徐 忠，刘雪唯，王志鹏，徐巧娇，赵 丹

(哈尔滨商业大学 食品工程学院，哈尔滨150076)

玉米淀粉和糯玉米淀粉的微波糊化特性研究

徐 忠，刘雪唯，王志鹏，徐巧娇，赵 丹

(哈尔滨商业大学 食品工程学院，哈尔滨150076)

以玉米淀粉和糯玉米淀粉为原料，采用微波加热制备玉米淀粉糊，并与水浴加热制备的淀粉糊相比较，以碘兰值和酶解力为指标，研究了微波法对淀粉糊化特性的影响.研究结果表明，糊化过程中水浴法和微波法糊化淀粉的碘兰值和酶解力均随糊化时间的延长逐渐上升，其中微波糊化淀粉的速度比水浴快，但微波加热玉米淀粉糊的碘兰值和酶解力比水浴加热低.

玉米淀粉；糯玉米淀粉；微波；糊化性质

淀粉主要存在于绿色植物的根、茎、种子和果实中，是自然界中天然生成的数量最大的碳水化合物之一，具有资源丰富，分布广泛等优点.普通玉米淀粉是我国产量最高的玉米深加工产品，糯玉米淀粉也是玉米淀粉加工品种之一，主要来源于蜡质玉米[1]，糯玉米淀粉中几乎全部为支链淀粉，两种淀粉中直链淀粉含量的不同直接影响到淀粉的理化性质，尤其对淀粉的糊化特性影响较大[2-3].玉米淀粉和糯玉米淀粉的应用也十分广泛，可作为添加剂应用在食品[4-8]、纺织[9-11]、造纸[12-13]和降解塑料[14-16]等领域，在淀粉应用和淀粉质产品的加工和储藏过程中都会涉及到淀粉的糊化，所以糊化是淀粉的重要特性之一.淀粉种类、直/支链比例和含水量等对淀粉的糊化有较大影响，而淀粉糊化程度主要取决于加热温度和加热方式[17-18].国内外关于普通淀粉糊化方面研究已有一些报道[19-22]，但对玉米淀粉和糯玉米淀粉微波糊化的研究未见详细报道.本研究以碘兰值和酶解力为指标，采用微波加热和水浴加热方法分别对玉米淀粉和糯玉米淀粉进行糊化处理，研究了两种糊化方法对玉米淀粉和糯玉米淀粉糊化的影响规律，研究结果对了解玉米淀粉和糯玉米淀粉的糊化性能及指导两种淀粉的进一步应用有一定的理论参考价值.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玉米淀粉：黑龙江青冈淀粉厂；糯玉米淀粉：黑龙江龙凤玉米淀粉开发有限公司；α-淀粉酶：天津市光复精细化工研究所；盐酸：西陇化工股份有限公司；3,5-二硝基水杨酸：北京笃信精细制剂厂；氢氧化钠：天津市大陆化学试剂厂；酒石酸钾钠：天津市津东天正精细化学试剂厂；苯酚：天津基准化学试剂有限公司；亚硫酸钠：中国医药公司；碘：天津市致远化学试剂有限公司；碘化钾：天津市博迪化工有限公司.

1.2 仪器与设备

G80F23DCN3L-F7(R0)型微波炉：格兰仕微波炉电器有限公司；HWS-24型电热恒温水浴锅：上海一恒科技有限公司；HZS-H水浴振荡器：哈尔滨市东联电子技术开发有限公司； V-5000型可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；恒温电热器：上海苏进仪器设备厂；DHG-9123A型电热恒温鼓风干燥箱：上海一恒科技有限公司；ALC-110.4型ACCULAB分析天平：沈阳市爱尔普仪器有限公司；LD4-2A型低速离心机：北京医用离心机厂.

1.3 实验方法

1.3.1水浴法制备淀粉糊

称取适量过100目筛的淀粉样品，将所称样品和蒸馏水分别在设定温度下预热30 min，向烧杯中加入适量已预热淀粉样品和蒸馏水配成1%的淀粉乳，在设定温度(60、70、80、90、100 ℃)下水浴一定时间(5、10、15、20、25、30 min)，期间不断搅拌，使其成为均匀的淀粉糊.

