※基础研究食品科学
2009, Vol. 30, No. 0367
莲藕淀粉的老化特性研究
田翠华１，２，严守雷１，李 洁１，彭光华１，王清章１，＊
（１．华中农业大学食品科技学院，湖北 武汉，４３００７０；２．惠州学院生命科学系，广东 惠州，５１６００７）摘 要：本实验以莲藕淀粉为原料，采用Ｘ－射线衍射仪、差示扫描量热仪等方法，对莲藕淀粉的老化特性进行系统研究并探讨莲藕淀粉的老化机理；通过测定存放过程中莲藕淀粉糊透明度和凝沉性变化、淀粉糊的碘兰值和酶解力及再结晶特性。综合分析得知，淀粉老化的本质是淀粉分子凝聚，微弱重结晶促进了淀粉的老化。关键词：莲藕；淀粉；老化特性
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｒｅｔｒｏｇｒａｄａｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｏｔｕｓ Ｒｏｏｔ Ｓｔａｒｃｈ
ＴＩＡＮ Ｃｕｉ－ｈｕａ１，２，ＹＡＮ Ｓｈｏｕ－ｌｅｉ１，ＬＩ Ｊｉｅ１，ＰＥＮＧ Ｇｕａｎｇ－ｈｕａ１，ＷＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｚｈａｎｇ１，＊（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０， Ｃｈｉｎａ；
２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｈｕｉｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈｕｉｚｈｏｕ ５１６００７， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ ：Ｔｈｅ ｒｅｔｒｏｇｒａｄａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｌｏｔｕｓ ｒｏｏｔ ｓｔａｒｃｈ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈ Ｘ－ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｒａｔｅ， ｂｌｕｅ ｖａｌｕｅｓ， ｅｎｚｙｍｅ ｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｌｏｔｕｓ ｒｏｏｔ ｓｔａｒｃｈ ｐａｓｔｅ ｄｕｒｉｎｇ ｓｔｏｒａｇｅ， ｔｈｅ ｌｏｔｕｓ ｒｏｏｔ ｓｔａｒｃｈ ｒｅｔｒｏｇｒａｄａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ａ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｍｏｌｅｃｕｌａｒａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｅａｋ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｔｕｓ ｒｏｏｔ；ｓｔａｒｃｈ；ｒｅｔｒｏｇｒａｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
中图分类号：ＴＳ２３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－６６３０（２００９）０３－００６７－０４
