康欣月，王立梅，孙姜，岳月，齐斌，*

（1.常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏常熟 215500；2.吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春130118；3.中海海洋无锡海洋工程装备有限公司，江苏无锡214000）

竹豆淀粉理化性质的研究

康欣月1，2，王立梅1，孙姜3，岳月1，齐斌1，*

（1.常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏常熟 215500；2.吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春130118；3.中海海洋无锡海洋工程装备有限公司，江苏无锡214000）

通过水磨法提取竹豆淀粉，并以马铃薯淀粉和玉米淀粉作对照，研究了竹豆淀粉的理化特性。实验结果表明：竹豆淀粉中直链淀粉含量高于马铃薯淀粉和玉米淀粉；溶解度和膨胀势低于马铃薯淀粉但高于玉米淀粉；透明度最低，冻融稳定性最高；凝胶特性中的黏聚性和恢复性较强，硬度较大；糊化特性中的破损值最小，回生值最大，黏度和糊化温度较高。因此，可以根据竹豆淀粉的理化特性和不同类型食品品质特性的要求将竹豆淀粉应用到各种食品中。

竹豆；淀粉；理化性质；应用

竹豆，又称饭豆、精米豆、揽豆或者爬山豆等，是豆科蝶形花亚科菜豆族豇豆属中的一个栽培种，各地名称不一，外形与绿豆相似，呈长筒形，黄绿色，种脐红色，边缘凸出，中间凹入[1-2]。竹豆的营养成分极其丰富，不仅富含淀粉、蛋白质和粗纤维，而且含有钙、磷、铁等矿物质元素以及维生素B1、维生素B2、维生素C等[3-4]。与其他杂豆类相比，竹豆煮食味道鲜美，口感滑润，可与大米一同煮粥、做饭、包粽子或替代绿豆制作清凉饮料，其营养价值远高于绿豆和其它杂豆。

淀粉是植物经光合作用生成的多聚葡萄糖高分子碳水化合物，主要存在于植物的果实、种子和根块中[5]，在食品、纺织、化工原料以及包装材料等领域应用广泛[6-7]。其理化特性主要包括糊化特性，溶解性，膨胀性及凝胶特性等[8]。根据淀粉来源的不同，可将淀粉分为禾谷类淀粉，薯类淀粉，豆类淀粉和其他淀粉四类[9]。豆类淀粉作为淀粉四大来源之一，近年来得到了广泛的关注。目前，已经有研究者对绿豆淀粉，鹰嘴豆淀粉以及芸豆淀粉等一些杂豆淀粉的理化特性进行了相关报道[10-12]，竹豆具有较高的营养价值，而淀粉作为其重要组成，对其加工品质有着至关重要的影响，但是目前关于竹豆淀粉的研究报道几乎为空白，因此，本研究采用水磨法提取竹豆淀粉，并以马铃薯淀粉和玉米淀粉作对照，对竹豆淀粉的理化特性进行了研究，以期能够为竹豆淀粉在食品领域的开发和利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 原料

竹豆：吉林省通榆县鹤香米业有限责任公司；马铃薯淀粉和玉米淀粉：苏州高峰淀粉有限公司。

1.1.2 试剂

直链淀粉支链淀粉标准品：美国SIGMA公司；氢氧化钠、石油醚、乙醇和葡萄糖：江苏强盛功能化学股份有限公司，所有试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

CR22GII高速冷冻离心机：日本东京日立KoKi有限公司；Milli-Q advantage超纯水仪：美国Millipore公司；UV-2450紫外分光光度计：日本岛津公司；MCR 301旋转流变仪：奥地利Anton paar公司；TA-XT Express物性仪：英国SMS公司。

1.3 方法

1.3.1 竹豆淀粉的提取

采用水磨法[13]提取竹豆淀粉，取适量竹豆，用蒸馏水清洗并沥干，置于烧杯中，加入0.3%NaSO3溶液，浸泡4 h蒸馏水清洗至中性；用搅拌机将竹豆研磨成匀浆液，200目过筛，再用胶体磨均质后收集滤液（此过程除去纤维）；将上述滤液于4 000 r/min离心20 min，取下层沉淀加入0.02%NaOH溶液，用玻璃棒搅拌均匀，于45℃恒温水浴振荡器中振荡1 h，再次离心收集沉淀（此过程除去蛋白），用蒸馏水洗涤3次并去除上层膏状物，即为湿竹豆淀粉；最后将湿竹豆淀粉置于35℃干燥箱中干燥48 h即为干竹豆淀粉。

