林业科学  2011, Vol. 47 Issue (11): 59-65   PDF    
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梁丽松, 张柏林, 林顺顺, 王贵禧
Liang Lisong, Zhang Bolin, Lin Shunshun, Wang Guixi
淀粉表面结合脂对板栗淀粉糊化特性的影响
Effects of starch-surface-lipid on pasting property of starch in Chinese Chestnut (Castanea mollissima)
林业科学, 2011, 47(11): 59-65.
Scientia Silvae Sinicae, 2011, 47(11): 59-65.

文章历史

收稿日期:2010-12-03
修回日期:2011-03-18

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梁丽松
张柏林
林顺顺
王贵禧

淀粉表面结合脂对板栗淀粉糊化特性的影响
梁丽松1,2, 张柏林1, 林顺顺2, 王贵禧2    
1. 北京林业大学生物科学与技术学院 100083;
2. 中国林业科学研究院林业研究所 国家林业局林木培育重点实验室 100091
摘要: 以中国不同板栗产区16个品种板栗为试材,研究淀粉表面结合脂对板栗淀粉糊化特性影响。结果表明:板栗淀粉RVA糊化黏度在升温过程中逐渐升高并达到峰值,随后黏度降低并在整个温度保持阶段持续降低并降到谷值; 在冷却过程中,淀粉糊黏度再次缓慢升高直至整个糊化过程结束。板栗淀粉RVA糊化黏度特征曲线按形状可分为4种类型,脱脂处理虽不改变淀粉糊化黏度特征曲线的形状,但对板栗淀粉RVA糊化黏度特征值产生影响,使峰值黏度、谷值黏度和最终黏度升高,糊化温度降低,峰值时间影响不大,对稀懈值和回冷值有显著影响。当板栗淀粉表面结合脂含量为0.96%~4.50%时,峰值黏度、谷值黏度、最终黏度和稀懈值受到显著影响,从而影响淀粉的糊化特性。
关键词:板栗    淀粉    淀粉表面结合脂    糊化特性    
Effects of starch-surface-lipid on pasting property of starch in Chinese Chestnut (Castanea mollissima)
Liang Lisong1,2, Zhang Bolin1 , Lin Shunshun2, Wang Guixi2    
1. School of Biological Science and Biotechnology, Beijing Forestry University Beijing 100083;
2. Key Laboratory of Tree Breeding and Cultivation of State Forestry Administration Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry Beijing 100091
Abstract: Sixteen Chinese chestnut (Castanea mollissima) varieties collected from different areas of China were used to study the effects of starch-surface-lipid on pasting property of chestnut starch. RVA-pasting viscosity of chestnut starch with de-fatting treatment gradually increased, and reached a peak during the whole warming period at 50 ℃ for 1 min. However, the RVA-pasting viscosity declined to the lowest when starch was warmed at 95 ℃. A following cooling at 12 ℃ brought, the RVA-pasting viscosity to slowly increased again until the whole process ended. Moreover, curves of the RVA-pasting viscosity in chestnut starch, expressed four types in terms of their shapes. The de-fatting treatment did not change shape of curve, but modified the characteristic values of the RVA-pasting viscosity quite largely. The three characteristic values 'PEAK', 'THROUGH' and 'FINAL' increased while the characteristic value 'PASTING TEMPERATURE' decreased after the chestnut starch lost its fat. De-fatting of chestnut starch did not affect the 'PEAK TIME' of the RVA-pasting viscosity, but interfered the 'BREAKDOWN' and 'SETBACK' of the RVA-pasting viscosity, depending on chestnut cultivars. When the starch-surface-lipid content was in a range 0.96% to 4.50% the pasting property of chestnut starch was obviously affected regarding to 'PEAK', 'THROUGH', 'FINAL' and 'BREAKDOWN' in the characteristic values of the RVA-pasting viscosity.
Key words: chestnut    starch    starch-surface-lipid    pasting property    

板栗(Castanea mollissima)是我国最主要的经济林树种之一,在我国栽培历史悠久,品种繁多。中国板栗以其甜、香、糯的独特风味在世界食用栗中享有盛名(章继华等,1999)。不同产区生产的板栗在食用品质方面存在明显区别,特别表现在口感上,而这种糯性口感质地正是我国某些品种板栗所特有的。

