（农产品加工及贮藏工程专业论文）莲藕淀粉特性的研究.pdf

莲藕淀粉特性的研究 莲藕淀粉特性的研究 摘要 本论文以莲藕淀粉为原料，采用x 一射线衍射仪、动态流变仪、旋转粘度仪、 差示扫描量热仪、凝胶过滤色谱及扫描电子显微镜等方法，对莲藕淀粉及其级分的 颗粒特性、糊化和老化特性进行系统研究并探讨了莲藕淀粉的糊化和老化机理。 1 通过反复水洗法提取莲藕淀粉，采用络合结构法成功分离纯化直链淀粉和支 链淀粉。莲藕淀粉及其级分的纯度用其碘络合物的紫外可见扫描图谱与凝胶过滤色 谱进行表征。 2 经光学显微镜和扫描电镜观察可知莲藕淀粉有圆形和椭圆形两种颗粒。光学 显微镜测得圆形颗粒粒径为1 4 3 0 t m ，椭圆形颗粒粒径为6 1 4 8 9 m 。激光粒度仪测得 粒度d ( 0 5 ) 为3 3 2 7 8 9 m 。 3 偏光十字消失法测得莲藕淀粉的糊化温度为6 5 8 。c 7 3 8 。c 。d s c 图谱法测 得糊化温度为6 3 5 。c 7 4 7 ，动态流变仪法测得糊化温度为6 0 1 。c 6 6 2 。 4 x 一射线衍射图谱表明天然莲藕淀粉的晶体结构为b 型，直链淀粉为v 型， 支链淀粉无明显晶体结构。天然淀粉的d s c 图谱表明淀粉及其级分的晶体崩解温度 和起始玻璃化温度均比较接近，但晶体崩解所需的热量差别较大。 5 冻融稳定性实验表明莲藕淀粉糊的冻融稳定性较差，单甘酯和c m c 的存在 可以破坏其冻融稳定性，磷酸盐和黄原胶则无不良影响，而蔗糖和食盐可以增强冻 融稳定性。 6 流变学实验表明莲藕淀粉糊属于非牛顿假塑性流体，触变性较大，剪切稳定 性不好，易发生剪切稀化现象。浓度、温度对莲藕淀粉糊的流变性影u 向显著，p h 对 其流变性影响不显著。单甘酯、蔗糖、磷酸盐的存在能不同程度的减弱莲藕淀粉糊 的流变性，而c m c 、食盐、黄原胶的存在则增强其流变性。 7 通过测定糊化过程中莲藕淀粉糊的润胀特性、碘兰值和酶解力的变化及晶体 崩解变化，综合分析得出淀粉糊化的本质是淀粉颗粒的润胀、晶体的崩解和直链淀 华中农业大学2 0 0 5 届顾十学位论文 粉的释放，淀粉在过量水分下糊化形成以直链淀粉溶液为连续相和以支链淀粉颗粒 或团块为分散相的多相体系。 8 通过测定存放过程中莲藕淀粉糊透明度和凝沉性变化、淀粉糊与淀粉胶的碘 兰值和酶解力及再结晶特性，综合分析得出淀粉老化的本质是淀粉玻璃化温度上升、 淀粉分子凝聚( 淀粉糊) 和分子刚性增加，微弱重结晶促进了淀粉的老化。 关键词：莲藕；淀粉；理化特性；糊化特性；老化特性 2 莲藕淀粉特性的目f 究 s t u d yo nt h ep r o p e r t i e so f l o t u sr o o ts t a r c h a b s t r a c t t h e p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e s ，g e l a t i n i z a t i o n m e c h a n i s m ，r e t r o g r a d a t i o n m e c h a n i s mo fl o t u sr o o ts t a r c hw e r es t u d i e dw i t hx - d i f f r a c t i o n ，d y n a m i cd h e o m e t e r , r e v o l v i n gv i s c o s i t y , d i f f e r e n t i a ls c a n n i n g c a l o r i m e t e ra n dg e lp e r m e a t i o n c h r o m a t o g r a p h y 1 ，s t a r c hf r o ml o t u sr o o tw a ss e p a r a t e db yr e p e a t e d l yw a t e rw a s h i n g w i t ht h e m e t h o do fc o m p l e x i n g s t r u c t u r e ，a m y l o s e a n da m y l o p e c t i nh a db e e n s u c c e s s i v e l y s e p a r a t e da n dp u r i f i e d t h ep u r i t yo fl o t u sr o o ts t a r c ha n df r a c t i o n sw e r ec o n f i r m e db y g e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h ya n du v 二v i ss c a n so f t h e i rc o m p l e xf o r m e dw i t hi o d i n e 2 o b s e r v e dw i t ho p t i c sm i c r o s c o p ea n ds e m ， a n d e so fl o t u sr o o ts t a r c hh a d t w o k i n d so fs h a p e s ：r o u n da n de l l i p t i c m e a s u r e dw i t ho p t i c sm i c r o s c o p e ，r o u n da n de l t i p t i c g r a n u l es i z ew a s14 3 9 ma n d6 1 4 8 9 m ，r e s p e c t i v e l ys t a r c hg r a n u l a r i t yw a s3 3 2 7 8 9 m ( d ( o 5 ) ) m e a s u r e dw i t hl a s e rl i g h tg r a n u l a r i t ya n a l y s i s 3 m e a s u r e dw i t hm a l t e s ec r o s sd i s a p p e a r a n c e ，g e l a t i n i z a t i o nt e m p e r a t u r eo fl o t u s r o o ts t a r c hw a sf r o m6 5 8 ct o7 3 8 d s cs p e c t r u mo fl o t u ss t a r c hs h o w e dt h a tt h e g e l a t i n i z a t i o nt e m p e r a t u r ew a sf r o m6 3 5 ct o7 4 7 。c t h ed y n a m i cr h e o l o g yr e s u l t s r e v e a l e d t h a t t h eg e l a t i n i z a f i o n t e m p e r a t u r er a n g e w a s f r o m6 0 1 t o6 6 2 。c 4 x d i f f r a c t i o ns p e c t r u ms h o w e dt h a tt h ec r y s t a ls t r u c t u r eo fl o t u sr o o ts t a r c hw a sb t y p e ，w h i l ea m y l a s e sw a svt y p ea n da m y l o p e c t i nh a dn oc r y s t a ls t r u c t u r e d s c s p e c t r u m so fl o t u sr o o ts t a r c ha n df r a c t i o n si n d i c a t e dt h a tt h e i rc r y s t a lm e l tt e m p e r a t u r e a n di n i t i a t i v ev i t r i f i c a t i o nt e m p e r a t u r ew e r er e l a t i v e l yc l o s et oe a c ho t h e r ，b u tt h e i rc r y s t a l m e l te n e r g yh a dg r e a td i f f e r e n c e 5 t h er e s u l to ff r e e z e - t h a ws t a b i l i t ye x p e r i m e n t ss h o w e dt h a tl o t u sr o o ts t a r c hp a s t e h a dw e a kf r e e z e t h a w s t a b i l i t y g l y e e r y l m o n o s t e a r a t ea n dc m cc o u l dr e d u c ei t s f r e e z e t h a ws t a b i l i t y , c a n es u g a ra n ds a l tc o u l de n h a n c ei t sf r e e z e - t h a ws t a b i l i t y , w h i l e p h o s p h a t ea n dx a n t h a ng u mh a dn ob a de f f e c t 6 t h er e s u l to fr h e o l o g ys h o w e dt h a tl o t u sr o o ts t a r c h p a s t eb e l o n g e d t o n o n n e w t o n i a nf l u i da n d h a dp s e u d o p l a s t i cc h a r a c t e r i s t i c s t h ep a s t eh a ds