莲藕（Ｎｅｌｕｍｂｏ ｎｕｃｉｆｅｒａ Ｇａｅｒｔｎ）为睡莲科多年生植物，原产亚洲南部热带沼泽地区，我国的栽培已有３０００多年历史［１］，现全国各地都有栽培。淀粉是莲藕的主要营养成分，对莲藕产品的工艺过程和品质都有很大的影响。淀粉质食品在储藏过程中发生的凝胶强度、硬度、口感、透明度、黏弹性等功能特性变化与淀粉老化动态过程有着密切关系，老化会对淀粉质食品的质构特征产生显著影响。因此，了解老化现象的机理，考察各种因素对淀粉老化的影响，对淀粉类食品老化过程的合理控制和食品品质的预测具有重要意义。国内外有关莲藕淀粉老化性质的研究报道极少。Ｓｕｚｉｋｉ［２］、陈咏梅［３］通过分析凝胶度，对莲藕淀粉的回生度进行测定；李良俊等［４］研究了成熟莲藕中淀粉含量与ＲＶＡ值的关系，认为淀粉含量与峰值黏度和崩解值呈极显著负相关，与冷胶黏度、峰值时间、糊化温度呈显著正相关。以上研究都未涉及莲藕淀粉老化的本质。本实验以特定品种的莲藕分离纯化出莲藕淀粉，在保证研究的典型性基础之上，对莲藕淀粉的老化特性、老化机理进行研究，以
收稿日期：２００８－０３－０２
基金项目：湖北省科技攻关计划重大基金项目（２００２ＡＡ２０５Ａ０８）
期为莲藕的深加工以及产品的开发研究、工艺制定和品质控制提供理论依据。１１．１１．２
材料与方法
材料
武植二号莲藕由武汉市蔡甸区莲花湖公司提供。仪器与设备
ＬＤ５－２Ａ型超速离心机、ＲＥ－５２－９９型旋转蒸发仪、ＵＶ－２６５ＦＷ型紫外可见分光光度计、Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ分析天平、Ｏｌｙｍｐｕｓ多功能相差显微镜、ＤＳＣ ２０４ Ｆ１差示扫描量热仪及３０２４０１８５转靶Ｘ－衍射仪。１．３１．３．１
方法
莲藕淀粉的分离纯化
参考吉宏武等［５］的方法并加以改进。新鲜莲藕去皮切块，用１％ＮａＣｌ和０．２％ ＮａＨＳＯ３的水溶液浸泡３０ｍｉｎ，经粉碎机粉碎后经胶体磨打浆，匀浆反复几次加水过滤，滤液静置后倾去上清液，沉淀的淀粉反复水洗后
作者简介：田翠华（１９８０－），女，助教，研究方向为农产品贮藏与加工。Ｅ－ｍｉａｌ：ｔｃｈ＠ｈｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
＊
68 2009, Vol. 30, No. 03
食品科学※基础研究
４０℃烘干即得粗淀粉。粗淀粉用石油醚在索氏抽提器中抽提脱脂，用１％ＮａＣｌ洗三次，然后用０．０１ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ洗一次脱蛋白，蒸馏水洗三次后４０℃烘干得纯淀粉。１．３．２
淀粉糊的透明度
０．５ｇ淀粉加５０ｍｌ蒸馏水，沸水浴（搅动）１ｈ，制成１％淀粉糊，冷却至室温，以蒸馏水为空白，置于１ｃｍ比色皿，在波长６２０ｎｍ处测定１％淀粉糊的透光率，放置２４ｈ，再重新测定一次［６］。
淀粉糊的凝沉性质
按１．３．２的方法制备１％淀粉糊，冷却至室温，取２５ｍｌ放入具塞刻度试管中，摇匀，静置，定时记录上层清液体积。１．３．４
存放过程中碘兰值的测定
１ｇ淀粉加５０ｍｌ蒸馏水，沸水浴（搅动）１ｈ，制成２％淀粉糊（即在过量水分下的糊化淀粉），冷却至室温，在４℃冰箱中存放一定天数，取上清液１０ｍｌ，参考张惟杰［７］和ＧＢ／Ｔ１５６８３—１９９５的方法测定碘兰值，以每克淀粉的吸光度表示碘兰值。１．３．５
存放过程中酶解力的测定
按１．３．４的方法制备２％淀粉糊，冷却至室温，在１．３．３
同，因此需要对不同淀粉糊透明度有所了解，以使被用作食品添加剂或充填料时能赋予产品好的外观而不影响产品的质量。
表 １ 莲藕淀粉糊的透明度
Table 1 Transparency of lotus root starch paste
样品淀粉
糊透光率（％）
３８．６
２４ｈ后糊透光率（％）
３２．４
变化率（％）１６．１
从表１可以看出，莲藕淀粉糊的透光率为３８．６％，放置２４ｈ后降至３２．４％，变化率很大为１６．１％。２．２
淀粉糊的凝沉性
淀粉的凝沉也称作淀粉的沉化、回生。其含义是指淀粉从溶解、分散、无定形状态返回至不溶解、聚集或结晶状态［９－１０］。稀淀粉溶液长时间放置会逐渐变浑浊，最终产生不溶性的白色沉淀。浓的淀粉溶液冷却可迅速形成有弹性的胶体。
天然莲藕淀粉糊在存放过程中将产生凝聚和沉淀现象。从图１中可以看出，莲藕淀粉糊的沉淀率在６ｄ内呈线性下降，继续放置，沉淀率逐渐趋于稳定，说明莲藕淀粉糊的凝沉过程持续时间较长，这不利于莲藕淀粉的开发利用。