1.3.2微波法制备淀粉糊

称取适量过100目筛的淀粉样品，将所称样品和蒸馏水分别在设定温度下预热30 min，向烧杯中加入适量已预热淀粉样品和蒸馏水配成1%的淀粉乳，搅拌均匀用保鲜膜(可耐微波辐射)封口，用针刺数孔，置于微波炉中以一定功率(480、640、800 W)加热糊化，普通玉米淀粉乳和糯玉米淀粉乳加热时间为(30、60、90、120、150、180、240 s)，加热过程中为了阻止淀粉颗粒沉降，使淀粉均匀糊化，采用间歇加热的方式进行加热，先加热30 s，停止加热，取出并搅拌5 s，然后于微波炉中加热10 s，反复几次，直至加热结束.

1.3.3淀粉糊上清液碘兰值的测定

将上述方法制备的淀粉糊用蒸馏水定容到50 mL，摇匀后离心；取10 mL上清液于盛有0.5 mL碘液、0.5 mL30%HCl和30 mL蒸馏水的50 mL比色管中，并定容到50 mL，摇匀，静置15 min；将该混合液于600 nm比色，以0.5 mL碘液、0.5 mL30%HCl稀释至50 mL的混合液调零.以吸光值作碘兰值.

1.3.4淀粉酶解力的测定

将上述方法制备的淀粉糊加入2 mL5%的α-淀粉酶，于39 ℃下水浴振荡90 min；取出后加入1 mol/LHCl1 mL，并定容到50 mL，摇匀后离心，取适量上清液稀释6倍；取1 mL稀释液和1 mLDNS试剂于50 mL比色管中，将该混合液于沸水浴中显色5 min，快速冷却后，再加10 mL的蒸馏水；在540 nm比色，以吸光值表示酶解力.

2 结果与分析

2.1 淀粉糊化过程碘兰值的变化

2.1.1普通玉米淀粉糊化过程碘兰值的变化

普通玉米淀粉在水浴加热和微波加热过程中碘兰值的变化如图1所示.

图1 普通玉米淀粉糊化过程中碘兰值的变化

由图1可知，在不同温度下，水浴法和微波法糊化普通玉米淀粉的碘兰值均随时间的延长呈上升趋势.由图1(A)可知，当温度在60 ℃时，碘兰值较小，且随时间的延长变化缓慢，糊化程度较低.因为60 ℃低于普通玉米淀粉糊化温度，直链淀粉的溶出量很少.当温度高于普通玉米淀粉糊化温度时(70、80、90、100 ℃)，随着温度的上升，直链淀粉的溶解速度增大，溶解量增加，则碘兰值也随之增大.前5 min淀粉糊上清液的碘兰值上升速度较快；5 min后大部分淀粉晶体已经熔解，淀粉碘兰值上升缓慢，15 min后膨胀的淀粉颗粒破裂，碘兰值进一步上升，20 min直链淀粉的溶出量基本平衡，碘兰值变化不大，到达30 min时，碘兰值基本不变.

由图1(B)可知，在不同的微波功率下，普通玉米淀粉糊上清液碘兰值随时间的延长而上升，且随着微波功率的增加，淀粉糊上清液的碘兰值随之增加.在前1 min时，温度不断上升淀粉晶体不断溶出，碘兰值迅速上升；1～2 min时，还有少量直链淀粉溶出，碘兰值缓慢上升，2.5～3 min时，直链淀粉溶出量接近平衡，碘兰值基本不变.与水浴法糊化淀粉相比，明显缩短了糊化时间.比较图1(A)和(B)可知，水浴加热得到的普通玉米淀粉糊的碘兰值较高，而微波加热糊化速度大于水浴加热.

2.1.2糯玉米淀粉糊化过程碘兰值的变化

糯玉米淀粉在水浴加热和微波加热过程中碘兰值的变化如图2所示.

图2 糯玉米淀粉糊化过程中碘兰值的变化

由图2可知，在不同温度下，水浴法和微波法糊化糯玉米淀粉的碘兰值均随时间的延长呈上升趋势.由图2(A)可知，水浴法糊化时，由于温度在60、70 ℃时低于糯玉米淀粉糊化温度，所以直链淀粉溶出量少，碘兰值较小.当温度高于糯玉米淀粉糊化温度时(80、90、100 ℃)，前5 min淀粉糊上清液的碘兰值上升速度较快；5 min后大部分淀粉晶体已经熔解，淀粉碘兰值上升缓慢，15 min后膨胀的淀粉颗粒破裂，碘兰值进一步上升，20 min直链淀粉的溶出量基本平衡，碘兰值变化不大，到达30 min时，碘兰值基本不变.