t r o n g t h i x o t r o p y a n dw a se a s yt o s h e a r - t h i n n i n g c o n c e n t r a t i o n a n dt e m p e r a t u r ec o u l d s i g n i f i c a n t l yi n f l u e n c et h er h e o l o g yo fl o t u sr o o ts t a r c hp a s t e ，b u tp hc o u l d n t g l y c e r y l m o n o s t e a r a t e ，c a n es u g a ra n dp h o s p h a t ec o u l dw e a k e nt h er h e o l o g yo fl o t u sr o o ts t a r c h 3 一 兰! 坚些查堂! ! 堕旦塑圭堂垡堡兰 p a s t e ，b u tc m c ，s a l ta n dx a n t h a ng u mw o u l de n h a n c et h er h e o l o g y 7 1t h r o u g hm e a s u r i n gt h es w e l l i n gp r o p e r t i e s ，b vv a l u e s ，e hv a l u e sa n dc r y s t a l p r o p e r t i e so fl o t u sr o o ts t a r c hp a s t ed u r i n gg e l a t i n i z a t i o n ，g r a n u l e s w e l l i n g ，c r y s t a l m e l t i n ga n da m y l o s ed i v o r c i n gw e r ep r o v e dt ob et h ee s s e n c eo fl o t u sr o o ts t a r c h g e l a t i n i z a t i o n w h e nl o t u sr o o ts t a r c hw a sg e l a t i n i z e di ne x c e s s i v ew a t e r , t h em t d f i p h a s e s y s t e mw a sf o r m e dw h i c hi n c l u d e dc o n t i n u o u sp h a s eo fa ms o l u t i o na n dd i s p e r s ep h a s e o f a pc o n g l o m e r a t i o n 8 t h r o u g hm e a s u r i n gt h et r a n s p a r e n c er a t i oa n dt h es e d i m e n t a t i o nr a t i oo fl o t u sr o o t s t a r c hp a s t e ，b vv a l u e s ，e hv a l u e sa n dr e c r y s t a lp r o p e r t i e so fl o t u sr o o ts t a r c hp a s t ea n d g e ld u r i n gs t o r a g e ，t h er e t r o g r a d a t i o ne s s e n c eo fl o t u sr o o ts t a r c hw a sp r o v e dt ob e v i t r i f i c a t i o nt e m p e r a t u r ea s c e n d i n g ，m o l e c u l a ra g g l o m e r a t i n ga n d r i g i d i t yi n c r e a s i n ga n d w e a kr e c r y s t a lc o u l da c c e l e r a t er e t r o g r a d a t i o n k e y w o r d s ：l o t u sr o o t ；s t a r c h ；p h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e s ；g e l a t i n i z a t i o np r o p e r t i e s ； r e t r o g r a d a t i o np r o p e r t i e s 4 莲藕淀粉特性的研究 1 月l j 昌 莲藕( n e l u m b on u c i f e r ag a e r t n ) 为睡莲科多年生植物，原产亚洲南部热带沼泽地 区，我国的栽培已有3 0 0 0 多年历史( 王清章等，2 0 0 2 ) ，现全国各地都有栽培。