４℃冰箱中存放一定天数，取上清液１０ｍｌ，加入５％的淀粉酶２ｍｌ，于３９℃下振荡９０ｍｉｎ，加入１ｍｏｌ／Ｌ ＨＣｌ １ｍｌ，定容到５０ｍｌ，摇匀后过滤。滤液稀释６倍，取１ｍｌ稀释液和１ｍｌ ＤＮＳ试剂于５０ｍｌ比色管中，沸水浴５ｍｉｎ，快速冷却，加１０ｍｌ蒸馏水，于５４０ｎｍ下比色（以不加淀粉样品的空白调节零点，其他处理相同），以每克淀粉的吸光度作为酶解力［８］。１．３．６
存放过程中晶体特性的测定
１ｇ淀粉加２５ｍｌ蒸馏水，沸水浴（搅动）１ｈ，制成４％淀粉糊，冷却至室温，在４℃冰箱存放一定天数，取去流动性，采用Ｘ－衍射仪测定结晶特性。Ｘ－衍射条件：Ｃｕｋα辐射；管压４０ｋＶ，管流５０ｍＡ；扫描速度１５ｄｅｇ／ｍｉｎ；步长：０．０２ｄｅｇ。为进行对照，采用相同衍射条件测定莲藕原淀粉的晶体特性。１．３．７
存放过程中淀粉糊的热特性测试
１．５ｇ淀粉加２５ｍｌ蒸馏水，沸水浴（搅动）１ｈ，制成６％淀粉糊，冷却至室温，在４℃冰箱存放一定天数后进行ＤＳＣ测试。加热速度１０ｋ／ｍｉｎ，测试范围３０～２００℃。２２．１
结果与分析淀粉糊的透明度
淀粉的应用影响到成品的外观。使用淀粉糊时重要的考虑因素是透明度。不同食品对淀粉的透明度要求不
３５３０２５２０１５１０５０
沉淀率（％）
ａ
０５０
１００１５０存放时间（ｈ）
２００
沉淀率（％）
淀粉糊约２０ｍｌ，在常温下蒸发一定水分，使淀粉糊失
６０５０４０３０２０１００
ｂ
０５１０１５２０２５３０３５
存放时间（ｄ）
图１ 莲藕淀粉糊在存放过程中的沉淀曲线
Fig.1 Sedimentation curves of lotus root starch during storage
(a: short-term storage, h; b: long-term storage, d)
２．３糊化淀粉在存放过程中的碘兰值
由图２可知，在过量水分下，淀粉糊随存放时间
的延长，碘兰值逐渐降低，但下降幅度不是很大。淀粉遇碘后，碘分子将被包进以大约６个葡萄糖单位为一圈形成的螺旋结构之中，而呈现兰色或紫红色。碘与
※基础研究
２．７２．５２．３２．１１．９１．７１．５
食品科学
2009, Vol. 30, No. 0369
以及糊化淀粉的再结晶现象等，都可以采用Ｘ－衍射法进行研究。
由图４可知，天然莲藕淀粉的Ｘ－衍射图谱为Ｂ型图谱，分别在２θ为５．６２°、１５．０６°、１７．１０°、２２．２６°、２３．１８°
０
５
１０
１５２０２５
存放时间（ｄ）
３０
３５
碘兰值
左右有明显吸收峰，对应的面间距分别为１５．７１２２、
°５．８７９９、５．１８１０、３．９９０３、３．８３４０Ａ左右，在５．６２°左右出现较小的峰，在１７．１０°附近出现最强峰。
图２ 莲藕淀粉糊上清液在存放过程中的碘兰值曲线Fig.2 Blue value curve of lotus root starch paste supernatant
during
storage
淀粉所形成的复合物的颜色深浅与淀粉分子特性有关，直连淀粉的链长较长，显兰色，而支链淀粉仅外链与碘作用，由于外链通常仅１０个左右的葡萄糖单位，遇碘显紫色或紫红色。淀粉糊化过程中直链淀粉从淀粉颗粒中脱出，分散溶解于水中，形成直链淀粉溶液，此时碘兰值随糊化度的增大而增大，糊化淀粉在存放过程中产生凝聚和相分离现象，因此老化后的淀粉与碘的成色反应会随其老化程度升高而减弱。２．４
糊化淀粉在存放过程中的酶解力
０．６
０．５０．４０．３０．２０．１０
１０
２０
３０
４０
５０
２θ（°）
图５ 淀粉糊在存放过程中的Ｘ－衍射图谱 (4%, W/V)
Fig.5 X-diffraction spectra of lotus root starch paste after 0d and
30d of
storage (4%, W/V)
存放０ｄ存放３０ｄ６０
由图５可以看出，淀粉在过量水分下充分糊化后，衍射峰及其微弱，晶体结构几乎完全消失，这是因为