糯性是一种口腔触觉质地,淀粉的性质是影响食品糯性质地的最重要的因素。但随着研究的深入,人们发现除淀粉之外,脂类物质也同时参与对食物的食用品质和加工性状的影响,且主要是通过与淀粉形成淀粉-脂复合物(即淀粉结合脂)使淀粉性质发生改变进而影响食物的糯性质地(王光利等,2006; Morrison et al., 1993; Morrison,1988; 谢涛等,2002; Siswoyo,2004)。已有研究认为:存在于淀粉中的脂质或加入到淀粉中的脂质或乳化剂会对淀粉的溶解性、溶胀性、糊化特性及流变性质等物理化学特性产生很大影响,进而影响食物的糯性质地(Zhou et al., 2003; 蔡丽明等,2007; 刘奕等,2005; 徐忠等,2010; 张袖丽等,1996)。

糯性口感质地是人们最为关注的最基本的板栗食用品质之一。迄今为止,人们对板栗糯性质地的系统研究鲜见报道。在板栗种仁中,淀粉含量约占干质量的25%~35%,是板栗种仁中的主要贮藏物质,而粗脂肪的含量仅为2%~5%(徐娟等,2008a; 2008b; 苏淑钗等,2009)。笔者前期研究已证实,板栗淀粉的理化性质与其糯性口感质地密切相关(梁丽松等,2009; 张宇和等,2005)。本文以中国不同产区的16个主栽品种板栗为试材,通过比较脱脂处理前后板栗淀粉糊化特性的变化,研究脂类物质对板栗淀粉糊化特性的影响,进一步探讨影响板栗糯性口感质地的内在因素。

1 材料与方法 1.1 试验材料

参照《中国果树志·板栗榛子卷》对中国板栗品种群的划分,从中国板栗主要分布区选取以下3个品种群9个产区16个主栽品种板栗为试材,各品种板栗于2009年9—10月正常成熟后采收运至北京,装入保鲜袋中于0 ℃冷藏备用。

表 1 试验品种编号 Tab.1 Serial No. of cultivars
1.2 试验方法 1.2.1 板栗淀粉制备

参照谢涛等(2002)的方法,略有改动。取各品种健康板栗50个,脱去内外种皮,用匀浆机将种仁粉碎,加入一定量蒸馏水并用IKA-T18型分散机进一步粉碎后,在搅拌条件下提取1 h。将淀粉从种仁中提取出来后,过80目筛,于4 ℃下静置沉降6~8 h,除去上层液体,铲去上面的灰褐色浆状物质,将下层淀粉加入适量蒸馏水后过200目筛,于4 ℃下静置沉降6~8 h,除去上层液体,沉降物在45 ℃下干燥后即得板栗原淀粉,备用。

1.2.2 板栗淀粉脱脂处理和淀粉表面结合脂含量测定

参照Siswoyo(2004)的方法,略有改动。称取一定量上述方法制备的板栗淀粉样品,用定量滤纸包好后于索氏提取器中用正己烷提取8 h,脱去淀粉表面结合脂。脱脂后的样品冷冻干燥,备用。

1.2.3 淀粉糊化特性测定

上述方法获得的板栗原淀粉和板栗脱脂淀粉使用快速黏度仪(Rapid Visco Analyser,简称RVA,澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产)测定样品糊化特性,每个样品测定2次。在测定搅拌过程中,罐内温度变化为50 ℃保持1 min→以12 ℃·min-1升温至95 ℃→95 ℃保持2.5 min→以12 ℃·min-1降温至50 ℃→50 ℃下保持2 min; 搅拌器在起始10 s内转速为960 r·min-1,之后保持在160 r·min-1。黏度值用cp(RVA黏度单位:厘泊)表示。糊化特特性用7个RVA特征值表示。

峰值黏度(peak viscosity),指淀粉糊在加热过程中达到的最高黏度; 谷值黏度(through viscosity),指淀粉糊在整个糊化过程中的最低黏度; 最终黏度(final viscosity),指整个糊化过程结束时淀粉糊的黏度; 稀懈值(breakdown),指峰值黏度与谷值黏度的差值; 回冷值(setback),指最终黏度与谷值黏度的差值; 峰值时间(peak time),淀粉糊黏度达到峰值黏度的时间; 糊化温度(pasting temperature),即在加热过程中淀粉开始糊化的温度(图 1)。

