（食品科学专业论文）不同品种普通玉米淀粉性质的研究.pdf

沈阳农业大学硕士学位论文 摘要 提高或改善玉米的营养品质、加工品质、食用品质以及其它品质性状， 可提高玉米在粮食、饲料和加工业上的利用价值，有利于促进玉米转化增值 及其产业化发展，对增加农民收入、发展畜牧业、玉米加工业和优质高效农 业都具有重要意义。本课题选取辽宁省主栽的3 4 种普通玉米杂交品种，提取 籽粒淀粉，测定其中直链淀粉的含量，使用r v a 测 定了淀粉的糊化特性，使 用d s c 澳i 定了淀粉的热力学性质。测定了淀粉糊的透明度、冻融稳定性等品 质指标。测定了不同介质对不同品种玉米淀粉性质的影响，从中选出了一些 具有合适加工特性的普通玉米杂交种。 研究表明：供试3 4 种普通品种玉米中直链淀粉含量最低的品种是三北 一号，为2 0 5 5 ；含量最高的品种是秦龙九号，为2 7 4 2 。高直链玉米淀 粉中直链淀粉的含量为5 4 6 ，糯玉米淀粉中几乎不含直链淀粉。淀粉糊峰 值粘度最低的品种是丹玉2 9 ，为3 6 4 2 5 0 e p ；峰值粘度最高的品种是丹科 2 11 8 ，峰值粘度为5 4 2 0 0 0 c p 。 供试的3 4 个普通品种中，东试1 2 的糊化温度最低，热焓值也低，具 有相适应的应用品质：丹科2 1 6 5 、农大3 6 8 、丹玉8 6 、户单2 0 0 0 等品种也 具有糊化温度低、热焓值较低的特性，比较适合于发酵工业的应用。 供试的玉米原淀粉的透明度、冻溶稳定性均较差，不宜用于制作冷冻 食品。柠檬酸可使淀粉糊峰值粘度降低，谷值粘度和糊化温度升高，最终 粘度、回生值和破损值降低。n a c i 可使普通品种玉米淀粉的峰值粘度降低， 谷值粘度升高，随着n a c i 浓度的增大，谷值粘度不断增加，最终升高幅度 超过1 0 0 ，蔗糖的存在使淀粉粘度皓线整体向上移了一些，随蔗糖溶液浓 度增加，淀粉糊各个特征值均增大 关键词：玉米普通品种淀粉性质 前言 前言 一、我国玉米生产及消费概况 我国玉米消费可分为食用消费、饲用消费和工业消费。由于我国农业 生产的发展，水稻和小麦的生产已基本满足了人们对食用的需要，对玉米 的需求和食用发生了根本变化。据统计，8 0 年代全世界用于饲料工业的玉 米占总量的7 0 5 9 ，粮食用玉米占1 7 6 4 ，工业原料用占1 1 7 6 。进入 9 0 年代后，全世界用于饲料工业的玉米占总量的7 5 4 8 ，用于粮食的占 1 2 5 6 ，而用于工业的占1 1 4 。从这种发展趋势中可以看出，用于饲料的 比例趋上升，用于粮食的则趋于下降，而玉米工业用的比例变化不大。我 国目前玉米的使用饲料占6 3 ，食用和新增库存各占1 5 ，用于工业加工， 包括玉米工业、食品工业、医药工业等占7 。 长期以来，玉米一直是粮食和饲料的主要资源，作为工业原料的市场 相对较小。我国约6 0 7 0 的玉米投入饲料加工开发，目前饲料年总产 5 5 0 0 6 0 0 0 万t ，是世界第二饲料生产大国，饲料中6 0 的成分是玉米，因 此饲料工业既是消化玉米的主渠道，也是玉米增值的主体。近2 0 年来，随 着玉米产量的不断提高，尤其是高新技术在玉米加工中的运用，使玉米作 为工业原料的市场有日益扩大的趋势。世界发达国家把玉米深加工业称为 玉米化学工业，玉米深加工产品多达4 0 0 多种，加工回收率可达9 3 ，凡 是石油能生产的产品，玉米几乎都能生产，主要产品有淀粉、淀粉糖、酒 精、变性淀粉、药用类、化工类、调味剂和酶制剂等。玉米经过深加工后 经济效益显著，附加值成倍提高。从近几年市场情况看，出售原料玉米， 每吨平均价格为1 3 0 0 1 4 0 0 元，经过初级加工生产，产品可增值2 3 倍。 淀粉每吨价格18 0 0 2 4 0 0 元，蛋白粉每吨2 7 0 0 2 9 0 0 元，精制玉米油每 吨1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 元，纤维饲料每吨1 1 0 0 元左右。进一步深加工的产品， 经济效益更高，生产酒精，附加值提高5 倍，山梨醇提高7 倍，赖氨酸提 沈阳农业大学硕士学位论文 高2 8 倍，维生素c 提高1 0 0 倍，酶制剂、胰岛索等附加值更高。 二、我国玉米品质的研究现状 玉米籽粒品质是一个复杂的综合性状，与玉米的品种、栽培技术、种 植区域和条件及加工储藏条件有密切的关系。广义的品质包括营养品质、 加工品质、食用品质、商品品质及卫生品质等。 营养品质指籽粒中含有的营养成分的多少及其对入畜的营养价值，主 要包括蛋白质、淀粉、脂肪、膳食纤维等评价指标。要进一步衡量蛋白质 的质量时，则需要测定氨基酸的成分和含量，尤其是赖氨酸、色氨酸等必 需氨基酸含量。玉米籽粒通常含有9 l1 蛋白质、4 5 油分、7 0 淀粉、l 2 糖分及一定量的纤维素、矿物质和维生素等。提高籽粒营养 成分的含量和质量，对于提高籽粒的食用、饲用和加工利用价值都是十分 重要的。 加工品质主要指与加工产品产出率有关的一些品质特征，包括总淀粉 含量( 直链淀粉和支链淀粉) 、淀粉提取程度和淀粉特性。