全 文 ：06ls1301-03
2013 年第 26 卷第 1 期 19粮食与油脂
甜菜碱及其盐酸盐对籼米热特性和粘度特性影响
王晓映，吴　跃，林亲录，丁玉琴，程威威
（中南林业科技大学食品科学与工程学院，稻谷及副产物深加工国家工程实验室，　湖南长沙　410004）
摘　要：为扩展食品添加剂甜菜碱及其盐酸盐在淀粉制品中应用，以湖南地区籼米为原料，研究该
两种物质对籼米热特性和粘度特性影响，以期为改善籼米加工品质提供新的解决思路。研究结果
表明，甜菜碱和甜菜碱盐酸盐均能提高糊化温度，增大糊化焓值，抑制籼米回生，且甜菜碱盐酸盐
抑制回生效果更好；甜菜碱添加量为 0.20% 时，崩解值明显降低，添加量为 0.10% 时，消减值明显
降低，添加量为 0.20% 时，回复值明显降低；甜菜碱盐酸盐添加量为 0.30% 时，崩解值明显增大，
添加量为 0.10% 时，消减值和回复值明显降低。
关键词：甜菜碱；甜菜碱盐酸盐；籼米
Effect of betaine and betaine hydrochloride on the property of
pasting and retrogradation of long-shaped rice
WANG Xiao-ying，WU Yue，LIN Qin-lu，DING Yu-qin，CHENG Wei-wei
（National Engineering Laboratory for Rice and By-Product Deep Processing，Faculty of Food
Science and Engineering，Central South University of Forestry and Technology，Changsha
410004，Hunan，China）
Abstract：Betaine and betaine hydrochloride were researched to addlong–shaped rice which was main
produced at Hunan. The object of this investigation was to expand the application of betaine and betaine
in starchy food and the exploring a new thought on improving the processing quality of long–shaped
rice. The results were as fellow：gelatinization peak temperature and gelatinization enthalpy of long–
shaped rice were improved with the addition of betaine and betaine hydrochloride. Meantime，they can
reduce the retrogradation enthalpy of long–shaped rice was reduced through，and betaine hydrochloride
had greater effect. Breakdown values were reduced obviously when the addition of betaine was 0.20% ，
and reduction values and setback values were reduced obviously when the addition of betaine was 0.10%
and 0.20%. Breakdown values were reduced obviously when the addition of betaine hydrochloride was
0.30%，reduction and setback values were reduced obviously when it was 0.10%.
Key words：betaine；betaine hydrochloride；long–shaped rice
中图分类号：TS201.2 文献标识码：A 文章编号：1008―9578（2013）01―0019―03
收稿日期：2012–12–10
