超声处理对不同品种玉米淀粉特性的影响
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摘要 本研究考察了超声处理后不同品种玉米淀粉的直链淀粉含量、溶解度、膨胀度，并与原淀粉进行比较分析。结果表明，经超声处理后，20个受试品种玉米淀粉的3项特性指标均有不同程度的提升，说明超声处理是一种可以提升玉米淀粉品质的良好加工方式。
关键词 玉米淀粉;超声处理;品种;特性
中图分类号 S513 文献标识码 A
Abstract In this study，the amylose content，solubility and swelling degree of different corn starch treated by ultrasound were investigated and compared with the original corn starch.The results showed that the three characteristic indexes of 20 varieties of corn starch were all improved in different degrees after ultrasonic treatment，which indicated that ultrasonic treatment was a good processing method to improve the quality of corn starch.
Key words corn starch;ultrasound treatment;variety;characteristic
玉米是我国重要的粮食和经济作物。近些年来，其在工业用途中的地位越来越重要，特别是其所含的淀粉在医药行业、酿酒等食品工业上早已成为不可替代的原辅料[1]。为适应工业生产对玉米淀粉量与质的要求，玉米淀粉加工业已经成为重要的生产行业[2]。
超声波处理是食品加工的一种比较新颖且环保的加工方式。超声波是指频率为20 kHz至50 MHz的声波，它频率高、方向性强、设备尺寸小、介质质点振动加速度非常大。超声波处理淀粉，具有作用时间短、降解非随机性及降解后淀粉分子量较集中等优点[3]。超声处理是通过物理方法改变玉米淀粉的性质、改善玉米淀粉的性能，使玉米淀粉的应用范围变广。本研究拟考察不同品种玉米淀粉经过超声波处理后特性的改变，以期为玉米淀粉的开发、利用及玉米品种选育提供参考，对玉米淀粉的产业发展和应用前景意义重大。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试玉米品种共20个，分别为乾坤1101、佳昌689、丹玉336号、辽禾308、郑单958、富友1号、铁研858、金刚98、辽单452、东单60、郁青1号、郁青123号、连科8号、铁南2号、锦城九、千松101号、铁旭1843、元钰66、乾坤528、致泰6号，由辽宁省种业发展中心提供。试验所用药品、试剂均购自沈阳国药集团。
1.2 试验仪器
供试仪器：Anke LXJ-IIB台式离心机，由上海安亭科学仪器厂生产;721E型可见光光度计，由上海光谱仪器有限公司生产;KQ5200DE型数控超声波清洗器，由昆山市超声仪器有限公司生产;DHG-9141A型电热恒温干燥箱，由上海精宏实验设备有限公司生产;160目标准筛，由上虞市五四仪器厂生产。
1.3 试验方法
1.3.1 玉米淀粉的制备。首先，磨碎的玉米粉按1∶1比例加入3 g/L的NaOH溶液，35 ℃浸泡28 h后过160目筛，滤液在4 000 r/min条件下离心10 min，弃去上清后用NaOH溶液洗涤沉淀。其次，加入少量蒸馏水，搅拌均匀后用1 mol/L盐酸调节pH值至7.0，再在4 000 r/min条件下离心10 min，弃去上清液，刮去暗黄色沉淀，再用蒸馏水洗涤沉淀3次。最后，将得到的淀粉浆置于40 ℃的烘箱中干燥24 h，粉碎后得到玉米淀粉[4]。
1.3.2 超声处理玉米淀粉。称取一定量的玉米淀粉样品，用蒸馏水调制成水分含量为30%的淀粉乳，在数控超声器中，于30 ℃水浴、超声功率100 W条件下作用40 min，再在40 ℃条件下干燥、粉碎。
