全 文 ： 130 2008, Vol.29, No.09 食品科学 ※工艺技术
全营养苦荞米抗性淀粉形成的工艺参数优化
左光明 1，谭 斌 2，罗 彬 1，秦礼康 1 ,*
(1.贵州大学生命科学学院，贵州 贵阳 550025；2.国家粮食局科学研究院，北京 100037)
摘 要：以苦荞为原料，按蒸谷米工艺生产全营养苦荞米。在单因素筛选基础上，通过正交试验，优化产品中
高含量抗性淀粉(RS)形成的工艺参数。结果表明，水分含量对营养苦荞米 RS 的形成影响最大，4℃静置有利于 RS
晶束的形成，60℃干燥有利于 RS 晶束的生长，pH 值无显著影响。全营养苦荞米抗性淀粉形成的最佳工艺参数为：
浸渍籽粒水分含量 50%、汽蒸压热温度 130℃、时间 60min、干燥温度 60℃。
关键词：苦荞；全营养苦荞米；抗性淀粉；工艺优化
Optimization of Process Parameters of Resistant Starch of Whole Tartary Buckwheat Rice
ZUO Guang-ming1，TAN Bin 2，LUO Bin1，QIN Li-kang1,*
(1.College of Life Science, Guizhou University, Guiyang 550025, China；
2.Academy of State Administration of Grain, Beijing 100037, China)
Abstract：Whole nutrient tartary buckwheat rice (WNTBR) was manufactured by processing techniques of the parboiled rice.
In this study, orthogonal designs L9(34) were adopted for optimization of process parameters of resistant starch (RS) in processing
WNTBR. The results showed that the water content is significant factor and pH has no significant effect on production of RS.
Keeping the sample at 4 ℃ is beneficial to the formation of the crystal beam of RS. Drying the sample at 60 ℃ improved the
development of the crystal bundle of RS. The optimal parameters for production of RS in processing WNTBR are water content
50%, autoclaving temperature 130 ℃, autoclaving time 60 min and drying temperature 60 ℃.
Key words：tartary buckwheat；whole nutrient tartary buckwheat rice；resistant starch；process optimization
中图分类号：TS235.1 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2008)09-0130-05
抗性淀粉(resistant starch，RS)[1]是近年来国际上新
兴的食品研究领域，按世界粮农组织(FAO)的定义，指
“ 健康者小肠中不消化吸收的淀粉及其降解产物 ”[2]，被
众多学者公认为 “ 近年来碳水化合物与健康关系研究中
的一项最重要成果 ”。具体而言，RS 可分为四类[3]，即
物理包埋淀粉、生淀粉天然抗性组分、老化回生淀粉
和化学改性淀粉。其中，淀粉糊化后在冷却或储存过
程中重结晶而形成的难以被淀粉酶分解的淀粉，是抗性
淀粉的最主要来源，具有很大的商业价值[ 4 ]。RS 对人
体的生理功能主要体现在预防直肠癌和肠道疾病、控制
体重、防止糖尿病、降低总胆固醇与三酸甘油酯含量、
促进维生素与矿物质的吸收等[5-6]。