莲藕淀粉糊化后淀粉分子的流动性增大，难以形成较大和较多的晶体。糊化后的淀粉在一定条件下存放，会产生自组织现象形成结晶。莲藕淀粉糊在存放３０ｄ后在１５°和１７°左右出现微小结晶峰。结晶度仅有的微小回
酶解力
０５１０１５２０２５３０３５
升，说明结晶并不是莲藕淀粉老化的主要原因。２．６
淀粉糊在存放过程中的热特性
ＤＳＣ是测试物质热特性的有力工具。淀粉在老化过程中，将发生相转变和热转变，晶体的崩解温度、晶体崩解时的吸热量、玻璃化转变温度等可以通过ＤＳＣ检测出来。
存放时间（ｄ）
图３ 莲藕淀粉糊在存放过程中的酶解力曲线
Fig.3 Enzyme hydrolyzability curve of lotus root starch paste
during
storage
由图３可知，在过量水分下，淀粉糊随存放时间的延长，酶解力逐渐降低后趋于平缓，但下降幅度很小。天然结晶态的淀粉较难被淀粉酶水解。随糊化过程进行，淀粉的晶体结构消失，淀粉变得易被淀粉酶水解，酶解力增强。而在老化过程中，分子重排形成晶体结构，淀粉被酶水解的能力又会逐渐减弱。２．５
糊化淀粉的再结晶特性
Ｘ－衍射是研究晶体特性的最直接和最有效的方
０．０－０．５－１．０－１．５－２．０－２．５－３．０－３．５－４．０
４０６０８０１００１２０１４０１６０１８０
温度（℃）
图６ 莲藕淀粉糊在存放过程中的ＤＳＣ图谱
法。天然淀粉晶体的结晶度、晶体结构、微晶尺寸
Fig.6 DSC spectrum of lotus root starch paste after 13 d of storage
at 4 ℃
(6%, W/V)
由图６可知，淀粉糊存放后出现明显吸收峰，说
０
１０
２０
３０２θ（°）
图４ 天然莲藕淀粉的Ｘ－衍射图谱
Fig.4 X-diffraction spectrum of
native lotus root starch
４０
５０
６０
明淀粉糊回生时分子重排形成晶体结构，要破坏这些晶
体结构使淀粉分子重新熔融需要外加能量，因此，回生后的淀粉糊在ＤＳＣ分析中出现的吸收峰为吸热峰。相关的热特性参数如表２所示。
热流量／（ｍＷ／ｍｇ）
70 2009, Vol. 30, No. 03
表２ 莲藕淀粉糊在存放过程中的热特性
食品科学
参考文献：
［１］
Ｔｃ（℃）１７４．２
ΔＨ（℃）３６４．８
［２］［３］
※基础研究
Table 2 Thermal properties of lotus root starch paste after 13 d of
storage at 4 ℃ (6%, W/V)
样品淀粉糊
Ｔ０（℃）８４．３
Ｔｐ１（℃）１１６．４
Ｔｐ２（℃）１６９．６
王清章， 邱承光， 彭光华， 等． 莲藕粉糊的流变特性实验研究［Ｊ］． 农业工程学， ２００２， １８（４）： １１６－１１９．
ＳＵＺＵＫＩ Ａ， ＫＡＮＥＹＡＭＡ Ｍ， ＳＨＩＢＡＮＵＭＡ Ｋ， ｅｔ ａｌ． Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ ｌｏｔｕｓ ｓｔａｒｃｈ［Ｊ］． Ｃｅｒｅａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， １９９２， ６９： ３０９－３１５．
陈咏梅， 高盐生． 藕淀粉特性的研究［Ｊ］． 盐城工业学院学报， １９９９，１２（３）： ６７－７１．
李良俊， 张晓冬， 沈新平， 等． 莲藕淀粉ＲＶＡ谱特征和淀粉粒形态的研究［Ｊ］． 园艺学报， ２００６， ３３（３）： ５３４－５３８．
吉宏武， 丁霄霖． 马铃薯直链淀粉与支链淀粉的分离方法［Ｊ］． 食品科技， ２０００（６）： ２０－２２．
黄立新． 三氯氧磷变性木薯淀粉反应机理和产品性质的研究［Ｄ］． 广州： 华南理工大学， １９９５．
张惟杰． 糖复合物生化研究技术［Ｍ］． 杭州： 浙江大学出版社， １９９４．赵思明． 稻米淀粉特性与老化机理研究［Ｄ］． 武汉： 华中农业大学，２００２．
顾正彪． 淀粉糊化与回生［Ｊ］． 淀粉与淀粉糖． １９９２（１）： ３２－３４．张力田． 变性淀粉［Ｍ］． 广州： 华南理工大学出版社， １９９２．