1.3.3 直链淀粉含量的测定。参照GB/T 15683—2008测定方法[5]，称取0.1 g的淀粉样品，用95%乙醇1 mL对其进行湿润，然后与9 mL的1 mol/L NaOH溶液混匀，之后沸水浴处理10 min，冷却至室温。再将其倒入容量瓶中，加入蒸馏水定容至100 mL。分别量取5、10、15、20、25、30 mL上述淀粉样品溶液，分别倒入已有50 mL蒸馏水的100 mL容量瓶中，再将1 mol/L乙酸1 mL、碘试剂（碘试剂配制：量取2 g碘化钾，用蒸馏水配制成饱和溶液，然后量取0.2 g碘加入配制成饱和碘化鉀的溶液中，待碘全部溶解，移入100 mL容量瓶中）依次加入各瓶中，加入蒸馏水定容后，显色10 min，以0.09 mol/L NaOH的5 mL溶液用作空白对照溶液。在720 nm波长下测定吸光度。绘制吸光度标准曲线，求得标准曲线方程，然后对样品进行吸光度测定，获得的数值带入标准曲线方程，计算出淀粉样品中直链淀粉含量。
1.3.4 淀粉溶解度与膨胀度的测定。称量淀粉0.500 g，放入25 mL的离心管中，配制淀粉乳，质量浓度为2 g/100 mL，置于60、70、80、90 ℃的恒温水浴中，放入离心机内，在3 000 r/min条件下离心20 min，倒出上清液，分离沉淀物。计算溶解度（S）与膨胀度（B），计算公式如下： 2 结果与分析
2.1 直链淀粉含量
由图1可知，直链淀粉含量标准曲线的回归方程为y=0.013 2x+0.261 7，R2=0.994 6。由图2可知，经超声处理后，20个参试品种玉米淀粉的直链淀粉含量与相对应的原淀粉相比均有所升高，可能是由于超声作用对淀粉造成大幅度降解，破坏支链淀粉结构，打断淀粉长链，直链淀粉含量增加。参试的玉米经超声处理后直链淀粉含量增加范围为0.52%～32.42%，其中富友1号直链淀粉含量增加最多，达32.42%;郑单958、辽单452次之。因为直链淀粉含量高的淀粉有很高的商业价值，所以这3个品种的玉米淀粉经超声处理后的应用范围非常广泛且具有价值。
2.2 溶解度与膨胀度
由表1、表2可知，随着温度的升高，20个品种玉米淀粉经超声处理后溶解度与膨胀度都高于原淀粉。玉米淀粉加工成糊精和预糊化淀粉等产品对溶解度、膨胀度特性要求较高，这些不同温度下的特性表现可为其提供参考。
3 结论与讨论
经超声处理后，参试20个品种玉米淀粉的直链淀粉含量与相对应的原淀粉相比均有所升高，增加范围为0.52%～35.96%，其中富友1号直链淀粉含量增加最多，郑单958、辽单452次之。随着温度的升高，参试的20个品种玉米淀粉经超声处理后溶解度与膨胀度都比原淀粉高，这些不同温度下的特性表现可为由玉米淀粉加工成糊精和预糊化淀粉等工业产品提供参考。
淀粉颗粒的膨胀始于相对松散的非结晶区，接着是靠近结晶区的非结晶区，最后才是结晶区。淀粉的膨胀度和溶解度为颗粒内键的成键程度提供了有力证据[6]。高含量直链以及较强或者较大量的中等分子结合会降低膨胀度。淀粉颗粒内的直链淀粉和支链淀粉的排列结构会影响淀粉的膨胀度，结构疏松的淀粉膨胀度较大。本研究中，玉米淀粉糊的溶解度和膨胀度在各温度下经超声处理后均有所提升，使淀粉在食品中加工性能有所提升，可以应用于制作方便食品用的糊精和预糊化淀粉的处理。
4 参考文献
[1] 杜双奎.玉米品种籽粒品质与挤压膨化特性研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2006.
[2] 陈宏斌.玉米的综合利用[J].粮食流通技术，2005（5）：27-29.
[3] 冀国强，邵秀芝，王玉婷.超声波技术在淀粉改性中的应用[J].粮食与油脂，2010（1）：1-6.
[4] 晁桂梅.品种及栽培环境对糜子淀粉理化性质影响研究[D].楊凌：西北农林科技大学，2016.
[5] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.大米 直链淀粉含量的测定：GB/T 15683-2008[S].北京：中国标准出版社，2008.
[6] 罗志刚，卢静静.超声处理对玉米淀粉热性质的影响[J].现代食品科技，2010，26（7）：666-668.
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