莲藕 全株都可药用，为价值很高的食用和药用植物( 陈咏梅和高盐生，1 9 9 9 ) 。随着人们 生活水平的提高，饮食由温饱型向营养保健型转化，人们对莲藕制品的需求将不断 增加。近几年来，莲藕制品的出口量也大大增加，同本、韩国、新加坡、菲律宾、 美国等国家纷纷从我国进口大量的水煮藕、脱水藕片及盐水藕片等产品。因此，发 展我国莲藕制品的加工业，开展莲藕新产品的开发研究，突破加工、保鲜、贮运的 薄弱环节，对促进我国蔬菜加工业、推动农村经济的发展有十分重要的意义。 1 1 研究背景 1 1 1 淀粉的理化性质及研究进展 1 1 1 1 淀粉的结构 淀粉属于天然高分子碳水化合物，是d d 六环葡萄糖单位组成的多聚葡萄糖。 ( 唐联坤，1 9 9 6 ) 。天然淀粉主要由直链淀粉、支链淀粉两种组分组成。人们曾用酸 水解法、甲基化法、还原法、淀粉酶法、核磁共振等方法测定天然淀粉中各级分的 分子结构( w h i s t l e re ta l ，1 9 8 4 ；a l l a ne ta l ，1 9 9 3 ) 。 直链淀粉为线性大分子，主要由旺( 1 ，4 ) 连接的葡萄糖单位组成，长度一般 是6 0 0 3 0 0 0 个葡萄糖单位，平均分子量1 0 5 ，有些直链淀粉也含有少量u 一( 1 ，6 ) 分支，但每1 0 0 0 个葡萄糖残基中分支数不到一个。直链淀粉含量因不同植物物种、 不同品种、不同器官、不同发育阶段和生长条件而差异很大。 支链淀粉是高度分支的葡萄糖多聚物，平均长度6 0 0 0 到6 0 0 0 0 个葡萄糖分子， 平均分子量约1 0 6 ，每2 0 2 6 个a ( 1 ，4 ) 葡萄糖基就连接有1 个q 一( 1 ，6 ) 分支 点。支链淀粉具有如下图( 张力田，1 9 8 0 ) 所示的a 、b 、c 三种链。 - 4 一1 8 链 。辈迁墩是一墨畦娅砖蝽荩 链的尾端都具有一个非还原尾端基，a 链是外链，经由c 【- ( 1 ，6 ) 键与b 链连 接，a 链b 链的数目大约相等。c 链是主链，每个支链分子只有一个c 链。c 链的 一端为非还原尾端基，另一端为还原尾端基。a 链和b 链都只有非还原尾端基，没 华中农业大学2 0 0 5 屈硕士学位论文 有还原尾端基，所以支链淀粉的还原性很弱。 近年来国际上先j 舌用粘度法、凝胶过滤法、排阻高效液相色谱法或凝胶过滤色 谱、光散射法和超速离心法等研究了支链淀粉的分子特性。 淀粉粒是一种生物合成的半结晶颗粒，连续分布着无定形生长环( a m o r p h o u s g r o w t hr i n g ) 和半结晶生长环( s e m i c r y s t a l l i n eg r o w t hr i n g ) 。淀粉结晶结构的性质 对淀粉理化性质的影响很大，所反映的信息也较多( 张本山，1 9 9 4 ；刘淑华，1 9 9 7 ) 。 淀粉的组成结构、天然合成、糊化过程、化学反应活性以及变性淀粉的性质应用等 都与淀粉的结晶结构密切相关。研究淀粉颗粒结晶性质的主要研究手段有广角衍射 分析技术、核磁共振技术、小角射线散射技术、电子衍射分析技术、差示扫描量热 分析技术、光学显微镜和电子扫描显微镜等。 1 1 1 2 淀粉的颗粒形貌 天然淀粉多以不同几何形状的颗粒形式存在于植物的细胞中，颗粒大小一般在 2 um 1 5 0um 左右，天然淀粉粒的形状和大小与淀粉来源有关。淀粉颗粒具有圆 形、椭圆形和不规则多角形等多种形貌，马铃薯淀粉等薯类淀粉多为椭圆形或圆形， 玉米淀粉为圆形和多角形。 通过扫描电镜发现玉米、小米、黑麦、大麦及小麦的淀粉粒表面都有孔，而且 这些淀粉粒表面孔的数目差异很大，有些甚至没有( f a n o ne ta l ，1 9 9 2 ) 。h a l l 等也 做过相似的观察，认为这是实验过程中出现的假象，但他们并没能解释淀粉粒吸水 膨胀的现象( h a l le ta l ，1 9 7 0 ) 。事实上，淀粉粒是种多孔材料，具有内表面和外表 面。h u b e r 等( 2 0 0 0 ) 研究认为，玉米淀粉粒表面除有孔外，在粒“脐”处还有凹 洞，而且有从粒表面指向粒脐的管状通道。另外有人应用原子力显微镜研究小麦和 马铃薯淀粉粒表面时( 包括淀粉表面形态和次要成分) ，还发现在小麦淀粉粒表面和 马铃薯大淀粉粒表面都有突出物( b a l d w i ne ta l ，1 9 9 5 ) 。 1 1 1 _ 3 淀粉的糊化特性 淀粉一般不溶于冷水，只形成悬浮液。由于淀粉颗粒外围包被着一层支链淀粉， 淀粉悬浮液被加热到一定温度时，淀粉粒开始不可逆转地剧烈膨胀，颗粒外围的支 链淀粉层被胀裂，淀粉悬浮液就逐渐变成高粘度糊浆，破裂的支链淀粉在糊浆中形 成凝胶，内部的直链淀粉分子游离出来，在糊浆中形成溶胶( 凝胶的粘度比溶胶的 大得多) ，悬浮液变成粘稠状，这种现象称为淀粉的糊化。糊化温度是指淀粉发生糊 化时的温度，通常用糊化丌始和完成的温度来表示淀粉糊化温度的范围( 张力田， 1 9 9 2 ；周俊侠，1 9 8 8 ) 。