（食品科学专业论文）黄米淀粉理化特性的研究.pdf

摘要 ， 黄米淀粉理化特性的研究 食品科学专业硕士研究生盂祥艳 指导教师赵国华教授 摘要 黄米，p r o s om i l l e t 口甩把“肌聊f 加c p “肌l ) ，禾本科，黍属，一年生栽培草本，分布于干旱、 半干旱，降雨量少、土壤肥力低的环境；抗逆性强、生长期短；品种繁多，资源丰富，是我 国北方的一种主要粮食。黄米富含淀粉，但其开发的程度远不及玉米淀粉、马铃薯淀粉等。 研究开发黄米淀粉及探索其在食品工业中的可能应用途径具有重要意义。 本研究以来自中国不同产地( 山西吕梁、内蒙包头、甘肃古浪和吉林双辽) 的黄米为对 象，在对其营养成分分析的基础上，用扫描电子显微镜、x 射线衍射仪、激光粒度散射仪、布 拉班德粘度仪、差示扫描量热仪等现代仪器及分析手段，对碱法提取的黄米淀粉基本成分、 颗粒形貌、晶体特性、粒度分布、糊化特性、热力学性质、体外消化性等理化特性进行了比 较研究。主要结论如下： ( 1 ) 对不同地区黄米的营养成分进行了较全面的分析。黄米富含淀粉与蛋白质，分别占 总量的6 7 0 5 7 3 1 2 和9 5 0 1 2 1 4 ，粗蛋白含量较大米、小麦高。黄米含水量为1 0 5 9 1 2 0 7 ：黄米中矿物元素以m g 、k 、f e 、c a4 种为主，其次是c u ；黄米中氨基酸种类齐全， 以谷氨酸含量最高，占黄米总量的1 2 4 1 5 0 ，必需氨基酸以亮氨酸最为丰富，占氨基酸总 量的1 4 4 l 1 5 3 9 ；黄米富含不饱和脂肪酸，相对总脂肪酸量而言，含量高达7 3 6 7 9 4 2 ，特别是人体必需的亚油酸含量达5 1 6 9 6 1 0 6 。 ( 2 ) 对4 种黄米淀粉的基本成分进行了分析。淀粉含量范围为8 2 6 9 8 6 3 0 ，粗脂肪 含量为o 1 2 o 2 2 ，粗蛋白含量为o 2 4 o 5 8 。4 种黄米淀粉中直链淀粉含量为1 8 5 2 2 0 9 8 ，略低于普通玉米淀粉和马铃薯淀粉。 黄米淀粉淀粉颗粒完整，无裂痕，颗粒形状规律，大多为多角形，少部分为圆形。其平 均粒径为6 5 7 0 岬，粒径范围为0 3 1 2 “m 。 黄米淀粉在偏振光下有具有双折射现象且呈现垂宜十字交叉，脐点接近颗粒中心。 黄米淀粉的x 射线衍射数据与文献的a 型淀粉衍射数据相符，其结晶构型均为a 型。 淀粉粒度分布的结果表明，黄米淀粉的粒度分布呈双峰形，第二个峰出现在2 8 2 1 4 1 6 岬 处，所占比例大。黄米淀粉的体积平均粒度为6 4 7 6 9 5 “m 。 ( 3 ) 通过对黄米淀粉糊性质的研究发现：黄米淀粉的溶解度、膨胀度、冻融稳定性和透 光率都不高：淀粉的布拉班德粘度变化曲线表明，6 o 的4 种黄米淀粉成糊温度介于7 3 0 0 7 4 6 5 之间；糊峰值粘度品种间差异较大，其中包头样最高为4 5 7 b u ，双辽和古浪样次之， 而吕梁样最低为2 1 9 b u ；对比4 种黄米淀粉，吕梁和古浪样的热稳定性相对较好，而包头样具 有较好的冷稳定性；4 种黄米淀粉表观粘度随着温度、n a c l 、n a h c 0 3 浓度、剪切速率的增加 而减小，而蔗糖对其有相反的效果，但是糊的表观粘度受上述因素影响变化幅度较小；当p h 西南大学硕士学位论文 值 8 时，表观粘 度逐渐降低，而当p h 值 1 0 时，表观粘度都趋于平缓。 采用差示扫描量热法测定了黄米淀粉的糊化温度与热焓。结果表明：黄米淀粉的糊化温度 基本在6 2 8 1 8 2 4 4 内，热焓为l o 4 0 1 4 4 6 j 儋。 对黄米淀粉凝胶质构特性研究后发现，在8 1 6 的淀粉浓度范围内，随着淀粉浓度的增 加，吕梁和古浪样淀粉凝胶的硬度和咀嚼性逐渐增加，但对包头和双辽样无显著影响，且相同 浓度下，各淀粉凝胶硬度的大小关系为：古浪吕梁 双辽 包头；淀粉浓度对所有淀粉凝胶 的弹性和恢复性都无明显影响。 不同加工处理黄米淀粉的体外消化性试验表明，与未经加工处理相比，煮制、微波、高压、 焙烤处理都可大大提高淀粉的体外消化性。其中，煮制、微波和高压处理淀粉的体外消化性较 好，且以高压处理最好，微波次之。而焙烤淀粉的体外消化性相对较差。 