姜倩倩，田耀旗，金征宇

（1.烟台大学文经学院，山东烟台264000；2.江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡214122）

随着低碳环保加工技术的发展，微波辐射技术在 食品工业的应用日趋广泛，但是目前以水为载体的微波加热行为主要侧重于干燥、漂烫和灭菌[1-5]，而以加热熟化为主旨的微波加工技术鲜有推广。淀粉是具有丰富来源的可再生性资源，也是人类食物的重要来源。目前微波技术主要应用于淀粉改性方面，与干热处理、湿热处理相比，微波处理更加方便、快捷且效果显著[6-12]。近年来随着淀粉工业的发展，淀粉的应用范围不断扩大，对淀粉加工品质的要求也越来越高[13-20]，所以对淀粉的加热技术和机理以及加工品质的研究显得极为重要。此外，在微波加工过程中，水分的响应形式与传统加热不同，但未见针对微波加热下淀粉种类及组成的影响研究及水分影响的机理综合研究。所以本试验拟采用具有代表性的3 种不同淀粉：马铃薯淀粉、玉米淀粉、绿豆淀粉为试验对象，研究其在微波辐射加热条件下性质的差异性，并探讨产生性质差异的形成机理，有利于开发针对传统主食的微波加工控制技术，也为微波加热淀粉类制品的生产及品质控制提供重要的科学参考依据，并拓宽开展水分及淀粉组成等因素引发淀粉微波加热特性变化的研究领域。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯淀粉：山东招远市温记食品有限公司；玉米淀粉：山东东都食品有限公司；绿豆淀粉：江南大学食品科学与技术国家重点实验室湿法提取；Megazyme淀粉总量/直链淀粉检测试剂盒：北京博欧实德生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

CW-2000 微波萃取仪：上海新拓微波溶样测试有限公司；Pyris-1 差示量热仪（differential scanning calorimetry，DSC）：Perkin-Elmer 公司；HH-2 电热恒温水浴锅：上海浦东物理光学仪器厂；TA-XT2i 质构仪：英国SMS 公司。

1.3 方法

1.3.1 淀粉的湿法制备

将称取的原料清洗去杂质，浸泡后打浆，充分过滤并将滤液静置5 h，将上清液去除，然后进行4 000 r/min离心，得到的白色物质在烘箱进行烘干，粉碎机粉碎后过100 目筛，筛下物即为所需淀粉。

1.3.2 淀粉含量组成测定

利用Megazyme 淀粉总量/直链淀粉检测试剂盒测定。

1.3.3 淀粉凝胶的制备

分别将马铃薯淀粉、玉米淀粉、绿豆淀粉按质量比1∶3 加入蒸馏水，恒温水浴锅中保温浸泡0.5 h，然后分别采用微波输出功率500 W 条件和水浴锅使其加热糊化。所得的样品取出一部分进行糊化性质的测定。剩下的凝胶样品密封后，放置在冷藏4 ℃条件下，分别于 1、3、5、7、14 d 后取出进行干燥粉碎过筛，并进行回生性质的测定。

1.3.4 水分含量的测定

在105 ℃干燥箱中，先将空铝盒烘至恒重，记录数据后再称取适量样品放置盒中，继续在105 ℃条件下干燥至恒重。

水分含量/%=（干燥前后试样和盒重质量差）/（干燥前后盒重质量差）×100

1.3.5 质构性质的测定

3.方法与用药方案：采用罗马Ⅲ标准流行病学调查问卷(Rome Ⅲ-MQ)[1]，每个入组成员调查2个时间点，分别为长远航前及长远航后3个月。因各种原因未完成调查或中途退出共18人，符合FC诊断标准共61人，其中长远航前诊断FC患者23人，长远航中新增FC患者38人。

依据全质构曲线（见图1），采用前后两次压缩测定模式，测前及测后的速度分别设定为2.0 mm/s 和0.5 mm/s。具体的测定速度设定为0.5 mm/s，其中压缩比例设定为75%，记录相关参数值。

图1 全质构曲线Fig.1 The standard curve of texture

1.3.6 淀粉热特性的测定

采用差示量热仪测定3 种淀粉的热特性。取空铝盒后加入样品及质量比为1∶2 的蒸馏水，平衡后进行测定，温度范围设定为25 ℃～95 ℃，测定速率设定10 ℃/min。多次测定后将初始温度（To）、峰值温度（Tp）、终止温度（Tc）和晶体融化焓变 ΔH 的平均值记录下。

