全 文 ： 利用 DSC 研究小米淀粉及小米粉的糊化特性
冷雪 1，曹龙奎 1,2*
（1.黑龙江八一农垦大学食品学院, 黑龙江 大庆 163319；2.黑龙江省农产品加工工程技术研究中心，黑龙
江 大庆 163319）
摘 要：采用差示扫描量热仪（DSC），研究 NaCl 添加量、蔗糖添加量及 pH 值对小米淀粉和小米粉糊化
特性的影响，并用 SPSS 软件进行相关性及显著性分析，将小米淀粉和小米粉的糊化特性进行对比。结果
表明：相同测试条件下，小米淀粉的糊化温度（包括糊化起始温度 T0、峰值温度 Tp、糊化终止温度 Tc）比
小米粉糊化温度低 2.65±0.87℃；糊化热焓值（ᇞH）比小米粉高 2.51±0.32J/g；添加 NaCl 的小米淀粉及小米
粉的糊化温度比添加蔗糖的糊化温度高 4.30±1.24℃。酸性条件下抑制淀粉的糊化作用，碱的存在促进体系
糊化。
关键词：小米淀粉；小米粉；糊化特性；差示扫描量热仪（DSC）
中图分类号：TS231 文献标志码：A 文章编号：

Reseach on the Gelatinization Characteristics of Millet Starch and Millet Flour by DSC
LENG Xue1, CAO Long-kui1,2*
(1. College of Food, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China; 2. Heilongjiang
Farm Produce Processing Development Center, Daqing 163319, China)
Abstract: This paper describes a comparative study of the effect of NaCl, sucrose and pH on the gelatinization
characteristics of millet starch and flour by using differential scanning calorimeter (DSC) and SPSS software. The
result shows that: under the same conditions, the gelatinization temperature(including initial gelatinization
temperature T0, peak gelatinization temperature Tp and pasting termination temperature Tc) of millet starch is
2.65±0.87 ℃ lower than millet flour’s; the gelatinization enthalpy (ᇞH) is 2.51±0.32 J/g higher than millet
flour’s; the gelatinization temperature of millet starch and millet flour added NaCl is 4.30±1.24 ℃ higher than the
ones of which added sucrose; the acidic condition inhibits starch gelatinization, and the alkaline ones accelerates
this process.

Key words: Millet starch; millet flour; gelatinization characteristics; differential scanning calorimeter (DSC)

1
淀粉是小米主要的可食部分，约占小米质量的 60%[1]，因此淀粉理化特性影响着小米的食用品质、
加工及贮藏稳定性。小米在熟化过程中，淀粉发生糊化，其本质是淀粉颗粒晶体的融化，并且经历了
一个不可逆的无序化转变过程，在此过程中可以观察到淀粉颗粒的膨胀、吸水、失去结晶性及直链淀
粉被沥出等现象[2]。淀粉糊化过程中，体系最突出的行为变化即黏度的增加和热流的变化[3-6]。人们应

