全 文 ： 2008, Vol. 29, No. 12 食品科学 ※基础研究132
竹芋淀粉的性质研究
陈 晓，刘 欣*，赵力超，游曼洁
(华南农业大学食品学院，广东 广州 510642)
摘 要：研究测定竹芋淀粉颗粒、糊及其凝胶等特性。发现竹芋淀粉颗粒多呈卵形和椭圆形，直径约8～30μm，
平均直径为22μm，大颗粒表面有明显的轮纹。竹芋淀粉颗粒的轮纹及偏光十字明亮清晰、淀粉颗粒表面呈明显
的偏光十字，形状不规则、有相当部分呈垂直十字、 若干呈斜十字和X形。X-衍射呈A型结晶图样，结晶度为
36.1%，糊化温度为58.2℃。
关键词：竹芋；淀粉；特性
Study on Properties of Arrowroot (Maranta arundinacea L.) Starch
CHEN Xiao，LIU Xin*，ZHAO Li-chao，YOU Man-jie
(College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)
Abstract ：The granules, paste, gel and other properties of arrowroot starch were studied. Most of the granules are of olivary
and ellipse shap. The surface of big granules have obvious wheel stripes. Obvious birefringences can be observed and most of
them are showed in shape stretching along the long axis. The range of starch granule size is 8 to 30 μm with mean granules diameter
22μm. Arrowroot starch is attributed to A-type crystal structure and the degree of crystallinity is 36.1%. The gelatinization
temperature is 72.7 ℃.
Key words：arrowroot；starch；property
中图分类号：Q539.1 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2008)12-0132-05
收稿日期：2007-11-13
作者简介：陈晓(1982-)，女，硕士研究生，研究方向为食品质量与安全。E-mail：zhizhicx@163.com
*通讯作者：刘欣(1958-)，女，教授，硕士，研究方向为食品生物化学及食品添加剂。E-mail：liuxin@scau.edu.cn
竹芋(Maranta arundinacea L.)，英文名(arrowroot)，
属竹芋科(Mrantaceae)，别名细米薯，主产于美洲热带
地区，现广泛种植于各热带地区；我国广东、广西、
云南常见栽培。竹芋不仅可以食用，也可以入药，味
甘、淡，凉性。清肺止咳、清热利尿，一年四季均
可以采集，始载于《中国高等植物图鉴》[1-2]。竹芋食
用部分主要为根茎，其含水67%～75%、淀粉20%～
28%、蛋白质1%～2%、灰分1.3%～1.4%、纤维0.6%～
1.3%及少许糖分[3]。本实验对竹芋淀粉的微观性质及其
透明度、凝沉性、冻融稳定性等基本特性进行研究，
以期对竹芋淀粉在食品生产中的应用提供一定的指导。
1 材料与方法
1.1材料与试剂
竹芋淀粉 广东省恩平市绿色食品厂；马蹄淀粉
广州市康乐食品厂；小麦淀粉 镇江市谷阳佳佳淀粉包
装厂；玉米淀粉 深圳市太港食品有限公司。
试剂均为分析纯。
1.2仪器与设备
HITACHI S-510电子扫描显微镜；AXTOSKOP-40型
显微镜 德国蔡司公司；D/Max-ⅢA型X-射线衍射仪
日本Rigaku公司；PEFTIR-M1730型红外光谱仪 德国
Bruker公司；Diamond-Ⅰ型差示扫描量热仪 Perkin-
Elmer公司；L6522型Brabender黏度计 德国Brabender