关键词：黄米淀粉颗粒形貌糊化特性热力学性质体外消化性 l i a b s t r a c t s t u d i e so np h y s i c o c h e m i c a l p r o p e l 吨i e so f s t a ，r c h e si s 0 1 a t e d 仔o mp r o s om i l l e t s 以咒z c 以耽m z z z 以c e “ml ) c a n d i d a t e ：x i a n g y a nm e n g -， a d v i s o r ：p r o f g u o h u az h a o ，p h d a bs t r a c t p r o s om i l l e t ，b e l o n 酉n gt oa n n u a lf l a m i l yg 枷n e a e ( 砸疗纪“川历班凸c p “ml ) ，i sa ni n l p o r t a n t c e r e a lf o rt h ed i e t sq f h u m 锄i nt l l en 0 n ho fc h i n a ，w h i c hc a l lg r o ww e nu n d e rm ec o n d i t i o no f a r i d i t y s e l i l i a r i d i t ya i l dl o ws o i lf e r t i l i 吼ni sar i c hr e s o u r c ew i t l lm a n ya d v a n t a g e ss u c ha ss 仃o n g s 雠s sr e s i s 伽1 c e ，s h o r t 蓼o w c hp 舐0 da n dw i d ev 撕e 妙p r o s om i l l e ti sr i c hi ns 觚h ，b u tm e r ea r e f e wa n e n t i o n sp a i do np r o s oi i l i l l e ts t a r c h 嬲o r d i n 龇y 瑚a i z ea n dp o t a t os t a r c ha b o u ti t sd c t a i l e d s t u d i e sa n da p p l i c a t i o 璐t h e r e f o r e ，i th a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c et 0 s e a r c hm ep r o s om i l l e ts t a r c h a n dp r o b ei t sp o t e n t i a la p p l i c a t i o n si nf o o di n d u s 略 i l lm i ss t u d y ，p r o s om i l l e t s 舶mf o u rd i f r e r e n tp r o d u c t i o na r e 硒i nc h i n a ( l v l i a n gc i 吼s h a r i p r o v i n c e ，b a o t o uc i t y ，i l l l l e rm o n g o l i a ，g u l a n gc o u n t y g a n s up r o v i n c ea n ds h u a n 舀i a o ) w e r eu s e d a se x p e r i m e n t a im a t e d a l s o nt h eb a s i so fm e 肌t r i e n tc o n s t i t u t e sa j l a l y s i so fp r o s ol t l i l l e t s ，t h eb 觚i c c o n s t i t u t e s ，缪锄u l e s ，c 叫s t a l l i n i t y ，p 硼i c l es i z ed i s t r i b u t i o n ，p a s t i n g ，t h e 加强la n dj nv i 臼od i g e s t i b i l i 哆 p r 叩e r t i e so fs t a r c h e si s o l a t e d 厅o mp r o s oi i l i l l e t sw i t ha l k a l ie x t i a c t i o nm e t l l o dw e r es t u d i e db y m e a n so fs c 撇i n ge l e c 仃o nm i c r o s c o p e ( s e m ) ，x - r a l yd i f 龅c t i o n ( x r d ) ，l a s e