淀粉的糊化温度有不同的测定方法，常用的方法有三种：差 示扫描量热分析法( d s c ) ，偏光十字消失法和b r a b e n d e r 粘度曲线法。 莲藕淀粉特性的f 究 根据含水量的不同，淀粉糊化后的物态也不同。在过量含水量下糊化后的淀粉 形成流态的淀粉糊，淀粉糊物系为以脱出的直链淀粉溶液或胶体的连续相和胀大或 破裂的支链淀粉颗粒或团块的分散相组成的多相体系( m i t c h e l la n dl e d w a r d ，1 9 8 6 ； 赵思明等，2 0 0 1 ；c h e n ge ta l ，1 9 9 5 ) 。在有限含水量下，糊化后的淀粉则形成固态 的胶体或凝胶。 淀粉糊化机理已有过许多报道，普遍认为淀粉的糊化本质是其晶体崩析所致 ( w h i s t l e r ，1 9 8 4 ) 。 1 1 1 4 淀粉的老化特性 淀粉的平衡溶液在低温下静置一定时间后，溶液变混浊，溶解度降低而沉淀析 出，如果淀粉溶液的浓度比较大，则沉淀物可以形成硬块而不再溶解，也不易被酶 水解，这种现象称为淀粉的老化。 一般认为淀粉的老化主要是淀粉的再结晶引起( 周世英，钟丽王，1 9 8 7 ；余纲 哲等，1 9 8 7 ；姚远等，1 9 9 9 ) 。随研究的深入和研究手段的发展，对淀粉老化的本质 和了解也在不断深入。淀粉在存放过程中x 一衍射图谱所展示的结晶峰往往是很弱 的，特别是在含水量较高的流态淀粉糊和含水量较低的淀粉胶中，结晶峰几乎可以 省略，而碘兰值、酶解力却有较大程度的下降( m i l e se t a l ，1 9 8 5 ；h i b ie ta l ，1 9 9 0 ； r i n g e ta l ，1 9 8 7 ) ，玻璃化温度明显上升，从而认为淀粉老化很可能是淀粉分子刚性 上升所致。 根据不同的需要，淀粉老化的测定有不同的方法，较为常用的方法有差示扫描 量热分析法( b i l i a d e r i s ，1 9 9 3 ：f u m i k o ，1 9 8 4 ) x 一射线衍射法( l e b a i l ，1 9 9 3 ；i m b e r t y ， 1 9 8 8 ；j e o n g ，1 9 9 7 ) 、核磁共振法( l e b o t l a n ，1 9 9 5 ；m e n d e s ，1 9 9 6 ) 、淀粉酶法( k e e t e l s ， 1 9 9 6 ) 、动态粘弹性测试法( b i l i a d e r i s ，1 9 9 0 ：j a c o b s o n ，1 9 9 7 ) 、蠕变柔量测试法、 断裂性能测试法( 刘凤岐，汤心颐，1 9 9 5 ) 和浊度法( j a c o b s o n ，1 9 9 7 ；张力田， 1 9 9 6 ) 等。 1 1 2 莲藕淀粉的研究现状及发展前景 淀粉是莲藕的主要营养成分，对莲藕产品的工艺过程和品质都有很大的影响。 除陈咏梅、高盐生，钟耕，秦志荣等做了一些有关莲藕淀粉的性质研究外，国内外 尚未见有关莲藕淀粉性质的研究报道。 陈咏梅、高盐生等对莲藕淀粉的颗粒形貌、分子结构、粘度及回生度进行了初 步探讨。钟耕对莲藕淀粉的颗粒特性、晶体特性、分子结构等做了相关研究，秦志 荣等对不同莲藕淀粉的颗粒性质、糊化温度及直链淀粉含量进行了分析。 华中农业大学2 0 0 5 届预士学位论文 上述研究工作虽然取得了一定的成果，但是总的来说存在很大的局限性、缺乏 系统性和严谨性，这主要是由于他们大多采用市售莲藕淀粉不能保证其材料的真实 性和典型性还有选用实验方法不当及仪器精确度太低造成的。因此非常有必要系统 的科学的研究莲藕淀粉的理化特性、糊化特性和老化特性。目前，淀粉的研究方法 和手段日趋完善，为莲藕淀粉性质的系统研究提供了良好的条件。莲藕淀粉在资源 丌发利用中的重要性也使其成为研究的热点之一。我国的莲藕资源丰富，品质优良， 开发前景广阔，使莲藕淀粉的研究具有较好的理论意义和实用价值。 1 2 研究目的与意义 淀粉是莲藕的主要成分，淀粉的理化特性和功能特性对莲藕食品的品质及其稳 定性超着决定性的作用( 吴雪辉和张家明，1 9 9 5 ) 。如何利用莲藕的特性差异生产不 同特色的食品，或根据产品的特征要求选择适宜莲藕原料和制定合理的工艺参数， 实现莲藕食品品质的有效控制，对莲藕食品的工业化发展具有重要意义( 敏涛， 1 9 9 2 ) 。 本文以莲藕淀粉为原料，采用差示扫描量热仪、凝胶过滤色谱、x 一射线衍射 仪、相差光学显微镜、动态流变仪、旋转粘度仪、扫描电子显微镜等方法，开展对 莲藕淀粉的颗粒特性和糊化及其老化特性的研究，探讨淀粉的糊化和老化机理，从 而为莲藕产品的开发研究、工艺制定和品质控制提供理论依据。 1 3 研究特色 采用特定品种的莲藕为原材料，保证了研究的典型性。 首次利用高精度的激光粒度分析仪精确测定了莲藕淀粉的平均粒度。 首次系统研究莲藕淀粉糊的冻融稳定性、大应变和小应变流变学特性及不同添 加剂对其产生的影响。 首次利用x 射线衍射法、差示扫描量热法和碘兰值及酶解力法等方法综合研究 莲藕淀粉的糊化和老化特性并得山糊化和老化本质。 莲藕淀粉特性的研究 本文的研究路线见下图： 上相关性 匦匾重叵嘲 9 囱上园上 华中农业大学2 0 0 5 届硕士学位论文 2 材料与方法 2 1 实验材料和主要仪器 2 1 1 实验材料 莲藕，武植二号，由武汉市蔡甸区莲花湖公司提供。 