收稿日期：
基金项目：国家星火计划《杂粮专用粉制备及方便面技术集成应用与示范》（2013GA670001）
作者简介：冷雪（1990—），女，硕士研究生，研究方向为农产品加工与安全。E-mail：525109384@qq.com
*通信作者：曹龙奎（1965—），男，教授，博士，研究方向为农产品加工。E-mail：940699810@qq.com
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1
网络出版时间：2015-03-26 13:43
网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20150326.1343.030.html
用多种高端技术手段对淀粉糊化过程中颗粒结构的精确变化和糊化度的测定方法进行了详细的研究，
主要包括：差示扫描量热分析法（DSC）、光学显微观察（optical microscopy）、光散射技术（light
scattering）、核磁共振技术（NMR）、RVA 黏度分析技术及 Brabender 黏度测定技术[2]。LIU[7]研究表明，
淀粉结晶结构的消失在数量上与热处理过程有关，即采用差示扫描量热仪对淀粉糊化热特性进行研
究，能够充分解释淀粉糊化过程。Cooke 和 Gidley[8]采用 NMR 测定双螺旋质量分数时，得到类似结
论，并且观察到淀粉糊化过程中，结晶结构发生有序消失的现象。
近几年，Brabender 糊化仪及 RVA 黏度测试仪已被广泛应用于淀粉糊化特性的测定当中，同时，
DSC 也是一项较新的热特性分析技术，通过程序控制体系升降温，对被测物和参照物的能量差和温度
的关系进行测定，分为温度补偿型和热流型两种[9-10]。由于测定过程中，样品用量少且测试速度快，
成为一种研究淀粉结构及糊化性质的简便、有效的技术手段之一。
影响体系热特性的因素较多，除了样品本身（例如：含水量、颗粒粒径、直链淀粉与支链淀粉比
例、直链淀粉分子密度等）之外[11-12]，食品生产过程中的添加物和生产条件（NaCl 添加量、蔗糖添
加量、pH 值等）等均有不同程度的影响[7]。
张田力等[13]研究表明，多数的无机强电解质（例如 MgSO4、MgCl2）能够抑制淀粉的糊化，并提
高了淀粉的糊化温度。杜先锋等[14]通过差示扫描量热法（DSC）对葛根淀粉的糊化特性进行了研究，
结果表明，添加糖类均能提高葛根淀粉的糊化温度和糊化热焓值。陈忠祥等[15]研究了添加剂对玉米淀
粉和马铃薯淀粉糊化温度的影响，弱碱 NH3·H2O 在溶液中电离出的 OH-，破坏了水分子间的缔合作
用，增加了水分子的自由度，使得水分子在温度很低的条件下轻易的进入了淀粉颗粒内部，加速了淀
粉分子的糊化进程。Czuchajowska 等[16]采用差示扫描量热法研究脂类物质对酶阻碍淀粉性质的影响
等。马力等[17]对小米淀粉和玉米淀粉的性质进行了比较，结果表明，小米淀粉的糊化温度及糊化热焓
值比玉米淀粉高。陈正宏等[18]研究表明，小米淀粉的热稳定性较差，起始糊化温度略低于大米淀粉。
由于 DSC 技术经常用于纯淀粉糊化热特性的研究中，很少用于原粉糊化热特性的研究，且由于
原粉中存在蛋白质、脂肪等其他高分子物质，与淀粉分子结合形成复合物，导致全粉的糊化特性与纯
淀粉的糊化特性间存在差异。因此，本试验的目的是利用 DSC 对小米淀粉和小米粉糊化过程中的热
特性进行测定，研究 NaCl 添加量、蔗糖添加量、pH 值对小米淀粉和小米粉糊化热特性的影响，并将
二者的糊化温度及糊化热焓值进行对比。由于淀粉的糊化特性是淀粉应用的前提，研究小米淀粉和小
米粉糊化特性，不仅可以为小米淀粉基础性质研究提供重要的参考，且对小米类食品在加工预糊化过
程中的品质控制提供理论依据，提高产品生产效率，因此该研究对小米类食品的加工过程控制将具有
深远的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂
市售有机小米 大庆谷麦良园米业有限公司；氮气（纯度为 99.999%）；一级蔗糖、食盐均为市
售食品级；氢氧化钠、盐酸均为分析纯。
1.2 仪器与设备
梅特勒 DSC1 型差示扫描量热仪 瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司（Mettler-Toledo）；国产高压
不绣钢坩埚 上海瑾恒仪器有限公司；压样机 美国 Perkin-Elmer 公司；MJ-10A 型磨粉机 上海市
浦恒信息科技有限公司；AR2140 型分析天平 瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司(Mettler-Toledo)；
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DK-S24 型恒温水浴锅 上海森信实验仪器有限公司；TD5A 型离心机 上海新诺离心机厂。
1.3 方法
1.3.1 小米全粉的制备
优质小米→除杂→40℃干燥至恒重（至水分含量 8.00±0.50%）→磨粉→过筛（100 目）→小米粉
（备用）
1.3.2 小米淀粉的制备
优质小米→除杂→40℃烘干至恒重（至水分含量 8.00±0.50%）→磨粉→过筛（100 目）→石油醚
除脂→置于 0.3%NaOH 溶液（固液比为 1:3）中搅拌 4h→挤浆→离心（3000r/min、10min）、弃上清液
→剥刮除上层黄褐色物质→水洗→连续离心、剥刮、水洗（直至淀粉浆呈白色）→采用 1mol/LHCl
调淀粉浆 pH 至中性→离心→40℃干燥至恒重（至水分含量 8.00±0.50%）→过筛（100 目）→淀粉成
品（备用）
1.3.3 小米粉基本成分的确定
1.3.3.1 蛋白质含量的测定
参照 GB5009.5-2010 中的凯氏定氮法对样品中的蛋白质含量进行测定。
1.3.3.2 脂肪含量的测定
参照 GB/T14772-2008 中的索氏抽提法对样品中的脂肪含量进行测定。
1.3.3.3 淀粉含量的测定
参照 GB/5009.9-2008 中的酶水解法对样品中的淀粉含量进行测定。
1.3.3.4 水分含量的测定
参照 GB5009.3-2010 中的直接干燥法对样品中的水分含量进行测定。
1.3.4 DSC 测定小米淀粉及小米粉的糊化特性
1.3.4.1 NaCl 添加量对测试的影响
准确称取 3mg 小米淀粉及小米粉样品，依据食品添加剂使用标准[19]，以小米淀粉和小米粉的质
量为基准，分别添加 0、0.025、0.050、0,075、0.100、0,125g/g 的 NaCl，而后加入 7μL 蒸馏水，使样
品均匀的平铺于坩埚底部，仔细擦净坩埚边缘的样液，并保证坩埚中试样质量无损。而后用坩埚盖子
密封，并采用压样器对坩埚进行压制，保证坩埚密封良好。在 3-4℃冰箱中静置 12h，然后放入 DSC
测试仪中，在氮气流量为 150mL/min，压力为 0.1Mpa，升温速率为 5℃/min 的条件下，从 20℃程序
升温至 100℃，利用电脑程序记录 DSC 曲线，并进行对比分析。
1.3.4.2 蔗糖添加量对测试的影响
准确称取 3mg 小米淀粉及小米粉样品，依据食品添加剂使用标准[19]，以小米淀粉和小米粉的质
量为基准，分别 0、0.025、0.050、0,075、0.100、0,125g/g 的蔗糖，而后加入 7μL 蒸馏水，充分混匀
后装样并密封，在 3-4℃冰箱中静置 12h，而后放入 DSC 测试仪中，在氮气流量为 150mL/min，压力
为 0.1Mpa，升温速率为 5℃/min 的条件下，从 20℃程序升温至 100℃，利用电脑程序记录 DSC 曲线，
并进行对比分析。
1.3.4.3 pH 值对测试的影响
准确称取 3mg 小米淀粉及小米粉样品，并分别取 pH 值为 3、5、7、9、11 的盐酸或氢氧化钠溶
液 7μL，充分混匀后装样并密封，在 3-4℃冰箱中静置 12h，而后放入 DSC 测试仪中，在氮气流量为
150mL/min，压力为 0.1Mpa，升温速率为 5℃/min 的条件下，从 20℃程序升温至 100℃，利用电脑程
序记录 DSC 曲线，并进行对比分析。
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1.4 数据处理
糊化温度、峰面积及热焓值均由仪器自带的 TA Universal Analysis 软件分析得出。每组数据做三
个平行测试，取其平均值并计算相对标准偏差（RSD），并用 SPSS 软件进行相关性和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 小米粉基本成分的测定结果
表 1 小米粉基本成分的测定结果
Table1 The basic ingredients results of millet flour
成分 蛋白质 脂肪 淀粉 水分
质量分数（%） 9.18±0.07 4.00±0.08 68.31±0.14 8.00±0.50