由图2(B)可知，微波法糊化时，在不同的微波功率下，随着微波功率的增加，淀粉糊上清液的碘兰值随之增加.在前1 min时，温度不断上升淀粉晶体不断溶出，碘兰值迅速上升；1～3min时，还有少量淀粉直链淀粉溶出，碘兰值缓慢上升，3～4 min时，直链淀粉溶出量接近平衡，碘兰值基本不变.比较图2(A)和(B)可知，微波加热碘兰值明显低于水浴加热.原因可能是微波加热时，淀粉内部聚集大量的热量，淀粉分子造成一定程度的降解，使淀粉分子质量下降，且淀粉颗粒破裂较少，从淀粉颗粒中溶出的直链淀粉数量也随之减少，致使碘兰值较小.

2.2 淀粉糊化过程酶解力的变化

2.2.1普通玉米淀粉糊化过程酶解力

普通玉米淀粉在水浴加热和微波加热过程中酶解力的变化如图3所示.

图3 普通玉米淀粉糊化过程酶解力的变化

由图3可知，在不同温度下，水浴法和微波法糊化普通玉米淀粉的酶解力均随时间的延长呈上升趋势.由图3(A)可知，在低于普通玉米淀粉糊化温度60 ℃时，水浴法糊化淀粉的酶解力较低，且随加热时间的延长增加很小.当温度在(70、80、90、100 ℃)时，曲线趋势相似，在前5 min时，酶解力迅速上升，5～25 min，酶解力上升速度缓慢，25～30 min，酶解力趋于平衡，基本不变.

由图3(B)可知，微波法糊化普通玉米淀粉时，随着微波功率的增加，酶解力随之增加，且酶解力曲线趋势相似.在前0.5 min时，普通玉米淀粉的酶解力迅速上升；0.5～3 min时，酶解力缓慢上升；3～4 min时，普通玉米淀粉的酶解力趋于平衡.比较图3(A)和(B)可知，微波加热酶解力略低于水浴加热，与普通玉米淀粉碘兰值的趋势相似.

2.2.2糯玉米淀粉糊化酶解力

糯玉米淀粉在水浴加热和微波加热过程中酶解力的变化如图4所示.

图4 糯玉米淀粉糊化过程酶解力的变化

由图4可知，在不同温度下，水浴法、微波法、高压法糊化糯玉米淀粉的酶解力均随时间的延长呈上升趋势.如图4(A)所示，在低于普通玉米淀粉糊化温度时，水浴法糊化糯玉米淀粉的酶解力较低，且随加热时间的延长增加速度缓慢.当温度高于糯玉米淀粉糊化温度时，曲线趋势相似，在前5 min时，酶解力迅速上升，5～25 min，酶解力上升速度缓慢，25～30 min，酶解力趋于平衡，基本不变.

如图4(B)所示，微波法糊化糯玉米淀粉时，随着微波功率的增加，酶解力随之增加，且酶解力曲线趋势相似.在前0.5 min时，普通玉米淀粉的酶解力迅速上升；0.5～3 min时，酶解力缓慢上升；3～4 min时，糯玉米淀粉的酶解力趋于平衡.比较图4(A)和(B)可知，水浴加热和高压加热得到的糯玉米淀粉糊的酶解力相近，微波加热明显低于水浴加热和高压加热.原因可能是微波加热时，淀粉内部聚集大量的热量，淀粉分子造成一定程度的降解，有利于分子相互靠近形成氢键，结晶区增大，不易被淀粉酶作用，使酶解力较小.

3 结 语

采用普通玉米淀粉和糯玉米淀粉为原料，研究水浴加热和微波加热对淀粉糊化的影响发现，随着水浴温度和微波功率的增加以及糊化时间的延长，普通玉米淀粉和糯玉米淀粉的碘兰值和酶解力逐渐上升，其中微波加热淀粉的糊化速度大于水浴加热，但微波加热淀粉糊的碘兰值和酶解力比水浴加热低.原因可能是微波加热时，淀粉分子结构发生改变，使淀粉的分子质量下降，晶型结构改变，淀粉颗粒在水中的润胀性能下降，形成的淀粉糊更紧密，不易和淀粉酶反应，导致微波加热淀粉糊的碘兰值和酶解力较小.与水浴法相比，微波加热的升温速度较快，所以微波糊化淀粉的速度较水浴快.

[1] 李欣欣. 蜡质玉米变性淀粉的制备及其应用研究[D]. 长春: 吉林大学, 2013.1-2

[2] 赵 凯. 淀粉非化学改性技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2008.2-10.