赵文恩， 韩雅珊． 淀粉的研究进展［Ｃ］． ９７＇中国农产品储藏加工学术年报， １９９７： ４１６－４１９．
３结 论
莲藕糊化淀粉在存放过程中，透明度下降，产生
［４］［５］［６］［７］［８］［９］［１０］［１１］
凝聚和沉淀现象，抗酶解能力增强，分子重排形成微弱结晶，是度放后淀粉糊的淀定莲藕淀粉的热特性。ＤＳＣ图谱出现的明显吸收峰显示存放后淀粉糊有重结晶形成，但是Ｘ－衍射图谱结果证实仅形成微弱重结晶，说明结晶不是老化的主要原因。比较莲藕糊化淀粉存放过程中的透明度变化、沉淀率变化以及碘兰值和酶解力的变化可以推测莲藕淀粉的老化主要是淀粉分子的凝聚所致，微弱重结晶促进了淀粉的老化。
※基础研究食品科学
2009, Vol. 30, No. 0367
莲藕淀粉的老化特性研究
田翠华１，２，严守雷１，李 洁１，彭光华１，王清章１，＊
（１．华中农业大学食品科技学院，湖北 武汉，４３００７０；２．惠州学院生命科学系，广东 惠州，５１６００７）摘 要：本实验以莲藕淀粉为原料，采用Ｘ－射线衍射仪、差示扫描量热仪等方法，对莲藕淀粉的老化特性进行系统研究并探讨莲藕淀粉的老化机理；通过测定存放过程中莲藕淀粉糊透明度和凝沉性变化、淀粉糊的碘兰值和酶解力及再结晶特性。综合分析得知，淀粉老化的本质是淀粉分子凝聚，微弱重结晶促进了淀粉的老化。关键词：莲藕；淀粉；老化特性
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｒｅｔｒｏｇｒａｄａｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｏｔｕｓ Ｒｏｏｔ Ｓｔａｒｃｈ
ＴＩＡＮ Ｃｕｉ－ｈｕａ１，２，ＹＡＮ Ｓｈｏｕ－ｌｅｉ１，ＬＩ Ｊｉｅ１，ＰＥＮＧ Ｇｕａｎｇ－ｈｕａ１，ＷＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｚｈａｎｇ１，＊（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０， Ｃｈｉｎａ；
２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｈｕｉｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈｕｉｚｈｏｕ ５１６００７， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ ：Ｔｈｅ ｒｅｔｒｏｇｒａｄａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｌｏｔｕｓ ｒｏｏｔ ｓｔａｒｃｈ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈ Ｘ－ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｒａｔｅ， ｂｌｕｅ ｖａｌｕｅｓ， ｅｎｚｙｍｅ ｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｌｏｔｕｓ ｒｏｏｔ ｓｔａｒｃｈ ｐａｓｔｅ ｄｕｒｉｎｇ ｓｔｏｒａｇｅ， ｔｈｅ ｌｏｔｕｓ ｒｏｏｔ ｓｔａｒｃｈ ｒｅｔｒｏｇｒａｄａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ａ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｍｏｌｅｃｕｌａｒａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｅａｋ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｔｕｓ ｒｏｏｔ；ｓｔａｒｃｈ；ｒｅｔｒｏｇｒａｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
