全 文 ：Science and Technology of Food Industry 研究与探讨
2013年第8期
零余子淀粉及其淀粉糊特性研究
王晓尚2，李 伟1，2，向 俊2，但悠梦3，程 超1，2，*
（1.湖北省生物资源保护与利用重点实验室，湖北恩施 445000；
2.湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北恩施 445000；
3.湖北民族学院化学与环境工程学院，湖北恩施 445000）
摘 要：对零余子淀粉的颗粒形态、晶体结构、淀粉糊性质进行了研究，并与山药淀粉进行比较。结果表明，零余子淀
粉颗粒呈卵圆形，支链淀粉含量大于直链淀粉，X-射线衍射表明，零余子与山药淀粉均为C型晶体结构，结晶度分别
为32.02%和34.32%。DTG曲线分析表明，零余子、山药淀粉的最大失重速率温度分别为311.3℃和313.8℃。零余子和山
药淀粉糊液为非牛顿流体，剪切使糊液变稀，淀粉糊的动态流变行为表现为低剪切速率对两种淀粉糊凝胶特性影响
不大，当剪切速率大于80r·s-1时，升温会导致淀粉糊由凝胶向溶胶转变。
关键词：零余子淀粉，山药淀粉，扫描电镜，X-射线衍射，热重分析，流变
Research of characteristic of starch and starch paste from bulibil
WANG Xiao-shang2，LI Wei1，2，XIANG Jun2，DAN You-meng3，CHENG Chao1，2，*
（1.Key Laboratory of Biologic Resource Protection and Utilization of Hubei Province，Enshi 445000，China；
2.Biological Scientific and Technical College of Hubei University for Nationalities，Enshi 445000，China；
3.School of Chemistry and Environmental Engineering，Hubei Institute for Nationalities，Enshi 445000，China）
Abstract：The morphology，crystal structure and nature of bulibin starch and starch paste were mainly studied，
as well as compared it with Chinese yam starch. The results were as the following，the morphology of bulibin
starch was oval，and the amylopectin content of bulibin starch was greater than amylase. With X-ray diffraction，
the crystal structure of bulibil and Chinese yam starch were C-type and the crystallinity of them was 32.02%
and 34.32%，respectively. The temperature of the maximum weight loss rate of bulibil and Chinese yam starch
were 311.3℃ and 313.8℃. The rheological properties showed that the two starches were both non-Newtonian
and shear-thinning liquid，dynamic rheological behavior of the starch paste was that low shear rate has little
influence on the gelling properties，the starch paste will change from gel to sol when the shear rate was greater
than 80r·s-1 and warming.
Key words：bulibil starch；Chinese yam starch；SEM；X-ray diffraction；thermal gravimetric analysis；rheological