1.3.2 淀粉基本成分的测定

水分、蛋白、脂肪、灰分、淀粉和直链淀粉的测定分别按照GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的第一法直接干燥法，GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中的第一法凯氏定氮法，GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的测定》中的第一法索氏抽提法，GB/T 5009.4-2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》中的第一法食品中总灰分的测定，GB/T 5009.9-2008《食品中淀粉的测定》中的第一法酶水解法以及GB/T 15683-2008《大米直链淀粉含量的测定》进行。

1.3.3 淀粉溶解度和膨胀势的测定

将淀粉样品配成质量分数2.0%的淀粉乳，在温度分别为 55、65、75、85、95 ℃的水浴中加热 30 min，并不停地搅拌，防止淀粉沉淀，于3500 r/min下离心25 min，将上清液在蒸气浴上蒸干后连同沉淀于105℃烘至恒重并称重，按下式计算，溶解度/%=上清液蒸干恒重后的质量/干淀粉样品的质量×100，膨胀势/%=沉淀物的质量/干淀粉的质量/（1-溶解度）[14]。

1.3.4 淀粉透明度的测定

称取一定量的淀粉样品配成质量分数1.0%的淀粉乳，在沸水浴中加热搅拌30 min，使之充分糊化后加入蒸馏水补充到原体积，冷却至室温，每隔10 h用分光光度计在620 nm波长下，以蒸馏水为空白对照，测定淀粉的透光率，以透光率来表示透明度[15]。

1.3.5 淀粉冻融稳定性的测定

称取一定量的淀粉样品配成质量分数为6.0%的淀粉乳，在沸水浴中加热搅拌30 min，使之充分糊化，并保持淀粉糊的浓度不变，冷却至室温，在-20℃的冰箱中，冷却成胶冻，24 h后取出，在室温下自然解冻，以4 000 r/min离心30 min，弃去上清液，称沉淀物的质量，反复冻融7次，计算析水率，以析水率来表示冻融稳定性，析水率/%=（糊重-沉淀物重）/糊重×100[16]。

1.3.6 淀粉凝胶特性的测定

将淀粉样品配成质量分数为8.0%的淀粉乳，在沸水浴中加热搅拌30 min，使之充分糊化，取出冷却至室温，用蒸馏水补充至原体积，在4℃冰箱放置24 h，在室温下用物性仪测定淀粉的凝胶特性，参数设置为测试前速度2mm/s，触发力2.0g，测试中速度2.0 mm/s，测试后速度5.0 mm/s，穿刺距离10.0 mm，探头P/0.5圆柱型[17]。

1.3.7 淀粉糊化特性的测定

将淀粉样品配成质量分数为8.0%的淀粉乳，搅拌均匀后，置于流变仪中测定淀粉的糊化特性，从50℃开始升温，以0.1℃/s的速率加热至95℃，保温5 min，再以0.1℃/s的速率冷却至50℃，在此温度下保温2 min[18]。

1.3.8 数据统计与分析

各组试验均重复3次平行，采用SPSS Statistics 17.0进行统计分析，Origin 8.0作图，P＜0.05表示存在显著性差异并用小写字母标注。

2 结果与分析

2.1 淀粉基本成分的测定结果

竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的基本成分结果见表1。

表1 竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的基本成分Table 1 Basic constituent of bamboo bean starch，potato starch and corn starch

由表1可知，通过水磨法制备的竹豆淀粉水分在9%～12%之间，低于马铃薯淀粉和玉米淀粉的水分含量；蛋白质残留量在0.20%～0.40%之间，与汪丽萍等[19]报道的豆类淀粉的蛋白质残留量在0.20%～2.50%之间相符，但是高于马铃薯淀粉和玉米淀粉的蛋白残留量，这可能是由于竹豆本身蛋白质含量较高，在淀粉提取过程中部分蛋白质易与淀粉发生共价键结合，从而使得竹豆淀粉中蛋白质残留量偏高[18]；脂肪含量在0.05%～0.20%之间，与马铃薯淀粉脂肪含量一致而小于玉米淀粉的脂肪含量；淀粉含量在85%～92%之间，说明水磨法提取的竹豆淀粉纯度较高；灰分含量在0.10%～0.20%之间，与马铃薯淀粉和玉米淀粉的灰分含量一致；此外，竹豆淀粉中直链淀粉的含量较高，达到38.54%±0.42%，显著高于玉米淀粉和马铃薯淀粉的直链淀粉含量，与陈振家等[20]报道的红豆淀粉的直链淀粉含量相似。因此，相对于马铃薯淀粉和玉米淀粉而言，通过水磨法提取的竹豆淀粉品质较好。