2 1 2 化学试剂 石油醚，正定醇，异戊醇，碘，苯酚，叠氮化钠，s e p h a r o s ec l - - 2 b ，硫酸钾， 硼酸，高氯酸，对苯二酚，钼酸铵，磷酸二氧钾，磷酸氢二钠，磷酸二氢钠，戊二 醛，醋酸戊酯，3 ，5 一二硝基水杨酸，小淀粉酶，d 淀粉酶，氯化钠，亚硫酸氢钠， 氢氧化钠，盐酸，无水乙醇，氢氧化钾，碘化钾，浓硫酸，甲基红，次甲基蓝，硫 酸铜，硝酸，亚硫酸钠等，所用试剂均为分析纯，所用水均为蒸馏水。 2 1 3 主要仪器 超速离心机：l d 5 - - 2 a 型，北京医用离心机厂 旋转蒸发仪：r e 一5 2 9 9 型，上海亚荣生化仪器厂 紫外可见记录光谱仪：u v - - 2 6 5 型，s h i m a d z u ，日本 紫外可见分光光度计：u v - 2 6 5 f w 型，s h i m a d z u ，日本 分析天平：m e t t l e rt o l e d o ，台湾 多功能相差显微镜：o l y m p u s ，日本 扫描电子显微镜：h i t a c h is 一4 5 0 临界点干燥仪：h i t a c h ih c p 一2 离子溅射仪：e i r oi b 5 激光粒度分析仪：m s t e r s i z e r2 0 0 0 ，m a l v e m ，英国 红外光谱仪：n i c o l e t s x 一1 7 0 型，美国 差示扫描量热仪：d s c2 0 4f 1 ，n e t z s c h ，德国 转靶x 一衍射仪：3 0 2 4 0 1 8 5 ，r i g a k u 公司，e t 本 流变仪：h a a k 型旋转流变仪，德国 动态流变仪：a r l 0 0 0 ，t a 公司，英国 莲藕淀粉特性的岍究 2 2 实验方法 2 2 1 莲藕淀粉及其级分的分离纯化 2 2 1 1 淀粉的分离纯化 参考吉宏武，丁宵森( 2 0 0 0 ) 的方法并加以改进。新鲜莲藕去皮切块，用1 n a c i 和0 2 n a s h 0 3 的水溶液浸泡3 0 m i n ，经粉碎机粉碎后经胶体磨打浆，匀浆反 复几次加水过滤，滤液静置后倾去上清液，沉淀的淀粉反复水洗后4 0 烘干即得粗 淀粉。粗淀粉用石油醚在索氏抽提器中抽提脱脂，用1 n a c i 洗三次，然后用 0 0 1 m o l f l n a o h 洗一次脱蛋白，蒸馏水洗三次后4 0 烘干得纯淀粉。 2 2 1 2 直链淀粉的分离纯化 称取1 0 9 经磨细的淀粉样品，加少量无水乙醇及水，使样品湿润，再加 3 5 0 m 1 0 5 m o l l n a o h ，放在沸水浴中加热搅拌2 0 3 0 m i n 至完全分散，冷却后离心 ( 4 0 0 0 f f m i n ，2 0 m i n ) ，去掉未分散物。用盐酸中和离心液，并加8 0 m l1 ：1 ( v v ) e 丁 醇一异戊醇，在沸水浴中加热搅拌1 0 m i n ，冷至室温。移入冰箱内( 2 4 ) 静置 2 4 h 。离心( 4 0 0 0 r m i n ，2 0 m i n ) ，沉淀物即为粗直链淀粉。 将沉淀物( 粗直链淀粉) 全部移入正丁醇饱和的2 0 0 m l 水中，在沸水浴中加热 溶解，冷至室温，放入冰箱( 2 4 ) 2 4 h 。离心( 4 0 0 0 r m i n ，2 0 m i n ) 后将沉淀 物再溶于正丁醇饱和的2 0 0 m l 热水中，纯化两次。最后用无水乙醇洗涤数次，4 0 。( 2 烘干即得直链淀粉纯品。 2 2 1 3 支链淀粉的分离纯化 称取1 0 9 经磨细的淀粉样品，先以少量的无水乙醇润湿，再加2 0 0 m 1 0 5 m o l l 的n a o h 溶液，在热水浴中加热分散至整个淀粉糊完全透明，冷至室温，离心 ( 6 0 0 0 r m i n ，2 0 m i n ) 除去不溶性杂质。淀粉糊以2 m o l l 的h c i 调至中性，再加9 0 m l 正丁醇和异戊醇混和溶液，混和液中v ( 正丁醇) ：v ( 异戊醇) = 3 ：1 ，在沸水浴中 加热搅拌至整个体系透明，冷却至室温，置于冰箱中过夜，离心( 6 0 0 0 f f m i n ，2 0 m i n ) ， 上清液即粗支链淀粉。 上清液中加入1 0 m l f 丁醇于沸水浴中加热搅拌至溶液分散透明，冷至室温，在 冰箱中过夜，离心( 6 0 0 0 f f m i n ，2 0 m i n ) ，重复上述操作2 3 次，将上清液真空浓 缩后，加入冷的无水乙醇进行沉淀，再以无水乙醇洗涤沉淀物数次，4 0 。c 烘干得到 纯化的支链淀粉样品。 2 2 1 4 淀粉及其级分的纯度鉴定 2 2 1 4 1 碘络合物扫描 华中农业大学2 0 0 5 屈硕上学位论文 准确称取2 0 m g 提取的样品，溶解于5 m ll m o l lk o h ，添加5 m l 蒸馏水。取上 述溶液l m l ，用5 m 1 0 1 m o l lh c l 中和，加碘剂o 5 m l ，用去离子水定容至5 0 m l ，此 溶液浓度为4 0 p g m l 。