中图分类号：ＴＳ２３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－６６３０（２００９）０３－００６７－０４
莲藕（Ｎｅｌｕｍｂｏ ｎｕｃｉｆｅｒａ Ｇａｅｒｔｎ）为睡莲科多年生植物，原产亚洲南部热带沼泽地区，我国的栽培已有３０００多年历史［１］，现全国各地都有栽培。淀粉是莲藕的主要营养成分，对莲藕产品的工艺过程和品质都有很大的影响。淀粉质食品在储藏过程中发生的凝胶强度、硬度、口感、透明度、黏弹性等功能特性变化与淀粉老化动态过程有着密切关系，老化会对淀粉质食品的质构特征产生显著影响。因此，了解老化现象的机理，考察各种因素对淀粉老化的影响，对淀粉类食品老化过程的合理控制和食品品质的预测具有重要意义。国内外有关莲藕淀粉老化性质的研究报道极少。Ｓｕｚｉｋｉ［２］、陈咏梅［３］通过分析凝胶度，对莲藕淀粉的回生度进行测定；李良俊等［４］研究了成熟莲藕中淀粉含量与ＲＶＡ值的关系，认为淀粉含量与峰值黏度和崩解值呈极显著负相关，与冷胶黏度、峰值时间、糊化温度呈显著正相关。以上研究都未涉及莲藕淀粉老化的本质。本实验以特定品种的莲藕分离纯化出莲藕淀粉，在保证研究的典型性基础之上，对莲藕淀粉的老化特性、老化机理进行研究，以
收稿日期：２００８－０３－０２
基金项目：湖北省科技攻关计划重大基金项目（２００２ＡＡ２０５Ａ０８）
期为莲藕的深加工以及产品的开发研究、工艺制定和品质控制提供理论依据。１１．１１．２
材料与方法
材料
武植二号莲藕由武汉市蔡甸区莲花湖公司提供。仪器与设备
ＬＤ５－２Ａ型超速离心机、ＲＥ－５２－９９型旋转蒸发仪、ＵＶ－２６５ＦＷ型紫外可见分光光度计、Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ分析天平、Ｏｌｙｍｐｕｓ多功能相差显微镜、ＤＳＣ ２０４ Ｆ１差示扫描量热仪及３０２４０１８５转靶Ｘ－衍射仪。１．３１．３．１
方法
莲藕淀粉的分离纯化
参考吉宏武等［５］的方法并加以改进。新鲜莲藕去皮切块，用１％ＮａＣｌ和０．２％ ＮａＨＳＯ３的水溶液浸泡３０ｍｉｎ，经粉碎机粉碎后经胶体磨打浆，匀浆反复几次加水过滤，滤液静置后倾去上清液，沉淀的淀粉反复水洗后
作者简介：田翠华（１９８０－），女，助教，研究方向为农产品贮藏与加工。Ｅ－ｍｉａｌ：ｔｃｈ＠ｈｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
＊
68 2009, Vol. 30, No. 03
食品科学※基础研究
４０℃烘干即得粗淀粉。粗淀粉用石油醚在索氏抽提器中抽提脱脂，用１％ＮａＣｌ洗三次，然后用０．０１ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ洗一次脱蛋白，蒸馏水洗三次后４０℃烘干得纯淀粉。１．３．２
淀粉糊的透明度
０．５ｇ淀粉加５０ｍｌ蒸馏水，沸水浴（搅动）１ｈ，制成１％淀粉糊，冷却至室温，以蒸馏水为空白，置于１ｃｍ比色皿，在波长６２０ｎｍ处测定１％淀粉糊的透光率，放置２４ｈ，再重新测定一次［６］。
淀粉糊的凝沉性质
按１．３．２的方法制备１％淀粉糊，冷却至室温，取２５ｍｌ放入具塞刻度试管中，摇匀，静置，定时记录上层清液体积。１．３．４
存放过程中碘兰值的测定
１ｇ淀粉加５０ｍｌ蒸馏水，沸水浴（搅动）１ｈ，制成２％淀粉糊（即在过量水分下的糊化淀粉），冷却至室温，在４℃冰箱中存放一定天数，取上清液１０ｍｌ，参考张惟杰［７］和ＧＢ／Ｔ１５６８３—１９９５的方法测定碘兰值，以每克淀粉的吸光度表示碘兰值。１．３．５
存放过程中酶解力的测定
按１．３．４的方法制备２％淀粉糊，冷却至室温，在１．３．３
同，因此需要对不同淀粉糊透明度有所了解，以使被用作食品添加剂或充填料时能赋予产品好的外观而不影响产品的质量。
表 １ 莲藕淀粉糊的透明度
Table 1 Transparency of lotus root starch paste
