全 文 ：60 2015, Vol.36, No.19 食品科学 ※基础研究
利用差示扫描量热仪研究小米淀粉及
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（differential scanning calorimeter，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（ΔH）比小米粉高（2.51±0.32） J/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） ℃。酸性条件抑制小米淀粉的糊化作用，碱的存在则
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
Gelatinization Characteristics of Millet Starch and Millet Flour Evaluated by Differential Scanning Calorimeter
LENG Xue1, CAO Longkui1,2,*
(1. College of Food Science, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China;
2. Heilongjiang Farm Produce Processing Development Center, Daqing 163319, China)
Abstract: The effects of NaCl, sucrose and pH on gelatinization characteristics of millet starch and flour were evaluated
by using differential scanning calorimeter (DSC) and SPSS software in the present study. The results showed 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 was (2.65 ± 0.87) ℃ lower than that of millet flour;
the gelatinization enthalpy (ΔH) was (2.51 ± 0.32) J/g higher than that of millet flour; the gelatinization temperature of both
millet starch and millet flour with the addition of NaCl was (4.30 ± 1.24) ℃ higher than that of those with the addition of
sucrose. Acidic conditions could inhibit starch gelatinization, whereas alkaline conditions could accelerate this process.
Key words: millet starch; millet flour; gelatinization characteristics; differential scanning calorimeter (DSC)
中图分类号：TS231 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2015）19-0060-07
doi:10.7506/spkx1002-6630-201519011
收稿日期：2014-12-26
基金项目：2013年度国家星火计划项目（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
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（differential
scanning calorimeter，DSC）、光学显微观察（optical
microscopy）、光散射技术（light scattering）、核磁共振
技术（nuclear magnetic resonance，NMR）、RVA黏度分
析技术及Brabender黏度测定技术[2]。Liu Hua等[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等[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
※基础研究 食品科学 2015, Vol.36, No.19 61
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 [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
低的条件下轻易地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DSC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，本实验的目的是利用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，且为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。
N2（纯度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、AR2140型分析
天平 瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司；国产高压不
锈钢坩埚 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；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 ℃干燥至恒质量（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 ℃烘干至恒质量（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，m/V）
中搅拌4 h→挤浆→3 000 r/min离心10 min、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1 mol/L HCl调淀粉
浆pH值至中性→离心→40 ℃干燥至恒质量（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GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》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/T 14772—2008《食品中粗脂肪的测定》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/T 5009.9—2008《食品中淀粉的测定》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GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》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添加量对糊化特性的影响
准确称取 3 m g 小米淀粉及小米粉样品，依据
GB 2760—2011《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、0.125 g/g的NaCl，然后加入7 μL蒸馏水，
使样品均匀地平铺于坩埚底部，仔细擦净坩埚边缘的样
液，并保证坩埚中试样质量无损。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12 h，然后放入DSC测试仪中，在
氮气流量为150 mL/min、压力为0.1 MPa、升温速率为
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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 蔗糖添加量对糊化特性的影响
准确称取 3 m g 小米淀粉及小米粉样品，依据
GB 2760—2011[19]，以小米淀粉和小米粉的质量为基准，
分别加入0、0.025、0.050、0.075、0.100、0.125 g/g的
蔗糖，然后加入7 μL蒸馏水，充分混匀后装样并密封，
在3～4 ℃冰箱中静置12 h，而后放入DSC测试仪中，在
氮气流量为150 mL/min、压力为0.1 MPa、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值对糊化特性的影响
准确称取3 mg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7 μL，充
分混匀后装样并密封，在3～4 ℃冰箱中静置12 h，而后
放入DSC测试仪中，在氮气流量为150 mL/min、压力为
0.1 MPa、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。
1.4 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3 个平行测
试，取其平均值并计算相对标准偏差（relative standard
deviation，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 小米粉的基本成分
表 1 小米粉基本成分
Table 1 Basic components of millet flour
成分 蛋白质 脂肪 淀粉 水分
含量/% 9.18±0.07 4.00±0.08 68.31±0.14 8.00±0.50
由 表 1 可 知 ， 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（ 6 8 . 3 1± 0 . 1 4）%，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添加量对小米淀粉和小米粉糊化特性的影响
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，得到回归方程分别为y =－0.033 5x2＋
0.680 1x＋10.796 0（R2= 0.989 4）、y =－0.029 4x2＋
0.706 3x ＋8.362 9（R2=0.986 1）。由回归方程可知，