苦荞(tartary buckwheat，TB)，作为一种集营养、
保健、医疗于一体的重要小宗杂粮作物，被称为“食
药两用”粮食珍品，主要分布在我国西南及西北海拔
1200～3000m 的高寒山区，其中以四川凉山最为集中，
而贵州则在毕节和六盘水地区海拔 1800～2200m 的少数
民族聚居地大量种植，与马铃薯、燕麦构成了这些地
区的三大优势作物。近年来，随着人民生活水平的提
高，人们日益注重膳食结构的调整，一个以小杂粮为
时尚的粮食消费结构正在悄然兴起，苦荞食品倍受欧、
美、日、韩、俄等许多发达国家的高度青睐。目前，
苦荞先磨粉后造粒生产的苦荞米或苦荞饭，其质构松
散，口感平乏，营养大量损失。因此，本实验首次
探讨按蒸谷米工艺加工全营养苦荞米的过程中影响抗性
淀粉形成的关键工艺参数，为提升产品保健功能，推
动苦荞产业发展提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
苦荞原料为贵州省威宁县当年产新鲜商品苦荞。
收稿日期：2008-04-13
基金项目：“十一五”国家科技支撑计划子项目(2006BAD02B01-08)；六盘水市科技局项目(52020-07-008)；
贵州大学研究生创新基金项目(校研农2007010)
作者简介：左光明(1981-)，男，硕士研究生，研究方向为食品质量与安全控制。E-mail：0701311@163.com
* 通讯作者：秦礼康(1965-)，男，教授，博士，研究方向为食品加工与安全。E-mail：likangqin@126.com
※工艺技术 食品科学 2008, Vol.29, No.09 131
高温 α- 淀粉酶 山东隆大生物工程有限公司；淀
粉葡萄糖苷酶( A M G ) M e g a z y m e 公司；胃蛋白酶
Solarb io 公司；其他化学试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
压热反应器 高压灭菌锅改进；UV-7502PC 紫外可
见分光光度计 上海欣茂仪器有限公司；恒温摇床 金
坛市杰瑞尔电器有限公司；pH 电脑测试笔 HANNA
仪器有限公司；CGX-1 电脑恒温析柜 上海沪西分析仪
器厂有限公司；LD4-2 型离心机 北京医用离心机厂。
1.3 方法
1.3.1 营养苦荞米加工工艺
苦荞→去杂→浸渍→汽蒸→干燥→脱壳→营养苦荞米
1.3.2 温度对苦荞籽粒吸水量和完整性的影响
将一定量苦荞籽粒放入 100ml 锥形瓶中，加入适量
蒸馏水，同时密封瓶口，在不同温度浸渍 3 0 m i n，测
定籽粒水分含量(X)和观察籽粒形态完整性。
式中：M1 为浸渍后苦荞籽粒湿重；M0 为浸渍前苦
荞籽粒干基重。
1.3.3 汽蒸对营养苦荞米 RS 形成单因素试验
1.3.5 保温及干燥对营养苦荞米 RS 形成的影响
1.3.5.1 不同保温温度下营养苦荞米 RS 形成随时间的
变化
将按上述最优工艺汽蒸的苦荞分别置于 0、4、8、
25 和 60℃保温 2、8、37、48 和 71h，考察不同保温
温度下营养苦荞米 RS 形成随时间的变化。
1.3.5.2 不同干燥温度对营养苦荞米 RS 形成的影响
将按上述最优工艺汽蒸的苦荞分别置于 40、60、80
和 90℃直接热干 71h，考察不同干燥温度对抗性淀粉形
成的影响。
1.3.5.3 营养苦荞米 RS 形成的温度协同实验
将上述实验确定的最佳静置温度和干燥温度进行有
机结合，考察其对 R S 形成的协同增效作用。
1.3.6 营养苦荞饭 RS 含量的测定
将最优工艺的营养苦荞米按一般大米煮饭的方式放
入电饭煲中，加入适量的水，保温 10min 后取一定量的
营养苦荞饭测定其 RS 含量。
1.3.7 抗性淀粉含量测定
参照 Goni I 法[7]，进行适当改进，具体测定步骤如
下：按一定条件汽蒸后苦荞籽粒迅速人工去壳，于碾钵
中碾碎，称取 1.000g，加入 10ml HCl - KCl 缓冲溶液
(pH1.5)和 10mg 胃蛋白酶，40℃保持 60min(不断振荡)，
自然冷却至室温；用 2mol/L HCl 和 0.5mol/L NaOH 调 pH
6.0～6.4，加入 1ml 耐热 α-淀粉酶溶液，95℃恒温 30min
(不断振荡)，冷却至室温；调整 pH4.0～4.5 后，加入
1ml 淀粉葡萄糖苷酶工作液，60℃保持 60min(不断振