中图分类号：TS231 文献标识码：A 文 章 编 号：1002-0306（2013）08-0166-05
收稿日期：2012－11－15 * 通讯联系人
作者简介：王晓尚（1989-），女，研究方向：食品科学。
基金项目：湖北省教育厅青年项目（Q20122903）。
零余子为薯蓣科（Dioscoreaceae）植物薯蓣叶腋
间的珠芽，俗称“山药豆”，呈卵圆形或椭圆形，直径
约为0.4~2cm，口嚼粘腻[1]。利川山药是恩施州特色蔬
菜之一，现总种植规模3000多公顷，在目前栽培条件
下，每公顷可收零余子250~500kg，即使进行一定程
度疏芽，零余子公顷产量也可保持在100~150kg之
间[2]。对于零余子，除少部分用作食用和种子外，大部
分用于饲料使用。因此提高山药产业的附加值，对零
余子深加工技术的研究尤为重要。在产品应用中，淀
粉产品的性质取决于其功能特性，据报道[3]零余子约
含有60%的淀粉，因此本文主要以零余子淀粉为实
验材料，考察其理化特性和淀粉糊的流变特性，以期
为零余子产品的开发提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
零余子、山药 购于利川；支链淀粉 北京拜尔
迪生物公司；直链淀粉 武汉贝尔生物技术有限公
司；I、KI、无水乙醇、氢氧化钠、醋酸铅、硫酸钠、无水
硫酸铜、酒石酸甲钠、亚铁氰化钾、盐酸、葡萄糖 国
药集团化学试剂有限公司，分析纯；甲基红、亚甲基
蓝 国药集团化学试剂有限公司。
Olympus DP7万能显微镜 日本；JSM-6510LV
型扫描电镜 日本电子Jeol；WRT-2P型热重分析天
平 上海精密科学仪器有限公司；D/MAX-RB型转
靶X-射线衍射仪 日本RIGAKU公司；AR2000 ex流
变仪 美国TA公司；WH-966型旋涡混合器 上海
艺灵科学仪器有限公司；SG4050C型恒温水浴锅 上
海苏豪智能系统有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 淀粉的制备 取新鲜的山药和零余子，清洗
166
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2013.08.063
研究与探讨
2013年第8期
Vol . 34 , No . 08 , 2013
去皮，按料液比1∶5加入pH为8.0石灰水浸泡打浆，室
温静置3h后，用200目尼龙布过滤，滤液在4℃沉降
4h，倾去上清液，用蒸馏水反复洗涤至上清液澄清，
将所得滤饼在40℃烘干[4]，并粉碎筛分得山药和零余
子淀粉。
1.2.2 样品中总淀粉含量的测定 菲林滴定法[5]。
1.2.3 直链和支链淀粉含量测定
1.2.3.1 标准曲线的制作 精确称取直链淀粉和支
链淀粉各50mg，分别置于50mL容量瓶，加入几滴无
水乙醇润湿，再加入10mL 0.5mol/L的氢氧化钠溶液，
在沸水浴中加热溶解，冷却。用蒸馏水定容，混匀，即
得到1mg/mL直链淀粉和支链淀粉标准溶液。按表1吸
取直链淀粉和支链淀粉标准溶液于50mL容量瓶中，
各加入20mL蒸馏水，用0.1mol/L的盐酸溶液将pH调
至3左右，加入0.5mL碘试剂，定容后放置10min，测定
A620nm[6]，以直链淀粉质量分数为横坐标，A620nm为纵坐
标，得回归方程为：y=0.1669+0.0088x，r=0.9972。
1.2.3.2 样品中直链淀粉和支链淀粉含量的测定 称
取样品50mg置于50mL容量瓶，加几滴无水乙醇润
湿，再加入10mL 0.5mol/L NaOH溶液，沸水浴加热
10min，冷却后蒸馏水定容至50mL。吸取2.5mL样液
于50mL容量瓶中，按标准曲线方法测定A620nm。样品
中直链淀粉与支链淀粉含量按下式计算。
样品中直链淀粉含量（%）= A620-0.0088
0.1699×2.5×50
×2500
样品中支链淀粉含量（%）=总淀粉含量-直链淀
粉含量
1.2.4 淀粉颗粒形态观察 光学显微镜观察：配制
质量分数为1%淀粉乳，I-KI染色，制成涂片，在显微
镜下观察[7]。
SEM观察：取适量零余子淀粉溶液，真空冷冻干
燥得到粉末，用牙签将其粘在样品座上，再用洗耳球
吹去浮样，喷金，进行扫描电镜观察[8]。
1.2.5 X-Ray衍射 测试条件：25℃，Cuka辐射，管压
40kV，管流50mA，扫描范围2θ=0～60°，扫描速度
15deg/min。
结晶度（%）= Ac
At
×100
式中，Ac：结晶峰的面积；At用基线测量的总
面积[9]
1.2.6 热重分析 试样质量：（4+0.1）mg，程序升温