加工途径不同对 玉米品质要求不同，例如，淀粉工业要求籽粒含高淀粉、高油分、易于提 取，在提取淀粉时，白玉米的粉质率较高，白玉米其胚乳结构疏松，强度 小，脱皮破楂时易于破碎；黄玉米的角质率高，籽粒结构坚实，加工时制 品流动性好，易于分级、筛净细粉。饲料加工则要求籽粒含高蛋白、商赖 氨酸的“双高”玉米。 卫生品质是指玉米籽粒中农药残留和有害重金属的多少，有害微生物 及致病菌的有无，黄曲霉素含量等。 食用品质即指食味及烹调品质，与籽粒中含有的营养成分、籽粒的质 地结构及食用习惯等有关。玉米是我国西南些地区的主要粮食作物，改 进籽粒的食用品质是重要的育种目标。食用玉米要求皮薄、出粉率高、角 质胚乳多、色泽鲜亮、食味好，同时富含较多的营养物质。 前言 商品品质即籽粒外观品质，主要是感官评定的指籽粒大小、形状、容 重、整齐度、色泽、破碎率、气味、包装、商标和标签等内容。商品品质 是玉米进出口贸易中影响交易价格的重要指标。 近年来玉米的加工应用品质倍受重视。过去，人们种植玉米只考虑它 的产量，而粮食部门收购玉米的质量指标为籽粒的颜色、含水量、净度、 纯粮率、色泽、容重等，对玉米的其他品质如营养成分淀粉含量、品质、 加工适应性、耐贮藏性等都没有要求，随着玉米深加工的发展，加工企业 对玉米的应用品质也提出了更高的要求。 国内曾对玉米籽粒成分进行过化学分析，如中国农业科学院作物育种 栽培研究所在1 9 7 8 年对1 2 8 份玉米样品进行了分析，其结果表明，我国玉 米全籽粒中平均淀粉含量为7 2 o ，蛋白质9 6 ，脂肪4 9 ，糖分1 5 8 ， 纤维素1 9 2 ，矿物质1 5 6 。而美国的分析结果是，籽粒中含淀粉7 1 5 ， 蛋白质1 0 3 ，艏肪4 8 ，糖2 0 ，矿物质t 4 。从比较中可见，美国玉 米蛋白质含量稍高些，而淀粉含量稍低。就普通玉米而言，目前存在的主 要质量问题是，在主产区多数品种为马齿型，果皮厚、脱水慢、收获籽粒 含水量偏高。特别是在东北地区，玉米收获后气温下降很快，果穗和子粒 脱水困难，严重影响了玉米质量，又加上选用晚熟品种，越区种植，片面 追求高产，这已经成为玉米生产上个亟待解决的问题。由于库存量增加， 限于仓贮条件，玉米贮藏安全问题也突显出来，有时不得不多次翻晒，不 仅增加了贮粮成本，还使玉米品质严重下降。其结果既占用了国家大量资 金，又给销售带来了困难。 三、玉米淀粉的性质及应用品质研究 2 0 0 2 年，我国淀粉产量达到了7 5 7 4 万t 。淀粉深加工产品主要包括淀粉 糖品及其衍生物、变性淀粉和淀粉发酵产品三大类。淀粉的应用范围很广， 用处很大。目前，世界约2 3 的淀粉用于食品、医疗、饮料等方面，l 3 用于 沈阳农业大学硕士学位论文 造纸、包装、纺织、石油等方面。 玉米淀粉的使用途径，主要是依赖于淀粉的性质。淀粉的特性主要指 其结构特性、糊化特性、热力学性质、透明度和冻融稳定性等性质。对淀 粉的分子而言，结构是功能的基础。淀粉的结构包括化学结构、空间结构、 分子构象和淀粉颗粒的微结晶结构。在淀粉分子结构中，化学结构是基本 的结构，化学结构决定高级结构，空间结构决定淀粉的性质。在工业生产 中，淀粉的结构和性质是确定制取工艺的依据，同时，有关淀粉分子结构 的理论也可为淀粉的物理和化学变性、酶降解及在发酵工业中的应用，进 行深度加工提供理论基础。 淀粉是高分子碳水化合物，是由单一类型的糖单元组成的多糖。淀粉 的基本构成单位为d - 葡萄糖，葡萄糖脱去水分子后经由糖营键连接在一起 所形成的共价聚合物就是淀粉分子。淀粉属于多聚葡萄糖，游离葡萄糖的 分子式以c 6 h 1 2 0 6 表示，脱水后葡萄糖单位则为c 6 h 1 0 0 5 。因此，淀粉分子 可写成( c 出1 0 0 5 ) 。，n 为不定数。组成淀粉分子的结构单体( 脱水葡萄糖 单位) 的数量称为聚合度，以d p 表示。 天然淀粉主要由直链淀粉、支链淀粉和中间级分组成。中间级分是分 支度较少、链长较长的淀粉级分，其分子量介于直链淀粉和支链淀粉之间。 直链淀粉是由葡萄糖通过n 1 , 4 糖苷键连接起来的直链状高分子，部分直链 淀粉还有少量外链较长的分支。用光散射法测得直链淀粉的重均分子量通 常在几万到几百万之间，极稀浓度的直链淀粉在二甲基亚砜( d m s o ) 中 成刚性的、有缺陷的蠕虫状，在水溶液中为无规线团。当淀粉在水中加热 温度高于糊化温度后，直链淀粉从淀粉粒中游离出来，溶于水中，可溶解 的直链淀粉是线性的，温度提高，大分子的和带分支的直链淀粉被溶出。 直链淀粉具有一些独特的性质，例如，它能与碘、有机酸、醇形成复合物， 这种复合物被称为螺旋包合物。直链淀粉的长线性特征使它易于自我缔合， 在溶液中形成沉淀，所以很容易老化，但在碱性溶液中，- - o h 基团上引入 前言 了正电荷，相近分子链上的正电荷排斥，可以阻止直链淀粉老化。 支链淀粉的结构较直链淀粉复杂得多。h a w o r t h ( 1 9 3 7 ) 等提出层迭式结 构，s t a u d i n g e r ( 1 9 3 7 ) 提出梳子模型，随后m e y e r ( 1 9 4 0 ) 提出树枝状模型，其 后w h e l a n ( 1 9 7 0 ) 对m e y e r 得模型进行了修正。支链淀粉除有。