公司；721型分光光度计、恒温水浴锅 上海精密科学
仪器有限公司。
1.3方法
1.3.1淀粉颗粒形貌、大小及颗粒偏光十字
用电子扫描显微镜观察颗粒外貌，并拍摄竹芋淀粉
颗粒的照片。用显微镜观察拍摄淀粉颗粒的形貌和偏光
十字。
1.3.2竹芋淀粉颗粒的Ｘ-射线衍射分析
采用X-射线衍射仪在2θ＝4°～70°范围扫描测得，
采用Cu靶，石墨单色器、30kV、30mA，扫描速度
为10°/min。
1.3.3红外光谱分析
133※基础研究 食品科学 2008, Vol. 29, No. 12
采用红外光谱仪溴化钾压片法。
1.3.4淀粉差示扫描量热(DSC)分析
样品测定浓度70.0%(W/W)，仪器从10℃开始测
量，升温速率5℃/min，一直升温到140℃，记录变
化结果，得到一条热流和温度的曲线，测出淀粉糊化
过程的起始温度、终止温度、热变峰值温度并计算焓
变 值 。
1.3.5竹芋淀粉黏度变化分析
浓度6%干基的淀粉乳于容器中，从25℃开始升
温，以1.5℃/min的速率加热到95℃，保温45min，再
以1.5℃/min的速率冷却到55℃，在此湿度下保温
45min，由Brabender黏度计自动绘出随温度和时间变化
的连续黏度曲线。
1.3.6竹芋淀粉透光率的测定
配制质量分数为1%的淀粉乳，置沸水浴中加热搅
拌30min，保持淀粉乳的体积不变，冷却至室温，用
分光光度计测其在波长620nm下的吸光度，以蒸馏水为
空白。
1.3.7淀粉糊的凝沉性
配制质量分数为1%的淀粉乳，沸水浴中糊化后，
装入100ml具塞量筒中，室温静置，记录上层清液和下
方沉淀物的体积。
1.3.8竹芋淀粉溶解度与膨胀度的测定
配制质量分数为2%的竹芋淀粉溶液，在一定温度
下加热搅拌30min以防竹芋淀粉沉淀，3000r/min离心
30min，取上清液在蒸汽浴上干燥，于105℃烘至恒重
称重。
1.3.9竹芋淀粉老化值的测定
将质量分数为6%淀粉乳于沸水浴上加热20min，并
维持体积，称取一定量的糊在2℃冰箱内放24h后取出，
以3000r/min的转速离心分离15min，以分离出的水量作
为老化值。
2 结果与分析
2.1淀粉颗粒的形貌
Acc V Spot Magn Det WD Exp
100KV 600x SE 8.2 149SCAU
50μm
A.×600 SEM
图1 竹芋淀粉颗粒外貌与偏光十字
Fig.1 Scanning electron and polarization cross images of
arrowroot starch granules
Acc V Spot Magn Det WD Exp
100KV 500x SE 8.2 149SCAU
50μm
B.×500 SEM
C.×500偏光
D.×500偏光
竹芋淀粉大小在8～30μm，平均直径为22μm。多
为卵形或椭圆形，大的颗粒表面上有裂纹，其原因可
能是提取过程或电镜拍摄过程中，淀粉团粒发生损伤或
侵蚀，以致许多团粒破裂。颗粒的大小是由遗传因素
决定的，它与淀粉的生物合成机理有关，淀粉粒的性
质及其成分的性质与淀粉粒的大小也有关系。竹芋淀粉
颗粒大小的不同，可能导致竹芋淀粉加热糊化过程中物
性的差异，特别是竹芋淀粉对不同温度的吸水膨润力的
影响[4]。竹芋淀粉颗粒的轮纹及偏光十字明亮清晰、淀
粉颗粒表面呈明显的偏光十字，形状不规则、有相当
部分呈垂直十字、若干呈斜十字和X形。将淀粉乳加
热到一定温度，淀粉颗粒开始膨胀，偏光十字消失。
此时为糊化温度，竹芋的糊化温度为58.2℃。
2.2竹芋淀粉颗粒的Ｘ-衍射线衍射分析
由图２可以确定竹芋的晶体构型为A型[4]。经X-射
线衍射分析测定，竹芋淀粉的结晶度为36.1%，其中微
晶区约13.1%，亚微结晶区为23%，玉米淀粉和木薯淀
粉的结晶度分别为39.5% 和37.2%，竹芋的结晶度稍小[5]。
2008, Vol. 29, No. 12 食品科学 ※基础研究134
2.3红外光谱分析
图2 竹芋淀粉颗粒的Ｘ-射线衍结果
Fig.2 X-ray diffraction pattern of arrowroot starch
1200
1000
800
600
400
200
0
衍
射
强
度
衍射角2θ(°)
10 20 30 40 50 60 70
