（应用化学专业论文）不同品种荞麦淀粉特性的研究及面制品开发.pdf

上海海洋大学硕士学位论文 不同品种荞麦淀粉特性的研究及面制品开发 摘要 荞麦起源我国，栽种范围广，资源丰富。荞麦营养素全面，其独特的营养与生 理功能正受到世界各国的关注，因此荞麦被誉为2 l 世纪新的优质功能性食品资源。 淀粉是养麦的主要组成成分，约占总重的6 0 - 7 0 。荞麦淀粉的颗粒特性对荞麦 深加工产品的加工工艺及感官品质有着直接影响，但目前国内对养麦淀粉的颗粒 结构及物化特性研究较少，彻底研究荞麦淀粉的性质，可综合利用其可食性、营 养性，扩大荞麦的应用范围。 目前荞麦淀粉特性的研究方面比较薄弱，国内外的研究报导也非常少。荞麦产 区及国内外市场急需养麦的深加工食品研究和开发技术。本研究可以为荞麦淀粉 研究提供研究资料，并且可为工业化生产提供理论依据和工艺参数。 本实验以采自中国西部和南部地区的多种苦养品种为原料，对其淀粉特性进行 了较全面的研究，并提出了保健苦养麦面制品的生产工艺。 第一步，以直链淀粉含量和糊化特性为选择标准，从我国五个荞麦生产省区选 择适合面制品加工的栽培品种，实验结果如下： 所测样品为采自我国甘肃、宁夏、西藏、云南和山西地区的苦养麦品种，测定 结果表明我国莽麦的直链淀粉含量范围在1 6 1 4 - 3 2 。5 9 ，五个地区直链淀粉含 量高低顺序为：山西 宁夏 甘肃 云南 西藏。 五个地区测试品种的糊化粘度高低和糊化回生值大小顺序为：甘肃 宁夏 山 西 西藏 云南；衰减度大d , l t l 页序为：甘肃 宁夏 山函 云南 西藏：糊化时 间长短顺序为：甘肃 宁夏 山西 甜荞 苦荞 小麦，糊化时间顺序依次为：绿豆 大米 小麦 苦荞 甜荞。 i 上海海洋大学硕士学位论文 8 浓度的荞麦粉悬浮液糊化后形成的胶体在2 0 c 、4 0 、6 0 、8 0 条件下的 流变特征曲线为开口型滞后回路，滞后面积随着温度的上升而增大，该胶体属于非 牛顿流体中的假塑性流体，其流变曲线符合s i s k o 方程。 养麦粉糊的冻融稳定性比绿豆粉、小麦粉和大米淀粉都强。荞麦粉糊的凝沉稳 定性差，易沉降。荞麦粉糊的透明性较好。 提纯后的苦荞和甜养淀粉颗粒粒径在7 p m 左右，苦荞淀粉颗粒比甜荞稍大，颗 粒的立体形状均呈不规则的多面体球形。苦荞淀粉颗粒表面有可见的印痕和空洞， 但颗粒表面未见蛋白质片状沉积；甜荞淀粉表面的空洞和印痕的数量少于苦荞。 养麦淀粉的x 衍射图谱均为典型的a 型，甜荞淀粉的结晶度为2 6 9 2 ，苦荞淀粉 的结晶度为3 4 9 5 。 提纯后的苦荞、甜荞淀粉糊化特征曲线与小麦淀粉相似，荞麦淀粉的峰值粘度 与大米淀粉接近，最终粘度与绿豆接近，衰减度低于绿豆和大米淀粉，养麦的回 生值高于小麦、大米、绿豆淀粉，甜养的糊化温度与大米接近，苦荞淀粉的糊化 温度与绿豆接近。 提纯后的养麦淀粉糊的流变特征曲线在6 、8 、1 0 、1 2 、1 4 、1 6 浓度 条件下为开口型滞后回路，胶体回复性能较差。荞麦淀粉糊属于非牛顿流体中的 假塑性流体，其流变曲线符合s i s k o 方程。 提纯的荞麦淀粉在6 0 ( 2 - - - 9 0 ( 2 温度变化区域内的溶解度变化趋势十分相似，甜 荞淀粉的溶解度高于苦荞，荞麦淀粉的溶解度变化曲线不同于任何参比物，苦养 在8 0 有最高溶解度，为3 。6 ，甜荞在6 0 有最高溶解度，为4 7 。 甜荞与小麦淀粉的膨胀曲线相似；苦养淀粉为典型的二段膨胀过程，属限制型 膨胀淀粉。一次冻融实验后，荞麦淀粉糊均完全失去原来胶体结构，其冻融析水 率高于小麦绿豆而低于大米。 荞麦淀粉中的抗性淀粉有较好的食疗保健作用，本实验制得的荞麦抗性淀粉颗 粒粒径分布范围为3 0 - - 2 3 0 p m ，大部分数颗粒粒径在1 5 0 1 t m 左右，其颗粒为玻璃 体，形状毫无规律。云南地区荞麦品种天然抗性淀粉平均含量为3 8 。 本实验在了解荞麦淀粉特性的基础上，探索面制品加工工艺，找到质构和感官 均良好的工艺配比：荞麦粉：小麦粉= 3 ：7 ；面条添加剂的配比为：变性淀粉：复 合碱：面条增筋剂= 0 1 5 ：0 0 6 2 5 ：0 0 3 ， 关键词：荞麦，淀粉，颗粒特性，糊化特性，面制品 n 上海海洋大学硕士学位论文 s t u d yo nt h ep r o p e r t i e so fs t a r c hf r o md i f f e r e n tb u c k w h e a t c u l t i v a r sa n dt h ee x p l o i t a t i o no fb u c k w h e a th o u rp r o d u c t s a bs t r a c t s t a r c hi sam a i nc o m p o n e n to f b u c k w h e a t , a c c o u n tf o r6 0 - - - 7 0 o ft o t a lw e i g h t ， i t sp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e sh a v es o m es