由表 1 可看出，小米粉中蛋白质含量约为 9.18±0.07%，脂肪含量约为 4.00±0.08%，淀粉含量约
为 68.31±0.14%，水分含量约为 8.00±0.50%，蛋白质、脂肪等这些大分子物质的存在必将导致小米淀
粉和小米粉的糊化特性之间存在一定的差异。
2.2 NaCl 添加量对 DSC 糊化特性的影响









表 2 不同 NaCl 添加量对小米淀粉糊化热特性的影响
Table 2 The effects of millet-starch’s pasting properties by adding different amounts of NaCl
添加量
（g/g）
起始温度
T0(℃)
峰值温度
Tp（℃）
终止温度
Tc（℃）
峰面积
（mJ）
热焓值
ᇞH（J/g）
0 61.97±1.49a 68.38±0.23a 77.48±0.76a 34.29±0.30a 11.43±0.10a
0.025 64.90±1.61b 71.19±0.74b 79.69±0.47b 35.97±0.31b 11.99±0.10b
0.050
0.075
0.100
0.125
67.91±0.36c
69.97±0.53cd
70.98±0.69d
71.91±1.39d
73.59±0.36c
75.97±0.23d
77.14±0.36e
77.54±0.46e
81.91±0.61c
83.16±0.15cd
84.22±0.84de
84.98±1.80e
37.83±0.20c
38.94±0.31d
40.26±1.08e
40.47±0.80e
12.61±0.07c
12.98±0.10d
13.42±0.36e
13.49±0.27e
注：采用 SPSS 软件对糊化温度（起始温度 T0、峰值温度 Tp、糊化终止温度 Tc）及峰面积和热焓值（ᇞH）进行显著性分析，同
列数字上标中，相同字母表示差异不显著（即 P>0.05），不同字母表示差异显著（即 P<0.05），下表同此。

表 3 不同 NaCl 添加量对小米粉糊化热特性的影响
Table 3 The effects of millet-flour’s pasting properties by adding different amounts of NaCl
添加量
（g/g）
起始温度
T0(℃)
峰值温度
Tp（℃）
终止温度
Tc（℃）
峰面积
（mJ）
热焓值
ᇞH（J/g）
0 64.83±0.43a 72.16±0.84a 78.59±0.88a 26.79±0.40a 8.93±0.13a
图 1 小米淀粉添加 NaCl 的 DSC 曲线
Fig.1 The DSC curves of millet starch added by NaCl
图 2 小米粉添加 NaCl 的 DSC 曲线
Fig 2 The DSC curves of millet flour added by NaCl
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0.025 68.21±0.41b 74.57±0.69b 80.97±0.56b 29.28±0.31b 9.76±0.10b
0.050 70.23±0.50c 75.99±0.64c 82.02±1.89c 30.96±0.73c 10.32±0.25c
0.075 71.11±0.31d 77.15±0.37d 84.75±0.36d 32.31±0.61d 10.77±0.20d
0.100 72.03±0.12e 78.33±0.31e 86.87±0.19e 33.03±0.11d 11.01±0.04d
0.125 72.31±0.24e 78.91±0.40e 87.39±0.06e 34.26±0.35e 11.32±0.12d