图 1 典型RVA糊化曲线 Figure 1 Typical RVA curving chart
1.3 数据分析

采用SPSS11.0软件,进行差异显著性分析、相关性分析。

2 结果与分析 2.1 板栗原淀粉的糊化特性

板栗原淀粉糊化过程中的黏度变化特征曲线如图 2A-D,表现为随着温度的升高—保持—降低的变化淀粉糊黏度呈升高—降低—升高的趋势变化,峰值黏度2 425~4 175 cp,峰值时间3.60~5.13 min,糊化温度为65.5~76.05 ℃,谷值黏度1 924~2 964 cp,最终黏度2 704~3 841 cp,稀懈值626~1 881 cp,回冷值763~1 111 cp,不同品种之间存在差异。根据淀粉糊化黏度特征曲线的形状将16个品种分为4类(如图 1中A-D)——A类型(4个品种)、B类型(3个品种)、C类型(5个品种)和D类型(4个品种)。

图 2 板栗原淀粉与脱脂淀粉糊化黏度曲线 Figure 2 Pasting viscosity curve of native starch and de-fatted starch of chestnut A-D为原淀粉糊化黏度曲线,A′-D′为脱脂淀粉糊化黏度曲线; 黑色曲线为温度变化曲线。A-D are the figures of the pasting viscosity curve of native starch, and A′-D′ are the figures of the pasting viscosity curve of de-fatted starch图中数字为品种编号The numbers in legend are the serial number of cultivars.下同。The same below.

A, C, D 3个类型的共同特点是淀粉糊黏度在最初的升温过程中即迅速达到峰值,峰值时间为3.80~4.53 min,3者的差异表现在随后的升温过程中淀粉糊黏度虽然都逐渐降低,但下降速率不同。A类型的黏度下降速率十分缓慢,曲线的峰较圆滑; C类型的黏度达到峰值后迅速下降,曲线的峰较尖锐; D类型黏度达到峰值后的下降速率介于A和C类型之间。B类型的糊化黏度曲线形状与其他3种类型明显不同,其糊化黏度在升温过程的前期迅速增加,并在升温后期黏度依然上升但十分缓慢,其峰值黏度出现在95 ℃保温过程中,峰值时间为4.93~5.13 min,明显迟于A, C, D 3种类型。在随后的过程中,各品种板栗淀粉的糊化黏度变化趋势及变化速率基本一致,品种间没有显著差异,即在95 ℃保温过程中黏度逐渐降低并达到最低值(即谷值黏度),在后续的降温冷却过程中黏度逐渐升高,直至整个过程结束。但是,B类型和D类型的最终黏度均高于其峰值黏度,而A类型和C类型的最终黏度则显著低于其峰值黏度(P < 0.05)。

2.2 脱脂处理对板栗淀粉糊化特性的影响 2.2.1 板栗脱脂淀粉的糊化特性

板栗淀粉脱脂后的糊化黏度变化特征曲线如图 2A′-D′。脱脂处理使板栗淀粉的糊化黏度发生改变,品种之间存在差异,但各品种板栗淀粉脱脂前后的糊化黏度变化曲线的形状没有发生改变。板栗脱脂淀粉的峰值黏度在2 888~4 391 cp范围内,峰值时间为3.60~5.07 min,糊化温度为64.65~75.25 ℃,谷值黏度在2 062~3 214 cp范围内,最终黏度为3 083~3 956 cp,稀懈值为693~1 966 cp,回冷值为653~1 190 cp。

2.2.2 脱脂处理对板栗原淀粉峰值黏度的影响

图 3A可见:板栗淀粉脱脂后峰值黏度升高,与原淀粉峰值黏度的差值在111~1 040 cp范围内,不同品种板栗淀粉的峰值黏度变化幅度各异,品种之间存在差异,其中‘大板红’和‘铁粒头’2个品种脱脂前后淀粉的峰值黏度变化幅度较大,峰值黏度差值显著高于其他品种(P < 0.05)。统计分析表明:‘燕魁’、‘确山红栗’、‘建选8号’和‘南蒲魁栗’4个品种板栗淀粉脱脂前后“峰值黏度”没有显著改变; 其余12个品种板栗脱脂淀粉的峰值黏度均显著高于其原淀粉的值(P < 0.05)。

