李子钰，余世锋

齐齐哈尔大学食品与生物工程学院（齐齐哈尔 161006）

中国玉米淀粉资源非常丰富，2018年中国玉米淀粉产量2 815万 t。由于天然玉米淀粉颗粒存在性质缺陷，限制其在食品等领域的广泛应用，因而在使用过程中通常需经过改性加工，改变淀粉理化性质，扩大其在食品、医药、化工、材料等领域的用途。目前，玉米淀粉改性方法主要有化学法、物理法和生物法等[1-2]，化学法因引入化学试剂而存在安全性问题，生物法改性因需要酶而成本较高，物理法因安全高效是目前常用的一种淀粉改性方法，高压湿热处理是淀粉物理改性最受欢迎的方法之一[3-5]。通常淀粉只有在水分和热量发生改变的情况下，才会发生结构的变化，从而改变淀粉颗粒的理化性质[6]，高压湿热这一方法正是通过对温度、压强及水分的控制，使淀粉颗粒发生物理变化，从而改变淀粉的结构性质。在各种物理改性淀粉方法中，高压技术是非热力物理加工技术，具有良好应用前景[7]。日本在食品高压处理技术方面居国际领先地位，该技术在德国、美国、英国、法国、韩国等许多工业发达国家也受到普遍重视[8-9]。但在高压处理淀粉这一领域，通过高压处理改变玉米淀粉回生性质的研究报道不多，玉米淀粉回生与湿热处理温度和压力间的关系还不十分清楚。因此，试验以玉米淀粉为研究对象，采用高压湿热处理玉米淀粉，进而探究高压湿热处理对玉米淀粉回生性质的影响，可为淀粉类食品加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玉米淀粉（水分11.55%，黑龙江龙凤玉米开发有限公司）。

1.2 仪器与设备

BL-500ML型高压反应釜；DSC-Q20型差示扫描量热仪；WGL-125B型电热鼓风干燥箱；UV-5100型紫外分光光度计；SHA-B型水浴恒温振荡器；FW80型高速万能粉碎机。

1.3 方法

1.3.1 高压湿热处理

称取20 g玉米淀粉，配制成质量分数10%玉米淀粉悬浊液，采用高压反应釜将配制好的淀粉悬浊液进行压热处理，处理时间分别为0.5，3和6 h，处理温度和压强分别为110 ℃（0.042 MPa），130 ℃（0.169MPa）和150 ℃（0.375 MPa），一段时间后取出，40 ℃下烘干48 h后，粉碎，过孔径0.150 mm筛，获得样品。

1.3.2 浊度测定

采用Sodhi等[10]方法来测定大米淀粉及米粉的浊度：配制1%玉米淀粉或米粉悬浮液，沸水中加热1 h，并不停地搅拌，迅速冷却悬浮液至室温，把样品在4 ℃冰箱内放置14 d，定时取样测试，以水做参比，在640nm下测定其吸光度。

1.3.3 淀粉回生性质测定

采用DSC-Q20型差示扫描量热仪测定淀粉的回生性质：用铝制坩埚（T060601）称取4.0 mg（干基）淀粉，按质量比1∶2加入蒸馏水，压盖密封后糊化30min，后置于4 ℃冰箱贮藏，定时取样，以空坩埚为参比，扫描温度范围为10～140 ℃，扫描速率10 ℃/min，测定其回生性质。

1.4 数据分析

采用Origin 7.0软件统计分析和绘图。

2 结果与分析

2.1 浊度

2.1.1 高压湿热处理时间对玉米淀粉浊度的影响

压热处理时间对玉米淀粉的浊度影响如图1所示。浊度反应淀粉糊液凝沉能力的大小，浊度值越大，溶液内分子交联重聚作用越强，淀粉凝沉性越强；浊度值越小，分子间交联作用较弱，凝沉性越弱，越不易凝沉[11-12]。从图1可知，经高压湿热处理的玉米淀粉在0～5 d内浊度显著增长，5～14 d浊度逐渐趋于平稳，这可能由于直链淀粉的短期迅速凝沉导致了淀粉悬浊液的迅速凝沉，引起了淀粉悬浊液的浊度变化[12]。在同一温度压强下，随着处理时间的增长，玉米淀粉浊度的变化幅度逐渐减小，在处理条件为150℃（0.375 MPa）下这一现象最为明显；处理条件为150 ℃（0.375 MPa）、6 h时，玉米淀粉的浊度变化不明显，最终稳定在0.38。这是由于随着处理时间的增长，对玉米淀粉颗粒的破坏也随之增大，使得溶液内分子交联重聚作用减弱，越不易凝沉，浊度也随之减小。