对 NaCl 添加量与小米淀粉及小米粉的糊化热焓值进行回归分析，可得分别得到回归方程如下：
y = -0.0335x2 + 0.6801x + 10.796（R2 = 0.9894）--------------------------------------①
y = -0.0294x2 + 0.7063x + 8.3629（R2 = 0.9861）--------------------------------------②
由方程①、②可知，NaCl 添加量与小米淀粉及小米粉糊化热焓值成正相关，且相关性较强。
由表 2、表 3 和图 1、图 2 可知，添加不同量的 NaCl 后，小米淀粉及小米粉的糊化温度（包括起
始温度 T0、峰值温度 Tp、终止温度 Tc）及糊化热焓值（ᇞH）均有不同程度的升高。小米淀粉及小米
粉的糊化温度及热焓值随 NaCl 添加量的增大而增大，且呈明显上升的趋势，小米淀粉糊化温度比小
米粉低 2.65±0.87℃，糊化热焓值比小米粉高 2.51±0.32g/g。
随着 NaCl 添加量的增加，小米淀粉及小米粉糊化温度和热焓值均有所提高，其原因可能是由于
NaCl 为强电解质，在溶液中电离并以 Na+、Cl- 的形式存在，每个离子的周围吸附着许多带相反电荷
的离子[13]。且由于水分子是极性分子，被 Na+或 Cl-吸附，从而使得体系中水分子的自由度下降，导
致淀粉颗粒在加热过程中被水分子渗透的机率大大降低，只能靠外界温度的升高所提供的能量破坏离
子对水分子的束缚，进而导致淀粉糊化温度上升[20]。溶液中离子数目越多，这种抑制水分子渗透的作
用越强，体系糊化温度也会有不同程度的提高。当 NaCl 添加量梯度为 0.025g/g，添加量小于 0.010g/gs
时，小米淀粉糊化温度及热焓值呈显著性增加，添加量大于 0.010g/g 时，糊化温度及热焓值增加但不
显著。导致此现象的原因可能是由于高浓度 NaCl 条件下，体系中每个水分子周围所吸附的 Na+、Cl-
数目有限，部分离子处于游离状态，尚未被水分子利用，水分子自由度下降已接近极限，但这些游离
状态的 Na+、Cl-仍会降低已挣脱离子氛包围的水分子的自由度[21]。因此高浓度离子氛围会提高淀粉糊
化温度及热焓值，但对淀粉糊化温度及糊化热焓值的影响不显著。
由于小米粉中含有蛋白质、脂肪等物质，淀粉中的部分酯类与磷酸基团紧密结合，这些磷酸基团
可能会吸附带正电的 Na+，从而形成了不溶于水的磷酸基复合物或磷酸基络合物。这些复合物或络合
物的存在抑制了淀粉颗粒在低温条件下的溶胀，只有借助高温条件破坏这些复合物和络合物的结构，
才能促进淀粉颗粒吸水膨胀，继而失去结晶性[22]。因此，相同测试条件下，小米粉糊化温度高于小米
淀粉，且 NaCl 的存在同样会提高小米粉颗粒的溶胀温度，随着 NaCl 添加量的增加，溶胀温度逐步
增加。同理，高浓度 NaCl 条件下，过量的 Na+、Cl-会与体系中定量的蛋白质及脂肪形成复合物，部
分离子尚未参与复合物及络合物的形成，而是游离在体系中，这些多余离子的存在同样会阻碍淀粉颗
粒的溶胀。因此，高浓度 NaCl 会使小米粉糊化温度及热焓值升高，但效果并不显著。

2.3 蔗糖添加量对 DSC 糊化特性的影响




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表 4 不同蔗糖添加量对小米淀粉糊化热特性的影响
Table 4 The effects of millet-starch’s pasting properties by adding different amounts of sucrose
添加量
（g/g）
起始温度
T0(℃)
峰值温度
Tp（℃）
终止温度
Tc（℃）
峰面积
（mJ）
热焓值
ᇞH（J/g）
0 61.97±1.49a 68.38±0.23a 77.48±0.76a 34.29±0.30a 11.43±0.10a
0.025 62.27±0.66a 68.79±0.69ab 77.71±0.16a 35.25±0.36bc 11.75±0.12b
0.050 62.71±0.65ab 69.09±0.40acd 78.42±0.69ab 35.73±0.32c 11.91±0.11b
0.075 63.03±0.49ac 69.34±0.45bcd 78.88±0.41bc 36.66±0.75d 12.22±0.25c
0.100 63.69±0.41bc 69.77±0.32d 79.50±0.62bd 37.35±0.52d 12.45±0.17c
0.125 64.28±0.12c 70.78±0.41e 79.84±0.97cd 38.49±0.62e 12.83±0.21d