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题（2012BAD34B0202）；湖南省科学技术厅科技计划项目（2011NK3034）。
作者简介：王晓映（1987~ ），女，硕士研究生，研究方向为农产品加工及贮藏工程。
通信作者：吴跃（1981~ ），女，副教授，博士，研究方向为稻谷深加工。
甜菜碱广泛存在于动物、植物、微生物体内，人
们主要通过食用富含甜菜碱或胆碱的食物获取甜菜
碱，其中以菠菜、小麦、甜菜和虾中甜菜碱含量最为丰
富〔1〕。甜菜碱作为一种两性表面活性剂〔2〕，最早是
从甜菜制糖废蜜中提取的一种天然物质，具有良好理
化性状和较好抗氧化能力及稳定性，广泛应用于食品
（作香料用〔3〕）、医药、农林业、饲料等领域〔4〕。甜菜碱
盐酸盐（又称盐酸甜菜碱）是一种无毒物质，无明显蓄
积作用，无致突变性〔5〕。天然甜菜碱盐酸盐是通过在
甜菜糖蜜发酵液中加入盐酸方法制取，是一种在水溶
液中呈负电性化合物，常用作食品〔3〕、饲料添加剂及
医药类胃肠功能调节剂。
大米主要成分为淀粉，约占其湿重 75%，干重
90%〔6〕；其中，热特性和糊化特性是淀粉两种重要物
性，决定淀粉及其原粉制品加工品质及贮藏特性。籼
米是我国，特别是湖南等省主要生产和消费大米品
种，因此，本实验拟研究甜菜碱及其盐酸盐两种新型
物质对籼米热特性和粘度特性影响，拓展甜菜碱及其
盐酸盐应用范围，为其在淀粉质食品中应用提供理论
依据，也为改善籼米加工品质提供新的思路。
1 材料与方法
1.1 实验材料
籼米（常规早籼，含直链淀粉 25.7%、水分 13.4%）：
金健米业公司；甜菜碱、甜菜碱盐酸盐（生化级）：合
肥博美生物科技有限责任公司。
1.2 实验仪器与设备
AL204 型电子分析天平：梅特勒―托利多仪器
（上海）有限公司；3–D 型粘度速测仪 RVA：瑞典波
通仪器公司；Q2000 示差扫描量热仪：美国 TA 公司；
JNNJ3B 型碾米机：台州市路桥伟新粮检厂；JXFM110
全自动锤式旋风磨：郑州中谷机械设备有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 籼米粉制备
籼稻→脱壳碾磨→标准二等米→磨粉→过 100 目
筛→大米粉
1.3.2 热特性测定
准确称取 2.0 mg 籼米粉，分别加入 2.0%（基于
米粉重）甜菜碱或甜菜碱盐酸盐置于铝皿中，向铝皿
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中加入 4.0 mg 蒸馏水，4 ℃下静置过夜，然后进行糊
化。糊化参数如下：初始温度 25 ℃，终止温度 90 ℃，
升温速率 10 ℃ /min。T0 表示糊化起始温度，Tp1 表
示糊化峰值温度，Tc 表示糊化终止温度，△Hg 表示糊
化焓值。将糊化后样品在 4 ℃冰箱中贮藏 15 天后，
进行样品回生测定，回生测定参数同糊化测定参数一
致。Tp2 表示回生测定峰值温度，△Hr 表示回生焓值，
回生程度 R% 为回生焓值△Hr 与糊化焓值△Hg 比值。
每个样品平行测定 3 次。
1.3.3 粘度特性测定
参照美国谷物化学会 AACC22–05，44–15A 方法
测定直链淀粉含量、水分含量。
称取 3.0 g 籼米粉，加入不同含量（基于籼米粉重
量）甜菜碱或其盐酸盐，再加 25 ml 去离子水，置于
RVA 铝盒中，充分搅拌后，放入 RVA 样品槽，按美国
谷物化学会 AACC61–02 方法进行快速粘度测定〔7〕。
每个样品平行测定 3 次。
1.4 数据分析
数据分析中均值加减标准差分析采用 Excel；显
著性分析采用 SPSS17.0。
2 结果与分析
2.1 甜菜碱及其盐酸盐对籼米热特性影响
由表 1 可见，添加甜菜碱和甜菜碱盐酸盐后籼米
糊化起始温度、峰值温度升高，焓值变化不显著；籼米
回生焓值降低，回生率显著降低；添加甜菜碱后回生
峰值温度变化不显著，添加甜菜碱盐酸盐后峰值温度
显著升高。淀粉回生可分为短期回生和长期回生，短
期回生主要是由直链淀粉重结晶所引起；长期回生则
是以直链淀粉重结晶晶体为晶核，由支链淀粉重结晶
所引起〔8〕。此实验测得的就是籼米淀粉长期回生。
甜菜碱和甜菜碱盐酸盐都是良好表面活性剂，均
具有良好亲水性，它们在籼米悬浊液中存在，降低水
分活度。在糊化过程中，由于水分不过量，且水分含
