全 文 ：薏米难糊化的机理研究
刘晓娟 杨 磊 毛 新 赵力超 周爱梅 刘 欣
（华南农业大学食品学院 广州 510642）
摘要 以糯米为参照，测定薏米的营养成分、淀粉颗粒大小、淀粉的热特性、结晶度和支链淀粉分子链长分布等
指标，研究薏米难糊化的机理。 研究结果表明：薏米的淀粉含量和水分含量均极显著低于糯米（p<0.01），蛋白质
含量极显著高于糯米（p<0.01）；薏米淀粉颗粒的粒径小于糯米淀粉；薏米淀粉的初始糊化温度和热焓值分别是
糯米淀粉的 1.08 倍和 2.04 倍；薏米淀粉的结晶度是糯米淀粉的 1.14 倍；薏米支链淀粉 FRI 和 FRIII 分别比糯
米降低了 67.48%和 11.87%。薏米难糊化的原因是由低淀粉含量和水分含量、高蛋白质含量、高淀粉热焓值和初
始糊化温度、高淀粉结晶度、低支链淀粉 FRIII 含量等原因综合引起的，薏米淀粉的颗粒大小不是影响其难以糊
化的因素。
关键词 薏米； 糊化； 淀粉； 机理
文章编号 1009-7848（2012）07-0055-06
薏米属禾本科玉蜀黍族薏苡属， 又名薏苡仁
或薏仁米。薏米的营养价值很高，富含维持人体健
康所必需的蛋白质、脂肪、碳水化合物、8 种氨基
酸、亚油酸、B 族维生素和各种微量元素等，是一
种营养平衡的谷物 [1]。 此外，薏米还含有多糖、薏
醇、薏苡素、薏苡仁酯及特有的三萜类化合物等多
种药用成分 [2-3]。 薏米性甘微寒，有健脾、补肺、消
炎、利尿、渗湿、排脓、镇症和止痛等功效。 现代药
理研究表明，薏米能够抑制癌细胞的增殖，增强肾
上腺皮质功能，提升白细胞血小板，增强免疫力和
抗炎作用，镇静镇痛及解热作用，降血钙，抑制骨
骼肌收缩，降血糖抗肿瘤，是一种很好的药食两用
的功能性原料[4-6]。 目前我国的薏米产品主要有薏
米保健酒、薏米膨化食品、薏米饼干、薏米粥、薏米
饮品、薏米醋和薏米纳豆等[7-9]。薏米淀粉结构比较
坚硬，很难被糊化，食用时必须经过长时间浸渍后
进行煮沸，限制了薏米在食品方面的利用[10-11]。 目
前， 国内外关于薏米难糊化的机理研究尚未见报
道。本文以易糊化的糯米为参照，通过研究薏米的
营养成分、淀粉颗粒大小、淀粉的热特性、结晶度
和支链淀粉分子链长分布等指标， 揭示薏米难糊
化的原因，从而为开发薏米食品提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
薏米和糯米，购于广州市百佳超市；葡聚糖凝
胶-G75，Pharmacia公司；淀粉异构酶，Sigma公司；
硫酸、盐酸、氢氧化钠等均为分析纯试剂。
1.2 设备
TE124s 电子分析天秤，北京赛多利斯天平有
限公司；D8 ADVANCE X-衍射， 德国 Bruker 公
司；HELOS 激光粒度分析仪，Sympatec 公司；差示
扫描量热仪 （DSC）， 美国 TA 仪器公司 ；UV-
1800PC 紫外分光光度计，上海美谱达仪器有限公
司；101C-2 电热鼓风干燥箱， 上海实验仪器厂有
限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 糊化度的测定 [12-13] 称取 8 g 薏米，置于盛
有 100 mL 沸水的烧杯中， 蒸煮 5～140 min 后，用
热泵干燥机在 45 ℃下干燥至水分 10%左右，测定
其糊化度。蒸煮过程中不断向烧杯中补充沸水，使
体积保持在 100 mL。 糯米在相同条件下蒸煮 10
min，干燥后测定其糊化度。
糊化度=（被检测液吸光值/检测液吸光值）×
100%
1.3.2 营养成分的测定 水分含量的测定： 干燥
法[14]；淀粉含量的测定：酸解法[15]；蛋白质含量的测收稿日期： 2011-11-08
作者简介： 刘晓娟，女，1980 年出生，博士，讲师
Vol． 12 No． 7
Jul． 2 0 1 2Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology
中 国 食 品 学 报第 12 卷 第 7 期
2 0 1 2 年 7 月
DOI:10.16429/j.1009-7848.2012.07.024
中 国 食 品 学 报 2012 年第 7 期
定：凯氏定氮法[16]。
1.3.3 淀粉热特性的测定 [17] 淀粉热特性采用差
示扫描量热仪（DSC）测定。
1.3.4 淀粉颗粒度的测定 [18] 淀粉颗粒度采用激
光粒度分析仪测定。
1.3.5 淀粉结晶度的测定 [19] 采用 X-射线衍射
来测定淀粉的结晶度。
1.3.6 支链淀粉分子链长分布的测定 [20] 准确称
取提取纯化的支链淀粉样品 25 mg， 加蒸馏水 3
mL，70～80 ℃热水浴，振荡至完全溶解，冷却后加 2
mL 异构淀粉酶（每毫升 0.05 mol/L 乙酸缓冲液中
含有异构淀粉酶 1 000 U，pH 3.5），于 40 ℃下水浴
保温 48 h后，沸水浴 10 min灭酶。
色谱条件：Sephadex G75 层析柱 （1.6 cm×70
cm），洗脱液 50 mmol/L NaCl（含 0.02%叠氮钠），
洗脱速率 20 mL/h，每管收集 3 mL，取 1 mL 洗脱
液。用硫酸苯酚法测定糖含量（1 mL 6%苯酚及 5
mL 浓硫酸，在波长 490 nm 处比色，比色皿 1 cm，
测定其吸光值），用全波长扫描测定每管洗脱液的
最大吸收波长。
2 结果与分析
2.1 薏米的糊化度
薏米和糯米在相同蒸煮条件下的糊化度以及
薏米随蒸煮时间糊化度的变化见表 1 和图 1。 在
相同蒸煮时间和条件下， 薏米的糊化度极显著低
于糯米（p<0.01），说明薏米淀粉在蒸煮过程中较
难糊化（见表 1）。蒸煮 40 min前，薏米糊化度随着
蒸煮时间的延长迅速上升，40 min 后，糊化度上升
速度有所下降。 薏米蒸煮 100 min后，其糊化度达
到最大值（92.44%），说明薏米煮熟需要相当长的
时间（见图 1）。
2.2 薏米的营养成分分析
从表 2 可以看出， 薏米的淀粉含量和水分含
量均极显著低于糯米（p<0.01），蛋白质含量极显
著高于糯米（p<0.01）。 谷物中淀粉含量和水分含
量越大越利于蒸煮，且煮熟时间越短。这是由于谷
物中淀粉含量高，与水热作用充分，容易蒸煮。 淀
粉糊化就是在外界热能的作用下， 打开淀粉颗粒
内部相互作用的氢键，使亲水基团（-OH）外露并
与水分子亲和，吸水膨胀的过程。 因此，水分在淀
粉糊化过程中起着重要作用 [21]。 胡友军等的研究
表明水分含量是影响玉米淀粉糊化的第一影响因
素，水分含量低，不利于淀粉糊化 [22]。 蛋白质含量
直接影响米粒的吸水性及淀粉糊化。 蛋白质含量
越高，米粒结构越紧密，淀粉粒之间的空隙越小，
吸水速度越慢，吸水量越少，因此米饭蒸煮时间越
长，淀粉不能充分糊化，米饭黏度低，较松散[23]。 蛋
白质的含量越高， 蛋白质和淀粉间的相互作用及
蛋白质分子内的二硫键作用越强， 凝胶网络越密
实。 蛋白质与淀粉分子的相互作用限制了淀粉颗
粒吸水膨胀[24]。 可见，薏米低淀粉和水分含量以及
高蛋白质含量是影响薏米难糊化的因素。
2.3 薏米淀粉的颗粒大小分析
薏米淀粉和糯米淀粉的颗粒粒度分布如图 2
所示。 薏米和糯米的比表面积平均直径（SMD）分
别为 4.53 μm和 2.66 μm，体积矩平均直径（VMD）
体积分别为 10.68 μm 和 7.17 μm。 淀粉粒的粒径
薏米 糯米
糊化度/% 6.04 74.09
表 1 薏米和糯米的糊化度
Table 1 Gelatinization rate of adlay and glutinous rice
100
80
60
40
20
0
0 50 100 150
蒸煮时间/min
糊
化
度
/%
图 1 蒸煮时间对薏米糊化度的影响
Fig.1 Effect of boiling time on the gelatinization
rate of adlay
营养成分指标 薏米 糯米
淀粉/% 57.91 81.68
