全 文 ：2016年 8月
第 37卷第 15期
短柄枹栎种子淀粉的理化性质研究
李松南，李雅琴，金姗姗，张舒，周裔彬*
（安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽合肥 230036）
摘 要：碱法提取的短柄枹栎种子淀粉纯度很高，含有 0.59 %的脂肪、0.95 %的蛋白质，未检测到灰分和粗纤维。短柄枹
栎种子淀粉的溶解度和膨胀度随温度的上升而增加，在糊化温度附近变化较大；淀粉糊的浑浊度随着时间呈现先下降
然后稳定的趋势；短柄枹栎种子淀粉糊的凝沉稳定性比玉米淀粉好；3 %和 5 %的短柄枹栎种子淀粉糊，属于假塑性流
体，用幂律模型拟合效果好；短柄枹栎种子淀粉的快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉分别为 29.52 %、12.39 %和
55.0 %，其水解指数和血糖指数分别为 40.35 %和 42.98 %，属于一种低 GI食物。
关键词：短柄枹栎；种子淀粉；理化特性；抗性淀粉；低血糖指数
Study on Physicochemical Properties of Quercus glandulifera Bl. Seed Starch
LI Song-nan，LI Ya-qin，JIN Shan-shan，ZHANG Shu，ZHOU Yi-bin*
（School of Tea and Food Technology，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，Anhui，China）
Abstract：Q. glandulifera Bl. seed starch obtained by alkaline eluting contained 0.59 % crude fat of dry matter，
0.95 % crude protein of dry matter，and a low content of dietary fiber and total ash，which indicated the extract－
ed starch purity was high. Swelling power and solubility of Q. glandulifera Bl. seed starch increased with the rise
of temperature，larger changes near the gelatinization temperature；turbidity of starch paste showed the tenden－
cy of decline and then stable with time；retrogradation property of starch paste was better than corn starch；3 %
and 5 % starch paste was pseudoplastic fluid，and the fitting effects in the power law model for linear regression
were good；Q. glandulifera Bl. seed starch consisted of 29.52 % rapidly digested starch，12.39 % slowly digest－
ed starch，and 55 % resistant starch. Hydrolysis index and glycemic index of Q. glandulifera Bl. seed starch
were 40.35 % and 42.98 %，respectively，belonging to a kind of low GI food.
Key words：Q. glanduliferaBl.；seed starch；physicochemical properties；resistant starch；lowGI