2.2 淀粉的溶解度和膨胀势

竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的溶解度和膨胀势结果见图1。

由图1可知，3种淀粉的溶解度和膨胀势均随着温度的升高而增大，这主要是由于随着温度的上升，淀粉颗粒不断受热膨胀，膨胀势逐渐增加，同时微晶束开始松动，极性基团暴露，与水分子之间以氢键结合，淀粉开始溶解，继续加热淀粉颗粒崩解，直链和支链淀粉游离出来，溶解度随之增加[21]；竹豆淀粉与玉米淀粉的溶解度和膨胀势随温度变化的趋势相似，均呈现出随着温度升高先缓慢增加后快速增加再缓慢增加的趋势，而马铃薯淀粉则呈现出先缓慢增加后快速增加的趋势；在65℃～95℃之间，竹豆淀粉和玉米淀粉的溶解度和膨胀势远低于马铃薯淀粉，说明竹豆淀粉和玉米淀粉属于限制型膨胀淀粉，其分子结构相对稳定，受温度影响较小，而马铃薯淀粉属于高膨胀型淀粉，其分子结构更易受温度影响，可能与其含有磷酸根基团有关[13，22]。

图1 竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的溶解度和膨胀势

2.3 淀粉的透明度

竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的透明度结果见图2。

图2 竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的透明度Fig.2 Transparency of bamboo bean starch，potato starch and corn starch

由图2可知，3种淀粉的透光率均呈现出随着时间的增加而降低的趋势，这主要是由于随着时间的延长，温度逐渐下降，淀粉分子间被破坏的氢键重新结合排列，形成胶体，从而降低淀粉的透明度[23]；透光率的高低反映了淀粉透明度的高低，透光率低则透明度低[24]，竹豆淀粉的透光率在前30 h高于玉米淀粉，30 h～50 h低于玉米淀粉，而竹豆淀粉和玉米淀粉的透光率均低于马铃薯淀粉，说明相对于玉米淀粉和马铃薯淀粉而言，竹豆淀粉的透明度较低，这可能和竹豆淀粉中直链淀粉的含量较高有关[25]。

2.4 淀粉的冻融稳定性

竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的冻融稳定性结果见图3。

图3 竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的冻融稳定性Fig.3 Freeze-thaw stability of bamboo bean starch，potato starch and corn starch

由图3可知，3种淀粉的析水率变化规律相似，均呈现出随着冻融次数的增加先快速上升后趋于稳定的趋势，这主要是由于在温度逐渐降低的情况下，溶液中的淀粉分子运动减弱，分子链趋向于平行排列，直链淀粉分子相互间生成氢键，重新排列和缔合成结晶度较高的结构发生沉淀，或是相互形成局部紧密集聚状的不溶于水的非结晶状凝胶，破坏了溶液的胶体性质[26]；析水率的高低反映了淀粉冻融稳定性的好坏，析水率低则冻融稳定性好[27]，竹豆淀粉的析水率最低，玉米淀粉次之，马铃薯淀粉最高，说明相对于玉米淀粉和马铃薯淀粉而言，竹豆淀粉的冻融稳定性较好，这可能是由于在冷却冷藏期间竹豆淀粉分子之间不易于取向排列形成氢键，这样就把不易将淀粉分子结合的水分排挤出来。

2.5 淀粉的凝胶特性

竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的凝胶特性结果见表2。

由表2可知，竹豆淀粉的硬度和胶着性高于马铃薯淀粉和玉米淀粉，黏聚性和恢复性与马铃薯淀粉一致并高于玉米淀粉，弹性与马铃薯淀粉和玉米淀粉无显著差异；竹豆淀粉的黏聚性较高，表明竹豆淀粉凝胶内部的粘结程度较高，抵抗外界破坏的能力较强；此外，竹豆淀粉的恢复性较强，表明竹豆淀粉凝胶受到外力影响后回复到原来形状的能力较强。

表2 竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的凝胶特性Table 2 Gel property of bamboo bean starch，potato starch and corn starch

2.6 淀粉的糊化特性

竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的糊化特性结果见表3。

表3 竹豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的糊化特性Table 3 Pasting property of bamboo bean starch，potato starch and corn starch