一1 ，4 糖苷键 外，还存在许多n 一1 , 6 糖苷键的分支，支链淀粉中4 5 的糖苷键为。一l ，6 糖苷键。支链淀粉分子中侧链的分布并不均匀，有时很近，相隔1 个到几 个葡萄糖单元；有的较远，相隔4 0 个葡萄糖单元以上，平均相隔2 0 2 5 个葡萄糖单元。据报道，支链淀粉的相对分子量达到1 0 8 。 直链淀粉和支链淀粉含量的比例、分子特性、理化特性等与淀粉的来 源有较大关系，二者之间的性质也存在着很大的差别。直链淀粉与碘液能 形成螺旋结构络合物，呈现蓝色；支链淀粉遇碘液呈现紫红色。直链淀粉 难溶于水，溶液不稳定，凝沉性强。支链淀粉易溶于水，溶液稳定，凝沉 性弱。直链淀粉能制成强度高、柔软性好的纤维和薄膜，支链淀粉却不能。 淀粉在工业中用途广泛，但几乎都是应用淀粉糊，因此，淀粉品质的 研究主要集中在淀粉糊的性质上，主要包括淀粉糊的粘度特性、热力学性 质、物理性质等，近年来，使用r v a ( 快速粘度分析仪) 、d s c ( 差示扫描 量热仪) 、近红外光谱技术等先进的仪器对淀粉性质研究起到了很大的促进 作用。 淀粉混于冷水中搅拌时成为乳状悬浮液，称为淀粉乳浆。若停止搅拌， 经过段时间后，则淀粉粒全部下沉，上部为清水，这是因为淀粉不溶于 冷水，且其相对密度较水大的缘故。若将淀粉乳浆加热到一定温度，这时 候水分子进入淀粉粒的非结晶部分，与一部分淀粉分子相结合，破坏氢键 并水化它们；随着温度的再增加，淀粉粒内结晶区的氢键被破坏，淀粉不 可逆地迅速吸收大量的水分，突然膨胀达原来体积的5 0 - - 1 0 0 倍，原来的 悬浮液迅速变成黏性很强的淀粉糊，透明度也增高，冷却后观察，发现淀 粉粒的外形已发生了变化，大部分都己失去了原有的结构，小部分的直链 6 沈阳农业大学硕士学位论文 淀粉分子则溶出，咀至于颗粒破裂，最后乳液全都变成粘度很大的糊状物。 虽停止搅拌，淀粉再也不会凝沉。这种粘稠的糊状物称为淀粉糊，这种现 象称为糊化作用，发生此糊化现象所需温度为糊化温度。糊化作用的本质 是淀粉中有序( 晶体) 和无序( 非晶体) 态的淀粉分子间的氢键断裂，淀 粉分子分散在水中形成亲水性胶体溶液。继续增高温度有更多的淀粉分子 溶解于水中，淀粉全部失去原形，微晶束也相应解体，最后只剩下外面的 一个不成形的空囊。如果温度再继续升高，则淀粉粒全部溶解，溶液粘度 大幅度下降。因此，在一般情况下，淀粉糊中不仅含有高度膨胀的淀粉粒， 而且还有被溶解的直链分子、分散的支链分子以及部分微晶束。 淀粉糊化性能的测定方法多种多样，所采用的手段有粘度的测定、偏 振光下双折射( m a l t a n e s ec r o s s ) 的显微观察、光学显微镜和电子显微镜观 察、光散射分析、光透射分析、膨胀性和溶解度测定、酶分析以及核磁共 振分析等。测定淀粉糊化特性最早应用b m b e n d e r 粘度仪，但该仪器测定时 间长( 每份样品约需l h r ) 、样品用量大( 3 0 9 以上) 。澳大利亚于8 0 年代研 制出快速粘度仪( r a p i dv i s c oa n a l y z e rr v a ) ，迄今为止，国际谷物科学与 技术学会( i c c ) ，美国谷物化学家协会( a a c c ) ，澳大利亚皇家化学会 ( r a c i ) 的部分标准已经采用了r v a 的测定结果。r v a 图谱可以简单直 观的反映出淀粉在一定温度下的糊的特性，如糊化温度、粘度等。r v a 的 参数包括：峰值粘度( p e a kv i s c o s i t y ，p v ) ，温度达到9 5 时的最高粘度； 谷值粘度( t r o u g hv i s c o s i t y ，t v ) ，温度为9 5 。c 时的最低粘度；粘度破损 值( b r e a k d o w n ，b d ，亦称稀懈值) ，峰值粘度与谷值粘度之差；最终粘度( f i n a l v i s c o s i t y ，f v ) ，温度冷却到5 0 。c 时的最高粘度；回生值( s e t b a c k ，s b ，亦 称回生值) ，最终粘度与谷值粘度的差值：峰值时间( p e a kt i m e ，p t ) ，粘 度达到峰值时所需时间；糊化温度( p a s t i n gt e m p e r a t u r e ，t ) 等。 另外，使用差示扫描量热仪( d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e l r y ，d s c ) 也可以测定不同温度下淀粉糊的特性，结果用吸热曲线表示，曲线上的吸 前言 热峰是计算糊化温度和反应热的依据，从峰的形成到结束可以得到起始温 度( t o ) 、峰值温度( t p ) 和结束温度( t c ) ，峰的面积则表示糊化所需热 焓( h ) 依淀粉水分含量不同有一个或多个值，同一淀粉测得的糊化温度 d s c 法明显低于b v 法。 关于淀粉凝胶的结构及形成机理，i m b e r t y 等认为，完全糊化后的淀粉 在冷却的过程中，由于淀粉链的相互作用和相互缠绕，可溶性直链淀粉形 成连续三维网状凝胶结构，溶胀淀粉颗粒和碎片填充在直链淀粉网络中。 