量保持不变，因而参与淀粉糊化水分含量减少，淀粉
糊化需更高温度。作为表面活性剂，甜菜碱和甜菜碱
盐酸盐与淀粉和水之间都具有良好作用力，能减小淀
粉与水分子结合阻力，两种作用效果相互抵消，因而
糊化焓值变化不显著。
淀粉回生，是淀粉分子趋向有序排列并析出水分
过程。在回生过程中，空白样品体系中保留水分少、
淀粉重结晶程度高、水分活度高，重结晶淀粉与游离
水分结合阻力较小，回生焓值高，回生峰值温度低。
甜菜碱和甜菜碱盐酸盐存在时，可在淀粉分子表面形
成一层亲水基向外排列分子层，使淀粉分子与水分子
间作用力增强，更多水分子存在于淀粉糊化后所形成
网状结构中，增加淀粉分子有序化排列阻力、减少水
分析出、降低回生焓值，如表 1。甜菜碱盐酸盐带负电
荷，包裹在淀粉分子外层甜菜碱盐酸盐之间静电斥力
使淀粉分子重结晶阻力更大，体系回生程度更低，回
生焓值更低，如表 1。
胶体网状结构中较高水分含量有利于回生峰值
温度降低，较低水分活度又会使回生峰值温度升高，
表面活性剂对淀粉包裹及静电斥力存在也会使峰值
温度升高。添加甜菜碱可提高胶体网状结构体系中
水分含量；在较高温度下，甜菜碱对淀粉分子的包裹
对淀粉分子恢复无序状态影响也不是很大，两种作用
相互抵消，因此添加甜菜碱后回生峰值温度变化不显
著，如表 1。添加甜菜碱盐酸盐虽提高体系水分含量，
但由于其对淀粉分子包裹和静电斥力作用效果更为
显著，所以，添加甜菜碱盐酸盐后回生峰值温度显著
升高，如表 1。
2.2 甜菜碱及其盐酸盐对籼米粘度特性影响
淀粉分子在过量水分下糊化可分为：（1）淀粉颗
粒膨胀；（2）晶体崩解；（3）直链淀粉分子从淀粉颗粒
中挣脱，形成直链淀粉分子胶体连续相和支链淀粉分
子团块的有胶体网络结构分散相〔9〕。
在温度高于糊化峰值温度、过量水分条件下，淀
粉颗粒开始膨胀、晶体崩解、粘度迅速升高到峰值粘
度〔10〕。由表 2 和表 3 可知，随甜菜碱添加量增加，籼
米粉峰值粘度无显著改变；而随甜菜碱盐酸盐添加
量增加，峰值粘度明显减小。可能是因为，甜菜碱盐
酸盐是一种带负电荷表面活性剂，在升温过程中，能
表 1　甜菜碱及其盐酸盐对籼米热特性影响
原　料
糊　化 回　生
T0
/℃
Tp1
/℃
Tc
/℃
△Hg
/J/g
Tp2
/℃
△Hr
/J/g
R
/%
籼　米 74.08±0.15c 77.72±0.08b 97.01±0.12a 10.84±0.42a 61.19±0.23b 7.17±0.18a 66.2
籼米＋甜菜碱 74.52±0.17b 78.43±0.06a 93.51±0.08b 10.60±0.11a 61.16±0.22b 6.63±0.08b 62.5
籼米＋甜菜碱盐酸盐 74.93±0.13a 78.61±0.15a 92.17±0.09c 10.52±0.37a 62.01±0.31a 5.94±0.39c 56.4
　注：字母表示同列数据间（不同添加量）差异性（ρ ＜ 0.05）；字母相同表示差异不显著，不同字母表示差异显著。
表 2　甜菜碱对籼米粘度特性影响
添加量（基于籼米粉重）
/%
峰值粘度
/cP
热浆粘度
/cP
崩解值
/cP
最终粘度
/cP
消减值
/cP
回复值
/cP
0 3326±25a 2646±9e 680±33a 4357±13a 1711±14a 1032±35a
0.10 3330±17a 2689±11d 641±28ab 4330±12b 1641±8b 1000±26ab
0.20 3335±13a 2703±13cd 632±21b 4321±9b 1618±5bc 986±16b
0.30 3335±11a 2715±15bc 620±6b 4315±15b 1600±22cd 980±22b
0.40 3339±15a 2727±10ab 612±21b 4310±11b 1583±15de 971±6b
0.50 3340±16a 2740±14a 600±12b 4307±13b 1567±15e 967±25b
　注：字母表示同列数据 间（不同添加量）差异性（ρ ＜ 0.05）；字母相同表示差异不显著，不同字母表示差异显著。
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促进更多水分进入淀粉颗粒内部，同时也能加快淀粉
颗粒内部氢键断裂，加快淀粉颗粒破裂和直链淀粉分
子溶出。因此，添加甜菜碱盐酸盐后籼米淀粉颗粒在