食品研究与开发
Food Research And Development
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.15.014
作者简介：李松南（1993—），男（汉），硕士研究生，研究方向：食品资源开发与利用。
*通信作者：周裔彬（1967—），教授，研究生导师，研究方向：食品化学及农产品精深加工。
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性质最好，在储存温度 30 ℃～60 ℃之间，相对酶活为
98 %～100 %；E公司的蛋白纯化最好，单位蛋白酶活
相对最高。
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收稿日期：2015-08-25
基础研究
56
短柄枹栎（Quercus glandulifera Bl.）是壳斗科（Fa－
gaceae）栎属（Quercus）植物种的一个野生品种。我国
是世界栎属植物分布中心之一，全国约有 90种，绝大
数为乔木树种，南北各地多有分布[1]，但是本文研究的
是矮丛灌木的短柄枹栎。
短柄枹栎种子呈卵圆形，基部三分之一为壳斗所
包围，鳞片短而密贴。短柄枹栎主要分布在中国的安徽、
江西、湖南和广东等省，产量丰富，但利用率很低[2]。短
柄枹栎种子富含淀粉，含量可达 82.66 %，是有待开发
利用的野生淀粉资源。短柄枹栎种子淀粉颗粒呈圆
形、三角形和椭圆形等形状，粒径范围在 3.3 μm～
126.3 μm，是典型的 A型晶体，相对结晶度为 23.53 %，
直链淀粉含量为 25.39 %，糊化温度为 66.53 ℃，糊化
焓值为 4.33 J/g[3]，但目前关于短柄枹栎种子淀粉理化
性质，如溶解性、膨胀度、透明度、流变学等方面的研究
未见报道。为此，本研究以短柄枹栎种子为原料分离
出种子淀粉，对其进行溶解度、膨胀度、浑浊度、凝沉
性、流变学性质、质构特性等理化性质进行测定，为短
柄枹栎种子淀粉的开发利用提供参考，也有利于野生
淀粉资源的开发和利用。
1 材料与方法
1.1 材料
短柄枹栎种子（以下简称栎子）：来自江西九江，颗
粒饱满，色泽正常，用于淀粉提取；玉米淀粉样品：来自
当地市场；所用试剂均为分析纯。
1.2 仪器
JP-300A高速多功能粉碎机：浙江永康市久品工
贸有限公司；SEMXL-20 型扫描电子显微镜：荷兰
Philips公司；UV-5系列紫外可见分光光度计：上海元
析仪器有限公司；RST-Plus Rheo3000流变仪：美国博
勒飞有限公司。
2 方法
2.1 淀粉制备的工艺流程[4]
栎子→去壳→粉碎→碱液浸泡→过筛→淀粉粗
浆→离心→刮去黄褐色软层→加等体积蒸馏水冲
洗→直到上清液成中性→离心取沉淀→40 ℃干燥→
栎子淀粉
2.2 基本化学成分的测定
水分：GB 5009.3-2010《食品安全国家标准食品中
水分的测定》；灰分：GB 5009.4-2010《食品安全国家标
准 食品中灰分的测定》；脂肪：GB/T 5009.6-2003《食
品中脂肪的测定》；蛋白质：GB 5009.5-2010《食品安全
国家标准 食品中蛋白质的测定》；粗纤维：GB/T
5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》。
2.3 淀粉糊的溶解度与膨胀度
称取 0.5 g栎子淀粉悬浮于 30 mL水中，分别在
55、65、75、85、95 ℃下加热 30 min，取出冷却至室温后
3 000 r/min下离心 15 min，倒出上清液，称量沉淀的质
量。上清液在 120℃下烘 12 h后称量质量[5]。平行 3次
试验，用玉米淀粉作对照，溶解度和膨胀度计算公式
如下：
溶解度/%=上清液质量/0.5×100
膨胀度/%=[沉淀质量/（100-溶解度）]×100
2.4 淀粉糊的浑浊度
称取一定量的栎子淀粉，加适量蒸馏水调成质量
分数为 1 %的淀粉乳，在沸水浴中加热 20 min，使之充
分糊化。待糊化完全后，放置在 4℃条件下，每 24 h测