s u 等运用动态粘弹性测量法探索了淀粉凝胶形成的机理，并且根据储能模 量( g ) 、耗散模量( g ) 和耗散正切角( t a n6 ) 在淀粉糊化形成凝胶过种中的变 化，将淀粉凝胶的形成过程分为四步：( 1 ) 淀粉乳变为溶胶。g 、t a n6 增加， 直链淀粉分子从溶胀颗粒中溶解出来。( 2 ) 溶胶转化为凝胶。g 增加而t a n6 减小，直链淀粉形成凝胶的三维网状结构，溶胀淀粉粒间的相互作用得到 加强。( 3 ) 溶胶网状结构破坏。g 减小而t a n6 增大，这是由于存在于溶胀颗 粒中的结晶区域由于颗粒的变形和松散而溶解，或者溶胀淀粉颗粒中的支 链淀粉分子因颗粒软化而解旋，或者淀粉颗粒与网状结构之间的相互作 用消失。( 4 ) 网状结构再次强化。g 增大而t a n6 通过变形点后变得更高， 低分予量的支链淀粉浸出。它与直链淀粉的相互作用能加强网状结构的 维持时间，但是由于支链淀粉持续溶解而导致淀粉颗粒的扩散作用变得 越来越微弱。 在淀粉凝胶特性的研究方面，目前多采用弹性模量法、d s c 法、核磁 共振( n m r ) 法等研究其糊化、老化特性及热特性等，采用针入法测量凝胶 的刚度、强度和粘弹性。而淀粉凝胶的结构分析通常采用i l a x t 2 i 结构分 析仪，凝胶结构参数有硬度、胶粘度、脆性、弹性、粘合性、粘性和恢复 力等。 在淀粉凝胶陈化过程中，其流变学性质、结晶度和持水能力发生显著 变化，这一变化过程即淀粉回生( 老化) 。回生过程包括淀粉分子链间双螺旋 沈阳农业大学硕士学位论文 结构的形成与有序堆积，及其所导致的结晶区的出现。在宏观上，淀粉回 生表现为体系的硬化、脆化、水分析出及透明度降低等。它是影响淀粉质 食品质构的主要因素。淀粉的回生特性受淀粉种类、来源及其它食品成分 和外界条件的影响。例如，直链淀粉容易回生，而支链淀粉难于回生。不 同来源淀粉的回生特性也不同，一般直链淀粉含量高的种类易于回生。淀 粉质食品中的一些小分子成分对淀粉的回生也有影响。如加入糖、油等能 仰制淀粉回生和食品老化，蔗糖酯、c a c l 2 等能有效提高米粉糊在贮存期间 的抗老化性能。另外，淀粉含水量小于1 0 或在大量水中不易老化，在3 0 6 0 时较易老化：老化作用最适宜的温度为2 4 。c 左右，大于6 0 或小于 一2 0 都不发生老化；在偏酸性0 h “) 或偏碱条件下也不易老化。 淀粉回生度的测定方法有：( 1 ) 定量d s c 技术。根据d s c 曲线中熔化 吸热峰的大小，可以计算出回生淀粉结晶的含量，从而判断淀粉的回生程 度( 回生度为回生淀粉与生淀粉结晶溶融熔的比值) 。( 2 ) x 一射线衍射法。主 要用于判断淀粉中的结晶类型，并通过谱图上相关峰高或峰面积计算结晶 度。( 3 ) 脉冲核磁共振法。可利用脉冲n m r 的自由衰减( f i e ) 信号，将固相 与液相中的质子相对量求算出来，并以此表征淀粉糊的糊化度或回生度。 五、本课题的研究内容和意义 在我国，玉米品质改良工作起步晚、投入少，基础性研究薄弱。随着经 济的发展和人民生活水平的提高，市场对肉、蛋、奶等畜产品的需求显著增 长，食物结构的变化将使进一步扩大对优质玉米的需求。其次，随着玉米多 元加工利用技术的发展和应用，玉米作为食品、医药、化工和能源原料的比 重也将进一步增加。目前，玉米已从单纯的粮食作物、饲料作物逐步向经济 作物和工农业及医药等原料过渡，由单纯产量型向定向品质型、特用型转变。 随着玉米深加工的发展以及对深加工产品品质要求的不断提高，对深加工的 原料一玉米的品质要求也各有不同，我国幅员辽阔，玉米种质资源丰富，玉 结果与分析 一、试验材料与设备 ( 一) 试验材料 普通品种玉米： 高直链淀粉玉米 糯玉米： 直链淀粉标样： 支链淀粉标样： 普通玉米淀粉： 亚硫酸： 氢氧化钠： 乙醚： 盐酸： 碘化钾： 碘： 硫酸： 氯化钠： 柠檬酸： 蔗糖： 葡萄糖： 乙醚： ( 二) 试验仪器与设备 材料与方法 供试普通品种玉米共3 4 个，由丹东市种子管 理站提供，于2 0 0 3 年采集于同一种植地区， 栽培管理条件基本相同 沈阳农业大学科研材料 沈阳农业大学科研材料 s i g m a 公司 s i g m a 公司 市售 沈阳化学试剂厂 沈阳化学试剂厂 沈阳沈一精细化学品有限公司 沈阳沈一精细化学品有限公司 沈阳化学试剂一厂 沈阳化学试剂一厂 沈阳沈一精细化学品有限公司 沈阳沈一精细化学品有限公司 辽阳永强医药械化玻有限公司试剂厂 沈阳化学试剂厂 沈阳化学试剂厂 沈阳沈一精细化学品有限公司 t d l 5 a 型离心机： d z f 6 0 5 0 型真空干燥箱 f a 0 0 4 型电子天平： s h a b 恒温振荡器： 上海安亭科学仪器厂 上海精宏试验设备有限公司 上海精科天平有限公司 常卅i 国华电器有限公司 沈阳农业大学硕士学位论文 s u p e r i i i 型快速粘度分析仪： p h s 一3 c 型精密p h 计： h g 3 0 3 3 型电热恒温培养箱 b s l 2 4 电子天平： h g l 0 1 1 a 型电热鼓风干燥箱 7 2 0 0 型分光光度计： w d 9 0 0 型格兰仕微波炉 q 1 0 型差示扫描量热仪： 高速万能粉碎机： h h 6 型数显水浴锅： 5 0 a b 型胶体磨： 1 0 0 目、1 5 0 目标锥筛： j d 2 0 0 2 型电子天平： 二、试验方法 澳大利亚新港科学仪器有限公司 上海雷磁仪器厂 南京实验仪器厂 北京赛多利斯仪器系统有限公司 南京实验仪器厂 尤尼柯( 上海) 仪器有限公司 顺德市格兰仕电器实业有限公司 美国t a 公司 天津市泰斯特仪器有限公司 常州国华电器有限公司 沈阳航天超微粉碎机械有限公司 浙江省上虞市纱筛厂 沈阳龙腾电子称量仪器有限公司 ( 一) 普通玉米淀粉实验室提取方法 1 、清理除杂：除去玉米籽粒中的各种杂质。 