图3 竹芋淀粉的红外光谱图
Fig.3 Infrared absorbtion spectrum of arrowroot starch
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
透
射
率
(
%
)
波数(cm-1)
4000 3000 2000 1000
由图3可知，竹芋淀粉由O-H和C-H构成，在红
外区域可以观察到多处吸收作为分析波长。由红外吸收
光谱可以反映它的结构特征，表明竹芋淀粉分子中含有
伯、仲醇羟基的α-D吡喃环等结构特征，与其他原淀
粉相同。且在2100cm-1处有一个强的O-H合频吸收峰[6-7]。
2.4竹芋淀粉差示扫描量热(DSC)分析
图4 竹芋淀粉DSC曲线
Fig.4 Differential scanning calorimetry (DSC) curve of arrowroot
starch
1
0
-1
-2
-3
-4
99.59℃
热
流
量
(
W
/
g
)
温度(℃)
20 40 60 80 100120140
70.17℃
7.505J/g
9.99℃
75.97℃
124.60℃
111.71℃
125.5J/g
这说明竹芋淀粉支链晶体含量较多且不易被破坏。当温
度继续升高时，在110℃时又开始出现吸热峰， 此时主
要是牢固的直链晶体被破坏而发生的相变。
2.5竹芋淀粉黏度变化分析
黏度(mPa·s)
淀粉 A B C D E F B-D E-DC-DE-F
竹芋粉 72.2458415295481461 165 187－121－20
马蹄粉 66426401294423423 132 127－106 0
小麦粉 86.212611674160141 52 85 －42 －19
玉米粉 80.4309298237562510 72 326－61 －52
表1 四种淀粉本布拉德曲线表
Table 1 Viscosities of arrowroot, water chesnut, wheat and corn
starches determined with Brabender viscograph
竹芋淀粉的糊化温度为72.7℃，玉米淀粉的糊化温
度为80.4℃、小麦86.2℃、马蹄66.0℃。从Ahmad[8]、
Tian[9]、Veletudie[10]等的研究可知淀粉的糊化温度和焓
受淀粉微粒结构、淀粉粒的结晶度、颗粒大小以及直
链与支链淀粉比例的制约。由表1可知，四种淀粉中除
马蹄外在蒸煮期间都有一段黏泻现象，说明淀粉糊不稳
定。因此，竹芋糊在高温下的热糊稳定性和在低温下
的冷糊稳定性都差。
2.6竹芋淀粉糊透光率的测定
图5 不同淀粉的透光率
Fig.5 Percent transparencies of four kinds of starches
70
60
50
40
30
20
10
0
透
光
率
(
%
)
淀粉
小麦 竹芋 马蹄 玉米
对四种淀粉的透光率分析表明，竹芋淀粉的透光率最
高，达到64.5%，马蹄其次，而玉米淀粉的仅为23.6%。
竹芋淀粉粒径为11～30μm，而玉米仅为4～26μm，大的
淀粉颗粒较易吸水膨胀，糊化后所形成的糊液比较透明。
2.7竹芋淀粉糊的凝沉性
由图4可知，竹芋淀粉出现了两个扁宽的峰，除
了在70～80℃出现一个小扁平峰， 在100～130℃又出现
一个较大的扁平峰，这与文献报道其他淀粉的结果基本
一致。在升温过程中，随着淀粉样品的糊化，支链晶
体结构首先被破坏， 因为发生相变而产生吸热现象， 相
变高峰温度在75.97℃，竹芋淀粉相变热焓值为7.505J/g，
100
80
60
40
20
0
小麦
玉米
马蹄
竹芋
清
液
高
度
(
%
)
凝成时间(min)
0 300 600 90012001500
图6 不同淀粉的凝成性
Fig.6 Coagulation and sedimentation of four kinds of starches
135※基础研究 食品科学 2008, Vol. 29, No. 12
从图6可以看出，竹芋的凝成性最小、最稳定。
随着静置时间的延长，四种淀粉糊的凝沉性逐渐增大，
淀粉的这种凝沉现象主要是淀粉分子链间经氢键结合成
束状结构，而使其溶解度降低的结果。