若是直链淀粉，再取一定量将其稀释为8 t g m l ，若是支链淀 粉，取一定量将其稀释为3 2i t g m l ，待1 0 m i n 后，进行紫外可见扫描。( 吉宏武，丁 宵森，2 0 0 0 ) 2 2 1 4 2 凝胶过滤色谱 试样的制备：准确称取试样( 天然淀粉、直链淀粉或支链淀粉) 1 0 0 m g ，加无 水乙醇l m l 浸润，加蒸馏水2 m l ，再加2 m 1 3 m o l ln a o h ，充分振荡均匀，再加入 5 0 m l 水，沸水浴2 0 m i n ，振荡至完全溶解。在4 的冰箱中放置1 6 h ，用h c i 溶液 中和至p h = 7 0 ，再用蒸馏水定容至5 0 m l ，用0 2 5 l a1 1 1 微滤膜过滤。取滤液4 m l 上 样。 凝胶过滤色谱条件：s e p h a r o s ec l - - 2 b - - 3 0 0 层吸柱( 1 7 7 5 c m ) ，洗脱液 5 0 m m o l l n a c l ( 含o 0 2 叠氮钠) ，洗脱速率1 6 m l h ，每管收集4 m l ，取i m l 洗脱液。 用硫酸一苯酚法测定糖含量( 加l m l 蒸馏水、l m l 6 苯酚及5 m l 浓硫酸，在4 9 0 r i m 波长下比色，1 c m 比色皿测定其吸光值) ( 赵思明，2 0 0 2 ) 2 2 2 莲藕淀粉的颗粒特性 2 2 2 1 淀粉颗粒组分分析 水分：烘干恒重法( 吴谋成，2 0 0 2 ) 灰分：灼烧法( 吴谋成，2 0 0 2 ) 粗蛋白：凯氏定氮法( 吴谋成，2 0 0 2 ) 粗脂肪：索氏抽提法( 吴谋成，2 0 0 2 ) 总磷：钼蓝比色法( g b t1 2 3 9 3 - 1 9 9 0 ) 红外光谱分析 2 2 2 2 淀粉颗粒的形貌观察 2 2 2 2 1 光学形貌观察 配制1 ( w v ) 淀粉乳，混匀后取一滴于载玻片上在偏光显微镜下观察淀粉颗 粒的形状。 2 t 2 ，2 2 2 扫描电子显微镜观察 将新鲜的莲藕去皮，洗净后切成5 m m 5 r a m 2 i r o n 的薄片，用2 磷酸缓冲液 莲藕淀粉特性的研究 戊二醛固定液在4 “0 冰箱中固定1 3 天，经磷酸缓冲液冲洗后进行乙醇梯度脱水， 然后用醋酸戊酯进行中间液代换，接着用h i t a c h ih c p 2 型临界点t 燥仪干燥，再 粘样用e i r oi b 5 型离子溅射仪镀会膜，最后在h i t a c h is - 4 5 0 型扫描电子显微镜 下观察拍片。 2 2 2 2 - 3 淀粉颗粒粒径 光学显微镜：取淀粉试样o 0 5 9 ，加2 5 m l 蒸馏水，混匀，取一滴淀粉浆于载玻 片上，在光学显微镜下观察并计算粒径。 激光粒度分析仪：将淀粉用蒸馏水分散后上样分析，采用的颗粒折射率为1 5 3 。 2 2 2 3 糊化温度i y j i n 定 偏光十字消失法( s c h o c h ，1 9 5 6 ：w a t s o n ，1 9 6 4 ) 取淀粉试样o 5 9 ，加5 0 m l 蒸馏水，混匀，在一定温度下保温5 m i n ，取一滴淀粉浆( 或糊) 于载玻片上，在偏 光显微镜下分别记录视野内淀粉粒偏光十字2 消失和9 8 消失时的温度并测定不 同温度下的粒径，重复测定三次。 2 2 2 4 碘兰值的测定参考张惟杰( 1 9 9 4 ) 和标准g b t 1 5 6 8 3 - 1 9 9 5 的方法。 2 2 2 5 直链淀粉含量的测定参考张惟杰( 1 9 9 4 ) 和标准g b t 1 5 6 8 3 1 9 9 5 的方法 2 2 2 6 酶解力的测定 用酶水解- - d n s ( 3 ，5 一二硝基水杨酸) 比色法测定淀粉酶对淀粉的水解能力( 简 称酶解力) 。 取0 2 9 过6 01 7 1 的样品，加2 0 m l 蒸馏水，5 的淀粉酶2 m l ，于3 9 。c t 振荡9 0 m i n ， 加入l m o l l h c il m l ，定容到5 0 m l ，摇匀后过滤。滤液稀释6 倍，取l m ! 稀释液和 l m l d n s 试剂于5 0 m l 比色管中，沸水浴5 分钟，快速冷去| j ，加1 0 m l 蒸馏水，于5 4 0 n m 下比色( 以不加淀粉样品的空白调节零点，其他处理相同) ，以每g 淀粉的吸光值作 为酶解力。( 赵思明，2 0 0 2 ) 2 2 2 7 晶体特性的测定 采用x 一衍射仪测定结晶特性。x 一衍射条件：c u kc 【辐射，管压4 0 k v ，管流 5 0 m a ，扫描速度15 d e g m i n ，s t e p ：o 0 2 d e g 。 2 2 2 8 热特性的测定 采用差示扫描量热仪测定莲藕淀粉的热特性。加热速度为1 0 k r a i n ，测试范围为 3 0 2 0 0 。 华中农业大学2 0 0 5 届硕士学位论文 2 2 2 9 淀粉的溶解度和膨胀度 l e a c h 法( 1 9 5 9 ) ：在一定温度下，加热搅拌5 0 m l2 淀粉乳3 0 r a i n 后，以3 0 0 0 r m i n 的速度离心2 0 r a i n ，取上层清液水浴蒸干，于1 0 5 。