表 5 不同蔗糖添加量对小米粉糊化热特性的影响
Table 5 The effects of millet-flour’s pasting properties by adding different amounts of sucrose
添加量
（g/g）
起始温度
T0(℃)
峰值温度
Tp（℃）
终止温度
Tc（℃）
峰面积
（mJ）
热焓值
ᇞH（J/g）
0 64.83±0.43a 72.16±0.84a 78.59±0.88a 26.79±0.40a 8.93±0.13a
0.025 65.26±0.71a 72.63±0.79ab 79.21±0.87ab 27.63±0.93a 9.21±.0.31a
0.050 65.41±0.35a 73.59±0.40bcd 80.08±1.45ab 29.19±0.52b 9.73±0.17b
0.075 65.74±0.36ab 74.25±0.12cde 80.25±2.01ab 29.94±0.76b 9.98±0.25b
0.100 66.19±0.60ab 74.48±0.53de 80.69±1.49ab 30.33±0.77b 10.11±0.26b
0.125 66.34±2.65b 75.17±0.28e 81.23±0.82b 32.34±0.90c 10.78±0.30c

由表 4、表 5 和图 3、图 4 可知，向小米淀粉及小米粉中添加蔗糖，提高了其糊化温度及糊化热
焓值，且随着蔗糖添加量的增大，糊化温度和热焓值也逐渐增大，采用 SPSS 软件对小米淀粉及小米
粉的糊化热焓值与蔗糖添加量进行相关性分析，得到回归方程如下：
y = -0.0031x2 + 0.2798x + 11.157（R2 = 0.9889）--------------------------------------③
y = 0.0108x2 + 0.2758x + 8.6629（R2 = 0.9811） --------------------------------------④
由方程③、④可知蔗糖添加量与小米淀粉及小米粉糊化热焓值成正相关，且相关性较强。采用
SPSS 软件进行显著性分析，由表 4、5 可知，添加量梯度为 0.025g/g 的蔗糖对小米淀粉及小米粉糊化
温度和热焓值的影响不显著，且添加蔗糖后的小米淀粉及小米粉的糊化温度比添加 NaCl 低
4.30±1.24℃。
向体系中添加蔗糖，提高了小米淀粉及小米粉糊化温度，可能是由于蔗糖分子中的—OH 与淀粉
分子结合，—OH 的存在阻碍了淀粉颗粒的吸水膨胀，低温状态下水分子很难破坏淀粉分子的有序结
构，只有借助高温才会破坏这种结合力，从而导致淀粉糊化温度提高[14]。体系中—OH 的数目随着蔗
糖添加量的增加而不断增加，淀粉分子被—OH 包围的更加紧密，导致其结晶度增加，水分子更难进
图 3 小米淀粉添加蔗糖的 DSC 曲线
Fig.3 The DSC curves of millet starch added by
sucrose
图 4 小米粉添加蔗糖的 DSC 曲线
Fig.4 The DSC curves of millet flour added by
sucrose
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入到淀粉分子的螺旋结构中，淀粉颗粒难于吸水膨胀，延缓了糊化过程，进而导致糊化温度和糊化热
焓值进一步升高。另一方面，可能是由于蔗糖分子与水分子形成稳定的氢键作用，降低了水分子的自
由度，阻碍了水分子进入淀粉颗粒的无定型区域。低温条件下，没有足够的水分子进入淀粉颗粒内部
使淀粉结晶结构被瓦解，只有借助高温破坏淀粉分子与—OH 的结合，或是破坏蔗糖分子与水分子间
的氢键作用，淀粉分子才能达到完全糊化状态。
由于小米粉中除了含有淀粉之外，还有其它糖类的存在[23]，这些糖类与体系中外加的蔗糖共同阻
碍了水分子进入淀粉分子双螺旋内部，降低水分自由度，因此小米粉糊化温度高于小米淀粉糊化温度。
另外，小米粉中含脂类及蛋白质，它们会以脂质—蛋白质大分子复合物的形式存在于体系中，同时也
会与体系中的糖类结合形成复合物，在一定程度上使得水分子与淀粉分子被束缚于其中，阻碍部分淀
粉分子在糊化过程中的膨胀，因此只有在高温条件下，淀粉分子才能够挣脱束缚，继而达到完全糊化
状态。
当蔗糖添加量梯度为 0.025g/g、添加量小于 0.010g/g 时，小米淀粉及小米粉糊化温度及糊化热焓
值增加但不显著，当添加量大于 0.010g/g 时，糊化温度及热焓值均显著增加。很可能是由于蔗糖分子
较小，且—OH 均匀的分布在蔗糖分子的平面两侧，在低浓度蔗糖条件下，能与淀粉分子结合的—OH
数目很少，对水分子的空间阻碍较小，淀粉分子极易吸水膨胀[14]。在高浓度蔗糖溶液条件下，淀粉分
子内部空隙几乎完全被蔗糖分子占据，—OH 与淀粉分子结合更加紧密，水分子无法充分进入淀粉颗
粒内部，导致淀粉分子很难吸水膨胀，只能借助外界能量破坏这种结合力。因此，低浓度蔗糖溶液能
提高小米淀粉及小米粉糊化温度及热焓值，但效果不显著，只有在高浓度条件下，糊化温度及热焓值
才会有显著性提高。
2.4 pH 值对 DSC 糊化特性的影响






