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。
－4.0
45 50 55
✝⍱䟿/mW
60 65⑙ᓖ/ć70 75 80 85 90－3.5－3.0－2.5 123456
1～6. NaCl添加量依次为0、0.025、0.050、0.075、0.100、0.125 g/g。图2同。
图 1 小米淀粉添加NaCl的DSC曲线
Fig.1 DSC curves of millet starch with the addition of NaCl
45
－4.0
－3.5
－3.0
－2.5
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图 2 小米粉添加NaCl的DSC曲线
Fig.2 DSC curves of millet flour with the addition of NaCl
表 2 不同NaCl添加量对小米淀粉糊化热特性的影响
Table 2 Effect of NaCl addition on pasting properties of millet starch
NaCl添加量/
（g/g） T0/℃ Tp/℃ Tc/℃ Q/mJ ΔH/（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 67.91±0.36c 73.59±0.36c 81.91±0.61c 37.83±0.20c 12.61±0.07c
0.075 69.97±0.53cd 75.97±0.23d 83.16±0.15cd 38.94±0.31d 12.98±0.10d
0.100 70.98±0.69d 77.14±0.36e 84.22±0.84de 40.26±1.08e 13.42±0.36e
0.125 71.91±1.39d 77.54±0.46e 84.98±1.80e 40.47±0.80e 13.49±0.27e
注：T0. 起始温度；Tp. 峰值温度；Tc. 糊化终止温度；Q. 峰面积；ΔH. 热焓值。
同列小写字母不同表示差异显著（P ＜ 0.05）。下同。
表 3 不同NaCl添加量对小米粉糊化热特性的影响
Table 3 Effect of NaCl addition on pasting properties of millet starch
NaCl添加量/
（g/g） T0/℃ Tp/℃ Tc/℃ Q/mJ ΔH/（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 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
由表2、3和图1、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（ΔH）
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添加量的增加而增大，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±0.32）J/g。
※基础研究 食品科学 2015, Vol.36, No.19 63
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0.025 g/g，添加量小于0.100 g/g时，
小米淀粉糊化温度及热焓值呈显著性增加，NaCl添加量
大于0.100 g/g时，小米淀粉糊化温度及热焓值增加但差
异不显著。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，小米粉的
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 蔗糖添加量对小米淀粉和小米粉糊化特性的影响
45
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1～6. 蔗糖添加量依次为0、0.025、0.050、0.075、0.100、0.125 g/g。图4同。
图 3 小米淀粉添加蔗糖的DSC曲线
Fig.3 DSC curves of millet starch with the addition of sucrose
45
－4.0
－3.5
－3.0
－2.5
50 55 60 65⑙ᓖ/ć✝⍱䟿/mW 70 75 80 85 90 95123456
图 4 小米粉添加蔗糖的DSC曲线
Fig.4 DSC curves of millet flour with the addition of sucrose
表 4 不同蔗糖添加量对小米淀粉糊化热特性的影响
Table 4 Effect of surcose addition on pasting properties of millet starch
蔗糖添加量/
（g/g） T0/℃ Tp/℃ Tc/℃ Q/mJ ΔH/（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 Effect of sucrose addition on pasting properties of millet flour
蔗糖添加量/
（g/g） T0/℃ Tp/℃ Tc/℃ Q/mJ ΔH/（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±0.0.31a
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、5和图3、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
糖添加量的增加，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，得到回归方程分别为y =－0.003 1x2＋
0.279 8x＋11.157 0（R2=0.988 9）、y = 0.010 8x2＋
0.275 8x＋8.662 9（R2=0.981 1）。由回归方程可知蔗
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0.025 g/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，
64 2015, Vol.36, No.19 食品科学 ※基础研究
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，还有其他糖类的
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 . 0 2 5 g/g、添加量小于
0.100 g/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0.100 g/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值对小米淀粉和小米粉糊化特性的影响
45
－4.0
－3.5
－3.0
－2.5
50 55 60 65⑙ᓖ/ć✝⍱䟿/mW 70 75 80 85 9012345
1～5. pH值依次为3、5、7、9、11。图6同。
图 5 小米淀粉不同pH值的DSC曲线
Fig.5 DSC curves of millet starch at different pH conditions
45
－4.0
－3.5
－3.0
－2.5
50 55 60 65⑙ᓖ/ć✝⍱䟿/mW 70 75 80 85 9012345
图 6 小米粉不同pH值的DSC曲线
Fig.6 DSC curves of millet flour at different pH conditions
表 6 不同pH值对小米淀粉糊化热特性的影响
Table 6 Effect of pH on pasting properties of millet starch
pH T0/℃ Tp/℃ Tc/℃ Q/mJ ΔH/（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
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 Effect of pH on pasting properties of millet flour
pH T0/℃ Tp/℃ Tc/℃ Q/mJ ΔH/（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
由图5、6和表6、7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，得到回归方程分别为y = 0.062 1x2＋0.034 1x＋
10.268 0（R2=0.976 9）、y = －0.045 0x2＋0.653 0x＋
6.892 0（R2=0.984 4）。由回归方程可知，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值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p H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。
※基础研究 食品科学 2015, Vol.36, No.19 65
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。
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，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
大而升高。
3 结 论
NaCl及蔗糖的添加均不同程度地加大了小米淀粉
和小米粉的糊化难度，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[25]，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[27-29]。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[30]，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ΔH小米淀粉＞ΔH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[31-32]。
本实验只对NaCl、蔗糖及pH值对小米粉及小米淀粉
糊化特性的影响进行了初步的探索，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意义。
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