样品淀粉
糊透光率（％）
３８．６
２４ｈ后糊透光率（％）
３２．４
变化率（％）１６．１
从表１可以看出，莲藕淀粉糊的透光率为３８．６％，放置２４ｈ后降至３２．４％，变化率很大为１６．１％。２．２
淀粉糊的凝沉性
淀粉的凝沉也称作淀粉的沉化、回生。其含义是指淀粉从溶解、分散、无定形状态返回至不溶解、聚集或结晶状态［９－１０］。稀淀粉溶液长时间放置会逐渐变浑浊，最终产生不溶性的白色沉淀。浓的淀粉溶液冷却可迅速形成有弹性的胶体。
天然莲藕淀粉糊在存放过程中将产生凝聚和沉淀现象。从图１中可以看出，莲藕淀粉糊的沉淀率在６ｄ内呈线性下降，继续放置，沉淀率逐渐趋于稳定，说明莲藕淀粉糊的凝沉过程持续时间较长，这不利于莲藕淀粉的开发利用。
４℃冰箱中存放一定天数，取上清液１０ｍｌ，加入５％的淀粉酶２ｍｌ，于３９℃下振荡９０ｍｉｎ，加入１ｍｏｌ／Ｌ ＨＣｌ １ｍｌ，定容到５０ｍｌ，摇匀后过滤。滤液稀释６倍，取１ｍｌ稀释液和１ｍｌ ＤＮＳ试剂于５０ｍｌ比色管中，沸水浴５ｍｉｎ，快速冷却，加１０ｍｌ蒸馏水，于５４０ｎｍ下比色（以不加淀粉样品的空白调节零点，其他处理相同），以每克淀粉的吸光度作为酶解力［８］。１．３．６
存放过程中晶体特性的测定
１ｇ淀粉加２５ｍｌ蒸馏水，沸水浴（搅动）１ｈ，制成４％淀粉糊，冷却至室温，在４℃冰箱存放一定天数，取去流动性，采用Ｘ－衍射仪测定结晶特性。Ｘ－衍射条件：Ｃｕｋα辐射；管压４０ｋＶ，管流５０ｍＡ；扫描速度１５ｄｅｇ／ｍｉｎ；步长：０．０２ｄｅｇ。为进行对照，采用相同衍射条件测定莲藕原淀粉的晶体特性。１．３．７
存放过程中淀粉糊的热特性测试
１．５ｇ淀粉加２５ｍｌ蒸馏水，沸水浴（搅动）１ｈ，制成６％淀粉糊，冷却至室温，在４℃冰箱存放一定天数后进行ＤＳＣ测试。加热速度１０ｋ／ｍｉｎ，测试范围３０～２００℃。２２．１
结果与分析淀粉糊的透明度
淀粉的应用影响到成品的外观。使用淀粉糊时重要的考虑因素是透明度。不同食品对淀粉的透明度要求不
３５３０２５２０１５１０５０
沉淀率（％）
ａ
０５０
１００１５０存放时间（ｈ）
２００
沉淀率（％）
淀粉糊约２０ｍｌ，在常温下蒸发一定水分，使淀粉糊失
６０５０４０３０２０１００
ｂ
０５１０１５２０２５３０３５
存放时间（ｄ）
图１ 莲藕淀粉糊在存放过程中的沉淀曲线
Fig.1 Sedimentation curves of lotus root starch during storage
(a: short-term storage, h; b: long-term storage, d)
２．３糊化淀粉在存放过程中的碘兰值
由图２可知，在过量水分下，淀粉糊随存放时间
的延长，碘兰值逐渐降低，但下降幅度不是很大。淀粉遇碘后，碘分子将被包进以大约６个葡萄糖单位为一圈形成的螺旋结构之中，而呈现兰色或紫红色。碘与
※基础研究
２．７２．５２．３２．１１．９１．７１．５
食品科学
2009, Vol. 30, No. 0369
以及糊化淀粉的再结晶现象等，都可以采用Ｘ－衍射法进行研究。
由图４可知，天然莲藕淀粉的Ｘ－衍射图谱为Ｂ型图谱，分别在２θ为５．６２°、１５．０６°、１７．１０°、２２．２６°、２３．１８°
０
５
１０
１５２０２５
存放时间（ｄ）
３０
３５
碘兰值
左右有明显吸收峰，对应的面间距分别为１５．７１２２、
°５．８７９９、５．１８１０、３．９９０３、３．８３４０Ａ左右，在５．６２°左右出现较小的峰，在１７．１０°附近出现最强峰。
图２ 莲藕淀粉糊上清液在存放过程中的碘兰值曲线Fig.2 Blue value curve of lotus root starch paste supernatant
during
storage
淀粉所形成的复合物的颜色深浅与淀粉分子特性有关，直连淀粉的链长较长，显兰色，而支链淀粉仅外链与碘作用，由于外链通常仅１０个左右的葡萄糖单位，遇碘显紫色或紫红色。淀粉糊化过程中直链淀粉从淀粉颗粒中脱出，分散溶解于水中，形成直链淀粉溶液，此时碘兰值随糊化度的增大而增大，糊化淀粉在存放过程中产生凝聚和相分离现象，因此老化后的淀粉与碘的成色反应会随其老化程度升高而减弱。２．４