i g n i f i c a n te f f e c tw i t hb u c k w h e a t p r o d u c t s s t u d i e so fp r o p e r t i e so nb u c k w h e a ts t a r c ha r ev e r yi m p o r t a n td u et ot h e i r r e a d ya v a i l a b i l i t ya n dt h e i rp o t e n t i a le x t e n s i v eu t i l i z a t i o ni nf o o da n dn o n - f o o d a p p l i c a t i o n s b u tt h e r eh a v e b e e nf e wi n v e s t i g a t i o n so nt h ep r o p e r t i e so fs t a r c hc o n t a i n e d i nb u c k w h e a t i n t h i se x p e r i m e n t , s t a r c hp r o p e r t i e so fb u c k w h e a t sw h i c hc o l l e c t e df r o m5 p r o v i n c e so fc h i n aw e r es t u d i e dc o m p l e t e l y n ea m y l o s ec o n t e n to f b u c k w h e a tw a sa tt h er a n g eo f1 6 1 4 - - 3 2 5 9 s i m p l e s f r o ms h a n x ip r o v i n c eh a v et h el o w e s ta m y l o s ec o n t e n t i nt h ee x p e r i m e n t ，b u c k w h e a ts a m p l e sc o l l e c t e df r o mf i v ea r e a sw h i c hw a ss h a n x i 、 g a n s u 、n i n g x i a 、t i b e ta n dy u n n a a , m e i fp a s t i n gc h a r a c t e r i s t i c se u l v ew e r ed i f f e r e n tf r o m e a c ho t h e r ，n l ef i v ea r e a sp e a kv i s c o s i t yr a n g e da s ：g a n s u n i n g x i a s h a n x i t i b e t y u n n a n ，h o l d i n gv i s c o s i t yr a n g e da s ：g a n s u n i n g x i a s h a n x i t i b e t y u n n a n ； b r e a k d o w nr a n g e da s ：g a n s u n i n g x i a s h a n x i y u n n a n t i b e t ，f i n a lv i s c o s i t y r a n g e da s ：g a n s u n i n g x i a s h a n x i t i b e t y u n n a n s e t b a c kr a n g e da sg a n s u n i n g x i a s h a n x i t i b e t y u n n a n b u c k w h e a tf l o u rp a s t i n gc r u v ew e r es e m i l a rw i mm u n gb e a n , i t sb r e a k d o w nw a s c l o s et om u n gb e a n , b u ti t sv i s c o s i t yw e r eh i g h e rt h a nm u n gb e a n c o m m o nb u c k w h e a t f l o u rs e t b a c kw a sc l o s et ot h ew h e a ta n dl o w e rt h a nt a r t a r yb u c k w h e a t ；t a r t a r y b u c k w h e a tf l o u rs e t b a c kd o s et ot h er i c e f i v ec r o p sf l o u rw e r ec o m p a r a e d ，t h e i r p a s t i n gt e m p e r a t u r er a n g e da s - w h e a t t a r t a r yb u c k w h e a t c o m m o nb u c k w h e a t r i c e m u n gb e a n ；p a s t i n gt i m er a n g e da s ：m u n gb e a n r i c e w h e a t t a r t a r yb u c k w h e a t c o m m o nb u c k w h e a t a tt h et e m p e r a t u r eo f2 0 c 、4 0 。