定溶液在 640 nm下的吸光值[6]。平行 3次试验，用玉米
淀粉作为对照。
2.5 淀粉糊的凝沉性质
质量分数为 1 %的栎子淀粉糊溶液 100 mL放入
100 mL的带塞量筒中，摇匀，常温静置 24 h，每隔 2 h
记录上层清液的体积，用清液的体积分数随时间的变
化来绘制曲线，从而表示淀粉糊的凝沉性[7]。平行 3次
试验，用玉米淀粉作为对照。
2.6 淀粉糊的流变学性质
分别配制 1 %、3 %和 5 %的栎子淀粉糊，选择
CC40的转子，测量剪切速率从 0 s-1~1 000 s-1进行递
增，间隔 10 s，由计算机自动采集数据。采用幂率方程
流变模型[7]对数据进行回归拟合，并用复相关系数 R2
表示方程的拟合精密度。
幂率方程：τ=Kγn
式中：τ表示剪切应力，Pa；K 表示稠度系数，Pa·
sn；γ表示剪切速率，s-1；n表示流体指数。
2.7 淀粉的体外消化特性
称取 200 mg栎子淀粉，溶解于 15 mL 0.2 mol/L磷
酸盐缓冲溶液（pH5.2）。37℃下 5 min后，加入 5 mL猪
胰腺 α-淀粉酶（290 U/mL）和糖化酶（15 U/mL），继续
在 37℃下以 150 r/min恒速振荡。分别在 0、10、20、30、
40、60、90、120、180 min时取 0.5 mL水解液，加入 4 mL
无水乙醇灭酶，用葡萄糖氧化酶/过氧化物酶试剂盒测
定其葡萄糖含量，水解淀粉的含量为 0.9倍葡萄糖的
含量[8]，平行 3次。
根据体外消化的时间，淀粉可以分为快消化淀粉
（RSD，rapidly digested starch，20 min 内被水解的部
分），慢消化淀粉（SDS，slowly digested starch，20 min～
基础研究 李松南，等：短柄枹栎种子淀粉的理化性质研究
57
120 min 内消化的部分） 和抗性淀粉（RS，resistant
starch，120 min 后未被消化的部分）。水解指数（HI，
Hydrolysis index）和血糖指数（GI，Glycemic index）可以
通过如下公式[9]计算得到：
水解指数/%=（样品释放葡萄糖总量/白面包释放
葡萄糖总量）×100
血糖指数/%=0.862×水解指数+8.198
3 结果与分析
3.1 淀粉的基本成分分析
栎子淀粉的基本成分分析见表 1。
由表 1可知，栎子淀粉的水分、蛋白质和脂肪含量
分别为 7.02 %、0.07 %和 0.59 %，不含灰分和粗纤维。蛋
白质和脂肪的含量很低，说明提取的淀粉纯度很高。
3.2 淀粉糊的溶解度和膨胀度
淀粉粒的无定型相是亲水的，浸入水中就吸水，
先是有限的可逆膨胀，而后是整个颗粒膨胀，并且伴
有水化热的释放。在 60 ℃~80 ℃的热水中，天然淀粉
发生溶胀，直链淀粉分子从淀粉粒向水中扩散，形成
胶体溶液，而支链淀粉则仍保留在淀粉粒中。淀粉的
溶解特性常用溶解度、膨胀度来表示，反映了无定型
和晶体区域内部淀粉链之相互作用的大小。栎子和玉
米淀粉糊的溶解度见图 1，膨胀度见图 2。
溶解度反映了淀粉颗粒在膨胀中的溶解能力，除
了随着温度的升高而增加以外还受淀粉颗粒的大小，
直链与支链淀粉的比例，直链与支链淀粉分子的分子
量和分布、支链度和长度以及形态等影响[10]。由图 1可
以看出，栎子淀粉的溶解度随温度的升高而上升，当
温度低于 65℃时，栎子淀粉溶解度小于玉米淀粉，当
温度大于 75℃后，栎子淀粉溶解度大于玉米淀粉，而
且在 65 ℃～75 ℃时有一个飞跃，糊化温度可能在这个
温度范围内，与栎子淀粉的糊化温度为 66.53℃一致[3]。
在未达到糊化温度前，栎子淀粉溶解度小于玉米淀
粉，达到糊化温度后溶解度较玉米淀粉高，这很可能
与淀粉颗粒的大小、直链淀粉含量以及支链淀粉分子
链长分布有关。
随着温度的上升，未溶解的淀粉颗粒由于吸水而
膨胀，因此淀粉的膨胀度随温度的上升而增加，与本
文试验结果一致。膨胀度反映了淀粉颗粒吸收水的能
力，与支链淀粉的含量以及淀粉颗粒的尺寸大小相
关。从图 2中可以看出栎子淀粉的膨胀度变化趋势和
溶解度变化趋势相似，不过在 65 ℃～75 ℃变化最为明