表 6 不同 pH 值对小米淀粉糊化热特性的影响
Table 6 The effects of millet-starch’s pasting properties by different pH numerical
pH 值
起始温度
T0(℃)
峰值温度
Tp（℃）
终止温度
Tc（℃）
峰面积
（mJ）
热焓值
ᇞH（J/g）
3 62.72±0.10a 68.73±1.03a 76.48±0.63a 30.63±1.05a 10.21±0.35a
5 62.65±1.08a 68.65±0.79a 76.39±1.11a 32.04±0.99b 10.68±0.33b
图 5 小米淀粉不同 pH 值的 DSC 曲线
Fig.5 The DSC curves of millet starch with
different pH numerical
图 6 小米粉不同 pH 值的 DSC 曲线
Fig.6 The DSC curves of millet flour with
different pH numerical
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7 62.51±2.15a 68.59±1.05a 76.26±2.25a 33.36±0.17c 11.12±0.06c
9 62.40±2.54a 68.48±1.05a 76.13±2.40a 35.25±0.21d 11.75±0.07d
11 62.02±1.48a 67.71±1.10a 75.11±0.58a 36.18±0.25d 12.06±0.09d

表 7 不同 pH 值对小米粉糊化热特性的影响
Table 7 The effects of millet-flour’s pasting properties by different pH numerical
pH 值
起始温度
T0(℃)
峰值温度
Tp（℃）
终止温度
Tc（℃）
峰面积
（mJ）
热焓值
ᇞH（J/g）
3 64.60±0.51a 70.23±0.86a 78.46±0.87a 22.35±0.80a 7.45±0.27a
5 64.64±0.61a 70.60±0.64a 78.51±0.63a 24.42±1.26ab 8.14±0.42ab
7 64.66±0.30a 70.94±1.43ab 78.54±0.88a 25.14±1.37bc 8.38±0.46bc
9 64.69±0.93a 71.16±1.31b 78.63±0.89a 26.25±1.17b 8.75±0.39b
11 65.04±0.49a 72.48±0.96c 78.91±0.67a 27.18±1.81c 9.06±0.60c

由表 6、表 7 和图 5、图 6 可知，随着 pH 值升高，小米淀粉及小米粉糊化热焓值升高，但是糊
化温度下降，采用 SPSS 软件对小米淀粉及小米粉的糊化热焓值和 pH 值进行相关性分析，得到回归
方程如下：
y = 0.0621x2 + 0.0341x + 10.268（R2 = 0.9769）-------------------------------------⑤
y = -0.045x2 + 0.653x + 6.892（R2 = 0.9844） --------------------------------------⑥
由方程⑤、⑥可知，pH 值与小米淀粉及小米粉的糊化热焓值成正相关，采用 SPSS 软件进行显著
性分析，可知，pH 值对小米淀粉及小米粉糊化温度影响不显著。酸性条件下，pH 值对小米淀粉热焓
值变化影响显著，对小米粉热焓值变化影响不显著。碱性条件下，pH 对小米粉热焓值变化影响显著，
对小米淀粉热焓值变化影响不显著。
随着盐酸浓度的增加，体系 pH 值下降，小米淀粉糊化热焓值下降，可能是由于稀盐酸作用于淀
粉分子中的糖苷键，使淀粉分子水解，生成相对分子质量较小的淀粉分子及葡萄糖，由于酸水解破坏
了分子中的糖苷键，使得淀粉分子完全糊化所需的能量相对减少，因此，小米淀粉糊化热焓值随着
pH 值的降低呈显著性降低趋势[24]。并且在加热过程中伴随着淀粉颗粒的无定型区域消失，导致淀粉
颗粒结晶度增加。低温状态下水分子不易进入淀粉分子结晶区域，淀粉颗粒糊化困难，借助高温条件
降低结晶度，使淀粉颗粒糊化完全，从而糊化温度升高。
由于 NaOH 是强碱，溶液中电离出的 OH-数目较多，OH-的存在破坏了水分子间的氢键，导致水
分子之间的缔合作用明显减弱[21]，使水分子自由度增加，水分子极易进入淀粉分子内部，促进其溶胀，
导致淀粉糊化作用更加明显，糊化温度大大降低。进入淀粉分子内部的水分子数目增多，淀粉糊化完
全，反应所需能量增加，因此糊化热焓值增加。另一方面可能是由于 NaOH 破坏了淀粉分子间的氢键
[21]，使水分子更加容易进入淀粉颗粒内部，导致淀粉糊化作用更加容易进行，从而降低了淀粉颗粒糊
化温度及糊化热焓值。
将表 6 和表 7 进行对比可明显看出，小米淀粉糊化温度低于小米粉糊化温度，可能是由于小米粉
中的脂肪在酸性条件下发生水解反应，消耗体系中的水分子，生成甘油酯和不饱和脂肪酸，进入淀粉
分子的螺旋内部[25]，阻碍了淀粉分子糊化，因此糊化温度升高。碱性条件下，小米粉中的脂肪发生皂
化反应，生成易溶于水的甘油和脂肪酸钠，与水分子一同进入淀粉分子的螺旋内部，整个体系中被淀
粉有效利用的水分子数目减少。因此，碱性条件下小米粉糊化温度会明显高于小米淀粉。另一方面，
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可能是由于小米全粉中含有蛋白质，酸性条件下蛋白质沉降，随着体系酸性的增强，蛋白质沉降数目
越多。强碱条件下蛋白质发生变性生成肽或氨基酸，由于氨基酸极易溶于水，可以与水分子一同进入
淀粉分子内部，在淀粉分子内形成了空间位阻，从而阻碍了淀粉分子外的水分子进入螺旋结构中[25-26]。
因此，酸性条件下，能被淀粉分子充分利用的自由水分子数目明显多于碱性条件下，继而导致小米粉
糊化温度随着 pH 值增大而增大 。