c 、6 0 ( 2a n d8 0 c ，8 b u c k w h e a tf l o u rp a s t e r h e o l o g i c a l c u r v es h o w so p e n e dd e l a ym o d i e d e l a ya r e aw e r ei n c r e a s e dw i t h t e m p e r a t u r e b u c k w h e a ts t a r c hp a s t e w a sn o n - n e w t o n i a nf l u i di nt h ef a k ep l a s t i cf l u i d ， t h ef l o wc u l w oa c c o r dw i t hs i s k oe q u a t i o n “i 上海海洋大学硕士学位论文 b u c k w h e a tf l o u rf r e e z e - t h a ws t a b i l i t yw a sb e t t e rt h a nm u n gb e a nf l o u r 、w h e a tf l o u r a n dr i c ef l o u r p u r i f i e db u c k w h e a ts t a r c hp a _ r t i c l c ss i z ed i s t r i b u t e dn e a r7 1 工m ；s h o w sp o l y h e d r o n b a l lw i t ht h ea - t y p ec r y s t a l ，t a t a r yb u c k w h e a tc r y s t a l l i z a t i o nw a s3 4 9 5 a n dt h e c o m l n o nb u c k w h e a tw a s2 6 9 2 p u r i f i e db u c k w h e a ts t a r c hp a s t i n gc r u v ew e r es e m i l a r 谢mw h e a ts t a r c h ，i t sp e a k v i s c o s i t yc l o s et or i c es t a r c h , f i n a lv i s c o s i t yd o s e t o m u n gb e a ns t a r c h , b u ti t s b r e a k d o w nw a sl o w e rt h a nm u n gb e a ns t a r c ha n dr i c es t a r c h , i t ss e t b a c kh i g e rt h a nt h e o t h e rt h r e ec r o p s s t a r c h c o m m o nb u c k w h e a ts t a r c hp a s t i n gt e m p e r a t u r ec l o s et od e e s t a r c h , a n dt h et a r t a r yb u c k w h e a ts t a r c hp a s t i n gt e m p e r a t u r ec l o s et om u n gb e a ns t a r c h p u r i f i e db u c k w h e a ts t a r c hp a s t er h e o l o g i c a lc u r v es h o w so p e n e dd e l a ym o d l ea t 6 、8 、1 0 、1 2 、1 4 、1 6 c o n c e n t r a t i o n s ，t h ec u r v es h o w so p e n e dd e l a ym o d l e b u c k w h e a ts t a r c hp a s t ew a sn o n - n e w t o n i a nf l u i di nt h ef a k ep l a s t i cf l u i d ，t h ef l o w c i i r v ea c c o r dw i t hs i s k oe q u a t i o n p u r i f i e db u c k w h e a ts