显。淀粉的溶解度和膨胀度与糊化温度有关，都取决
于淀粉的分子晶体结构。栎子淀粉和玉米淀粉在溶解
度和膨胀度上的差异恰恰是反映了两者分子内部晶
体结构的不同。
3.3 淀粉糊的浑浊度
栎子和玉米淀粉糊的浑浊度见图 3。
淀粉糊的混浊度主要反映淀粉回生强度以及回生
表 1 栎子淀粉的基本成分分析
Table 1 Chemistry compositions of starch obtained from
Q. glandulifera Bl. seed
淀粉种类 水分 灰分 粗纤维 脂肪 蛋白质
栎子淀粉 7.02±0.00 0 0 0.59±0.01 0.07±0.01
%
25
20
15
10
5
0
溶
解
度
/%
55 65 95
温度/℃
75 85
玉米淀粉栎子淀粉
图 1 栎子和玉米淀粉糊的溶解度
Fig.1 Effect of temperature on solubility of Q. glandulifera Bl. seed
and corn starch paste
30
20
10
0
膨
胀
度
/%
55 65 95
温度/℃
75 85
玉米淀粉栎子淀粉
图 2 栎子和玉米淀粉糊的膨胀度
Fig.2 Effect of temperature on swelling power of Q. glandulifera
Bl. seed and corn starch paste
图 3 栎子和玉米淀粉糊的浑浊度
Fig.3 Turbility of Q. glandulifera Bl. seed and corn starch paste
during storage
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
吸
光
值
0 1 5
时间/d
2 3
玉米淀粉栎子淀粉
4
基础研究李松南，等：短柄枹栎种子淀粉的理化性质研究
58
速率。栎子淀粉糊的浑浊度随着时间呈现先下降然后
稳定的趋势，跟玉米淀粉糊变化趋势相同。淀粉老化回
生主要与直链淀粉含量、支链淀粉分子链长分布以及
分子量大小等相关，而老化过程中短期变化（小于 1 d）
主要受到淀粉的直链淀粉含量的影响[11]。
3.4 淀粉糊的凝沉稳定性
栎子和玉米淀粉糊的凝沉稳定性见图 4。
淀粉的凝沉也称作淀粉的沉化、回生，是淀粉从
溶解、分散、无定形状态返回至不溶解、聚集或结晶状
态的过程。稀淀粉溶液长时间放置会逐渐变浑浊，最
终产生不溶性的白色沉淀。从图 4可以看出，栎子淀
粉糊的上清液体积在 48 h前随时间线性上升，48 h后
趋于稳定，总体来说栎子淀粉的上清液体积一直大于
玉米淀粉，沉淀率小，凝沉稳定性好，这可能与栎子淀
粉直链淀粉含量比玉米淀粉高和直、支链淀粉分子量
有关。
3.5 淀粉糊的流变学特性
浓度为 1 %、3 %和 5 %的栎子淀粉糊的流变学性
质如图 5所示。
通常剪切应力与剪切速率之间成线性关系的，称
为牛顿流体型，非线性关系为非牛顿型流体，显然 3 %
和 5 %的栎子淀粉糊均属于非牛顿流体。其次，3 %和
5 %的栎子淀粉糊表观黏度都随着剪切速率的增加而
减小，这是典型的剪切稀化现象，说明 3 %和 5 %的淀
粉糊属于假塑性流体。而同一剪切条件下，淀粉糊的
表观黏度随着浓度的升高而增加，这可能是因为淀粉
糊的浓度增加使分子间纠缠效果增加而导致。
栎子淀粉的流变学幂率方程参数见表 2。
对曲线按幂律模型进行线性回归拟合，所得到的
流变指数如表 2所示，1 %和 3 %的栎子淀粉糊的拟合
相关性系数在 0.99以上，其中 3 %栎子淀粉糊拟合效
果最好，1 %次之，5 %最差。在幂率方程 τ=Kγn中，K、n
值是两个重要流变参数。K为稠度系数（Pa·sn），相当
于黏度的量度；n为流型指数（或幂律指数），表示非牛
顿程度的量度，当 n=1时，即为牛顿液体；当 n<1，为假
塑性流体；当 n>1，为膨胀性流体。因此，3 %和 5 %的
栎子淀粉糊属于假塑性流体，与图 5的结论相符，而 1
%的栎子淀粉糊的 n值>1，属于膨胀性流体，可能是因
为淀粉糊浓度太低，而且体系接近于水。