荡)，自然冷却至室温，加入 4 倍体积 9 5 % 乙醇，混
合均匀，离心(4000r /min，30min)，弃去上清液，醇
洗重复 3 次；将沉淀物溶解于 4mol/L KOH 溶液中，用
HCl 溶液调 pH4.0～4.5 后，加入 1ml 淀粉葡萄糖苷酶工
作液，6 0℃恒温 6 0 mi n (断振荡)，离心( 4 0 0 0 r / mi n，
30min)，收集上清液，同时作淀粉葡萄糖苷酶工作液空
白实验。对沉淀物至少水洗三次，离心后合并上清液，
用蒸馏水定容至 100ml，后用 3,5- 二硝基水杨酸法测还
原糖，乘以 0 . 9 ，即为抗性淀粉。
式中，A1 为查曲线所得样品还原糖含量(mg)；A0 为
查曲线所得空白液还原糖含量( mg)；V0 为提取液总体积
(ml)；V1 为测定时取用液体积(ml)；M为测样干基质量(g)。
1.3.8 统计分析
数据采用 SPSS11.5 统计软件分析。
2 结果与分析
2.1 温度对苦荞籽粒吸水量和完整性的影响
X(％)=
M1
M1 － M0 × 100
表1 汽蒸对营养苦荞米RS形成单因素试验表
Table 1 Factors and levels of high-pressure steaming test on RS
formation of WNTBR
因素 水平

水分含量 20%、30%、40% 和 50%(固定压热温度 125℃、
压热时间 60min、pH 7.0)

pH
4.0、5.0、6.0、7.0 和 8.0(固定压热温度 125℃、
压热时间 60min、水分含量 50%)
压热温度 115、120、125、130 和 135℃(固定水分含量
50%、压热时间 50min、pH 7.0)
压热时间 30、40、50、60 和 70min(固定水分含量 50%、
压热温度 125℃、pH 7.0)
1 120 30 50 5.0
2 125 40 60 6.0
3 130 50 70 7.0
表2 因素水平设计表
Table 2 Factors and levels of orthogonal test design
水平
因素
A 温度(℃) B 物料含水量(%) C 汽蒸时间(min) D pH
按表 1 分别处理后，样品在 60℃直接保温干燥 71h，
测定其抗性淀粉含量。
1.3.4 正交试验
根据单因素试验结果，进行 L9(34)正交试验(表 2)设
计，确定营养苦荞米 R S 形成的最佳工艺参数。
RS(％)= (A1 － A0)× V0
V1 ×M× 1000 ×0.9×100
132 2008, Vol.29, No.09 食品科学 ※工艺技术
表3 温度对苦荞籽粒吸水量和完整性的影响
Table 3 Effects of temperature on water absorption and integrity of TB
由表 3 可看出，苦荞浸渍 30min，随着温度的升高
吸水量增加。当温度上升到 6 0℃时，苦荞籽粒开始破
损，从而影响最终营养苦荞米的出品率。因此，苦荞
在 50℃浸渍最好。同时，为了促进可溶营养成分随水
分的内渗而向籽粒内部迁移，防止苦荞营养成分特别是
黄酮在浸渍过程中外渗，在保证籽粒完整的前提下，苦
荞浸渍水量应以苦荞籽粒能完全吸入的最大水量为准。
经测定，苦荞最大吸水量为 5 0 . 3 %。
2.2 浸渍苦荞籽粒水分含量、p H 值与压热温度、时
间对苦荞 RS 形成的影响
图 1 结果表明，苦荞籽粒样品中抗性淀粉形成随着
物料水分含量的增加而升高，但对体系的 pH 值变化不
很敏感(仅 pH 6.0 时 RS 含量略高)；抗性淀粉含量随着汽
蒸温度的升高而增加，到 130℃时达最高值，超此温度
后，含量反而略有下降，同时在一定的压热温度下，
保持足够的压热时间对抗性淀粉的形成非常有利。究其
机理，水分是影响淀粉糊化的关键因素之一，含量较
低时，淀粉颗粒吸水不足，难以充分膨胀、糊化，淀
粉分子链展开不完全，并且低水分会增加体系黏度，一
些游离的淀粉分子难以相互接近，形成氢键而重结晶，
不利于抗性淀粉形成。但应考虑的是，在实际生产过
程中浸渍水量不能过多，否则会造成营养成分外渗，加
大干燥成本。就热压温度和时间而言，浸渍后的苦荞
籽粒经一定时间的压热处理，细胞组织结构破坏，淀
粉颗粒空间结构解体而糊化，且随着汽蒸温度的升高，