t a r c hs o l u b i l i t yc u r v ew a sd i f f e r e n tw i t ht h et h r e er e f e r e n c e c r o p s p u r i f i e dc o m m o nb u c k w h e a ts t a r c h ss o l u b i l i t yw a sh i g e rt h a nt a r t a r yb u c k w h e a t s t a r c h t a r t a r yb u c k w h e a ts t a r c hg o tt h em a x i m u ms o l u b i l i t yw h i c hw a s3 6 a t8 0 ， a n dc o m m o nb u c k w h e a ts t a r c hg o tt h em a x i m u ms o l u b i l i t yw h i c hw a s4 7 a t6 0 c o m m o nb u c k w h e a ts t a r c hs w e l lc l d l - v ew a ss a m i l i a rw i mw h e a ts t a r c h , t a r t a r y b u c k w h e a ts t a r c hs w e l lc u r v ew a ss a m i l i a rw i t hm u n gb e a ns t a r c h ，w h i c hc a nb e c l a s s i f i e da st w o - p h r a s es w e l la n dr e s t r i c t i n gs w e l l a f t e rf r e e z t h a wb u c k w h e a ts t a r c hp a s t el o s ti t sc o l l o i ds t r u c t u r e ，i t sw a t e r s e g r e g a t i o nr a t eh i g e rt h a nw h e a ts t a r c h 、m u n gb e a ns t a r c ha n dd e e s t a r c h p a r t i c l e ss i z eo ft h er e s i s t e n ts t a r c hp r e p a r e di nt h i se x p e r a m e n td i s t r i b u t e dn e a r 15 0 1 工m ，i t sg r a n u l e sw e r en o n c r y s t a l s ，t h ea v e r a g en a t u r er e s i s t a n tc o n t e n to fy u n n a n b u c k w h e a tc u l t i v a r sw a s3 8 o nt h eb a s i so fb u c k w h e a ts t a r c hs t u d y , w ee x p l o r e dt h eb u c k w h e a tf l o u rp r o d u c t s ， a n dg o tt h eb e s tr a t i o ：b u c k w h e a tf l o u r ：w h e a tf l o u r = 3 ：7 t h ea d d i t i o na m o u n to f b u c k w h e a tr e s i s t a n ts t a r c hi s5 1 1 1 ei m p r o v e rr a t i oi s ：m o d i f i e ds t a r c h ：c o m p l e x a l k a l i ：n o o d l ei m p r o v e r = 0 15 ：0 0 6 2 5 ：0 0 3 k e yw o r d s ：b u c k w h e a t ，s t a r c h ，p a r t i c l ec h a r a c t e r i s t i c s ，p a s t i n gc h a m c t e r i s t c s ， b u c k w h e a tp r o d u c t s 上海海洋大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我 对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：肖文艳 日期：2 0 0 9 年1 月5 日 上海海洋大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海海洋大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口 ，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密国 学位论文作者签名：蘸炙托指导教师签名：磁忑礴 日期：2 0 0 9 年1 月5 日日期：2 0 0 9 年1 月5 日 上海海洋大学硕士学位论文 1 1 荞麦综述 第一章引言 1 1 1 荞麦的资源与分布 荞麦属于蓼科荞麦属，是唯一作粮用的蓼科植物。