rl i g h ts c a l t e r i i l g p a n i c l ea n a 蜘e r ( l l s p a ) ，b r a b e n d e rv i s c o 锄y l o g r a p h ，d 谂r e n t i a ls c 籼i n gc a l o r i m e n y ( d s c ) 锄d o t h e rp h y s i c o c h e m i c a la n a l y s e s 7 n l er c s u l t sa r e 舔f o l l o w s ： ( 1 ) t h es t u d i e so f n u t r i e n tc o m p o n e n t so ff o u rp r o s o1 1 1 i 1 1 e ts a m p l e ss h o w e dm a tt h ec o n t e mo f s t a r c h ，c m d ep m t e i na n dm o i s t i l r ew e r e6 7 0 5 7 3 1 2 ，9 5 0 1 2 1 4 ，1 0 5 9 1 2 0 7 ， r c s p e c t i v e l y ，a n dm ec r u d ep r o t e i nc o n t e n ti sh i g l l e rt h a nt h a ti 1 1r i c e a l l dw h e a t t h ei n o r g a m c e l e m e n tc o n t e n t so fm g 、k 、f ea r l dc aw e r eh i g 也a n df o l l o w e db yc u i na d d i t i o n ，p r o s om i l l e t s a l m o s tc o n t a i n e da 玎t h e 锄i n oa c i d s ，t h em a x i m u mc o n t e n tw a sf o u n di ng l u 枷ca c i d ( g l u ) ( 1 2 4 1 5 0 ) ，a n dl e u c i n e ( l e u ) t o o ku pm eh i g h e s tp e r c e n t a g e ( 1 4 4 l 1 5 3 9 ) o f a l le s s e n t i a l a m i n oa c i d s ( e a a ) u n s a t u r a t e d m ya c i d ( 7 3 6 7 9 4 2 ) ，e s p e c i a l l y1 i i i o l e i c ( 5 1 6 9 6 1 0 6 _ ) w h i c hw 2 l sn e c e s s a r yt oh 唧a n sw e r ee i l n c h e di np r o s ol i l i l l e to i l ( 2 ) t h ea i l a l y s i so f b 船i cc o n s t 佃t e so fp r o s or i l i l l e ts 觚h e ss h o w e dt l l a tm cc o n t e n to fs t a r c h ， c m d ef a ta n dc r u d ep r o t e i nw e r e8 2 6 9 8 6 3 0 ，o 1 2 o 2 2 a j l do 2 4 o 5 8 ，r e s p e c t i v e l y ， a n dt l l ec o n t c n to fa m y l o s ew 懿1 8 5 2 2 0 9 8 ，w l l i c hw a ss l i g h t l yl o w e rm a nm a ti nm a i z e 觚d p 咖幻s t a r c h e s m 西南大学硕士学位论文 s e ma n a l y s i sf o u n dm a tp r o s oi l l i l l e ts t 疵h 孕a 1 1 _ u l e ss h o w e dal l i g hp c 代e n t a g eo fp r e s e n c eo f l a r g ep o l y g o n a lt 0s m a l ls p h e f i c a ls h a p e ，a n dt 