3.6 淀粉糊的体外消化特性
栎子淀粉的快消化淀粉、慢消化淀粉、抗性淀粉、
水解指数和血糖指数如表 3所示。
栎子淀粉的快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉
分别为 29.52 %、12.39 %和 55.0 %。栎子淀粉的抗性淀
粉含量最多，是玉米淀粉的 2倍[12]。天然植物淀粉消化
特性的不同，取决与很多因素，如淀粉来源[13]、淀粉颗
粒大小[14]、直链与支链淀粉的比例[15]和结晶度[16]等。
水解指数是样品水解曲线和横坐标所围成的面
积与白面包进行对比计算得来的。根据 Granfeldt建立
的方程式 GI= 0.862×HI+8.198[9]，可以预测样品的血糖
图 4 短柄枹栎种子和玉米淀粉糊的凝沉稳定性
Fig.4 Retrogradation resistance of Q. glandulifera Bl. seed and
corn starch paste
80
60
40
20
0
上
清
液
体
积
/m
L
6 18 96
时间/h
24 48
玉米淀粉栎子淀粉
72
图 5 不同浓度的栎子淀粉糊的流变学特性
Fig.5 Effect of concentration on rheological property of
Q. glandulifera Bl. seed starch paste
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
黏
度
/（
Pa
·
s）
0 200 1 000
剪切速率/（s-1）
400 600
5 %
1 %
800
3 %
淀粉浓度/% K/Pa·sn n R2
1 1.12×10-4 1.55 0.995 7
3 0.56 0.59 0.999 1
5 106.57 0.06 0.312 7
表 2 栎子淀粉的流变学幂率方程参数
Table 2 Rheological parameters on power rate equation of
Quercus starch
表 3 栎子淀粉的体外消化特性
Table 3 Digestibility characteristic of Q. glandulifera Bl. seed and
corn starch
淀粉种类
快消化淀
粉含量/%
慢消化淀
粉含量/%
抗性淀粉
含量/%
水解
指数
血糖
指数 1
栎子淀粉 29.52±
0.28
12.39±
0.16
55.00±
0.32
40.35±
0.40
42.98±
0.34
注：1表示 GI= 0.862×HI+8.198[9]。
基础研究 李松南，等：短柄枹栎种子淀粉的理化性质研究
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指数，因此栎子淀粉的水解指数和血糖指数分别为
40.35 %和 42.98 %，如表 3所示。食物血糖生成指数被
用来衡量食物中碳水化合物对血糖浓度的影响。当血
糖生成指数在 55以下时，可认为该食物为低 GI食物；
当血糖生成指数在 55～70之间时，该食物为中等 GI食
物；当血糖生成指数在 70以上时，该食物为高 GI食
物 [17]，因此可以判断栎子淀粉为低 GI食物。高 GI的食
物，进入胃肠后消化快、吸收率高，葡萄糖释放快，血糖
升得高；低 GI食物，在胃肠中停留时间长，吸收率低，
葡萄糖释放缓慢，血糖升得低，所以利用食物血糖生
成指数，合理安排膳食，对于调节和控制人体血糖大
有好处。
4 结论
通过碱洗的方法提取出的短柄枹栎种子淀粉纯
度很高，其溶解度和膨胀度随温度的上升而增加，浑
浊度随着时间先下降后趋于稳定，凝沉稳定性比玉米
淀粉好，3 %和 5 %的短柄枹栎种子淀粉糊均属于假塑
性流体，短柄枹栎种子淀粉中的抗性淀粉最多，其血
糖指数为 42.98 %，属于一种低 GI食物，对于调节和
控制人体血糖有着重要的意义。
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