尽管荞麦不属于水稻、小麦、 玉米禾本科大宗作物，但出于粮用目的，人们习惯把它归为禾谷类小宗作物。荞 麦是中国重要的小宗粮食之一，也是中国传统的出口贸易粮食【l 】。 荞麦有两个栽培品种，一是1 7 9 1 年定名的f a g o p y r u mt a t a r i c u m ( l i n n ) g a e n e h ， 二是1 7 9 4 年定名的f a g o p y m me s c u l e n tt u mm o e n c h ，译为鞑靼荞麦和普通荞麦。 2 0 世纪八十年代以来，中国科学院经过对荞麦起源、史实、栽培及利用的研究认 为，鞑靼荞麦冠名苦养、普通荞麦冠名甜养更加妥帖，且日渐被世人所认同。 荞麦起源于中国。据不完全统计，中国荞麦的种植面积已达1 0 0 x 1 0 4 h a ，产量 为1 0 5 x 1 0 4 t ，其中甜养种植面积为7 0 x 1 0 4 h a ，产量为7 5 x 1 0 4 t ：苦荞种植面积为 3 0 x 1 0 4 h a ，产量为3 0 x 1 0 4 t ；甜荞的种植区域主要分布在内蒙古、陕西、甘肃、宁 夏和山西省，每年有1 0 x 1 0 4 t 出口；苦养的种植区域主要分布在云南、四川、贵 州、陕西、山西、甘肃和宁夏，苦荞种植面积和产量均居世界第一位。中国荞麦 种质资源经广泛收集，种植整理，鉴定分析，编目并贮存于国家种质资源库的有 2 7 8 5 份，其中苦荞资源为8 7 9 份【2 】见表1 1 。 表1 1 入编并贮存国家种质资源库的苦荞种质资源 t a b l el lt a r t a r yb u c k w h e a tg e r mp l a s mr e s o u r c ee d i t e da n ds t o r e di nt h en a t i o n a lg e r m p l a s m l c s o u r c es t o r e h o u s e 上海海洋大学硕士学位论文 从表1 1 可见，四川、云南、山西三省有较多的苦荞资源，约占入编资源的 4 6 8 2 ，分别占1 9 0 6 、1 4 9 0 和1 2 8 6 。 苦荞性喜阴湿冷凉，多种植于高山地域，垂直分布高度约为海拔1 2 0 0 , - - 3 0 0 0 m 。 f i g1 - 1t h ed i s t r i b u t i o no ft a r t a r yb u c k w h e a tg e r mp l a s mi nc h i n a 从图1 1 中可见，苦荞资源在中国广为分布，但集中于黄土高原和云贵高原的 山西、陕西、青海、甘肃、云南、四川、贵州及鄂西北和湘西的武陵山区。 1 】【2 荞麦的营养与功能 近几年来，荞麦的营养价值已引起我国和世界各国如美国、加拿大、日本、瑞 典、韩国等国家的食品营养及医学界的广泛关注。与其它禾谷类大宗粮食相比， 荞麦具有较多的营养成分，详见表1 2 。 2 上海海洋大学硕士学位论文 表1 2 荞麦和大宗粮食营养成分比较表 t a b l e1 - 2c o m p a r i s o no fn u t r i e n t sb e t w e e nb u c k w h e a ta n dl a r g ed o m e s t i c a t e dc e r e a lc r o p s 荞麦中的矿物质营养素含量明显高于其它粮种，它含有微量元素f e 、c a 、p 、 c u 、z n 、m g 和极微量的b 、i 、n i 、c o 、s e 等，其中m g 、k 、z n 、f e 等元素的 含量高于大米、小麦的2 3 倍，s e 含量更为丰富。 荞麦中还含有以黄酮类化合物为主要成分的荞麦多酚，如芦丁、槲皮素、儿茶 素。养麦含有较多的药用成分生物类黄酮( f l a v o n o i c l s ) 和荞麦糖醇 ( f a g o p y r i t o l s ) 。 荞麦蛋白质富含1 8 种氨基酸，8 种必需氨基酸组成合理，符合w t o 推荐的标 准，特别是赖氨酸含量丰富，可与豆类蛋白相媲美，是其他粮食作物无法比拟的。 详见表1 3 。 3 上海海洋大学硕士学位论文 表1 3 苦荞中的氨基酸含量( 水份1 2 5 ，总蛋白质1 2 2 ) t a b l e1 - 3a m i n o p h e n o lc o n t e n t si nt a r t a r yb u c k w h e a t ( m o i s t u r e1 2 5 ，t o t a lp r o t e i n1 2 2 ) 现代研究提示荞麦具有较大的营养生理功能潜力，如苦养提取物可明显降低高 血糖大鼠空腹血糖，并改善高血糖大鼠的耐糖量，还可以使大鼠血清总胆固醇的 浓度显著降低。