1 1 es 嘣a c e so ft h eg 啪u l e sa p p e a r e dt ob es m 0 0 t ha n d s h o w e dn oe v i d e n c eo ff i s s u 托s t h ea v e r a g ed i 锄e t e ro fp r o s oi i l i l l e ts t a r c h 伊a n u l e sw e r e6 5 7 0 岬w i t h a d i 锄e t e r 娜g e o f o 3 1 2 岬x r d s h o w e d 姊e a m o r e o v e r m e s h 唧a n d l i 出 面c r o 伊a p h so fp r o s oi i l i l l e ts t a r c hg m u l e smp o l 撕z e dm o d ew e r ec l e a ra 1 1 dp r e s e 峨dt l l es h a p eo f “+ ”，w i mm ei m l b i l i c a lp o i n tc l o s et ot 1 1 ec e n t e ro fs t a r c hg 啪u l e s t h em l lp a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o n i n d i c a t e d 也a tp f o s o 觚l l e ts t a r c h e se 】( 1 曲i t e das m o o t hb i m o d a 1s i z ed i s t r i b u t i o na n dc o n s i s t e do fa n 谢0 rp o p u l a t i o fl a 略e 班瑚l l e so f2 8 2 1 4 16 岬i nd i a n l c t e r t 1 1 ev o l u m em e a l ls i z co fs t a r c h e s w a s6 4 7 6 9 5 岬 ( 3 ) a m l y s e so fp 笛t i n gp r o p e r t i e ss h o w e d ：t h es o l u b i i i 吼s w e l l i n gp o w e r 丘e e z e & m a w s 协b i l n ya l l de u p h o t i cr a t i oo fp r o s oi i l i l l e ts t a r c h e sw e r es 呦1 1 1 1 1 eb m b l e n d e rv i s c o 锄y 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gs c a l e sw e r es n 埝na 虢c t e db ya b o v ef a c t o r s m e np hv a l u ew a sa t8 ，t h e a p p 静e n tv i s c o s i 6 e sw e r eh i g h e s t ，b u tw h 跖p hv a l u ee x c e e d e dlo ，t h ea p p a 玎跚tv i s c o s i t i e st e l l d e dt o b e n a t t h et r a i l s i t i o nt 瞰l p e 咖r e s 锄de n t h a l p yo fg e l a t i o i l i z a t i o n ( 回o fp r o s o1 1 1 i 1 1 e ts 觚h e s ， i i l _ v e s t i g a t e du s i n gd s c ，w e r e6 2 8 1 8 2 4 4 觚d1 0 4 1 4 4 6 j 儋，r e s p e c t i v e l y t b x t u r ca n a l y z e rw 邪u s e dt oi n d i c a t et t l et e x t u r ep r o p e r t i e so fs t a r c hg e l s t h er e s u l t ss h o w e d ： i nt h ec o r 羚e n t r a t i o nr a n g eo f8 l6 ，w i t l l 廿1 ei n c