全 文 ：75※基础研究 食品科学 2012, Vol. 33, No. 13
籼米溶胶的流变学特性
袁佰华，李云波，赵思明*，熊善柏
(华中农业大学食品科学技术学院，湖北 武汉 430070)
摘 要：以 16种籼米为原料制作大米溶胶，研究溶胶的流变学特性，分析温度、大米品种和游离氨基酸含量对
黏度系数、流变指数的影响。结果表明：剪切应力随剪切速率的升高而增大，但随温度的升高呈减少趋势。黏
度系数(k)和流变指数(m )对温度有依赖性，黏度系数随温度升高呈下降趋势，低温时大米溶胶的热稳定较差。品
种余红、余赤、金优 402、两优 103和两优 106的流变指数稳定，分子热稳定性较好，黏度系数随游离氨基酸含
量的增加而增大，流变指数随游离氨基酸含量的增加而降低。
关键词：籼米；溶胶；流变特性
Rheological Properties of Sols from Different Indica Rice Varieties
YUAN Bai-hua，LI Yun-bo，ZHAO Si-ming*，XIONG Shan-bai
(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)
Abstract ：The rheological properties of sols from 16 different indica rice varieties were determined using a rotational viscometer.
The influences of temperature and rice variety on viscosity coefficient and flow behavior index were analyzed. Meanwhile, the
correlation between sol characteristics and free amino acid content was investigated. The results showed that the shear stress of
indica rice sols was positively correlated with shear rate but negatively correlated with temperature. Both the viscosity
coefficient (k) and flow behavior index (m) were dependent upon temperature. There was a negative correlation between k and
temperature. Rice sols were very unstable at low temperatures. Rice sols from Yuhong, Yuchi, Jinyou 402, Liangyou 103 and
Liangyou 106 exhibited a stable flow behavior index and thermally stable molecules. The viscosity coefficient (k) increased,
whereas the flow behavior index (m) declined with increasing free amino acid content.
Key words：indica rice；sol；rheology properties
中图分类号：TS201.7 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2012)13-0075-04
收稿日期：2011-06-16
基金项目：湖北省科技厅米粉专用稻良种技术项目(2009BBB017)
作者简介：袁佰华(1985 —)，女，硕士研究生，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：y_b_h@163.com
*通信作者：赵思明(1963—)，女，教授，博士，研究方向为大分子结构与功能特性。E-mail：zsmjx@mail.hzau.edu.cn
大米粉在过量水分下充分糊化后可以形成溶胶，流
变特性是溶胶的重要特性之一。黏度系数和流变指数是
流变学特性的重要参数，与米制品硬度、黏弹性和咀
嚼性等密切相关。籼米中的直链淀粉含量(约 25%～28%)
和蛋白质含量(约 8%)较其他类型大米高，直链淀粉含量
高，分子链较长，分子链的刚性大，容易导致其淀粉
糊的流动能较大，长链的直链淀粉分子易于取向，导
致剪切稀化倾向大，流变曲线的弯曲程度大[1]，蛋白质
主要以蛋白体形式填塞在淀粉颗粒之间，蛋白质吸水降
低淀粉水合的有效水量并且通过二硫键的结合形成蛋白
质网络，两者协同提高糊化多相体系的浓度，增强分
散相与黏稠相的相互作用[2-3]。
不同品种大米由于直链淀粉、支链淀粉的含量不一
样，以及直链淀粉和支链淀粉的相互作用等对淀粉糊的
流变学特性有较大影响[4-7]，淀粉分子特性和分子构象等
的差异，其流变特性也不一样[8-10]。米粉糊黏性随着温
度、剪切速率、剪切时间和剪切力的改变而呈动态变
化，表现出非牛顿流体的流变行为[11-12]。本实验以 16种
籼米为原料，制作大米溶胶，研究溶胶的流变学特性，
为淀粉质凝胶食品的品质控制提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
稻谷为当年收获的籼稻，实验前用实验砻谷机加工
成糙米，再用实验碾米机碾成白米(碾白 60s)。早籼米
由华中农业大学植物科技学院牟同敏老师提供，晚籼米
由湖南金健米业有限公司提供。稻谷的名称和品种类型
见表 1 。