常食苦荞粉可降低胆固醇和低密度脂蛋白。中国卫生部迄今为止 已批准了1 6 种苦荞保健食品，它们均具有降糖、降脂和增强免疫力的作用。 国际植物遗传资源研究所已将荞麦归到“未被充分利用的作物”之列，专家预言 荞麦特别是苦荞是本世纪人类的重要食物资源，将成为世界性的新兴作物。 1 1 3 荞麦的加工开发现状 1 1 3 1 初级产品多，营养美味食品少 荞麦加工企业一直处于小规模粗加工状态，主要以加工面粉、挂面和荞麦糊为 主，产品凭借特色原料对有食用习惯、部分疾病患者等特定人群的吸引，占有一 定市场。此外，山西寿阳的“荞苷素”，灵丘的“苦荞茶”等新产品在该省内有部分市 场，但品种单一，适口性差。尚无以荞麦为原料制作的烘焙类、饮料类具有一定 保健功能的产品，远远不能满足人们对于营养、美味、快捷、方便和保健产品的 消费需求。 1 1 3 2 产业链条短，经济效益低 荞麦茎、叶及籽粒皮壳中含有较多的芦丁，荞花蜜中含有4 0 的葡萄糖，营养 价值极高。现在开发的仅仅是荞麦籽粒中营养物质的利用，加工产品单一。应从 茎、叶、花和果实全方位进行多层次的综合加工利用，通过工艺延伸和技术改造， 将荞麦原料“榨干”，提高企业规模效益，促进荞麦加工产业增值。 1 1 3 3 企业规模小，技术装备差 荞麦加工企业绝大多数是中小型民营企业，点多面广，分散经营，技术装备水 4 上海海洋大学硕士学位论文 平低，生产规模小，产品输出功能弱，难以入围国内、国际大型连锁超市和满足 出口需求，企业缺乏自主创新和产品优化升级能力，严重制约了荞麦加工产业的 进一步发展壮大。 1 1 3 4 科企结亲少，创新机制弱 荞麦加工企业只重视现实利益而缺乏对新产品、新工艺的研究开发，又没有科 研院所和大专院校科技的支撑，新技术应用、新成果转化的超前创新意识非常淡 薄。荞麦加工科技创新的动力来自企业，加强企业与科研单位之间的横向协作开 发研究，对促进荞麦加工产业的技术创新，将起到极其重要的推动作用。 本课题就是在深入研究上述现状，力图通过对养麦淀粉的深入研究，寻求一条 将荞麦淀粉加工工艺延伸，开发荞麦食品的工艺和技术，以大大增强荞麦加工的 附加值，整体提高荞麦食品在国内外市场上的竞争力。 1 2 荞麦淀粉综述 淀粉由葡萄糖单元构成，属多糖类，是绿色植物进行光合作用的产物，作为一 种可再生性资源，淀粉是人们生活的重要物质来源。它广泛的存在于绿色植物的 果实、种予、块茎、根茎中，是自然界最大的能量库。淀粉是人类食物的主要组 成成分，能够给人体提供足够的热量，具有很好的饱腹感，同时也是食品和化学 工业的重要原料。由淀粉或其水解产物葡萄糖出发经发酵可生产醇、醛、酮、酸、 酯、醚等有机化工产品【3 1 可作为生产高分子产品的原料；淀粉经物理、化学或生 物的方法进行改性可制取多种淀粉衍生物，用于加工可生物降解的塑料、生物聚 合体塑料、吸水聚合物材料和用于胶囊封装的淀粉基质。淀粉资源具有丰富、廉 价、可再生、不枯竭的特点，其产品具有生物可降解特性，与石油化工原料比较， 污染小，符合环境保护及人身安全等要求。随着淀粉工业的发展，淀粉深加工产品 种类的不断增加，淀粉应用范围的不断扩大，现代工业生产对淀粉品质的要求也越 来越耐4 0 】，因此对淀粉性质的研究也越来越重要。 荞麦淀粉是荞麦颗粒的主要成分，其含量与禾谷类作物籽粒中淀粉的含量相当， 一般占颗粒总重的6 0 - - 7 0 。荞麦淀粉中含有部分抗性淀粉，抗性淀粉不能被人 体吸收利用，只能增加饱腹感，具有很好的营养保健作用。荞麦淀粉目前在国外的 研究仅涉及荞麦淀粉理化特性方面，而我国在此方面的研究还处于起步阶段，有 关荞麦淀粉特性研究的报道也很少见，其加工工艺的研究尚属空白。 1 2 1 荞麦淀粉的化学结构 淀粉分为直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉是由泓d 葡萄糖通过a d 1 ，4 糖 苷键连接而成的链状分子，呈右手螺旋结构，每一螺旋周期中包含有6 个葡萄糖基。 5 上海海洋大学硕士学位论文 支链淀粉是一种高度分支的大分子，主链上分出支链，各葡萄糖单位之间以a l ，4 糖苷键连接构成它的主链，支链通过洳1 ，6 糖苷键与主链相连t 6 1 。支链淀粉是大部 分淀粉的最主要组成，而且被认为是形成淀粉颗粒形状和结构的主要因素。生淀粉 分子靠分子间氢键结合紧密排列，呈胶束状。 荞麦籽粒中总淀粉含量在6 0 7 0 之间，z h e n g 等( 1 9 9 8 ) 分析了a c ma n i s o b a 品种的荞麦，测定其淀粉含量为7 5 ；斯洛文尼亚i k r e f l ( 1 9 9 7 ) 对4 8 个甜荞和2 个苦荞进行分析，结果显示荞麦粉的淀粉含量分布范围为6 7 ，8 8 0 7 之间( 干 基) 。 荞麦淀粉中的直链淀粉含量高于大宗粮食作物，具体含量研究结果不一，“等 ( 1 9 9 7 ) 对中国六个荞麦品种的淀粉进行分析，发现其直链淀粉含量在2 1 5 2 5 3 之间；斯洛文尼亚i k r e f l ( 1 9 9 7 ) 的分析结果显示荞麦粉直链淀粉含量在 3 3 - - 4 4 之间；s o r a l s m i e t a n a 等( 1 9 8 4 ) 研究了一个波兰品种和一个巴西品种的荞 麦，结果发现它们的直链淀粉含量分别高达5 2 和4 8 t 7 l ，这是迄今为止发现的 荞麦直链淀粉含量最高的品种。 