速率：10℃/min，扫描温度范围：室温-500℃；静态空
气氛围，每个样品平行测定3次。
1.2.7 淀粉糊粘度测定 淀粉乳质量分数为8%，沸
水浴加热糊化10min。流动模式下的流变行为测定条
件：锥板模具，流动模式，间隙9mm，在25℃下，剪切
速率从0～100rad·s-1递增，测定淀粉糊粘度对剪切速
率的变化情况[10]。
1.2.8 胶凝度的测定 精确称取100mg淀粉样品置
于15×150mm试管中，加0.2mL亚甲基蓝溶液，振荡后
加入2mL 0.2mol/L的KOH溶液，振荡加盖，沸水浴加
热8min，并间歇摇动试管，取出室温放置5min，冰浴
中冷却15min后，将试管水平放置刻度纸上，1h后测
兰色淀粉胶（从管底至淀粉胶前沿）的长度（mm）[11]。
1.2.9 淀粉糊流变特性测定 淀粉样品处理同1.2.7。
振荡模式下的流变行为测定条件：振荡模式，设置间
隙9mm，角频率1rad·s-1，应力0.60Pa。从10℃到100℃
程序升温使淀粉糊化，平衡时间1min，升温速率为
5℃/min，考察淀粉糊在升温过程中储能模量（G’）、
耗能模量（G”）和损耗因子（tanδ）的变化[10]。
2 结果与分析
2.1 总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量
从图1可看出，零余子的总淀粉含量高于山药，
二者均以支链淀粉为主，但零余子淀粉中直链淀粉
含量低于山药淀粉。
2.2 淀粉颗粒形态
含量 1 2 3 4 5 6 7
直链淀粉（mL） 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
支链淀粉（mL） 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7
总淀粉中直链淀粉含量（mg） 8 12 16 20 24 28 32
表1 总淀粉中直链淀粉含量表
Table 1 The table of amylose content in total starch
图1 零余子及山药的总淀粉、直链、支链淀粉含量
Fig.1 The contents of starch, amylase and amlypectine of
bulibil and Chinese yam
含量（%）
总淀粉 直链淀粉 支链淀粉
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
百
分
含
量
（
%）
零余子
山药
a b
图2 零余子和山药淀粉颗粒的扫描电镜（500×）
Fig.2 SEM of starch from bulibil and Chinese yam（500×）
注：a：零余子淀粉；b：山药淀粉；图3同。
a b
图3 零余子和山药淀粉颗粒的光学显微镜图（×400）
Fig.3 SEM of starch from bulibil and Chinese yam（×400）
167
Science and Technology of Food Industry 研究与探讨
2013年第8期
图5 零余子与山药淀粉的热重曲线
Fig.5 The DTG curve of starch from bulibil and Chinese yam
温度（℃）
100 200 300 400 500
5
4
3
2
1
0
TG
-D
TG
（
m
g·
m
g·
m
in
-1 ）
A
313.8
山药
DTG
TG
TG
DTG
温度（℃）
100 200 300 400 500
5
4
3
2
1
0
TG
-D
TG
（
m
g·
m
g·
m
in
-1 ）
B
311.3
零余子
DTG
TG
TG
DTG
用Olympus DP7万能显微镜和扫描显微镜观察
零余子、山药淀粉粒的形态，结果见图2。
不同种类的淀粉粒具有各自特殊的形状，这取
决于淀粉来源。由图2和图3发现，零余子和山药淀粉
形状相似多为椭圆形，颗粒大小变化较大，在图3中
可以清晰的发现淀粉颗粒的生长螺纹。
2.3 X-射线衍射
由图4可见，零余子与山药淀粉衍射角2θ在位置
5.6°、15°、17°、23°均出现衍射峰，其中5.6°的衍射峰
略弱，因此可推测零余子与山药淀粉结晶结构均属
于C型[12]。经计算得出，零余子、山药淀粉结晶度分别
为32.02%和34.32%。
2.4 微分热重（DTG）分析
材料热稳定性可用热重（TG）来评价。DTG曲线
是质量变化速率与温度的关系曲线，DTG的峰顶点
对应温度是最大失重速率温度。由图5可见，在300℃