由表3可知，竹豆淀粉的峰值黏度低于马铃薯淀粉但高于玉米淀粉，淀粉糊化时，晶体崩解，淀粉颗粒开始膨胀，黏度升高，并达到峰值黏度，反映了淀粉的膨胀力，淀粉的峰值黏度越高，膨胀力越大[28]，说明竹豆淀粉的膨胀力高于玉米淀粉但低于马铃薯淀粉；竹豆淀粉的破损值低于马铃薯淀粉和玉米淀粉，破损值为峰值黏度与谷值黏度的差值，反映了淀粉在高温时的稳定能力，破损值越小，表示淀粉热稳定性越好[23]，说明相对于马铃薯淀粉和玉米淀粉而言，竹豆淀粉的热稳定性较好；竹豆淀粉的回生值大于马铃薯淀粉和玉米淀粉，回生值为终黏度与谷值黏度的差值，反映了淀粉的冷稳定性及抗老化能力，回生值越大，表示淀粉冷稳定性越差，越易老化[29]，说明相对于马铃薯淀粉和玉米淀粉而言，竹豆淀粉的冷稳定性和抗老化能力较差；此外，竹豆淀粉的最终黏度高于马铃薯淀粉和玉米淀粉，糊化温度与玉米淀粉一致并高于马铃薯淀粉，说明竹豆淀粉的黏度和糊化温度较高。

3 结论

本实验对竹豆淀粉的基本理化特性进行了分析研究，以马铃薯淀粉和玉米淀粉为对照组，结果表明：竹豆淀粉的溶解度、膨胀度和透明度较低，冻融稳定性较好，适合添加到速冻水饺和速冻汤圆等速冻即食的食品中；竹豆淀粉中直链淀粉的含量为38.54%，分别是马铃薯淀粉和玉米淀粉的1.91和1.52倍，其直链淀粉含量较高，可适度代替油脂添加到高油脂含量的食品中，改善油腻感，减轻高油脂含量对肥胖人群的不利影响[30]；硬度为886.75，是马铃薯淀粉的3.08倍，玉米淀粉的6.04倍，其硬度较高，不适合直接应用到柔韧性要求较高的食品加工中；胶着性为736.64，分别是马铃薯和玉米淀粉的2.98和7.36倍；黏聚性、弹性和恢复性与马铃薯和玉米淀粉基本一致，破损值与玉米淀粉接近，是马铃薯淀粉的20.44%；糊化温度71.26℃，接近于玉米淀粉的糊化温度，稍高于马铃薯淀粉的糊化温度，较适合制作热加工处理的食品。

目前，对于竹豆淀粉理化特性方面的研究鲜有报道，本实验通过分析研究竹豆淀粉的基本理化性质，并与常规的玉米淀粉和马铃薯淀粉做对比，探究了竹豆淀粉的可利用性，可以根据竹豆淀粉的理化特性以及不同类型食品品质特性的需求将其应用到各种类型的食品中，为竹豆淀粉在食品领域的开发和利用提供了理论依据。

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Study on the Physical and Chemical Properties of Bamboo Beans Starch

KANG Xin-yue1，2，WANG Li-mei1，SUN Jiang3，YUE Yue1，QI Bin1，*
（1.College of Biological and Food Engineering，Changshu Institute of Technology，Changshu 215500，Jiangsu，China；2.School of Food Science and Engineering，Jilin Agriculture University，Changchun 130118，Jilin，China；3.Wuxi Ocean Engineering Equipment Co.，Ltd.of Zhonghai Ocean，Wuxi 214000，Jiangsu，China）

Bamboo bean starch was extracted by using wet milling processing and its physicochemical property was researched using potato and corn starch as contrast.The results indicated that amylase content of bamboo bean starch was higher than that of potato and corn starch.Solubility and swelling power were lower than that of potato starch but higher than corn starch.Transparency was the lowest and freeze-thaw stability was the highest.Besides，it owned relatively high cohesiveness，restoration and hardness of gel property.Also，lowest breakdown value，highest retrogradation value，relatively high viscosity and pasting temperature of pasting property were shown in bamboo bean starch.Hence，bamboo bean starch could be applied to various foods according to the physicochemical property of bamboo bean starch and quality requirement of foods.

bamboo bean；starch；physical and chemical properties；application

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.22.004

国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2013AA102203-03）

康欣月（1990—），女（满），硕士研究生，研究方向：粮食、油脂与植物蛋白工程。

*通信作者：齐斌（1965—），男（汉），教授，博士，研究方向：粮食、油脂与植物蛋白工程。

2017-04-09