2 、浸泡：玉米籽粒浸泡于o 3 的亚硫酸溶液中，于5 0 下浸泡4 8 h ， 期间每隔1 2 h 更换浸泡溶液。 3 、粗破碎：浸泡好的玉米籽粒用清水冲洗2 3 遍，然后用齿轮磨破碎 成4 5 瓣。 4 、去胚：破碎后的玉米加水搅动，用筛子捞出胚芽。 5 、细磨：去胚后的玉米用胶体磨粗磨一次后，细磨两次得淀粉浆。 6 、过滤：淀粉浆依次过1 0 0 目和1 5 0 目标准筛，去除部分纤维和蛋白 质。 7 、麸质分离：将淀粉浆在4 0 0 0 r m i n 下离心1 5 m i n ，去除表层黄色物质。 结果与分析 8 、将离心后的淀粉加入到o 2 的n a o h 溶液中，浸泡9 0 r a i n ，静止沉 淀去掉混浊的上层液。 9 、洗涤：将离心后的淀粉加水洗涤，静止，沉淀，倒去水，反复2 3 次。 1 0 、离心：将淀粉浆在4 0 0 0 r m i n 下离心1 5 r a i n ，去除表层黄色物质。 l l 、脱水干燥：常温下，将淀粉干燥至平衡湿度，水分含量在1 2 一l3 装于自封袋中阴凉、干燥处保藏。 通过测定，本试验所提取的玉米淀粉中脂肪的残留含量为0 ，0 5 7 0 1 2 6 之间，平均值为0 0 9 3 。提取的玉米淀粉中蛋白质含量为o 2 4 6 o 4 9 7 ，平均值为0 3 引，均符合本试验的要求。 ( 二) 淀粉中水分含量的测定 精确称取5 9 左右的淀粉样品，放置于已烘干至衡重的称量瓶中，将称 量瓶放于干燥箱中，在1 3 0 条件下开盖烘干9 0 m i n ，取出后移入干燥器中 冷却o 5 h ，精确称重。以下列公式计算含水量： 工：竺二些1 0 0 历l 一棚0 式中x ：样品含水量 m o ：干燥后的空瓶及盖的质量： m l ：干燥前样品及瓶和盖的质量； m 2 ：干燥后样品及瓶和盖的质量。 ( 三) 淀粉中蛋白质含量的测定一凯式定氮法 采用半微量凯氏定氮法，淀粉中的含氮有机物在催化剂的参与下，用 浓硫酸消煮分解，使其中的所含的氮转化为氨，氨进一步与硫酸结合成硫 酸铵，然后加碱蒸馏，使氨溢出并吸收在硼酸溶液中，用标准酸滴定，计 算出含氮量，再乘以换算系数即得蛋白质的含量。 沈阳农业大学硕士学位论文 ( 四) 淀粉中脂肪含量的测定一索式提取法 采用油重法，利用乙醚在索氏提取器中的反复抽提淀粉样品中的脂肪， 使脂肪全部溶解在乙醚中，然后加热除去乙醚，称量所抽提出的脂肪重量， 求出样品中的脂肪含量。 ( 五) 淀粉中直链淀粉和支链淀粉含量的测定 采用混合标准曲线法，在总量保持不变的条件下，将直链淀粉和支链 淀粉按不同比例混合，将混合液分别与碘作用，所生成的淀粉一碘复合物 的吸收光谱随两种淀粉混合比例的不同发生有规律的变化。以两种淀粉的 不同混合比为横坐标，以6 2 0 n m 的吸光度为纵坐标，作混合标准曲线。在 6 2 0 n m 波长测定含相同淀粉总量的样品液的吸光度，即可在混合标准曲线 上查出淀粉中直链淀粉与支链淀粉含量比。 l 、混合标准曲线的绘制 精确称取直链淀粉和支链淀粉标准样品各5 0 m g ，分别置于5 0 m | 的容 量瓶中，加几滴无水乙醇润湿，再加1 0 m 1 0 5 n n a o h ，在水浴中加热溶解， 用蒸馏水定容至刻度，混匀。即为l m g m l 的直链淀粉和支链淀粉标准溶液。 精确吸取直链淀粉和支链淀粉液于5 0 m l 容量瓶中按下列比例混合： 向各容量瓶中加入2 0 m ! 蒸馏水，调整溶液p h 至3 ，加入o 5 m l 碘试剂， 定容，混匀。放置1 0 m i n 后在6 2 0 n m 下测定吸光度，以吸光度为纵坐标， 混合液百分比浓度为横坐标，绘制标准曲线。 2 、样品测定 将淀粉样品过4 0 目筛，脱脂，用旋光法测定其总淀粉含量，根据测定 结果称取样品w 。b ，使其含淀粉总量为5 0 m g ，加少量无水乙醇润湿，再加 1 0 m 1 0 5 nn a o h ，在沸水浴中加热分散1 5 m i n ，冷却，定容，混匀。吸取 1s 结果与分析 2 5 m l 于5 0 m l 容量瓶中，加2 0 m l 蒸馏水，调p h 为3 ，加o 5 m l 碘试剂， 定容，放置1 0 r a i n ，在6 2 0 n m 下测定吸光度，查混合标准曲线可得直链淀 粉和支链淀粉的比例。 ( 六) 淀粉糊粘度特性的测定 采用澳大利亚n e w p o r t 公司s u p p e r 3 快速粘度分析仪，配有t c w ( t h e r m a lc l i n ef o rw i n d o w s ) 数据记录和分析软件。