水分/% 9.66 12.27
蛋白质/% 12.85 7.33
表 2 薏米和糯米的营养成分
Table 2 Nutrition content of adlay and glutinous rice
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第 12 卷 第 7 期
大小在一定程度上影响淀粉的糊化特性。 淀粉粒
形状大小与其性质有关， 一般大颗粒淀粉的结构
较疏松，小颗粒淀粉呈多角形的结构紧密；颗粒大
的相对易糊化、易水解 [25]。 薏米淀粉颗粒比糯米
大， 说明薏米淀粉颗粒大小不是影响其难以糊化
的因素。
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
体
积
/%
颗粒尺寸/μm
0.1 0.5 1.0 5 10
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
100
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体
积
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颗粒尺寸/μm
0.1 0.5 1.0 5 10
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
（b）糯米淀粉（a）薏米淀粉
图 2 薏米淀粉和糯米淀粉的颗粒粒度分布图
Fig.2 The particle size distribution of adlay starch and glutinous rice starch
2.4 薏米淀粉的热特性分析
薏米淀粉和糯米淀粉的差示量热扫描仪
（DSC）测定结果如图 3 所示。 薏米淀粉的初始糊
化温度 （To）和热焓值 （ΔH）分别为 65.22 ℃和
10.75 J/g，均高于糯米淀粉的初始糊化温度（60.65
℃）和热焓值（5.26 J/g）；薏米淀粉的初始糊化温度
和热焓值分别是糯米的 1.08倍和 2.04倍。淀粉热
焓值和初始糊化温度越大越不利于谷物蒸煮，煮
熟时间也越长。 糊化温度是谷物淀粉在加热的水
中开始发生不可逆膨胀， 丧失其双折射性和结晶
性的临界温度， 糊化温度与蒸煮米饭所需时间和
温度密切相关。同时，糊化温度直接影响蒸煮谷物
的吸水率、膨胀容积和伸长程度，糊化温度高的谷
物比糊化温度低的谷物在蒸煮时需要添加更多的
水分，且要延长蒸煮的时间[23]。 研究报道淀粉热焓
值和谷物蒸煮糊化度呈极显著负相关， 淀粉热焓
值大小是影响谷物蒸煮糊化度大小的最主要影响
因素[26]。 本研究表明薏米淀粉的热焓值是糯米淀
粉的 2.04 倍，从而推断薏米淀粉的高热焓值是影
响薏米难糊化的主要因素之一。
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
热
流
量
/W
·
g-
1
30 40 50 60 70 80 90 100
温度/℃
热
流
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温度/℃
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（a）薏米淀粉 （b）糯米淀粉
图 3 薏米淀粉和糯米淀粉的 DSC 分析图
Fig.3 DSC of adlay starch and glutinous rice starch
薏米难糊化的机理研究 57
中 国 食 品 学 报 2012 年第 7 期
2.5 薏米淀粉的结晶度分析
2种淀粉的 X-射线衍射图如图 4所示。 X 射
线衍射法是测量结晶度的常用方法， 它的依据是
在粉末多晶混合物中， 某相的衍射强度与该相在
混合物中的含量有对应关系， 通常含量越高衍射
强度越大； 通过测定结晶和非结晶部分的累积衍
射强度，计算出绝对结晶度的大小[27]。 薏米淀粉和