3 结 论

由表 2 至表 7 不难看出，NaCl 及蔗糖的添加均不同程度的加大了糊化难度，导致体系糊化所需
能量增加，具体体现在糊化温度及糊化热焓值的升高。添加 NaCl 的小米淀粉及小米粉的糊化温度比
添加蔗糖的糊化温度高 4.30±1.24℃。无论是向体系中添加 NaCl 还是蔗糖，或是通过加入盐酸和 NaOH
来控制体系的 pH 值，小米粉的糊化温度均比小米淀粉高 2.65±0.87℃，而糊化热焓值却比小米淀粉低
2.51±0.32 J/g。
淀粉颗粒是一种半结晶状态的结构[27]，当水和热同时存在的条件下，颗粒会经历一个不可逆的无
序转变过程。淀粉—水混合体系糊化过程中发生相变，样品在等容等压条件下发生糊化，糊化热焓值
则被看作是糊化过程解开双螺旋所需要的能量，热焓值越大，则表示淀粉颗粒结构越紧密，分子间相
互作用力越强，热焓值越大[28-30]。相同测试条件下，小米粉糊化温度高于小米淀粉，原因可能是由于
蛋白质与全粉中的淀粉分子竞争自由水，形成了限制性的水分条件，使淀粉颗粒吸收水分减少[31]，体
系中没有足够的水分使淀粉颗粒崩解。其次可能是由于全粉中的游离脂肪酸与淀粉分子结合，形成共
聚物，导致自由水进入淀粉分子内部更加困难，因此糊化温度会升高。而ᇞH 小米淀粉>ᇞH 小米粉，可能是
因为在加热过程中，包裹在淀粉颗粒外层的蛋白质及脂质等物质和部分裸露的淀粉颗粒一同进行反
应，相对于纯淀粉体系而言，糊化反应进行到相同时刻，小米粉在糊化过程中生成的糊精含量低于纯
淀粉体系，而糊精的存在阻碍了淀粉的吸水膨胀，即阻碍了淀粉双螺旋结构的伸展，且其阻碍淀粉颗
粒膨胀的能力要远远高于体系中的蛋白质及脂质等物质，在 DSC 糊化参数中则表现出热焓值的增加
[32-33]。
本试验只对 NaCl、蔗糖及 pH 值对小米粉及小米淀粉糊化特性进行初步的探索，尚未对其糊化机
理进行深入研究。由于以往研究中没有以小米粉及小米淀粉糊化特性进行对比为研究对象，本研究通
过对小米淀粉及小米粉中不同添加剂的添加量进行控制，由此推断出小米类方便食品的特性，并能够
提高小米类方便食品的生产效率，减轻仪器损耗，节约成本，因此该研究对小米类食品的加工过程将
有深远的意义。