2.8竹芋淀粉溶解度与膨润度
2.8.1竹芋淀粉溶解度
图7 不同温度对淀粉溶解度的影响
Fig.7 Effects of different temperatures on solubilities of four kinds
of starches
25
20
15
10
5
0
小麦
玉米
竹芋
马蹄
溶
解
度
(
%
)
温度(℃)
20304050 607080 90100
图8 不同温度对淀粉膨润度的影响
Fig.8 Effects of different temperatures on swelling powers of four
kinds of starches
25
20
15
10
5
0
小麦
玉米
竹芋
马蹄
膨
润
度
(
%
)
温度(℃)
20 40 60 80 100
图9表明，小麦淀粉和玉米淀粉的老化值受时间的
影响都很大，老化明显程度的顺序依次是小麦＞玉米＞
马蹄＞竹芋。
由图10可知，随着淀粉浓度的增加，四种淀粉的
老化值降低，马蹄和竹芋淀粉由于本身老化值较低，
所以降幅不是很大。
由图11可知，pH6.0对淀粉的老化影响最大，其
中最为明显的是小麦，竹芋和马蹄受p H值时影响较
小。因为在pH5.0～7.0时，淀粉凝沉速度快，在更高
或低pH值时凝沉速度慢。可能是酸或碱性环境下，淀
粉分子所带电荷彼此推斥，从而使凝沉速度较慢[14-15]。
图7表明，各种淀粉的溶解度随温度的升高而增
加，竹芋淀粉在温度升至70℃以上才有较大的变化，玉
米淀粉增加最小。这是因为淀粉在过量的水中受热，由
于氢键的断裂，晶体结构被破坏，水分子可通过氢键
与直链和支链淀粉中外露的羟基结合，使淀粉粒膨胀和
增溶。淀粉的溶解度反映了其无定型和结晶域淀粉链相
互作用的量值[11]。
2.8.2竹芋淀粉膨润度
图8表明，淀粉样品随加热温度上升，膨胀度上
升，竹芋淀粉在25～70℃时膨胀度较小，在70～95℃
膨胀较快，存在一个初始膨胀阶段和迅速膨胀阶段，已
有较快的膨胀，属于典型的二段膨胀过程，属限制型
膨胀淀粉；玉米淀粉在整个温度变化过程中其膨胀度的
变化都较小[12-13]。
2.9竹芋淀粉老化值的测定
图9 四种淀粉的老化值曲线
Fig.9 Retro-gradation curves of four kinds of starches
玉米
小麦
马蹄
竹芋
老
化
值
(
g
)
老化时间(h)
24 65 89 124
10
8
6
4
2
0
图10 淀粉浓度对老化值的影响
Fig.10 Effects of different starch concentrations on retro-gradation
four kinds of starches
1.2
0.9
0.6
0.3
0.0
竹芋
马蹄
老
化
值
(
g
)
4 5 6 7 8
淀粉浓度(%)
60
45
30
15
0
小麦
玉米
老
化
值
(
g
)
4 5 6 7 8
淀粉浓度(%)
100
80
60
40
20
0
小麦
玉米
老
化
值
(
g
)
4 5 6 7 8 9 10
pH
2008, Vol. 29, No. 12 食品科学 ※基础研究136
3 结 论
竹芋淀粉颗粒多呈卵形和椭圆形，长径比约10～25μm，
大颗粒表面有明显的轮纹；竹芋淀粉颗粒的偏光十字明
亮清晰，形状规则、大部分呈垂直十字、若干呈斜十
字和 X形。
呈A型结晶图样，结晶区约占36.1%，其中微晶
区约13.1%，亚微结晶区为23%。红外吸收光谱表明竹
芋淀粉分子中含有伯、仲醇羟基的A2D2吡喃环等原淀
粉分子的结构特征。黏度与峰值黏度高，接近于马蹄
淀粉，冷、热黏稳定性稍差。老化值受p H值、浓度
的影响小，且一直处于较低水平。
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图11 pH值对老化值的影响
Fig.11 Effects of different pH values on retro-gradation for four
kinds of starch
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
竹芋
马蹄
老
化
值
(
g
)
4 5 6 7 8 9 10
pH