2012, Vol. 33, No. 13 食品科学 ※基础研究76
品种名称 品种类型 品种名称 品种类型
两优 103 早籼 M103s/中组 1号 早籼
两优 106 早籼 M102s/中组 1号 早籼
两优 105 早籼 89-3 晚籼
M103s/20257 早籼 金优 207 晚籼
金优 402 早籼 余红 晚籼
M104s/20257 早籼 丝苗 晚籼
两优 407 早籼 早米 早籼
两优 301 早籼 余赤 晚籼
表 1 供试籼稻品种的名称和类型
Table 1 Indica rice varieties used in this study
1.2 仪器与设备
JLGJ4.5型检验砻谷机、JNMJ3型检验碾米机 浙
江台州市粮仪厂；旋转黏度计 日本 Hakkp公司。
1.3 流变特性的测试
利用流变仪测试，在转速为 1、2、4、8、1 6、
32、64、128r/min时，采用 6g/100mL淀粉糊于 5～50℃
条件下测定大米淀粉糊的转矩 s，取 3次测定结果的平
均值，并计算出各自对应的剪切应力τ。采用幂率定
律计算流变指数(m)和黏度系数(k)。
τ＝As (1)

du
τ＝k(———)m＝kγm (2)

dr
式中：τ为剪切应力 / (P a·s )；s 为流变仪转矩 /
(N·m )；k 为黏度系数 / (P a·s ) m；m 为流变指数；u
为流体的线速率 / (m/s )；r 为转子至转筒之间任意处半
径 /m；γ为速率梯度或剪切速率 /s -1，当 R i－ R a很小
时，γ＝———；u ＝———— n；n 为转速 / ( r / mi n )；
ua为转子外径处的线速率 /(m/s)；Ra为转子外径 /m；R i
为转筒内径 /m；对于MVST型转子，Ra＝ 21mm，Ri＝
20.8mm，A＝ 3.01。采用非线性回归方法、SAS 8.0计
算黏度系数和流变指数。
2 结果与分析
2.1 不同品种籼米溶胶的流变学特性
因不同温度条件下的籼米溶胶流变学曲线相似，本
实验以 25℃溶胶流变曲线为例。由图 1 可知，不同品
种籼米溶胶流变曲线均凸向剪切应力轴，为非牛顿流
体；剪切应力随剪切速率的增大呈上升趋势，具有假塑
性流体特征。若质量浓度不变时，不同品种米粉糊的
剪切应力随着温度的增大呈减小趋势，温度升高，链
段的活动能增加，分子链间部分氢键断裂，体系的自
由积增大，流动性增强，剪切应力减少[1 , 13-1 4]；当温度
不变时，不同品种大米糊的剪切应力随剪切速率升高而
增大。
2.2 温度对籼米溶胶流变特性的影响
采用幂率定律，通过非线性回归，得出不同温度
下的 m、k，见图 2、3。早籼米与晚籼米的 m 和 k 的
新复极差分析结果见表 2，结果发现，早籼米与晚籼米
的 k 和 m 均不存在显著性差异。
ua 0.20944Ra2
Ra－ Ri R2a－ R2i
指标 早籼米 晚籼米
k/(Pa·s)m 2.04± 0.59a 2.23± 0.53a
m 0.53± 0.05a 0.49± 0.083a
表 2 25℃条件下早籼米与晚籼米溶胶的 m和 k 的新复极差分析
Table 2 Duncan analysis of viscosity coefficient and flow behavior
index for sols from early indica rice and late indica rice at 25℃
注：同行字母相同表示差异不显著(P＞ 0 .05)。
30
25
20
15
10
5
0
两优 103
两优 105
两优 301
τ
/(
P
a·
s)
剪切速率 /s-1
0 20 40 60 80
两优 106
两优 407
两优 402
a
30
25
20
15
10
5
0
M103s/20257
M103s/中组1号
M102s/中组1号
τ
/(
P
a·
s)
剪切速率 /s-1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
M104s/20257
早米
b
30
25
20
15
10
5
0
金优 207
余红
余赤
τ
/(
P
a·
s)
剪切速率 /s-1
0 20 40 60 80
89-3
丝苗
c
图 1 25℃条件下不同品种籼米的流变曲线
Fig.1 Rheological curves of sols from 16 different indica rice varieties
at 25 ℃
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
τ
/(
P
a·
s)
温度 /℃
5 10 15 20 25 30 40 50
丝苗
金优 207
余赤
余红
d
77※基础研究 食品科学 2012, Vol. 33, No. 13
图 2 不同温度条件下各籼米溶胶的黏度系数
Fig.2 Viscosity coefficients of sols from different indica rice varieties at
different temperatures
由图 2 可知，温度、大米品种对溶胶的 k 有较大
影响，各品种籼米溶胶的 k随温度升高呈下降趋势。这
与许永亮[1]、胡飞[15]等的研究类似，分析其 k下降的原
因可能是因为温度升高时，淀粉分子得到充分伸展，链
段柔性增强，促使淀粉分子运动，溶液体积发生膨胀，
使每一分子平均占有的体积增大，流动性增强，导致
淀粉糊的黏度降低，k 下降[1 5-17 ]。低温度时，k 随温度
的升高下降速度较快，表明大米溶胶在低温时热稳定性
较差。两优 106、两优 105、金优 402、M104s/20257、
两优 301、金优 207、M103s/中组 1号、早米在低温
时 k 较大，随着温度的升高各品种 k 差异不明显。