之前样品的缓慢失重主要是样品中水的损失造成；
零余子淀粉最大失重速率温度为311.3℃，而山药淀
粉为313.8℃。其原因可能是零余子淀粉结晶度略低
于山药淀粉的缘故，即零余子淀粉无定形区高于山
药淀粉。据报道淀粉颗粒中无定形区比其结晶区易
于破坏[13]。因此，零余子淀粉的热稳定性略低于山药
淀粉。
2.5 零余子淀粉糊特性
2.5.1 黏度特性 由图6可见当温度为25℃时，零余
子与山药淀粉糊黏度随剪切速率增加而降低，说明
两种淀粉糊均为非牛顿流体，剪切使糊变稀。零余子
及山药淀粉糊黏度随温度升高而逐渐下降，但是山
药淀粉糊黏度在80℃后开始上升，可能是山药淀粉
糊中未充分糊化的淀粉颗粒在此时充分吸水糊化致
使其粘度有所上升。
2.5.2 胶凝度 淀粉糊化后大多能形成具有一定弹
性和强度的半透明胶体，其性质介于固体和液体之
间。凝胶强度对淀粉食品的加工成型以及食品的口
感都有较大的影响。通过对零余子与山药淀粉胶凝
度测定，零余子淀粉长度为57cm，山药淀粉长度为
33cm，这说明零余子淀粉为软凝胶，而山药淀粉为硬
凝胶[11]。因为淀粉凝胶硬度与直链淀粉含量密切相
关，直链淀粉含量越高，分子间相互交联和缠绕程度
越高，淀粉凝胶强度越大，支链淀粉分子相互缠绕则
使淀粉凝胶具有软的结构而不易破坏。此结果与张
雅媛[14]报道的一致。
2.5.2.1 流变特性 由图7可见，随剪切速率增加，零
余子和山药淀粉糊储能模量G’逐渐增加，耗能模量
G”先增加后快速降低，说明这二种淀粉糊弹性逐渐
增大，粘性初期上升而后期下降直至消失。当剪切速
图4 零余子和山药淀粉的X-射线衍射图谱
Fig.4 X-ray diffraction curves of starch from bulibil and
Chinese yam
2θ
0 10 20 30 40 50 60
6000
4000
2000
0
CP
S 零余子
山药
图6 零余子与山药淀粉糊黏度变化曲线
Fig.6 Viscosity plot of starch paste from bulibil and Chinese yam
注：A：黏度随剪切速率变化曲线（温度为25℃）；B：黏度随温度
变化曲线（剪切速率为1s-1）。
剪切速率（S-1）
0 20 40 60 80 100
150
120
90
60
30
0
黏
度
（
Pa
·
S）
A
B
山药
零余子
温度（℃）
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
24
20
16
12
8
4
0
黏
度
（
Pa
·
S）
零余子
山药
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研究与探讨
2013年第8期
Vol . 34 , No . 08 , 2013
率小于60r·s-1时，零余子和山药淀粉糊G’和G”相近，
且变化不大，因此低剪切速率对零余子和山药淀粉
糊的凝胶特性影响不大；大于60r·s-1，G’与G”均随角
频率增加而上升，表现为一种典型的弱凝胶动态流
变[14]。但随剪切速率继续增加，G’始终大于G”，具有
典型的粘弹性流体特性，这与王元兰 [15]研究结果一
致。可能是因为，淀粉颗粒大量吸水膨胀，膨润的淀
粉颗粒彼此紧邻接触而形成一种网络结构，直链淀
粉分子从膨润颗粒中渗出并溶解，渗出的直链淀粉
分子相互缠绕，形成连续的基质相，使悬浮液转变为
溶液，而膨润的淀粉颗粒则镶嵌在直链淀粉分子形
成的连续相中[16]。随剪切速率增加，tanδ值变化不大，
但当剪切速率大于80r·s-1时，tanδ快速上升，说明二
种淀粉的凝胶性大大下降。
由图7可见在升温初始阶段，两种淀粉糊的G’都
下降，但G”却有所上升，即两种淀粉糊均有凝胶向溶
胶转变的趋势，说明初期升温使两种淀粉凝胶基质被
破坏了。可能是由于膨胀淀粉粒结晶区的溶融造成
的[15]。零余子淀粉糊随温度升高tanδ越大，说明其凝胶
特性越弱；而山药淀粉在10～50℃，随着温度升高tanδ
越大，50～80℃，随着温度升高tanδ越小，随后又升高。
3 结论
零余子和山药淀粉主要呈卵圆形，零余子直链淀
粉含量低于山药淀粉；两种淀粉均为C型晶体结构，
零余子、山药淀粉结晶度分别为32.02%和34.32%。零
余子、山药淀粉的最大失重速率温度为311.3℃和
313.8℃。两种淀粉均为非牛顿流体和剪切变稀液体，
相同浓度的淀粉溶液随剪切速率的增加，粘度下降。
在固定温度下，零余子和山药淀粉糊的动态流变行
为表现为低剪切速率对两种淀粉糊凝胶特性影响不
大，80r·s-1以上和升温会导致淀粉糊由凝胶向溶胶
转变。
参考文献