1 2 2 荞麦淀粉的颗粒特性 由于淀粉是在植物细胞中被生物合成的：因此淀粉颗粒的大小和形状是由宿主 植物的生物合成体系和组织环境所产生的物理约束决定的【引。淀粉是球状微晶，直 链淀粉和支链淀粉如何相互排列尚不清楚，但是它们相当均匀地混合分布于整个 颗粒中。 淀粉颗粒的大小及形状影响自身的结构和性质，如结晶性、直链与支链淀粉的 比例、糊化性质、粘度性质等等，不同来源的淀粉在结构和性质方面亦存在差异【9 j 。 从现有较少的关于中国荞麦淀粉研究资料来看，养麦淀粉颗粒构成与谷物淀粉 相似，但颗粒较小。据魏益民、钱建亚、s o r a l s m i e t a n a 、a c q u i s t u c c i 等人的研究 结果可知，荞麦淀粉颗粒大小在1 1 4 1 x m 范围内，平均大小在6 1 t m 左右。k i m 、z h e n g 、 a c q u i s t u c c i 等人报道，荞麦淀粉为多边形，j u n e 和钱建亚等的研究发现荞麦淀粉 颗粒为卵圆形和多面球形，表面有一些空洞和缺陷，颗粒有蛋白质沉积，粒与粒 之间未发现明显的片状基质蛋白。 1 2 3 荞麦淀粉的糊化特性 生淀粉在水中加热至胶束结构全部崩溃，淀粉分子形成单分子，由于淀粉分子 是链状或分支状，彼此牵扯，结果形成具有粘性的糊状溶液，这种现象称为糊化。 淀粉未糊化前，分子之间以氢键相互结合。糊化的本质是淀粉分子间的氢键断开， 分散在水中。糊化后的淀粉易于消化，原因是淀粉分子之间的氢键分散在水中， 易与淀粉酶发生水解作用。 6 上海海洋大学硕士学位论文 支链淀粉含有较多分支，糊化过程中这些分支较易相互交联，因此含支链淀粉 多的淀粉易糊化。支链淀粉含量多的颗粒形成的淀粉颗粒较大，而直链淀粉含量 多的形成的颗粒较小，因此大颗粒淀粉易糊化，糊化温度低，小颗粒淀粉难糊化， 糊化温度高。淀粉颗粒的差别很大( 2 一- 1 5 0 5 t m ) ，淀粉乳受热，其中大颗粒先糊化， 最后小颗粒糊化。糊化温度是一个范围，相差约1 0 ( 2 ，并不是一个固定的温度值， 前者为糊化开始温度，后者为糊化完成温度【l0 1 1 】。 荞麦淀粉属较难糊化品种，糊化温度高于小麦，糊化粘度高于普通粮食作物。j u n e 等( 1 9 9 9 ) 用r v a 、b v 分析比较了取自波兰、法国、前苏联和霍亨海姆大学的五个 品种的荞麦淀粉的黏度性质，研究发现多数荞麦淀粉在6 0 、7 0 ( 2 开始糊化，养麦淀 粉的糊化黏度高于谷物淀粉，与根茎类淀粉相似【1 2 】。李志西等研究发现荞麦淀粉 与玉米、大米淀粉具有相同的糊化温度( 7 5 c ) ，但其糊化曲线与豆类淀粉具有相似 的特征，既在整个加热过程中没有峰值和下降。a c q u i s t u c c i ( 1 9 9 7 ) 用布拉本德粘度仪 分析意大利不同地区的两个荞麦品种，发现这两个荞麦品种淀粉糊化温度均高于 小麦淀粉的糊化温度( 5 3 。c ) 【1 3 l 。l i 等( 1 9 9 7 ) 用r v a 分析了中国六个荞麦品种的淀 粉糊化特性，并将其与小麦淀粉的糊化特性相比较，发现二者r v a 曲线差异较大 【1 4 】。也有人研究结果与此不同，章华伟( 2 0 0 3 ) 等研究发现养麦淀粉糊化曲线与 小麦淀粉相似，糊化温度与小麦淀粉糊化温度相当，但高于玉米淀粉、马铃薯淀 粉【1 5 】。 1 2 4 荞麦淀粉的溶解性和膨胀特性 溶解性和膨胀特性反映的是淀粉与水之间相互作用的大小。根据热水溶解的性 质差别，可以把淀粉区分为可溶的直链淀粉和不溶的支链淀粉。分子量较小的直 链淀粉，可溶于热水形成胶体，分子量较大的支链淀粉，不溶于热水，但在热水 中溶胀而有粘性。 具有胶束结构的生淀粉在水中加热后，一部分胶束被溶解而形成空隙，于是水 分子浸入内部与余下部分淀粉分子进行结合，胶束逐渐被溶解，空隙逐渐扩大， 淀粉粒因吸水，体积膨胀数十倍，生淀粉的胶束即行消失，这种现象称为膨润现 象【1 6 1 。 在食品a n t 中，淀粉的溶解性和膨胀特性是相当重要的。“等( 1 9 9 7 ) 报道了对中 国六个荞麦品种的淀粉分析，研究表明甜荞和苦荞淀粉的膨胀度明显高于小麦淀 粉，这表明荞麦中有大部分淀粉可溶于水，3 个甜养膨胀度相似，而苦荞之间膨胀 度差异明显。 a e q u i s t u c e u i ( 1 9 9 7 ) 报道荞麦淀粉在5 5 - - 6 0 开始膨胀，高于小麦淀粉的膨胀温 度，在7 0 9 5 范围内，荞麦淀粉的膨胀力显著高于小麦淀粉，而溶解度低于小 7 上海海洋大学硕士学位论文 麦淀粉。 j u n e ( 1 9 9 8 ) 指出荞麦淀粉比小麦淀粉、玉米淀粉有较高的持水能力。荞麦淀粉的 溶解曲线不同于玉米淀粉、小麦淀粉，除了在9 5 有轻微增加外，几乎为平缓直 线上升，这表明从荞麦淀粉粒上离解的直链淀粉是有限的。