流体的m与分子构象有关，反映了流体中分子的刚
性，当 0＜ m ＜ 1时，m 值越小，液体内部构造越弱，
随着流速的增加，黏滞阻力增加相对越慢，分子的构
象稳定性越好[18]。由图 3可知，各品种籼米溶胶在不同
温度条件下的 m 均小于 1，为假塑性流体。20℃之前，
两优 407、金优 207、M103s/中组 1号、M102s/中组
1号、两优 301的 m随着温度的升高而增大，随温度升
高淀粉分子的热运动增强，分子构象发生较大变化，m
变化较大。40℃后，淀粉分子以得到充分伸展，随温
度的升高，m 的变化趋于稳定。余红、余赤、金优
402、两优 103和两优 106的m随温度升高变化不大，表
明其分子构象的稳定性较好。
2.3 籼米溶胶特性与其溶胶游离氨基酸含量的相关性分析
游离氨基酸含量与食品流变学特性密切相关，对
k、m 和原料游离氨基酸含量做相关性分析，结果发现
游离氨基酸含量与二者皆有相关性。由图 4a可知，k随
游离氨基酸含量的增加而增大。由图 4b 可知，在较低
温度时 bk值快速上升， 20℃后随着温度的升高 bk值变化
缓慢逐渐趋于平稳状态。由图 5a 可知，m 随游离氨基
酸含量的增加而降低。由图 5b 可知，低温时随着温度
的升高 bm值下降较快，在 20～40℃之间时 bm值趋于稳
定，40℃之后随着温度的升高 b m值急剧下降。因此可
知，籼米溶胶 k、m 受温度影响较大，低温时溶胶稳
定性较差，这可能是由于温度升高，包裹在淀粉颗粒外
围的蛋白质水解为游离氨基酸，淀粉与水分子接触面积
增大，淀粉颗粒吸水结构逐渐松散，直链淀粉渗出，分
子得到充分伸展，分子柔性增强，体系流动性增加。
12
10
8
6
4
2
0
温度 /℃
5 10 15 20 25 30 40 50
两优 103
两优 106
两优 105
M103s/20257
金优 402
M104s/20257
a
k/
(P
a·
s)
m
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
温度 /℃
5 10 15 20 25 30 40 50
89-3
余红
丝苗
早米
余赤
b
k/
(P
a·
s)
m
12
10
8
6
4
2
0
温度 /℃
5 10 15 20 25 30 40 50
两优 407
两优 301
金优 207
M103s/中组1号
M102s/中组1号
c
k/
(P
a·
s)
m
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
温度 /℃
5 10 15 20 25 30 40 50
金优 207
余红
余赤
m
a
M103s/中组1号
丝苗
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
温度 /℃
5 10 15 20 25 30 40 50
两优 103
两优 105
M104s/20257
m
b
两优 106
金优 402
两优 407
图 3 不同温度条件下各籼米溶胶的流变指数
Fig.3 Flow behavior indexes of sols from different indica rice varieties
at different temperatures
0.7
0.6
0.5
0.4
温度 /℃
5 10 15 20 25 30 40 50
M103s/20257
M102s/中组1号
早米
m
c
两优 301
89-3
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3 结 论
籼米溶胶为非牛顿流体，具有假塑性流体的特征，
大米品种、温度对其 k 和 m 均有较大影响。不同温度
条件下籼米溶胶流变曲线相似，剪切应力随剪切速率的
升高而增大，但不同品种籼米溶胶的剪切应力随温度的
升高呈减少趋势。实验发现 k 随温度的升高而下降，在
较低温度范围内 k 随温度升高下降速度较快溶胶热稳定
性较差，随着温度的升高各品种 k 差异不明显。本实
验范围内所用原料籼米溶胶的m在 0.3～0.8之间，20℃
之前，m 随着温度的升高而增大，40℃后随温度的升
高，m 的变化趋于稳定。余红、余赤、金优 4 0 2、两
优 103和两优 106的 m随温度升高变化不大，分子构象
的稳定性较好。k 随游离氨基酸含量增加呈下降趋势，
m 随游离氨基酸含量的增加呈上升趋势。
参 考 文 献 ：
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bm表示流变指数随游离氨基酸含量的变化率。
图 5 游离氨基酸含量与流变指数关系
Fig.5 Relationship between free amino acid content and flow behavior
index
bk表示黏度系数随游离氨基酸含量的变化率。
图 4 游离氨基酸含量与黏度系数关系
Fig.4 Relationship between free amino acid content and viscosity
coefficient
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
a
k
游离氨基酸含量 /mg
180 230 280 330 380
0.01
0.00
－0.01
－0.02
－0.03
b
bk
温度 /℃
0 10 20 30 40 50 60
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
a
m
游离氨基酸含量 /mg
160 210 260 310 360
0.0010
0.0005
0.0000
－0.0005
－0.0010
－0.0015
b
bm
温度 /℃
0 10 20 30 40 50 60