糊化淀粉在存放过程中的酶解力
０．６
０．５０．４０．３０．２０．１０
１０
２０
３０
４０
５０
２θ（°）
图５ 淀粉糊在存放过程中的Ｘ－衍射图谱 (4%, W/V)
Fig.5 X-diffraction spectra of lotus root starch paste after 0d and
30d of
storage (4%, W/V)
存放０ｄ存放３０ｄ６０
由图５可以看出，淀粉在过量水分下充分糊化后，衍射峰及其微弱，晶体结构几乎完全消失，这是因为
莲藕淀粉糊化后淀粉分子的流动性增大，难以形成较大和较多的晶体。糊化后的淀粉在一定条件下存放，会产生自组织现象形成结晶。莲藕淀粉糊在存放３０ｄ后在１５°和１７°左右出现微小结晶峰。结晶度仅有的微小回
酶解力
０５１０１５２０２５３０３５
升，说明结晶并不是莲藕淀粉老化的主要原因。２．６
淀粉糊在存放过程中的热特性
ＤＳＣ是测试物质热特性的有力工具。淀粉在老化过程中，将发生相转变和热转变，晶体的崩解温度、晶体崩解时的吸热量、玻璃化转变温度等可以通过ＤＳＣ检测出来。
存放时间（ｄ）
图３ 莲藕淀粉糊在存放过程中的酶解力曲线
Fig.3 Enzyme hydrolyzability curve of lotus root starch paste
during
storage
由图３可知，在过量水分下，淀粉糊随存放时间的延长，酶解力逐渐降低后趋于平缓，但下降幅度很小。天然结晶态的淀粉较难被淀粉酶水解。随糊化过程进行，淀粉的晶体结构消失，淀粉变得易被淀粉酶水解，酶解力增强。而在老化过程中，分子重排形成晶体结构，淀粉被酶水解的能力又会逐渐减弱。２．５
糊化淀粉的再结晶特性
Ｘ－衍射是研究晶体特性的最直接和最有效的方
０．０－０．５－１．０－１．５－２．０－２．５－３．０－３．５－４．０
４０６０８０１００１２０１４０１６０１８０
温度（℃）
图６ 莲藕淀粉糊在存放过程中的ＤＳＣ图谱
法。天然淀粉晶体的结晶度、晶体结构、微晶尺寸
Fig.6 DSC spectrum of lotus root starch paste after 13 d of storage
at 4 ℃
(6%, W/V)
由图６可知，淀粉糊存放后出现明显吸收峰，说
０
１０
２０
３０２θ（°）
图４ 天然莲藕淀粉的Ｘ－衍射图谱
Fig.4 X-diffraction spectrum of
native lotus root starch
４０
５０
６０
明淀粉糊回生时分子重排形成晶体结构，要破坏这些晶
体结构使淀粉分子重新熔融需要外加能量，因此，回生后的淀粉糊在ＤＳＣ分析中出现的吸收峰为吸热峰。相关的热特性参数如表２所示。
热流量／（ｍＷ／ｍｇ）
70 2009, Vol. 30, No. 03
表２ 莲藕淀粉糊在存放过程中的热特性
食品科学
参考文献：
［１］
Ｔｃ（℃）１７４．２
ΔＨ（℃）３６４．８
［２］［３］
※基础研究
Table 2 Thermal properties of lotus root starch paste after 13 d of
storage at 4 ℃ (6%, W/V)
样品淀粉糊
Ｔ０（℃）８４．３
Ｔｐ１（℃）１１６．４
Ｔｐ２（℃）１６９．６
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３结 论
莲藕糊化淀粉在存放过程中，透明度下降，产生
［４］［５］［６］［７］［８］［９］［１０］［１１］
凝聚和沉淀现象，抗酶解能力增强，分子重排形成微弱结晶，是度放后淀粉糊的淀定莲藕淀粉的热特性。ＤＳＣ图谱出现的明显吸收峰显示存放后淀粉糊有重结晶形成，但是Ｘ－衍射图谱结果证实仅形成微弱重结晶，说明结晶不是老化的主要原因。比较莲藕糊化淀粉存放过程中的透明度变化、沉淀率变化以及碘兰值和酶解力的变化可以推测莲藕淀粉的老化主要是淀粉分子的凝聚所致，微弱重结晶促进了淀粉的老化。