量取2 5 m l 蒸馏水移入 r v a 样品筒中，再加3 9 绝干淀粉，用搅拌器桨叶搅动均匀，放置于r v a 的塔帽上，采用s t d l 升温程序( 见表1 ) 测定，得特征粘度曲线，每个样 品测定2 次。 表1s t i l l 升温程序 ：! 塾塾! ! ! 塾! 翌竺! 兰! 竺已! 翌竺堡2 竺曼翌竺竺! 坠空! 时间t i m e类型t y p e设定值v a l u e ( 小时：分钟：秒)温度转速温度转速 ( h h ：m m ：s s ) t e m ps p e e d r p m 0 0 ：0 0 ：0 0温度 5 0 0 0 ：0 0 ：0 0转速 1 6 0 0 0 ：0 0 ：1 0转速 9 6 0 0 0 ：0 1 ：0 0温度 5 0 0 0 ：0 4 ：4 2温度 9 5 0 0 ：0 7 ：1 2温度 9 5 0 0 ：1 1 ：0 0温度 5 0 0 0 ：1 3 ：0 0结束 根据不同时间内淀粉粘度的变化，绘制出淀粉粘度粘度曲线( 见图1 ) ， 曲线图中包括淀粉糊峰值粘度( p e a kv i s c o s i t y ，p v ) 、谷值粘度( t h r o u g h v i s c o s i t y ，t v ) 、破损值( b r e a k d o w n ，b d ) 、最终粘度( f i n a lv i s e o s i t y ，f v ) 、 回生值( s e t b a c k ，s b ) 、起糊时间( p a s t i n gt i m e ，p t ) 、糊化温度( p a s t i n g t e m p e r a t u r e ，n 。 6 沈阳农业大学硕士学位论文 厶 0 h 羞 於 0 0 望 7 王1 j m em l i f t 譬 图1r v a 糊化曲线示意图 f i g1s k e t c hm a p o f g e l a t i n i z a t i o nc u r v eo fr v a 从图1 可知，淀粉糊化过程中粘度的变化可分为四个阶段： 第一阶段：淀粉粒在开始加热过程中，温度未达到糊化温度时，水分 只是由淀粉粒上的孔隙进入粒内，与许多无定形部分的极性基团相结合， 或者是简单的吸着。在这一阶段淀粉粒内层虽有膨胀，但悬浮液粘度不易 察觉，反应在粘度曲线上是一段平缓阶段。 第二阶段：当温度达到糊化起始温度时，淀粉粒突然膨胀，大量吸水， 溶液迅速成为粘稠的胶体溶液，粘度曲线呈迅速上升之势，达到峰值粘度。 第三阶段：淀粉糊化后如继续加温或保持温度，会使膨胀的淀粉粒继 续分离支解，使得胶体质点减少，粘度下降。反应在粘度曲线上粘度达到 最大值以后的下降阶段，达到谷值粘度，峰值粘度和谷值粘度之间的差值 为淀粉糊的破损值。 第四阶段：由于温度下降，分子运动减慢，水中合并分散的淀粉分子 重新缔合，出现胶凝现象，在粘度曲线上，降温过程导致淀粉糊的粘度上 升，达到最终粘度，最终粘度与谷值粘度的差值是淀粉糊的回生值。 “v丑ll窜一 结果与分析 ( 七) 淀粉热力学性质的测定 采用美国t a 公司q 1 0 差示扫描量热仪( d s c ) 。准确称取3 2 绝干淀 粉，按水：淀粉= 1 5 ：1 比例加入蒸馏水配成一定浓度的淀粉乳，搅拌均匀， 密封，置于3 4 冰箱内静置2 4 h 。取出后搅拌均匀，取l 滴淀粉乳，在 万分之一天平上准确称重，放入测量盘中，密封，平衡l h 后，以1 0 。c m i n 一速率从4 0 加热到1 2 0 ，空盘做参比。 在d s c 曲线图中，有三个持征参数，t 0 表示相变( 或化学反应) 的起始 温度，t 。表示相变( 或化学反应) 的高峰温度( 可能有几个峰值) t 。表示相变 ( 或化学反应) 的终了温度，这些待证参数反映了所测组分的热力学性质。 ( 八) 淀粉糊透明度的测定 称取淀粉样品l g ，加水配成1 的淀粉乳，取5 0 m l 淀粉乳放入1 0 0 m l 烧杯中，沸水浴中加热搅拌1 5 m i n ，冷却至2 5 。c ，定容至刻度。用l c m 比 色杯在6 2 0 n m 波长下测定淀粉糊的透光率，以蒸馏水作为空白，蒸馏水透 光率为1 0 0 。 ( 九) 淀粉糊冻融稳定性的测定 称取6 9 淀粉样品，加水配成6 乳液，沸水浴中加热2 0 m i n ，冷却至 室温，将淀粉糊倒入塑料离心管中，置于一2 0 一1 5 的冰箱内冷冻，2 4 h 后 取出，自然解冻，以3 0 0 0 r m i n 离心2 0 r a i n ，弃去上清液，称取沉淀物重量， 计算析水率。 析水率= ( 糊重一沉淀物重) 糊重x1 0 0 ( 十) 介质对淀粉糊性质影响的测定 1 、不同浓度的柠檬酸溶液对淀粉糊性质的影响 配制浓度为o 0 5 、0 1 、o ，1 5 、o 2 的柠檬酸溶液，称取3 9 绝 干淀粉，分别加入2 5 m l 不同浓度的柠檬酸溶液，于r v a 上测定不同酸浓 度下淀粉糊的粘度，绘制粘度一酸浓度关系曲线。 