r e a s eo fs t a r c 量lc o n c e n t r a t i o n ，t h eh a r d n e s sa 芏l d c h e w i n e s so fl v l i a l l ga i l dg u l a i l gp r o s oi i l i l l e ts t a r c h e sr i s e d ，b u tt h ec o n c e l l 仃a t i o nh a dn o s i 咖f i c a n te 髓c to nb a o t o u 锄ds h m n g l i a 0s 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h ，g r a n u l em o r p h o l o g y p a s t i n gp r o p e r t y ，t h e r m a l p r o p e i 劬i nv i t r od i g e s t i b i l i 够 l v 论文成果使用承诺 学位论文题目：黄苤渲捡理丝挂丝的班塞 本人声明所撰写的学位论文是壑垦垡导师指导下完成的研究工作及取得 的研究成果。本人承诺，在没有经过论文第一指导教师书面允许的情况下，不使 用本论文中的有关数据用于发表论文或会议交流等。同时同意导师可以在合适的 情况下同时以导师和论文作者的名义使用论文中的有关数据。 学位论文作者： 易脚j | | b l 签字日期：妒莎年石月汐日 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者： 岛许移 签字日期：细多年移月严日 厂 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 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、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：占湃；i ：玉导师签名：多) ( ，n 勿 j 签字日期： 伊莎年g 月尸日 签字日期： 口学年多月彩 第1 章文献综述 第1 章文献综述 黍，又称稷，其学名为p r o s om i l l e t ( 粥刀把姗l 埘m 口c 洲ml ) ，它是早熟禾本科作物，黍族， 黍亚族，黍属一年生栽培草本。黍起源于我国，甲骨文和诗经中均有记载。黍大体上分 为粘和不粘两种。本草纲目称粘者为黍( 脱壳后称为黄米) ，不粘者称糜子【1 1 。黍是人类最 早的栽培谷物之一，子粒富含淀粉，供食用或酿酒，秆叶可为牲畜饲料。尽管目前黍子在我 国的种植面积不是很大，但它却为许多干旱、高寒、贫瘠地区人民的生存提供了极为宝贵的 生命基础。随着人民生活水平的提高，要求饮食的多样化，黍子的播种面积又开始回升。 1 1 黄米简介 1 1 1 黍子的栽培历史、分布及生理特点 关于黍子最早驯化的地点和传播问题曾有不同的观点，以前苏联植物学家瓦维洛夫为代 表的学者们认为，栽培黍起源于中国，而后传往欧、美各地。我国学者的研究也充实了这一 论点：我国甘肃秦安大地湾一期文化遗址中曾发现了距今七八千年的黍种，该省东乡马家窑 1 只址中还发现了黍的植株、花序和种子，距今约五千年。我国北方不仅关于黍子的遗址多、 时代久远，而且还发现了黍子的大量野生种和品种类型，这些都是我国作为黍子起源地的佐 证。黍子的主产国有前苏联、印度、中国，非洲、欧洲，美洲的一些国家也有分布，我国西 北、西南、东北、华南以及华东等地区都有栽种【2 】。 黍子具有很强的抗逆性和适应性，它是禾谷类作物中最抗旱的作物之一。黍的种子萌发 出苗需水量很小，能适应旱地播种，其叶片上气孔少而小，生产单位重量的干物质的需水量 在禾谷类作物中是最低的，既能忍受土壤干旱又抗干热风：黍还具有很强的耐瘠性，在干旱 贫瘠的十壤中能获得其它作物所达不到的产量，所以常用做开荒，改造盐碱地和治理沙漠的 作物。同时，它对肥料也敏感，少量施肥则增产显著。另外，黍子的生育期短、不仅是广泛 适用的秋作物，灾年还可做补救作物。 1 1 2 黄米的营养成分 黄米是黍子的胚乳部分，富含淀粉，粗蛋白含量较大米、小麦高。此外，黄米含有丰富 的矿物质和各种维生素。常见谷类食品的营养成分见表1 1 【3 】。刘勇等人【4 】对内蒙包头黄米的营 养成分作了较全面的分析，发现1 0 0 9 黄米中含蛋白质1 2 2 3 9 ，脂肪3 8 1 9 ，碳水化合物6 7 1 1 9 ， 维生素b 1 0 5 8 m g ，维生素b 2 0 4 1 m g ，烟酸0 7 7 m g ，泛酸1 7 l m g ，维生素e 0 0 7 m g ，且氨基酸种 类齐全。