体系黏度降低，淀粉分子链完全展开，尤其一些直链
淀粉分子游离逸出，呈无序的运动状态，容易相互靠
近，形成分子间氢键，从而有利于抗性淀粉的形成。
但是，热压温度过高或时间过长，可能使淀粉分子链
发生一定程度的断裂，降低淀粉分子聚合度，影响抗
性淀粉的形成。因此，热压温度和时间对抗性淀粉的
形成有着重要的影响。
实验号 1 2 3 4 5 6
温度(℃) 20 30 40 50 60 80
水分含量(%) 34.314 ± 0.053a 35.716 ± 0.031b 36.117 ± 0.221c 37.801 ± 0.040d 39.110 ± 0.051e 41.817 ± 0.031f
籽粒完整性 完好 完好 完好 种皮开裂，但籽粒完好 种皮开裂，2%胚芽脱离 种皮开裂，6% 胚芽脱离
注：表中水分含量数据为“平均值±标准差”；肩标字母不同者为差异显著(p ＜ 0 .05)。
图 1 浸渍苦荞籽粒水分含量、pH 值与压热温度、时间对苦荞RS 形成的影响
Fig.1 Effects of water content,pH values,autoclaving time and temperature on RS formation of WNTBR
4 5 6 7 8
水分含量(%)
7
6
5
4
3
2
1
20 25 30 35 40 45 50 55
R
S(
%
，
干
基
)
a
b
c
d
温度(℃)
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
115 120 125 130 135
a
b
c
d
e
R
S(
%
，
干
基
)
pH
6.5
6.4
6.3
6.2
a
a
a
a
b
R
S(
%
，
干
基
)
时间(min)
6.4
6.2
6.0
5.8
5.6
5.4
5.2
5.0
30 40 50 60 70
R
S(
%
，
干
基
)
a
b
c
d
e
字母不同者为差异显著(p ＜ 0.05)。
※工艺技术 食品科学 2008, Vol.29, No.09 133
2.3 正交试验结果
表4 正交试验表 L9(34)
Table 4 Results of orthogonal test L9(34)
注：表中水分含量数据为“平均值±标准差”；字母不同者为差异显
著(p ＜ 0.05)。
以营养苦荞米 RS 含量为指标，正交试验极差分析
结果(表 4)显示，营养苦荞米中 RS 形成的最佳工艺参数
为 A3B3C2D2；正交试验方差分析结果(表 5)表明，修正
模型的 p ＜ 0 . 0 5，说明正交试验方差分析模型是适用
的，温度、水分含量和压热时间三个因素的 p ＜ 0.01，
对 RS 形成的影响均达极显著水平，但 pH 值的 p ＞ 0.05，
对 RS 形成影响不显著。因此，在实际过程中可以不考
虑 pH 的影响，这将有利于简化生产工艺，提高生产效
率。综合表 3、4 结果，四因素对营养苦荞米 R S 形成
影响的顺序为 B ＞ A ＞ C ＞ D；最佳工艺参数为水分含
量 50%、压热温度 130℃、压热时间 60min。
2.4 干燥温度对营养苦荞米 RS 形成的影响
2.4.1 不同静置温度下营养苦荞米RS 形成随时间的变化
由图 2 可见，在所有温度下，抗性淀粉在一开始
都迅速增加，随后趋向于平缓。但是在不同的保温条
件下，开始时的增加速率以及最后所达到最大得率各不
相同。根据温度对淀粉老化的影响[8]可知，在低温干燥
时，4℃接近晶束形成最大速率区域，以至抗性淀粉形
成在最初的 2h 内即达到最大值；而 60℃接近晶束生长
最大速率区域，在开始的 2h 内抗性淀粉形成最低，之
后迅速增加，其增加的速度和最后的形成量都远远高于
其他温度。2 5℃时抗性淀粉增加缓慢，而且在保温时
间超过 1 0 h 以后，其抗性淀粉的形成量最低。
图 2 不同保温温度下RS形成随时间的变化
Fig.2 Change of RS formation with time at different drying
temperatures
2.4.2 不同干燥温度对营养苦荞米 RS 形成的影响
将汽蒸后的苦荞分别置于 40、60、80、90℃保温 71h
测得抗性淀粉最终形成量如图 3。40℃得率最低，60℃最
高，之后形成量又下降，这可能是因为支链淀粉的结晶
熔融温度在 50～60℃左右，而直链淀粉其结晶熔融温度