2 、不同浓度的氯化钠溶液对淀粉糊性质的影响 沈阳农业大学硕士学位论文 配制浓度为1 、2 、3 、4 的氯化钠溶液，称取3 9 绝干淀粉， 分别加入2 5 m l 不同浓度的氯化钠溶液，于r v a 上测定不同浓度下淀粉糊 的粘度，绘制粘度一氯化钠浓度关系曲线。 3 、不同浓度的蔗糖溶液对淀粉糊性质的影响 配制浓度为2 、4 、6 、8 的蔗糖溶液，称取3 9 绝干淀粉，分 别加入2 5 m l 不同浓度的蔗糖溶液，于r v a 上测定不同浓度下淀粉糊的粘 度，绘制粘度一蔗糖浓度关系曲线。 ( 十一) 数据统计与分析方法 采用s p s s 数据统计分析软件，对测定的结果进行统计分析，在p c 上 完成。 结果与分析 结果与分析 一、供试玉米品种淀粉中直链淀粉含量的比较与分析 直链淀粉是由葡萄糖通过a - 1 , 4 糖苷键连接在一起的聚合物，聚合度 约在1 0 0 6 0 0 0 之间，呈链状结构。它的水悬浮液在加热时不产生糊精， 而以胶体溶解，形成粘度较低的不稳定的溶液，在5 04 c 6 0 。c 下静置较长 时间后，析出晶形沉淀，反应是可逆的，碘反应呈纯蓝色。支链淀粉的聚 合度一般为1 0 0 0 多个葡萄糖单位，它除有a 1 ，4 键连接外，还有n 1 , 6 键 连接，形成分支结构。现已发现两种链长不同的支链淀粉分子，主链长度 分别1 2 2 0 和4 0 6 0 个葡萄糖单位。支链平均长1 8 个葡萄糖单位，数目 约为5 0 7 0 个。遇碘呈红紫色。易溶于水，产生稳定的溶液，具有很高的 粘度。一般说来，直链淀粉没有凝沉性，但支链淀粉的侧链互相通过氢键 结合，可显示很微弱的凝沉性，为无定形粉末，放于水中加热时便膨胀成 为一种胶粘的糊化物，即所谓糊化淀粉，而且只有在加压并加热的条件下， 开始能溶于水而形成非常粘滞的很稳定的溶液。 直链淀粉的含量与淀粉糊的很多性质有关，直链淀粉与脂质形成螺旋 状复合物，这种复合物对热比较稳定，糊化时润胀差，糊化温度高。在淀 粉的回生作用中直链淀粉的含量起主要作用。溶解的直链淀粉分子之间进 行有效的定向迁移，使分子之间能自行平行取向，延链排列的大量羟基能 与相邻链上的羟基靠的很紧，直链淀粉连接在一起形成不溶于水的聚合体。 本试验采用碘比色法，测定了提取的3 6 种玉米淀粉( 包括高直链玉米 和糯玉米) 中直链淀粉的含量，测定结果见表2 ，描述性统计结果见表3 和 分类结果见表4 。 沈阳农业大学硕士学位论文 表2 不同品种玉米淀粉中直链淀粉含量测定结果 t a b l e2c o n t e n to fa m y l o s ei nm a i z es t a r c ho fd i f f e r e n tv a r i e t i e s 由表2 和表3 可以看出，供试的3 4 种普通品种玉米淀粉中直链淀粉含 量在2 0 5 5 2 7 4 2 ，极差为6 8 7 ，平均值为2 3 5 3 ，标准差为l ，5 3 ， 变异系数为6 5 0 。其中直链淀粉含量最低的品种是三北一号，为2 0 5 5 ： 低于平均值1 2 6 6 ；含量最高的品种是秦龙九号，为2 7 4 2 ，高于平均值 1 6 5 3 。高直链玉米淀粉中直链淀粉的含量为5 4 6 ，糯玉米淀粉中几乎 不含直链淀粉。 结果与分析 表3 普通品种玉米淀粉中直链淀粉含量测定结果的描述性统计 t a b l e3d e s c r i p t i v es t a t i s t i c so ft h ed e t e r m i n e dr e s u l to fa m y l o s ec o n t e n ti n m a i z es t a r c ho fc o m m o nv a r i e t y 试验结果表明，辽宁省部分主栽的3 4 个玉米品种中直链淀粉含量存在 较大的差异，因此可能导致应用性质上的不同。文献上报道的淀粉中直链、 支链淀粉含量常不一致，这也是因为不同品种、不同成熟度和同品种不 同样品问都存在差别的缘故。 秦龙九号( 2 7 4 2 ) 、港玉2 2 ( 2 5 7 2 ) 、沈丰1 号( 2 5 4 0 ) 、丹科 2 1 1 8 ( 2 5 7 2 ) 、奥豫1 6 ( 2 5 2 9 ) 、东丹6 0 ( 2 5 3 6 ) 和户单2 0 0 0 ( 2 5 1 7 ) 等玉米品种中的直链淀粉含量都很高，超过了2 5 ，上述品种的玉米淀粉 比较适于制作脂肪替代品。 根据淀粉中直链淀粉的含量，可以将这些普通品种玉米淀粉分为六组， 分组结果见表4 。 从表4 可以看出，直链淀粉含量低于2 1 的有一个品种，三北一号， 占总数的2 9 4 ；含量在2 1 2 2 的有4 个品种，占总数的1 1 7 6 ；含 量在2 2 2 3 的有5 个品种，占总数的1 4 7 1 ；含量在2 3 2 4 的有 1 3 个品种，占总数的3 8 2 4 ：含量在2 4 2 5 的有3 个品种，占总数的 8 8 2 ；含量大于2 5 的有8 个品种，占总数的2 3 5 3 。供试的玉米品种 直链淀粉含量大部分集中在2 1 2 5 之间，这说明普通品种玉米淀粉的 沈阳农业大学硕士学位论文 直链淀粉含量范围比较集中。 