[3] MATVEEVA Y I, SOESTC J J, NIEMAND C,etal. The relationship between thermodynamic and structural properties of low and high amylose maize starches [J]. Carbohydrate Polymers, 2001, 44: 151-160.

[4] SINGH M, BYARS J A. Jet-cooked high amylose corn starch and shortening composites for use in cake icings [J]. Journal of Food Science, 2011, 76(8): 530-535.

[5] SHARMA A, YADAV B S, RITIKA. Resistant starch: physiological roles and food applications [J]. Food Reviews International, 2008, 24: 193-234.

[6] 周家春. 食品工业新技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004.

[7] 侯汉学, 董海洲, 王建民, 等. 羟丙基磷酸交联糯玉米淀粉的性质及其作为面条品质改良剂的研究[J]. 食品与发酵工业, 2004, 30(6): 17-21.

[8] 李兰红. 不同交联剂制备的蜡质玉米复合变性淀粉在酸奶中的应用研究[J]. 乳业科学与技术, 2009, 138(5): 218-220.

[9] 汤曼曼, 韩雪梅, 邓 宇. 磷酸-氨基甲酸淀粉酯的合成及在造纸中的应用[J]. 纸和造纸, 2014, 6(13): 51-55.

[10] 陈丽华. 变性淀粉在纺织工业中的应用[J]. 天津纺织工学院院报, 1998, 18(l): 25-27.

[11] 杨志清. 醋酸酯淀粉浆料在轻纱上浆中的应用[J]. 现代纺织技术, 2003, 11(4): 13-15.

[12] 王淑梅, 杨益毅. 造纸工业中的变性淀粉[J]. 化工时刊, 2005, 19(12): 57-58.

[13] 邵正萍. 酯化淀粉PVA共混浆膜力学性能的研究[D]. 无锡: 江南大学, 2008.

[14] 邹国享, 邹新良, 瞿金平. 淀粉/PVA降解塑料耐水性能的研究[J]. 塑料科技, 2008, 36(2): 54-58.

[15] 王承刚, 徐卫兵, 周正发. 玉米淀粉/PVA复合膜的制备[J]. 生物降解材料, 2010, 7: 57-59.

[16] PARK H R, CHOUGH S H, YUN Y H. Properties of starch/PVA blend films containing citric acid as additive [J]. Journal of Polymers and the Environment, 2005, 13(4): 375-381.

[17] LIU H S, LIU Y, XIE F W,etal. Gelatinization of corn starch with different amylose / amylopectin content [J]. Carbohydrate Polymers, 2006: 1-7.

[18] 赵思明, 熊善柏, 俞兰苓. 稻米淀粉糊老化动力学研究[J]. 农业工程学报, 2003, 19(1): 37-39.

[19] LARES M, PEREZ E. Determination of the mineral fraetion and rheologieal properties of mierowave modified starch from Canna Edulis [J]. Plant foods for human nutrition, 2006, 61: 109-113.

[20] PALAV T, SEETHARAMAN K. Mechanism of starch gelatinization and polymer leaching during microwave heating [J]. Carbohydrate Polymers, 2006, 65: 364-370.

[21] 张 民, 吴 娜, 董家美, 等. 不同改性方法对大米淀粉理化性质及颗粒结构的影响[J]. 现代食品科技, 2013, 29(1): 19-23.

[22] 赵 丹，徐 忠，罗秋影，等.马铃薯交联羟丙基淀粉的制备研究[J].哈尔滨商业大学学报：自然科学版，2013，29(4)：426-428.

Effect of microwave on paste property of corn starch and waxy corn starch

XU Zhong, LIU Xue-wei, WANG Zhi-peng, XU Qiao-jiao, ZHAO Dan

(School of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China)

With corn starch and waxy corn starch as raw material, the influence of microwave radation and water bath heating on blue value and enzyme hydrolysability of corn starch and waxy corn starch paste was studied. The results indicated that the blue value and enzyme hydrolysability of starch paste prepared by microwave and water bath heating increased as the prolonging of heating time during gelatinization. The gelatinization rate of starch paste prepared by microwave was faster. But the blue value and enzyme hydrolysability of starch paste prepared by microwave were lower than by water bath heating.

corn starch; waxy corn starch; microwave; paste property

2015-03-11.

黑龙江省高校科技创新团队建设计划项目(2010td04)

徐 忠(1964-)，男，博士，教授，研究方向：淀粉化学及加工技术.

TS231

A

1672-0946(2015)03-0330-05