图 3 板栗脱脂淀粉与原淀粉特性差异 Figure 3 Different value between de-fatted starch and native starch 图中小写字母表示在0.05水平上差异显著。 Small letters denote variety differences at the 0.05 level of significance between cultivars in the respective column.
2.2.3 脱脂处理对板栗原淀粉谷值黏度的影响

图 3B可见:脱脂处理使板栗淀粉的谷值黏度增加,与原淀粉谷值黏度的差值在18~590 cp,品种之间存在差异。统计分析表明:‘燕魁’、‘确山红栗’、‘青扎’和‘南蒲魁栗’4个品种板栗淀粉脱脂前后谷值黏度没有显著改变,其余12个品种板栗脱脂淀粉的谷值黏度均显著高于原淀粉(P < 0.05)。

2.2.4 脱脂处理对板栗原淀粉稀懈值的影响

图 3C可见:板栗淀粉脱脂后稀懈值的变化趋势在品种间存在差异,稀懈值的变化范围在-75~450 cp之间。在供试的16个样品中,‘园和黑七’、‘泰栗1号’、‘黄棚’和‘建选8号’4个品种板栗淀粉脱脂后稀懈值降低,但均与其原淀粉无显著差异。其余12个品种中除‘确山毛栗’脱脂后稀懈值没有显著变化外,其他均显著高于原淀粉的值(P < 0.05),其中‘大板红’和‘铁粒头’2个品种脱脂前后淀粉的稀懈值变化幅度较大,稀懈值差值显著高于其他品种(P < 0.05)。

2.2.5 脱脂处理对板栗原淀粉最终黏度的影响

图 3D可见:板栗淀粉脱脂后最终黏度升高,最终黏度差值在4~784 cp之间,不同品种之间存在显著差异(P < 0.05)。差异分析表明:‘燕昌’、‘燕魁’、‘短枝’、‘确山红栗’、‘青扎’和‘南蒲魁栗’6个品种板栗淀粉脱脂前后最终黏度没有显著改变,其余10个品种板栗淀粉脱脂后最终黏度均显著增加(P<0.05)。

2.2.6 脱脂处理对板栗原淀粉回冷值的影响

图 3E可见:板栗淀粉脱脂后回冷值的变化趋势在品种间存在明显差异(P < 0.05),回冷值的变化范围在-224~285 cp之间。差异分析表明:‘燕昌’、‘黄棚’、‘九家种’和‘青扎’4个品种板栗淀粉脱脂前后“回冷值”无显著改变,其余12个品种中,‘大板红’、‘短枝’、‘东王明栗’和‘南蒲魁栗’4个品种板栗淀粉脱脂后回冷值显著降低(P < 0.05),另外8个品种的回冷值显著升高(P < 0.05)。

2.2.7 脱脂处理对板栗原淀粉峰值时间的影响

图 3F可见:板栗淀粉脱脂后峰值时间的变化与品种密切相关。与原淀粉相比,只有2个品种板栗脱脂后峰值时间有显著改变,即‘短枝’的峰值时间显著推迟,‘确山红栗’的峰值时间显著提前(P < 0.05),其余14个品种板栗淀粉脱脂前后峰值时间的差异不显著,其中‘燕昌’、‘黄棚’、‘粘底板’、‘铁粒头’和‘建选8号’5个品种的峰值时间在脱脂前后完全没有发生改变。说明脱脂处理对板栗淀粉糊化时峰值时间参数影响不大。

2.2.8 脱脂处理对板栗原淀粉糊化温度的影响

图 4可见:脱脂处理使板栗淀粉糊化温度降低。统计分析表明:除‘泰栗1号’和‘南蒲魁栗’2个品种的糊化温度在脱脂前后没有显著改变外,其余14个品种板栗淀粉脱脂后糊化温度均显著降低(P < 0.05),各品种之间的糊化温度差值也存在显著差异。

图 4 板栗脱脂淀粉与板栗原淀粉糊化温度差 Figure 4 Different value of pasting temperaturebetween de-fat ted starch and native starch
2.3 板栗淀粉表面结合脂含量