黄米的氨基酸组成见表1 2 【4 j 。由表可见，黄米中含有1 8 种氨基酸，但其氨基酸含量 不平衡，特别是赖氨酸、色氨酸、含硫氨基酸含量较低，导致黄米蛋白的生物效价不高。另 外，黄米中铁的含量是大米的3 1 3 倍，钙、磷的含量高于大米、高粱米。黄米中含有较多的人 体可利用有机硒。许多资料说明硒与大骨节病、克山病、癌及长寿都有其独特而微妙的关系。 另外，据国外的研究报道【5 。】，黄米蛋白对不同品种的大、小鼠有预防其动脉粥样硬化和肝损 伤的功效。 西南大学硕士学位论文 表1 1 常见谷类食品的营养成分嘲( 以1 0 0 9 计) t a b l el - lt h en u t r i t i o nc o n l p o n t a n t so f u 跚a 1c e r e a l sl 刘( c o u n tb y1 0 0 曲 成分小麦粉黑麦粉乔麦粉 精白米精黄米生甜玉米高粮米 表1 2 黄米中氨基酸的组成与含量4 1 ( ) t a b l e1 2c o n l p o u n d 锄dc o n t e n to f a l l l i n oa c i d so f p r o s ol l l i l l e t s 【4 】( ) 2 第1 章文献综述 1 1 3 黄米的食疗作用和保健作用 我国早在春秋战国时期已有“五古为养”之说，五谷通常指稻、黍、麦( 麦类) 、菽( 豆类) 、 粟( 谷子) 。2 5 0 0 多年前的中国医学专著皇帝内经里已经总结了健康饮食指南：“五谷为 养，五果为助，五畜为益，五菜为充，气味合而服之，以补养精气”。孙思邈备急千金要方 中的食治指出：“食谷者则有智而劳神；食草者，则愚痴而多力；食肉者，则勇猛而多嗔”。 这些都说明我们的祖先在对于食品的研究中，用无数体验得出“吃五谷杂粮，保身体健康”的道 理。 黄米除食用外还可入药，在中医中药中被列为“补中益气”的具有食疗价值的食品。中医认 为：黄米味甘、性微寒，具有利肺、利大肠、滋补肾阴、健脾活血的作用，还有治疗杖疮疼 痛和小儿鹅口疮的功能，人脾、肾、胃三经，具有和中益肾、除热、解毒等功效。可治疗反 胃呕吐、脾肾虚热、泄泻、阳盛阴虚、夜不得眠等症。 1 1 4 黄米的利用、研究现状及发展前景 在美国，黄米是一种经济作物，也是一种健康食品( h e a l mf o o d ) 【8 ，9 1 ，焙烤和膨化的早 餐麦粉有由3 0 黄米粉代替【l o 】；在日本，黄米与大米混合食用，且作为治疗过敏症的替代食 品【5 】；在印度，黄米被加工成适合婴、幼儿食用的方便食品【1 l 】；在非洲的许多国家，黍子甚至 是一日三餐的主食【8 】。在我国北方有黄米油馍、黄米馍、黄米稠酒等，黄米无论煮饭、熬粥、 包粽子、作枣糕都别具风味，尤其是用黄米面作的炸糕、切糕更受人欢迎。尽管我国西北地 区的丘陵和坡地大面积种植黍子，产量巨大，价格低廉，但国内对黍子( 黄米) 的研究几乎 为零，所以没有深度加工，再加上交通和信息方面的原因，导致黍子没有进入商品流通领域， 更没有体现出其应用的价值。 目前，我国黍子的研究主要集中在新品种选育上。同时，外来种质收集整理和应用也得 到了有效开展【l2 1 。而国内关于黍子品质方面的研究较少，主要集中在黄米蛋白提取、脱色工 艺及代谢调节功能方面”q5 1 。吕嘉枥等( 1 9 9 6 ) 研究了黄米稠酒的制作工艺：宋国安等( 2 0 0 5 ) m 】提出了花粉黄米保健饮料的生产工艺和产品质量标准。国外的研究也仅集中于黄米营养成 分分析方面【1 叭。 总体上看，我国黄米加工产品缺乏，绝大部分是以原粮与初级加工产品的形式出口与消 费。但是，黄米寓含各种生理功能活性物质，充分利用这种资源开发各种功能性食品与保健 食品是黄米开发的一个重要方向。包括：黄米中生物活性物质的分离、鉴定、特性与生物效 率的确定；生物活性物质的保健作用及减少慢性疾病危害的作用机理研究；通过新工艺将这 些生理活性物质开发成为应用于食品与非食品产品的配料；开展分析与制备色谱分离技术的 开发，从而有效的从原料中分离与纯化天然产物与植物化学组分【2 。 1 2 淀粉的概述 淀粉是人类能量来源的最重要的物质之一，也是植物中最丰富和最重要的储备多糖。淀 粉作为植物光合作用最重要的终产物，广泛分布于植物的各个器官。是许多食物的组成和人 类营养的重要来源2 2 以4 1 ，也是非常重要的工业原料。