淀粉的晶体性质与植物生长过程中基因控制和气候条件有关，支链淀粉分子的分支形式影响淀粉的结晶和晶体形式。目前一般用X-射线衍射来揭示淀粉颗粒的晶体结构及其特征，同大多数禾谷类淀粉一样，稻米淀粉显示A型衍射图谱。在天然的稻米淀粉颗粒中，直链淀粉不能形成结晶，而是以单螺旋结构渗入到支链淀粉分子中，形成疏密相间的晶体区和非晶体区，支链淀粉通常被认为在淀粉晶体区中起到框架作用。......
2023-06-20
淀粉的糊化特性及其影响因素
【摘要】：淀粉的糊化作用，是淀粉转变成食品过程中存在的一种不可逆转的物理形式。Brabender糊化仪黏度快速分析仪、差示扫描量热仪等均广泛用于测定稻米淀粉的糊化参数。糯米淀粉的峰值黏度、热糊黏度和冷糊黏度也均比普通稻米淀粉低，这些性质可能与稻米淀粉中直链淀粉含量的不同有直接关系。随加热温度的升高，淀粉的糊化能有所下降。
天然淀粉颗粒不溶于冷水，因此，生活中很多食物的特性并不是天然淀粉表现出来的，如肉汁的口感，软糖和焰饼的质构等，它们都是天然淀粉在水中加热经过变化而具有的特性。当有过量水存在的情况下，将淀粉乳加热，开始颗粒可逆地吸水膨胀，加热至某一温度时颗粒突然膨胀，晶体结构消失，最后变成黏稠的糊，这种现象称为淀粉的糊化（图4-2）。淀粉的糊化作用，是淀粉转变成食品过程中存在的一种不可逆转的物理形式。糊化特性可用于评估淀粉在食品和工业产品中作为功能成分的适性，是淀粉加工处理过程中最重要的指标。
淀粉要完成整个糊化过程，必须要经过可逆吸水阶段、不可逆吸水阶段和颗粒解体阶段。
1.可逆吸水阶段
淀粉处在室温条件下，即使浸泡在冷水中，也不会发生任何性质的变化。存在于冷水中的淀粉经搅拌后，则成为悬浊液。若停止搅拌，淀粉颗粒又会慢慢重新下沉。在冷水浸泡的过程中，淀粉颗粒虽然由于吸收少量的水分体积略有膨胀，但却未影响到颗粒中的结晶部分，所以淀粉的基本性质并不改变。淀粉颗粒可以随着重新干燥而将吸入的水分子排出，恢复到原来的状态，称为淀粉的可逆吸水阶段。
图4-2 淀粉糊化过程
2.不可逆吸水阶段
淀粉受热加温，水分子开始逐渐进入淀粉颗粒内的结晶区域，便出现了不可逆吸水的现象。这是因为外界的温度升高，淀粉分子的化学键开始断裂。淀粉颗粒内结晶区域变得疏松，使得淀粉的吸水量迅速增加。淀粉颗粒的体积也急剧膨胀，达到原体积的50～100倍。如把淀粉重新干燥，水分也不会完全排出，故称为不可逆吸水阶段。
3.颗粒解体阶段
淀粉颗粒随后进入第三阶段，即颗粒解体阶段。淀粉加热温度继续提高，淀粉颗粒仍在继续吸水膨胀，直至破裂，淀粉分子向各方向伸展扩散，溶出颗粒外。淀粉分子互相联结、缠绕，形成一个网状的含水胶体，这就是淀粉完成糊化后的糊状体。
Brabender糊化仪黏度快速分析仪（RVA）、差示扫描量热仪（DSC）等均广泛用于测定稻米淀粉的糊化参数。一般用DSC来准确测定稻米淀粉的糊化起始温度（To）、中间温度（Tp）、终了温度（Tc），以及糊化焓（ΔH）等。稻米淀粉的糊化参数和糊化性质如表4-5所示，可以发现与普通稻米淀粉相比，糯米淀粉的起始糊化温度较低，特别是到达峰值黏度时的峰温度相对要低得多。糯米淀粉的峰值黏度、热糊黏度和冷糊黏度也均比普通稻米淀粉低，这些性质可能与稻米淀粉中直链淀粉含量的不同有直接关系。从DSC结果中可以看出，普通稻米淀粉和糯米淀粉的各参数值有细微差别，基本上是普通玉米淀粉的参数值稍大于糯米淀粉，说明含水量相同的情况下，糯米淀粉较普通稻米淀粉容易糊化。
表4-5 不同类型稻米淀粉的糊化性质
对淀粉糊化动力学的系统研究中，普遍认为淀粉的糊化较符合一级化学反应模型，淀粉的糊化能为40～100 kJ/mol，与加热温度和含水量有关。随加热温度的升高，淀粉的糊化能有所下降。赵琳琳等（2015年）研究发现，稻米淀粉的糊化温度和淀粉凝胶的硬度随贮藏温度升高而增加，淀粉的峰值黏度和最终黏度及淀粉凝胶的黏聚性随贮藏温度升高而降低。熊善柏等（2001年）研究了不同初始粒径稻米淀粉的糊化进程，结果表明，在糊化温度以下，淀粉颗粒仅存在吸水膨胀，外部淀粉结构被酶水解；在糊化温度以上，随加热温度的升高，淀粉的糊化速度和糊化程度迅速增高，同时直链淀粉凝胶体也加速形成，从而形成了明显的糊化过程三阶段，说明加热温度对糊化特性的影响较大。
稻米淀粉糊化特性与稻米的食味品质存在密切关系，舒庆尧等（1998年）研究认为，食味品质较好的稻米品种，崩解值大多在100RUV以上，而消减值小于25RUV，且多为负值；相反，食味差的品种崩解值低于35RUV，而消减值高于80RUV。吴殿星等（2001年）对不同早籼稻品种研究发现，消减值和崩解值等黏滞谱特征值，能特异性区分不同品种表观直链淀粉含量的高低和鉴定中等表观直链淀粉品种食味品质的优劣，糯米和低表观直链淀粉品种的消减值为负值，中等表观直链淀粉品种消减值为正值；崩解值大的品种，胶稠度较好，消减值与米饭的质地和口感相关联。隋炯明等（2005年）用2年分别对114个和101个水稻品种（系）的各项品质指标进行测定，结果表明，除最高黏度外，RVA谱的其余特征值与食味品质的主要指标均呈极显著相关。包劲松等（1999年）利用窄叶青8号和京系17为亲本构建的DH群体及其分子连锁图谱，检测到第6染色体上的alk主效基因，与第6、7染色体上的QTL位点 qGT26b和qGT27。吴长明等（2005年）以Asominori和IR24为亲本杂交产生的RIL为材料，对控制稻米碱消值的QTL进行分析，检测出2个控制消碱值的QTL（As1和As2），分别位于第5、4染色体上，贡献率分别为17.5%和13.0%。
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2023-06-20
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