milling processing and its physicochemical property was researched using potato and corn starch as contrast.The results indicated that amylase content of bamboo bean starch was higher than that of potato and corn starch.Solubility and swelling power were lower than that of potato starch but higher than corn starch.Transparency was the lowest and freeze-thaw stability was the highest.Besides，it owned relatively high cohesiveness，restoration and hardness of gel property.Also，lowest breakdown value，highest retrogradation value，relatively high viscosity and pasting temperature of pasting property were shown in bamboo bean starch.Hence，bamboo bean starch could be applied to various foods according to the physicochemical property of bamboo bean starch and quality requirement of foods.

bamboo bean；starch；physical and chemical properties；application

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.22.004

國家高技術研究發展計劃（863計劃）項目（2013AA102203-03）

康欣月（1990—），女（滿），碩士研究生，研究方向：糧食、油脂與植物蛋白工程。

*通信作者：齊斌（1965—），男（漢），教授，博士，研究方向：糧食、油脂與植物蛋白工程。

2017-04-09