随着人们对淀粉需求量的增加，其应用 范围与领域也在不断扩大，与此同时人们对淀粉的研究更加深入广泛【2 5 】。 3 西南大学硕士学位论文 1 2 1 淀粉的形成及分类 淀粉是以颗粒形态存在于植物体中的一种碳水化合物，其形成的途径非常复杂。高等植 物中具有叶绿体的细胞利用太阳可见光线部分的能量，吸收大气中的二氧化碳和从根部吸收 的水进行光合反应，合成和积累淀粉，这种淀粉通常称为同化淀粉( 雒s i i i l i l a t i o ns t a i c h ) 。夜 间光合作用停止后，同化淀粉被分解，以糖的形式输送到植物其它部位，在那里被当作能源 用于呼吸，或成为生物合成蛋白质、核酸等成分的素材，或者在种子、根( 块) 茎等中，重 新被合成为淀粉。在非绿色贮藏组织中再次被积贮起来的淀粉通常称作贮藏淀粉( r e s e e s t a r c h ) 。因而在普通意义上淀粉是指提取出来的贮藏淀剃2 毛2 7 1 。 从淀粉的形成过程来理解淀粉应分为同化淀粉和贮藏淀粉，从淀粉的化学结构来理解。 淀粉分为直链淀粉和支链淀粉。平常所利用的淀粉大部分是贮藏淀粉，然而不同种类植物淀 粉合成亦不尽相同，表现为淀粉的分布、颗粒形貌及性质的区别。按淀粉的来源可分为禾谷 类淀粉、薯类淀粉、豆类淀粉等等。如对淀粉加以改性利用，又有原淀粉及变性淀粉之分。 还可以根据淀粉的开发状况区分为常规淀粉及稀有淀粉。 1 2 2 我国淀粉资源的分布 中国位于欧亚大陆东部，幅员广阔，东自太平洋西岸，西至亚洲大陆内部，南北跨热带、 亚热带、暖温带、温带和寒温带，自然条件多样复杂，植物种类繁多，现知我国维管植物约 有3 5 3 科，3 1 8 4 属，2 7 1 5 0 种。按中国区系所包含种的数目，与世界植物区系丰富的植物区或 国家比较，仅次于马来西亚( 约4 5 0 0 0 种) 和巴西( 约4 0 0 0 0 种) ，即居世界第三位，具有丰 富的植物资源【2 s 1 。 目前，我国玉米年产量占世界总产量的2 0 ，居世界第二位，普通玉米、高油玉米和蜡 质玉米含淀粉分别为6 4 7 8 ，6 5 7 1 和6 8 ( 干基) f 2 9 】。另外，我国还拥有小麦、 高粱、稻米和大麦等丰富的谷物类资源，这些原料籽粒中含淀粉高达6 0 7 0 以上。 木薯是我国生产淀粉的第二位原料，主要产地为广东、广西和海南，全国1 9 8 9 年总产量 为4 3 9 6 万吨左右；新鲜木薯含淀粉3 2 2 7 ，干木薯含淀粉7 6 8 2 【3 0 1 。马铃薯分布广泛，在我 国种植面积约7 0 0 0 万公顷，年产量6 0 0 0 万吨左右，居世界第一位，新鲜马铃薯含淀粉1 9 9 【3 1 3 2 1 。甘薯又名红薯( 芋) 、番薯、地瓜和山芋等，全国出青藏高原外，各地均有分布，尤以 黄淮平原、四川和东南沿海各省山丘地带较为集中；我国甘薯种植面积为1 0 0 0 万公顷，总产 约1 5 亿n 屯，居世界之首：鲜薯块根含水量约占甘薯总重的6 0 8 0 ，淀粉含量为1 5 2 6 【3 3 1 。 豌豆是一种以淀粉、蛋白质为主的豆科植物，广泛种植于我国华北一带，全国种植面积 为4 6 0 万公顷，占世界总种植面积的4 3 8 ，总产量为5 0 0 万吨，占世界总产量的4 0 7 ； 其成熟籽粒中分别含有蛋白2 1 2 8 和淀粉4 8 5 2 【3 4 】。绿豆别名为植豆、青小豆、吉 豆，为豆科一年生草本植物( 拍黜庇岱m d 胁舭l ) 的种子，我国绿豆资源丰富，全国大部分 地区均生产；绿豆淀粉含直链淀粉较高，具有热粘度高等优良性能，在食品工业上是制备粉 丝、粉皮、绿豆饴的良好原料p 卯。 我国木本粮食资源相当丰富。大多数的木本植物、藤本植物及草本植物均含有淀粉，以 4 第l 章文献综述 壳斗科( f a g a c e ) ，禾本科( g 姗i n c 勰) ，要科、百合科( l n i a c c ) 、天南星科( a r e ) 以及旋花科等的种类较多，其次为藏类、兰科、防已科、莲科、桔梗科、菱科、檀香科及银 杏科等。根据不同的气候条件或生长环境在全国分布。 还可根据淀粉植物的生长环境可分为森林型、疏林灌丛型、山坡草地型、草原型、阴湿 岩石型、附生型及水生型1 3 6 。 1 2 3 淀粉的组成及分子结构 1 9 3 5 年，确定了淀粉的基本组成单位是o 【d 吡喃葡萄糖，淀粉的分子式表示为( c 6 h 1 0 晚) n ，n 为不定数，因淀粉品种而异，称n 为聚合度( d p ) ；c 6 h l 0 0 5 为脱水葡萄糖单位( a g u ， 如图1 1 所示) 【2 7 】。