没有充分膨胀情况下就迅速崩解，峰值粘度比空白样
品低。
在保温期间，吸水膨胀后淀粉颗粒变软，在机械
剪切力和高温作用下破碎，体系粘度降低〔11〕，崩解值
（峰值粘度―热浆粘度）是由淀粉颗粒吸水膨胀破裂
所引起〔12〕。由表 2 可见，甜菜碱添加量为 0.20% 时，
崩解值明显降低，添加量变化不大时，崩解值变化不
显著。由表 3 可见，甜菜碱盐酸盐添加量为 0.30% 时，
崩解值明显增加。不带电荷表面活性剂甜菜碱，能促
进淀粉分子与水分子间相互作用，有利于维持膨胀后
淀粉颗粒稳定性；因此，添加甜菜碱，崩解值降低。因
带负荷电甜菜碱盐酸盐加快淀粉颗粒破裂；所以，添
加甜菜碱盐酸盐能增大崩解值。
当温度降低后，淀粉分子由无序性向有序性转
变，胶体粘度增大、剪切力增加，达到最终粘度。消减
值（最终粘度―热浆粘度）反映淀粉糊凝沉性，当消减
值为正值时，消减值越大，表示凝沉性越强〔13〕。由表
2 可见，在甜菜碱添加量为 0.10% 时，消减值明显降
低，相邻添加量之间，消减值变化不显著。一方面，在
过量水分条件下甜菜碱存在，使从淀粉颗粒中挣脱淀
粉分子更多以胶体连续相和胶体网状结构形式存在；
另一方面，包裹在淀粉分子周围的不带电荷甜菜碱，
在一定程度上能阻止大量淀粉分子聚沉。由表 3 可
见，甜菜碱盐酸盐添加量为 0.10% 时，消减值明显降
低，相邻添加量之间消减值变化不显著。甜菜碱盐酸
盐虽能促进淀粉颗粒破裂，但其表面活性作用能使淀
粉分子以胶体连续相和胶体网状结构形式存在，同时
甜菜碱盐酸盐带有负电荷，包裹在淀粉分子周围甜菜
碱盐酸盐，由于静电斥力作用而阻止大量淀粉分子聚
沉，使支链淀粉分子网状结构和游离直链淀粉分子稳
定存在。
回复值（最终粘度―峰值粘度）反映胶体冷糊稳
定性〔10〕，回复值越大，胶体冷糊稳定性越高，淀粉分
子有序化排列越明显。甜菜碱对淀粉分子包裹，使淀
粉分子彼此之间难以靠近，抑制淀粉重结晶。甜菜碱
盐酸盐对淀粉分子包裹，一方面使淀粉分子之间难以
相互靠近；另一方面，由于其本身负电性，使淀粉分
子之间靠近阻力进一步增加；因此，甜菜碱盐酸盐对
淀粉有序化排列抑制作用大于甜菜碱。由表 2 和表 3
可见，甜菜碱添加量为 0.20%，甜菜碱盐酸盐添加量为
0.10% 时，回复值明显减小，随添加量增加，添加甜菜
碱盐酸盐籼米粉降低幅度比添加甜菜碱显著。
3 结论
本实验研究甜菜碱及其盐酸盐对籼米热特性和
糊化曲线影响，结果表明：
（1）甜菜碱和甜菜碱盐酸盐亲水性，降低体系水
分活度，使籼米糊化温度升高，糊化焓值增大。
（2）甜菜碱和甜菜碱盐酸盐能在糊化后淀粉分子
外形成分子层抑制籼米回生，而甜菜碱盐酸盐由于其
静电斥力作用，其抗回生效果较甜菜碱强。
（3）甜 菜 碱 对 粘 度 曲 线 影 响 在 于：添 加 量 为
0.20% 时，崩解值明显降低；添加量为 0.10% 时，消
减值明显降低；添加量为 0.20% 时，回复值明显降低；
邻近添加量之间差异不显著。
（4）甜菜碱盐酸盐由于其负电性，能促进淀粉颗
粒快速破裂，增加淀粉胶体凝沉阻力，抑制淀粉分子
有序化排列。添加量为 0.30% 时，崩解值明显增大；
添加量为 0.10% 时，消减值和回复值明显降低。
〔参考文献〕
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表 3　甜菜碱盐酸盐对籼米粘度特性影响
添加量
/%
峰值粘度
/cP
热浆粘度
/cP
崩解值
/cP
最终粘度
/cP
消减值
/cP
回复值
/cP
0 3326±12a 2646±17a 680±8c 4357±13a 1711±7a 1032±11a
0.10 3227±19b 2538±10b 689±14bc 4179±11b 1641±20b 952±23b
0.20 3157±11c 2457±15c 700±5abc 4091±20c 1634±12b 934±13b
0.30 3128±14d 2416±13d 712±16ab 4028±18d 1612±12bc 900±9c
0.40 3092±18e 2373±19e 719±26a 3969±17e 1596±35cd 877±29c
0.50 3065±16f 2339±16f 726±0a 3906±23f 1567±9d 841±9d
　注：字母表示同列数据间（不同添加量）差异性（ρ ＜ 0.05）；字母相同表示差异不显著，不同字母表示差异显著。