图1 高压湿热处理不同时间下玉米淀粉14 d浊度变化

2.1.2 高压湿热处理温度与压强对玉米淀粉浊度的影响

压热处理温度与压强对玉米淀粉浊度的影响如图2所示。经高压湿热处理的玉米淀粉在0～5 d内浊度显著增长，5～14 d内浊度逐渐趋于平稳；在同一处理时间下，随着处理温度与压强增大，玉米淀粉浊度的变化幅度逐渐变小，在150 ℃（0.375 MPa）下玉米淀粉的浊度最小，且处理时间6 h的样品浊度变化不明显。这是由于随着温度与压强增大，对玉米淀粉颗粒的破坏也随之增大，使得溶液内分子交联重聚作用减弱，越不易凝沉，浊度变化也随之减小。

图2 高压湿热处理不同时间下玉米淀粉14天回生糊化峰值变化

2.2 回生焓变

2.2.1 高压湿热处理时间对玉米淀粉回生焓变的影响

淀粉的回生分为短期回生和长期回生。短期回生主要是直链淀粉的重结晶作用，而长期回生则是由支链淀粉所引起。淀粉的回生焓值反映支链淀粉晶体的熔化[13]，随着贮藏时间延长，在DSC上表现为回生焓值逐步增大[14]。压热处理时间玉米淀粉回生焓变的影响如图3所示，经高压湿热处理的淀粉样品的回生焓变值在0～7 d内显著上升，7～14 d回生焓变值趋于平稳。这是由于在贮藏期间淀粉分子迅速聚合，随着时间的增长淀粉的重结晶作用也随之完成，回生焓变值逐渐趋于稳定。在同一温度压强下，随着压热处理时间增加，玉米淀粉回生焓值的变化幅度也随之减小，处理条件为150 ℃（0.375 MPa）下这一现象最为明显。而回生焓值越高回生速率越快[15]，因而随着压热处理时间增加，逐渐对玉米淀粉的回生起到抑制作用。150 ℃（0.375 MPa）条件下，不同处理时间下的玉米淀粉回生焓的变化幅度差异最为显著，处理时间6 h时，玉米淀粉的回生焓变值变化幅度不明显，说明在此条件下可以起到抑制玉米淀粉回生的作用。因此，在实际工业生产过程中，可以通过控制热处理时间以达到抑制淀粉回生过程。

图3 高压湿热处理不同时间下玉米淀粉14 d回生焓变值变化

2.2.2 高压湿热处理温度与压强对玉米淀粉回生焓变的影响

压热处理温度与压强对玉米淀粉回生焓变的影响如图4所示。经高压湿热处理的淀粉样品的回生焓变值在0～7 d内显著上升，7～14 d回生焓变值趋于平稳。由图4可知，在同一处理时间下，随着处理温度和压强升高，玉米淀粉回生焓值的变化幅度也随之减小，这是由于随着温度和压强升高，对玉米淀粉分子的破坏逐渐增大，淀粉分子的重结晶能力也随之减弱，焓变值也随之减小。处理条件为150 ℃（0.375 MPa）、处理6 h时，淀粉样品回生焓变值变化幅度不明显，回生不明显，说明在此条件下可以起到抑制玉米淀粉回生的作用。因此，在实际工业生产过程中，可以通过控制热处理温度以达到抑制淀粉回生过程。

图4 高压湿热处理不同温度和压强下玉米淀粉14 d回生焓变值变化

3 结论与讨论

高压湿热处理对玉米淀粉的浊度有显著影响。温度压强一定时，随着压热处理时间增长，玉米淀粉浊度的变化幅度逐渐减小；处理时间一定时，随着压热处理温度与压强增大，玉米淀粉浊度的变化幅度逐渐变小，处理条件为150 ℃（0.375 MPa）、6 h时，玉米淀粉的浊度变化不明显，说明在一定范围内随着处理时间和温度压强的增大，对淀粉分子重结晶能力的破坏程度逐渐增大，越不易凝沉，浊度变化幅度也随之减小。

高压湿热处理对淀粉回生性质有显著影响。处理温度和压强一定时，随着处理时间增长，玉米淀粉回生焓的变化幅度逐渐变小；处理时间一定时，随着压热处理温度和压强增大，玉米淀粉回生焓的变化幅度逐渐变小。说明在一定范围内随着压热处理时间和温度增大，对玉米淀粉分子重结晶能力的破坏程度逐渐增大，淀粉越不易回生。因此，在实际工业生产中，可以通过高压湿热来处理玉米淀粉从而达到抑制淀粉回生的效果。