图 5可见:板栗淀粉表面结合脂含量为2.84%±0.90%,各品种之间存在差异。在受试的16个品种中有13个品种的淀粉表面结合脂含量均在2%~4%之间,占总数的81.25%。‘确山毛栗’的淀粉表面结合脂含量最低,仅为0.96%,‘大板红’淀粉表面结合脂最高,为4.50%。

图 5 不同品种板栗淀粉结合脂含量 Figure 5 Content of surface starch-lipid of chestnut

相关分析表明:板栗淀粉糊化特征参数(即RVA特征值)与淀粉表面结合脂含量有一定相关性。在7个RVA特征值中,有4个特征值均与淀粉表面结合脂含量显著相关,其中峰值黏度、谷值黏度和最终黏度与淀粉表面结合脂含量的相关性达到极显著水平(P < 0.01),相关系数分别为0.697, 0.657和0.557,稀懈值与淀粉表面结合脂含量的相关性达到显著水平(相关系数0.535,P < 0.05)。另外3个特征值与淀粉表面结合脂含量无显著相关性(图 6)。

图 6 淀粉结合脂含量与脱脂淀粉和原淀粉RVA特征值差值的相关性 Figure 6 Correlation between starch-lipid content and different value of RVA characteristic value *表示在0.05水平上显著相关Significant correlation at 0.05 level,**表示在0.01水平上显著相关Significant correlation at 0.01 level.
3 讨论与结论

淀粉-脂复合物是一种包合复合物,淀粉与脂质的之间的相互作用可分为直链淀粉-脂质复合物和支链淀粉-脂质复合物2类,其形成过程非常复杂。其中,脂质与直链淀粉结合形成的络合结构对淀粉颗粒糊化、膨胀和溶解具有强烈的抑制作用(徐忠等,2010)。

本研究表明:脂肪对板栗淀粉糊化特性会产生影响,在一定程度上与板栗品种有关。大多数板栗淀粉表面结合脂的含量在2%~4%之间,尽管各板栗品种的淀粉糊化黏度特征曲线类型没有发生改变,但在各糊化特征参数(即RVA特征值)的升高或降低上,脱脂处理使板栗淀粉糊化特性发生改变。脱脂后,板栗淀粉糊化黏度升高,糊化温度降低,其中‘大板红’和‘铁粒头’2个品种的变化最为显著,而对‘燕魁’、‘确山红栗’和‘南蒲魁栗’这3个品种的影响较小。稀懈值和回冷值的升高或降低受峰值黏度、谷值黏度和最终黏度变化的影响,并与品种关系紧密。这说明当板栗淀粉表面有结合脂存在时,淀粉的糊化会受到一定程度的抑制,使得其糊化温度较高,达到峰值黏度所需的时间较长,并且糊化黏度较低。板栗淀粉脱脂后更容易糊化,黏度增加,热稳定性发生改变,这与其他种类淀粉已有的研究结果一致(徐忠等,2010)。

从板栗淀粉RVA糊化黏度变化表现看,在升温过程中淀粉糊黏度逐渐升高并达到峰值,随后黏度降低并在整个温度保持阶段持续降低并降到谷值,在以后的冷却过程中,淀粉糊黏度再次缓慢升高直至整个糊化过程结束。尽管不同品种板栗淀粉的糊化黏度曲线形状存在一定差异,但按形状可分为4种类型。造成这种差异的原因可能受淀粉复合物性质的影响(Morrison et al.,1993; Morrison,1988; 徐忠等,2010)。众多研究已证实,淀粉中的支链淀粉与直链淀粉含量比例不同、淀粉分子量大小及淀粉粒粒径大小不同都直接影响淀粉的糊化特性,表现为糊化黏度曲线形状不同,这一现象也反映在笔者的试验结果中(Igrejas et al., 2002; Keetels et al., 1996; Reddy et al., 1994)。

关于板栗淀粉结合脂的相关研究尚无报道,通过比较板栗淀粉脱脂前后糊化黏度特征曲线的变化,本文初步证实,淀粉结合脂含量会影响板栗淀粉的糊化特性,从而改变淀粉性质,影响板栗糯性质地。

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