通过对荞麦淀粉、玉 米淀粉和小麦淀粉比较实验，结果表明在特定温度下荞麦淀粉不溶于水，而玉米 淀粉、小麦淀粉易溶于水，荞麦淀粉需较长时间才能形成胶体。但荞麦一旦溶胀， 就能保持高水分，形成比玉米淀粉、小麦淀粉还稠的胶体。 z h e n g ( 1 9 9 8 ) 分析发现荞麦淀粉的膨胀度从6 5 - 9 5 0 c 几乎呈直线增加，而大米淀 粉、玉米淀粉从8 5 - 9 5 相比低温时增加更快。他们还发现荞麦淀粉的溶解度在 6 5 - - - 8 5 之间，与玉米淀粉、大米淀粉相似，而在9 5 时，玉米淀粉、大米淀粉 的溶解度明显高于养麦淀粉【r 丌。 1 2 5 荞麦淀粉的水解和消化 淀粉在酸性溶液中加热可以水解，先水解为分子量较小的糊精，再水解成麦芽 糖，最后水解为葡萄糖，水解步骤如下： ：el(zoos)击(cehxoo,m器c12h220-嚣cekizoo(cox 0 ( c e , h x 0 0 , ) ) 布m 帝q 2 h 弛o l 布 淀粉 赫青f i n ( n ) 麦芽糖葡萄糖 淀粉在人体内最终转化为葡萄糖，便于人体很好地吸收。j u n e ( 1 9 9 8 ) 用 2 2 m 0 1 l h c i 在3 0 下作用于淀粉2 4 d ，结果发现小麦、玉米、荞麦三种淀粉的水 解方式相似。前3 d ，三种淀粉有相同的延迟时间，随后在3 1 2 d 内快速水解，1 2 d 后，三种淀粉表现出不同的水解率，荞麦水解率高达8 4 6 ，小麦次之，为7 9 7 ， 玉米最低为6 5 3 。这表明荞麦淀粉颗粒可能含有较大非结晶区，更易对酸水解敏 感。由于荞麦中直链淀粉含量较高，可以形成较多非结晶区，更易受a 淀粉酶的 攻击，因此导致了荞麦淀粉的高水解率。 1 2 6 荞麦淀粉凝胶的脱水收缩性和冻融稳定性 荞麦淀粉一旦溶胀，就能保持高水分，形成比玉米、小麦淀粉还稠的胶体，可 能与其支链淀粉分支度高有关。荞麦淀粉具有较低的凝胶脱水收缩性和较高的冻 融性稳定性，这些性质可能与其高脂肪含量、低分子量有关。 j u n e ( 1 9 9 8 ) 研究了养麦淀粉玉米淀粉和小麦淀粉凝胶( 6 w v ) 在4 放置3 d ，7 d ， 1 0 d 的脱水收缩性，这三种淀粉凝胶的脱水收缩率随着贮藏时间的延长而增大，实 验结果表面荞麦淀粉凝胶具有较低脱水收缩性。荞麦淀粉在1 2 下经历3 次连续 冻融处理后，其凝胶的脱水收缩率显著小于玉米、小麦淀粉凝胶，说明荞麦淀粉 具有较高的冻融稳定性。因此，养麦淀粉可作为一种较好的冷冻制品的稳定剂。 8 上海海洋大学硕士学位论文 1 2 7 荞麦抗性淀粉特性 荞麦中抗性淀粉的含量高于一般谷物，所谓抗性淀粉，指的是广泛存在于碳水 化合物中的一种淀粉物质。世界粮农组织下定义为：健康者小肠中不吸收的淀粉 及其降解产物。从生理上说抗性淀粉是一类类似于膳食纤维( d i e t a r yf i b e r ，d f ) 能被 大肠微生物利用的物质。抗性淀粉至今尚无化学上的精确分类，目前大多根据淀粉 的来源和人体试验的结果，把抗性淀粉分为4 种类型：r s i ( 物理包埋淀粉) ，指淀粉酶 无法接近的淀粉，主要存在于完整或部分研磨的谷粒、豆粒之中。淀粉颗粒因细胞 壁的屏障作用或蛋白质的隔离作用而难以与酶接触，因此不易被消化。加工时的粉 碎、碾磨及饮食时的咀嚼等物理动作可改变其含量。r s 2 ( 抗性淀粉颗粒) ，指未经糊 化的生淀粉粒和未成熟的淀粉粒，常存在于生马铃薯、生豌豆、绿香蕉中。此类淀 粉在结构上存在特殊的构象或结晶结构，对酶具有高抗性。r s 3 ( 回生淀粉) ，指糊化 后的淀粉在冷却或储存过程中部分重结晶，是凝沉的淀粉聚合物，常存在于冷米饭、 冷面包、油炸土豆片中。r s 4 ( 化学改性淀粉) ，是指由基因改造或化学改性引起淀粉 分子结构发生变化从而产生抗酶性的一类抗性淀粉如交联淀粉、接枝频率较高的 接枝共聚淀粉等【1 8 】。 1 2 7 1 抗性淀粉的保健效用 ( 1 ) 调节血糖：抗性淀粉难消化，不能在肠胃里被水解呈单糖，因而不会提升体内 的血糖浓度，对胰岛素分泌的影响极小，对控制糖尿病将有重大意义。 ( 2 ) 减肥瘦身：由于抗性淀粉能值小，食用后具有较好的饱腹感，又不能作为能 量被吸收，因此可以很好的控制体重，是肥胖病人理想的健康食品。 ( 3 ) 预防心脑血管疾病：抗性淀粉的体内实验可以降低血液中的脂质构成，这表 明抗性淀粉对降脂蛋白、维持血液正常脂质比有重要作用，进而可以预防动脉硬 化与心、脑血管病。 ( 4 ) 预防癌症：抗性淀粉在大肠内也能产生大量的短链脂肪酸，特别是丁酸含量 明显高于其它种类，体外试验已表明，丁酸的可以抑制结肠癌的发生f 1 9 】。 1 2 7 2 抗性淀粉的应用 抗性淀粉的生理作用类似于膳食纤维，能够产生饱腹感，限制能量的吸收，而 膳食纤维加入食品时会对食品的加工性能、食感等方面产生不良的影响，因而限 制了它的进一步应用。与膳食纤维相比，抗性淀粉有着更优越的加工性能，在食品 工业中抗性淀粉优于膳食纤维的一个显著特点是可通过日常的加工方法增加人类 的摄入量，由于食物的不同物理形态、加工方法、植物来源及栽培条件等会明显影 响着抗性淀粉的含量与其生理活性，对其