在 120～160℃左右[9-10]，因此在 80℃时支链淀粉熔融。
图3 干燥温度对RS生成的影响
Fig.3 Effects of drying temperature on RS formation of WNTBR
2.4.3 温度结合模式对营养苦荞米 RS 形成的协同效应
从 2.4.1、2.4.2 分析可以推断，要实现抗性淀粉形
成量最高，应先在低温保温使其迅速形成晶束，然后
再置于高温下使晶束生长。因此我们将苦荞按 2.3 确定
的最佳工艺汽蒸后，先在 4℃下静置 2h，再用 60℃温
度干燥 69h，但测得抗性淀粉最终形成量为 5 .17%(干
基)，介于单因素处理(4℃静置和 60℃干燥)之间，并没
有显著提高抗性淀粉的得率，其原因有待进一步研究。
2.5 营养苦荞饭抗性淀粉(RS)含量变化
表5 正交试验方差分析表
Table 5 Analysis of variance of orthogonal test
来源 类型 Ⅲ 平方和 自由度 均方 F p
修正模型 40.514 8 5.064 7096.128 0.000
截距 639.412 1 639.412 895953.109 0.000
压热温度(A) 10.608 2 5.304 7432.147 0.000
物料水分含量(B) 29.672 2 14.836 20788.295 0.000
压热时间(C) 0.231 2 0.116 162.164 0.000
pH(D) 0.003 2 0.001 1.909 0.177
误差 0.013 18 0.001
合计 679.939 27
修正总数 40.527 26
字母不同者为差异显著 p ＜ 0.05。
字母不同者为差异显著(p ＜ 0.05)。
试验号
A 温度 B 物料含 C 汽蒸时间
D pH

RS(% 干基)
(℃) 水量(%) (min)
1 1(120) 1(30) 1(50) 1(5) 2.5510 ± 0.01410a
2 1 2(40) 2(60) 2(6) 4.2686 ± 0.03716b
3 1 3(50) 3(70) 3(7) 5.2480 ± 0.05424c
4 2 (125) 1 2 3 3.8090 ± 0.01311d
5 2 2 3 1 5.1883 ± 0.02409c
6 2 3 1 2 6.1623 ± 0.01550e
7 3(130) 1 3 2 4.2106 ± 0.01209b
8 3 2 1 3 5.5243 ± 0.02375f
9 3 3 2 1 6.8353 ± 0.01401g
k1 4.028 3.528 4.748 4.854
k2 5.046 4.999 4.974 4.884
k3 5.530 6.075 4.880 4.864
R 1.505 2.547 0.226 0.030
R
S(
%
干
基
)
7
6
5
4
3
2
0 10 20 30 40 50 60 70
a a
a
a
a
a
b
b
bb
时间(h)
aaa
b b b
c
c
c
c c
d
d d
40 50 60 70 80 90
温度(℃)
R
S(
%
,干
基
)
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
a
b
c
d
e
134 2008, Vol.29, No.09 食品科学 ※工艺技术
测得苦荞饭中 RS 平均含量为 6.183%，比原苦荞米
(60℃干燥)的含量(6.841%)略低(0.658%)，这说明营养苦
荞米在常压蒸煮条件下并不能破坏 RS 的晶体结构，这
与蹇华丽等[11]和杨光等[12]的报道一致。
3 结 论
3.1 以高抗性淀粉含量为指标，全营养苦荞米在汽蒸阶
段的最佳工艺条件为：水分含量 50%、压热温度 130℃、
压热时间 60min。
3.2 汽蒸后的苦荞保温静置有利于淀粉晶束的迅速形
成，6 0℃干燥抗性淀粉形成量最高。
3.3 温度结合模式(4℃低温保温 2h 后再在 60℃高燥)并
没有使抗性淀粉的最终形成量得到显著提高，为简化工
序，苦荞汽蒸后可直接在 6 0℃条件下干燥。
3.4 营养苦荞饭 RS 含量变化仅，常压蒸煮并不能破坏
营养苦荞米中 RS 的晶体结构。
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