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角频率（r·s-1）
0 20 40 60 80 100
16000
12000
8000
4000
0
G’
（
Pa）
山药
零余子
A
角频率（r·s-1）
0 20 40 60 80 100
3000
2000
1000
0
-1000
-2000
-3000
-4000
G”
（
Pa）
山药
零余子
B
角频率（r·s-1）
0 20 40 60 80 100
350
300
250
200
150
100
50
0
tan
δ（
De
gre
e）
山药
零余子
C
温度（℃）
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
500
400
300
200
100
0
G’
（
Pa）
D
温度（℃）
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
180
150
120
90
60
30
0
G”
（
Pa）
E
温度（℃）
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
30
25
20
15
10
5
0
tan
δ（
De
gre
e）
零余子
山药
F
图7 零余子与山药淀粉糊的动态流变行为
Fig.7 Rheological behaviors of starch pastes from bulibil and
Chinese yam
注：A：零余子和山药淀粉糊的角频率对储模能量的影响（温度25℃）；
B：零余子和山药淀粉糊的角频率对耗能能量的影响（温度25℃）；
C：零余子和山药淀粉糊的角频率对tanδ的影响（温度25℃）；D：零
余子和山药淀粉糊的温度对储模能量的影响（角频率1r·s-1）；
E：零余子和山药淀粉糊的温度对耗能能量的影响（角频率1r·s-1）；
F：零余子和山药淀粉糊的温度对tanδ的影响（角频率1r·s-1）。
山药
零余子
山药
零余子
（下转第182页）
169
Science and Technology of Food Industry 生 物 工 程
2013年第8期
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（上接第169页）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
菌株编号 菌落颜色 菌落形态
H1 白色带淡绿色 表面褶皱、粗糙、扁平、中央火山状
H2 奶油色带绿色 球形突起、表面光滑、不透明、奶油状
H6 中央奶油色，边缘绿色 扁平、光滑、不透明
H9 白色带淡绿色 表面褶皱、粗糙、扁平、中央火山状
J3 奶油色带绿色 球形突起、表面光滑、不透明、奶油状
J4 奶油色 菌落小、较高的圆屋顶状突起、表面光滑、奶油状
M1 白色带淡绿色 表面褶皱、粗糙、扁平、中央火山状
M3 中央奶油色，边缘绿色 扁平、光滑、不透明
M4 中央奶油色，边缘绿色 扁平、光滑、不透明
N3 奶油色 菌落小、较高的圆屋顶状突起、表面光滑、奶油状
Z7 深绿色 扁平、表面光滑不透明、黄油状
R1 红色 球形突起、突面、表面光滑、粘稠、黄油状
表4 自然发酵过程中葡萄酒相关酵母在WL营养培养基上的生长记录
Table 4 Growth record of wine-related yeast in WL nutrient medium during the natural fermentation
养所形成的菌落颜色均为奶油色带绿色，菌落形态
为球形突起，表面光滑，不透明，奶油状。国外研究者
MARTINI A等 [14]未能从健康、成熟的葡萄浆果表面
分离筛选到酿酒酵母，但Mortimer R等 [15]研究发现，
破损的葡萄浆果会为S. cerevisiae在葡萄园中栖息提
供良好的条件。
3 结论
本实验根据观察菌株的形态学，初步分离出68
株菌株，并依据生理生化实验以及WL营养培养基的
聚类分析，将68株菌株归为6个属，其中，假丝酵母属
11株占16.2%，有孢汉逊酵母属19株占28.0%、酒香酵
母属14株占20.6%、毕赤氏酵母属8株占11.8%、红酵
母7株占10.3%、酿酒酵母9株占13.2%。本实验结果为
筛选适合该产区葡萄酒生产的优良酿酒酵母菌种奠
定了基础，但有关该产区野生酵母的发酵特性及其
利用价值还需做进一步研究。
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