参考文献：
[1]焦华杰, 方便小米粥生产工艺及糊化回生机理研究[D]. 河南农业大学, 2013.
[2]ELIASSON A C. Starch in food: Stcucture , function and applications[M]. Sweden. 2009,1:87.
[3]蒋苏苏, 段红伟, 于锋. DSC 测不同条件下玉米粉糊化特性及建立淀粉糊化度测定方法的探讨[J]. 饲料加工与检测,
2013,48(21)74-78.
[4]叶为标. 淀粉糊化及其检测方法[J]. 粮食与油脂, 2009.21(1):7-10.
[5]孙秀萍, 于九皋, 刘延奇. DSC 分析方法在淀粉凝胶化研究中的应用[J]. 化学通报, 2003,23(6):66.
[6]张本山, 王斌. 淀粉多晶体系中的链链结晶与链水结晶结构研究[J]. 中国粮油学报, 2008,23(1):48-50.
[7]LIU H, lELIEVRE,J., AYONG-CHEE W. A study of starch gelatinisation using differential scanning calorimetry ,X-ray and
2015-03-26
9

briefringence measurements’ [J],Carbohydrate Research, 1991,210,79-87.
[8]COOKE D, GIDLEY M J. Loss of crystalline and molecular order during starch gelatinisation :origin of the enthalipic
transition , Carbohydrate Research[J],1992,227,103-112.
[9]张森, 张春华. 糊化度测定方法的研究及进展[J]. 粮食与饲料工业, 2013,3(15):52-54.
[10]RABIHA S, Kirk D. Effect of amylase content on estimated kinetic paramerters for a starch viscosity model[J].Journal of
Food Engineering,2012,(114):75-82.
[11]王晓栋 , 田雨 , 李海平等 . DSC 淀粉测试条件对淀粉糊化测试结果的影响 [J]. 化学推进剂与高分子材料 ,
2012,10(6):75-78.
[12]郑铁松, 李起弘, 陶锦鸿. DSC 法研究 6 种莲子淀粉糊化和老化特性[J]. 食品科学, 2011,32(7):151-155.
[13]张田力. 碳水化合物化学[M]. 北京:轻工业出版社, 1988.10.
[14]杜先锋, 许时婴, 王璋. NaCl 和糖对葛根淀粉糊化特性的影响[J]. 食品科学, 2002,23,(7):34-36.
[15]陈忠祥, 胡政平, 蒋伟峰. 淀粉的糊化及添加剂对其糊化温度的影响[J]. 化学与粘合, 2003,2(6):91-93.
[16] CZUCHAJOWSKA Z, SIEVERT D, POMERANZ Y. .Enzyme-Resistant Starch. IV. Effects of Complexing Lipids. Cereal
Chem. 1991,68(5).
[17]马力, 李新华, 路飞等. 小米淀粉与玉米淀粉糊性质比较研究[J]. 粮食与油脂, 2005,(2):22-25.
[18]陈正宏, 乐静, 沈爱光. 小米淀粉特性的研究[J]. 郑州粮食学院学报, 1992,(3):38-43.
[19]中华人民共和国卫生部. GB2760-2011.食品安全国家标准 食品添加剂使用标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011.
[20]陈蒋玲, 吴孟茹, 石点等. NaCl 对氧化淀粉浆料糊化性能的影响[J]. 棉纺织技术, 2011,39(9):574-576.
[21]谢新华, 李晓芳, 肖昕等. 不同介质对糯米淀粉糊化特性的影响[J]. 华北农学报, 2009,24(5):226-228.
[22]余世峰 , 杨秀春 , Menager Lucil 等 . 直连淀粉、蛋白质及脂类对大米粉热特性的影响 [J]. 食品与发酵工业 ,
2009,(4):38-42.
[23]薛月圆, 李鹏, 李勤保. 小米的化学成分及物理性质的研究进展[J]. 中国粮油学报, 2008,23(3):199-203.
[24]赵前程, 吴素文, 李新华等. 柠檬酸对淀粉糊化性质的影响[J]. 农业科技与设备, .2007,(6):53-55.
[25]曹龙奎, 李凤林. 淀粉制品生产工艺学[M]. 北京:中国轻工业出版社,2008:22.
[26]廖丽莎, 刘宏生, 刘兴训等. 淀粉的微观机构与加工过程中相变研究进展[J]. 高分子学报, 2014,(6):761-773.
[27]曹龙奎, 李凤林. 淀粉制品生产工艺学[M]. 北京:中国轻工业出版社,2008:18.
[28]杨秋歌 , 高小丽 , 高金峰等 . 不同食品添加剂对小力马豆淀粉糊化特性的影响 [J]. 西北农林科技大学学报 ,
2013,41(4):197-201.
[29]顾正彪. DSC 在淀粉研究中的应用[N]. 无锡轻工大学学报.,1996,15(2):179-182.
[30]路宏民, 周文超, 曹龙奎. 小米淀粉颗粒特性与热特性的相关性研究[J]. 农产品加工(学刊), 2013,(8):1-4.
[31]朱帆, 徐广文, 丁文平. DSC 法研究小麦淀粉与面粉糊化和回生特性[J]. 食品科学, 2007,28(4):279-282.
[32]石点, 吴孟茹, 朱谱新. 黄原胶对玉米淀粉糊化性能的影响[J]. 纺织学报, 2011,32(2):64-72.
[33]马成林，张守勤. 高压对玉米淀粉糊化度影响的研究[J]. 农业工程学报, 1997,13(1):172-176.
2015-03-26
10