c 下继续烘干至恒重后称重，得到 被溶解淀粉量，计算其溶解度；由离心管中膨胀淀粉重量计算其膨胀度。计算公式 如下： s 2 ( a w ) 1 0 0 b 2 ( p x1 0 0 ) ( w x ( 1 0 0 一s ”) x1 0 0 其中a 清液烘干至恒重后的残留物重量( g ) w 样品干基重量( g ) p 沉淀物重量( g ) 2 2 3 莲藕淀粉的糊化特- 陛 2 1 2 3 1 淀粉糊的冻融稳定性 制各3 ( w v ) 淀粉糊，取定量倒入塑料杯中，加盖，放入一1 5 。c 的冰箱冷冻一 昼夜，取出后室温下自然解冻，然后再放入冰箱重复冷冻后解冻直到糊的胶体结构 破坏，有清水析出或变成海绵状为止。记录冷冻和解冻的次数。 在3 ( w v ) 淀粉糊中d n , x , 不同的添加剂，重复上述步骤，测定添加剂对冻融 稳定性的影响。( 黄立新，1 9 9 5 ) 2 | 2 3 2 淀粉糊的流变性 2 2 3 2 1 浓度对流变特性的影响测定 固定温度为2 5 ，分别测耿5 个不同浓度淀粉糊( 2 、4 、6 、8 、1 0 ) 的流变曲线，即切应力t 与剪切速率d 的关系曲线。 2 2 3 2 2 温度对流变特性的影响测定 固定浓度为6 ，分别测取5 个不同温度淀粉糊( 2 5 、3 5 。c 、4 5 。c 、5 5 、 6 5 ) 的流变曲线。 2 2 t 3 2 3p h 对流变特性的影响测定 固定温度为2 5 。c ，分别测取不同p h 值淀粉糊( 5 、6 、7 、8 、9 ) 的流变曲线。 2 _ 2 3 2 4 添加剂对流变特陛的影响测定 固定温度为2 5 。c 、浓度为6 ，分别测取加入小同添加剂的淀粉糊的流变曲线。 莲藕淀粉特性的研究 2 2 3 2 5 淀粉糊的触变性 固定温度为2 5 ，取定量6 淀粉糊，先在粘度计转速逐渐增大的情况下，测 定其上行表观粘度曲线，再将转速逐渐减小，测定其下行表观粘度曲线，所测两粘 度曲线之间的滞后全面积表示淀粉糊的触变性。 2 2 3 2 6 淀粉糊的剪切稳定性 将6 浓度的淀粉糊以6 4 r r a i n 剪切速度剪切不同的时间后，测定其表观粘度。 2 2 3 2 7 淀粉糊的温度扫描流变特性 称取莲藕淀粉4 8 9 ，加入8 0 r a l 蒸馏水，搅拌均匀后上样进行流变特性测试。 动态流变仪采用英国t a 公司的a r l 0 0 0 型动态流变仪。模具选用直径为3 0 m m 的平板，狭缝间隙设置为1 0 m m ，形变为2 ，角频率为5 r a d s 。将淀粉乳放置在载 物台上，启动仪器使平板进入设置间隙，刮去平板外多余淀粉乳，加上盖板，并加 上液体石蜡防止水分蒸发。采用动态振荡程序，设置三个温度扫描步骤：从2 0 c 升 温到1 0 0 。c 使淀粉体系糊化，然后从1 0 0 降温至2 0 。c 使凝胶形成，最后再从2 0 。c 升温到1 0 0 。c 考察凝胶的破坏情况，升降温速率均为5 。c m i n 。 2 2 3 3 糊化过程碘兰值的测定 2 2 3 3 1 过量水分 制备2 ( w v ) 淀粉乳，在一定温度( 6 0 。c 、7 0 。c 、8 0 。c ) 下糊化一定时间( o s 、 1 0 s 、3 0 s 、6 0 s 、1 2 0 s 、1 8 0 s ) 制成淀粉糊，离心( 3 0 0 0 r m i n ，1 0 m i n ) ，取 二清液1 0 m l ， 分别测定碘兰值，以吸光值表示b v 。 2 2 _ 3 3 2 有限水分 制备2 0 ( w v ) 淀粉乳，沸水浴( 搅动) 1 h 制成淀粉胶，取样约o 5 o 8 9 ， 快速在碾钵中捣烂成均匀的糊，用蒸馏水沈入5 0 m l 比色管中，加水至5 0 m l ，离心 ( 3 0 0 0 f f m i n ，1 0 m i n ) ，取上清液1 0 m l ，测定碘兰值，以吸光值表示b v 。 2 2 3 4 糊化过程酶解力的测定 2 2 3 4 1 过量水分 制备2 淀粉乳，在一定温度( 6 0 c 、7 0 。c 、8 0 。c ) f 糊化一定时间( o s 、1 0 s 、 3 0 s 、6 0 s 、1 2 0 s 、1 8 0 s ) 制成淀粉糊，取样1 0 m l ，测定酶解力，以吸光值表示e h 。 2 2 3 4 2 有限水分 华中农业大学2 0 0 5 届硕十学位论文 制备2 0 淀粉乳，沸水浴( 搅动) l h 制成淀粉胶，取样约0 5 - - 0 8 9 ，快速在 碾钵中捣烂成均匀的糊，用蒸馏水沈入5 0 m ! 比色管中，加水至5 0 m l ，取样1 0 m l ， 测定酶解力，以吸光值表示e h 。 2 2 3 5 糊化过程晶体特性的测定 制备6 ( w v ) 淀粉乳，在8 0 。c 下糊化一定时间( 3 m i n 、6 m i n 、9 m i n ) ，在常 温下蒸发一定水分，使淀粉糊失去流动性，上样，测定晶体特性。 2 2 3 6 糊化过程中淀粉热特性的测定 制备6 ( w v