淀粉就是经由葡萄糖单位以c 1 碳原子上的氧原子相连结起来的葡萄糖聚合 物，其连接键为葡萄糖苷键。 图1 1 葡萄糖单位 f i g 1 - 1g l u c o s e 帅i t 淀粉粒在化学上可分为二种类型的葡萄糖聚合物直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉为线性 大分子，主要由畎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畋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 链分子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 个口( 1 4 ) 葡萄糖基就连接有1 个n ( 1 6 ) 分支点( 图1 2 【2 。7 】) 。支链淀粉的分支链间形成个 有机的结构，有些链没有在第6 位糖基上被替换，叫a 链；a 链以似1 6 ) 连接到b 链上，b 链可以 有多个分支位点；每个支链淀粉分子都有一个游离的还原性末端的单链叫c 链。分支并不是随 机排列的，而是在每7 n m 1 0 姗之间形成一簇，支链淀粉分子平均长度2 0 0 1 1 n 1 4 0 0 1 1 1 1 1 ( 2 0 4 0 个簇) ，大约1 5 n m 宽( 图1 3 1 2 7 1 ) 。 鼻彝鼻 图1 2 宜链淀粉化学结构式 f i g i 一2c h e m i c a lc o n f i g u r a t i o no f a m y i o s e 5 西南大学硕士学位论文 鼻蝈 铕i 掣掣 图1 3 支链淀粉化学结构式 f i g 1 - 3c h e m i c a lc o n f i g u r a l i o no fa i l l y l 叩e c t i n 1 2 4 淀粉的制备工艺 目前，实验室制备淀粉一般采用b e d e l l l l u i z e n 法，另外还有细胞破碎法( 水磨法) 、发酵 法、碱液浸泡法和表面活性剂法等方法或几种方法的组合【3 7 。引。而国内外已实现工业化大规 模生产的淀粉分离提纯的加工方法，普遍采用的是湿法和干法两种。一般工业化生产多采用 湿法工艺，如玉米淀粉的生产主要以美国和欧洲的湿法生产工艺为代表。小麦淀粉的生产采 用洗面筋法，典型的有马丁法、水力旋流法；近年来，小麦淀粉的制备新工艺层出不穷，如 阿里萨金法、哈勒法、龙格罗尔德一斯洛杰法等【3 9 1 。 薯类淀粉的传统工艺为酸浆法，该法工艺复杂、技术不易掌握、加工量小，不适于产区 大规模的机械化加工。杜连起等研制出发酵法生产甘薯淀粉的新工艺，克服了酸浆法工艺存 在的缺点，淀粉提取率由传统的1 8 2 3 提高到2 0 4 6 ，淀粉质量也得到提高，生产周期缩短 1 3 8 9 。为了提高甘薯淀粉的质量，司学芝等1 4 0 】、肖凯军等【4 ”对甘薯淀粉的增白工艺进行了 研究。沈辉等【4 2 】研究了发酵法制备食用木薯酸性淀粉的新工艺，制得的酸性木薯淀粉p h 3 5 4 0 ，易吸水膨胀并具有与麦谷蛋白一样的粘弹性。 近年来，在淀粉制备新工艺研究方面，一个突出的特点是强调淀粉质原料的综合利用和 深度加工。例如，在玉米淀粉的生产过程中，注意到了玉米浆、胚芽、蛋白粉和玉米纤维等 副产品的处理和综合利用；在生产小麦淀粉的同时，还得到了麦谷蛋白、麦麸纤维等副产品。 莫重文【4 3 j 研究了在常温下用0 3 n a 2 s 0 3 溶液浸泡豌豆4 0 h ，二次磨浆，o 0 2 n a o h 溶液洗涤 一次的新工艺，获得较为理想的产品品质和得率：淀粉得率达到3 6 3 7 ，蛋白含量小于 0 8 ；蛋白得率1 9 2 0 ，蛋白纯度达到9 0 以上。 1 2 5 淀粉的颗粒特性 1 2 5 1 淀粉粒的大小和形貌 淀粉在植物光合和非光合组织中都有积累，是多糖的一种贮藏形式，但有关淀粉粒结构 和形态方面的研究却不多，过去这方面的研究主要集中在谷类作物的胚乳，块茎的薄壁组织， 豆类种子的子叶等。由于遗传背景不同，这些淀粉粒差异显著。其直径变幅为l m 1 0 m ， 形状不同，有圆盘形、圆球形、多边形及复合形等( 表1 3 】) 。从表中可看出，有些植物含 多种类型的淀粉粒，表明不同类型的晶体可在同一植物中同时存在，而在一些高等直链淀粉 类型的植物中淀粉粒形状不对称，尤其在直链淀粉含量大于5 0 的植物体内。这进一步说明 6 第1 章文献综述 支链淀粉在淀粉粒形态构建中有重要作用。 表1 3 主要作物的直链淀粉含量和淀粉粒的形态特征 t a b