2 结果与分析

2.1 直链淀粉含量的差异

3 种淀粉的淀粉组成见表1。

表1 3 种淀粉的淀粉组成Table1 The compositions of different starches

由表1 试验结果可以明显看出，马铃薯淀粉、玉米淀粉、绿豆淀粉的总淀粉含量没有明显的差异性，都达到了90%以上，但是3 种淀粉的直链淀粉含量具有显著的差异性。马铃薯淀粉和玉米淀粉所含的直链淀粉量明显低于绿豆淀粉。直链淀粉的链状结构在溶液中空间障碍小，易于取向，故易于回生。直链淀粉还可以与碘、脂质等物质形成复合物，还可以与支链淀粉形成一个很强的凝胶网状结构，所以说直链淀粉含量是影响淀粉性质的一个重要指标。

2.2 水分含量的差异

3 种淀粉凝胶的水分含量见表2。

表2 3 种淀粉凝胶的水分含量Table 2 Moisture content of different starches by two heat treatments

由表2 试验结果可知，在微波加热和传统加热条件下，3 种淀粉凝胶的水分含量平均值存在差异性，水分含量由高到低依次是马铃薯淀粉＞玉米淀粉＞绿豆淀粉。这说明在淀粉的糊化过程中，不同种类的淀粉的膨胀程度以及吸水能力不同。另外与普通加热制备的淀粉凝胶相比，微波加热的样品水分含量稍微偏高些，这是由于微波加热与普通加热中，质热传递的形式有本质的区别。普通加热中，淀粉颗粒结晶层的破坏和颗粒的膨胀基本为同步进行，但微波加热的速率和效率很高，水分子等极性分子会快速的运动及发生碰撞，所以淀粉颗粒的结晶层会先消失。但是颗粒膨胀会有所滞后，也会导致淀粉分子链的迁移困难程度增加，从而使得淀粉链与水分子的缔合程度减小。

2.3 质构性质的差异

3 种淀粉凝胶的质构性质见表3。

表3 3 种淀粉凝胶的质构性质Table 3 Texture properties of different starch gels by two heat treatments

由表3 试验结果可以看出，同一种加热条件下，绿豆淀粉凝胶的强度明显高于其他两种淀粉，这是因为在淀粉凝胶中，直链淀粉的含量与凝胶质构的性质密切相关，绿豆淀粉所含的直链淀粉量较多，这与前面试验结果也一致。又由于微波辐射加热中，3 种淀粉颗粒的膨胀破裂受到一定的限制，从而导致可溶性直链淀粉的含量较低，所以普通加热的3 种淀粉凝胶的强度稍大于微波加热的样品强度。实验结果可得微波加热的凝胶样品内聚性较大，这可能是因为在微波辐射下淀粉凝胶形成的微观结构更致密些。

2.4 淀粉热特性的差异

冷藏下淀粉的热力学参数见表4。

表4 冷藏下淀粉的热力学参数Table 4 Thermal properties of stored starches

续表4 冷藏下淀粉的热力学参数Continue table 4 Thermal properties of stored starches

由表4 试验结果可知，在相同的加热条件下，相同的储存时间下，绿豆淀粉凝胶的起始温度、峰值温度、终值温度及焓变值都高于马铃薯淀粉、玉米淀粉，这可能与绿豆淀粉颗粒结构及分子结构有关，说明其内部结构更加致密有序。并且绿豆淀粉的直链淀粉含量较高，在淀粉凝胶冷却过程中，直链淀粉链会相互交联聚合形成结构相，支链淀粉会成为分散相，较多的直链淀粉会增加淀粉间交联程度，增加凝胶的重结晶程度。

与普通加热相比，微波加热的马铃薯淀粉、玉米淀粉、绿豆淀粉凝胶的起始温度、峰值温度、终值温度没有出现明显差异，但凝胶的焓变值明显较低。这也与前面的试验结果一致，微波加热的淀粉凝胶水分含量较高，水分子更容易进去直链淀粉分子间，减少淀粉分子链间氢键的形成数目，且微波加热过程中淀粉颗粒膨胀破裂度较小，溶出的直链淀粉量较少，所以冷藏中淀粉的重结晶程度减小，这表明微波加热可以作为减缓淀粉基食品的老化程度的有效加工方法。

3 结论

1）在同一种加热条件下，与马铃薯淀粉、玉米淀粉相比，绿豆淀粉凝胶的水分含量较少，凝胶强度较高，内聚性较大且回生度较大，这与其直链淀粉含量及颗粒结构密切相关。

2）与普通加热相比，微波加热可以一定程度上改善淀粉凝胶的质构品质特性，减缓淀粉基食品的老化程度，在淀粉制品加工生产中具有广泛的应用前景。

3）微波物理辐射下造成的淀粉凝胶的性质差异原因还需从微观的分子间相互作用来阐释，相互作用的深度机理还有待进一步研究。