表4 普通品种玉米淀粉中直链淀粉含量测定结果的分类统计 t a b l e4c l a s s i f ys t a t i s t i c so ft h ed e t e r m i n e dr e s u l to fa m y l o s ec o n t e n ti n m a i z es t a r c ho fc o m m o nv a r i e t y 二、供试玉米淀粉糊化性质的比较与分析 ( 一) 淀粉的糊化性质测定结果 淀粉的应用，无论是食品的增稠、纺织品的上浆、纸的施胶以及淀粉 的其他许多应用，都是首先将淀粉在水中加热使之糊化，应用所得的淀粉 糊。因此，淀粉糊的性质对淀粉应用显得特别重要。对淀粉变性的目的也 主要是改变淀粉糊的性质，例如糊化温度、糊化热、酸和剪切力的粘度稳 定性、粘度大小、糊的老化倾向等，这些性质决定了淀粉的应用性能。 笙墨兰坌堑 采用澳大利亚n e w p o r t 公司s u p p e r 3 快速粘度分析仪，测定了供试的 3 4 个品种玉米淀粉的糊化性质，测定结果见表4 ，统计分析结果见表5 。 表5 不同品种玉米淀粉r v a 特征参数测定结果 t a b l e5r v ac h a r a c t e r i s t i cp a r a m e t e r so f m a i z es t a r c ho f d i f f e r e n tv a r i e t i e s 峰值谷值破损值最终 回生值出峰糊化 品种 粘度粘度 粘度 时间温度 p vt vb df v s bp tt v a r i e t y ( c p )( c p ) ( c p )( c p )( 。p )( r a i n )( ) 丹大18 6 3 7 21 0 09 3 7 5 0 2 7 8 3 5 02 0 2 7 5 01 0 9 0 0 03 8 7 7 3 9 3 新3 2 4 0 辽单3 5 农大9 5 丹玉2 8 3 9 1 2 0 08 5 7 ，5 0 3 0 5 4 5 01 8 6 9 0 01 0 1 1 5 03 7 0 4 0 2 2 0 09 1 1 5 03 1 1 0 5 01 9 2 3 0 0 1 0 “5 03 8 0 4 1 0 6 5 0 1 0 1 7 0 03 0 8 9 5 02 1 3 6 ，5 0 l l l 9 ，5 03 7 7 4 1 2 8 5 01 0 2 6 5 03 1 0 2 0 0 2 1 3 5 5 0i1 0 9 0 03 8 4 三北i 号4 2 6 4 0 01 1 8 0 5 03 0 8 3 5 02 4 9 4 5 0 1 3 1 4 0 03 9 3 丹科2 1 6 54 4 9 6 0 07 9 4 5 0 3 7 0 1 5 01 6 8 8 0 0 8 9 3 5 03 8 0 丹大9 8 5 5 4 4 8 7 5 01 5 1 1 5 0 2 9 5 3 0 02 9 4 5 0 01 4 1 0 5 03 8 0 丹玉3 9 丹玉1 5 丹人9 8 2 丹大9 0 丹玉3 5 4 5 2 2 ，5 01 0 3 7 0 0 3 4 8 5 5 02 2 5 2 0 01 2 1 5 0 03 8 0 4 7 3 5 0 01 1 9 9 5 03 5 3 5 5 02 5 3 9 5 0 1 3 4 0 0 03 7 0 4 4 4 1 5 01 0 1 0 0 0 3 4 3 1 ，5 02 0 6 7 ，0 01 0 5 7 ，0 03 6 7 4 4 1 7 0 01 0 1 7 0 03 4 0 0 0 02 111 5 0 1 0 9 4 5 03 7 7 3 8 7 3 5 0 9 7 2 5 02 9 0 1 0 02 1 2 3 ，5 0 1 1 5 1 0 0 户单2 0 0 04 5 3 2 5 0 1 3 7 6 5 03 1 5 6 ，0 02 8 5 3 5 0 1 4 7 7 0 0 3 8 0 3 7 3 丹科2 1 4 84 2 4 8 5 01 1 7 8 0 0 3 0 7 0 5 02 4 2 6 0 01 2 4 8 0 03 9 7 丹6 1 9 4 2 4 4 0 0 1 0 2 2 0 03 2 2 2 ，0 02 2 2 7 0 01 2 0 5 0 0 3 8 4 7 3 1 3 7 4 0 5 7 3 9 3 7 3 1 0 7 3 4 5 7 3 1 3 7 4 2 8 7 4 2 5 7 3 4 8 7 2 7 5 7 2 6 0 7 3 5 5 7 3 1 8 7 3 4 8 7 2 7 3 东试9 7 4 4 5 3 4 5 01 3 7 1 0 0 3 1 6 3 5 02 8 5 0 5 01 4 7 9 5 03 9 0 7 3 5 0 2 4 沈阳农业大学碾士学位论文 续表5 不同品种玉米淀粉r v a 特征参数测定结果 t a b l e5r v ac h a r a c t e r i s t i cp a r a m e t e r so fm a i z es t a r c ho fd i f f e r e n tv a r i e t i e s 结果与分析 表6r v a 测定结果的描