糯米淀粉在折射角 4°～70°范围， 其结晶度分别为
20.98%和 18.37%，薏米淀粉的结晶度是糯米淀粉
的 1.14倍。 淀粉结晶度越高，淀粉越难糊化，糊化
所需时间越长。研究表明，结晶度是影响淀粉热焓
值大小的主要因素之一，结晶度越大，淀粉的热焓
值越高，淀粉越难糊化 [26]。 因此，薏米淀粉的高结
晶度是造成薏米难糊化的一个因素， 这与 Tester
和 Cooke等的报道一致[28-29]。
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
2θ 角/°
每
秒
计
数
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
每
秒
计
数
（a）薏米淀粉 （b）糯米淀粉
图 4 薏米淀粉和糯米淀粉的 X-射线衍射图
Fig.4 X-ray diffraction patterns of adlay starch and glutinous rice starch
2.6 薏米支链淀粉分子链长分布
将从薏米和糯米中提取出来的支链淀粉经过
异淀粉酶脱支，上 Sephadex G-75 柱进行分离，得
到典型色谱分布图。 样品经凝胶过滤层析后分离
效果如图 5 所示。 依据最大吸收波长将其分为 3
个部分：FRI（长 B 链，λmax≥585 nm）、FRII（中等 B
链，585 nm＞λmax＞525 nm）、FRIII （短 B 链和 A 链，
λmax≤525 nm） [21]。 本研究得出薏米支链淀粉 FRI
2.14%、FRII 34.90%和 FRIII 62.96%，糯米支链淀
粉 FRI 6.58%、FRII 21.98%和 FRIII 71.44%，薏
米支链淀粉 FRI 和 FRIII 分别比糯米支链淀粉降
低了 67.48%和 11.87%。 影响淀粉热焓值大小的
主要影响因素为支链淀粉 FRI、FRIII 和结晶度，
FRII 含量对淀粉热焓值影响较小 [26]。 支链淀粉长
链 FRI部分越多，淀粉的热焓值越高，淀粉糊化需
要吸收的热量越多，淀粉越难糊化 [24]。 FRIII 和淀
粉热焓值呈较强的负相关关系（r=-0.660），支链淀
粉中 FRIII 越多，淀粉热焓值越小，淀粉糊化所需
吸收的热量越少，淀粉越容易糊化[26]。 Jane等报道
支链淀粉短链比例越高，淀粉糊化温度越低，越容
易糊化[30]。薏米淀粉中较低的支链淀粉 FRIII含量
是其难糊化的原因之一。
3 结论
1） 薏米的糊化度极显著低于糯米（p<0.01）。
薏米蒸煮 100 min 后才能充分糊化， 说明薏米在
蒸煮过程中较难煮熟。
2） 薏米的淀粉含量和水分含量均极显著低
于糯米（p<0.01），蛋白质含量极显著高于糯米（p<
0.01）；薏米淀粉颗粒的粒径小于糯米淀粉；薏米
淀粉的初始糊化温度和热焓值分别是糯米淀粉的
1.08 倍和 2.04 倍；薏米淀粉的结晶度是糯米淀粉
2θ 角/°
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第 12 卷 第 7 期
的 1.14 倍； 薏米支链淀粉 FRI 和 FRIII 分别比糯
米降低了 67.48%和 11.87%。
3） 薏米难糊化的原因是由高蛋白质含量，低
淀粉含量和水分含量， 高淀粉热焓值和初始糊化
温度，高淀粉结晶度，较低支链淀粉 FRIII 含量等
原因引起的。 薏米淀粉的颗粒大小不是影响其难
以糊化的因素。
1.6
1.2
0.8
0.4
0
11 16 21 26 31 36
800
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0
最
大
吸
收
波
长
/n
m
A
管号
1.6
1.2
0.8
0.4
0
800
600
400
200
0
最
大
吸
收
波
长
/n
m
11 17 23 29 35 41
管号
（a）薏米淀粉 （b）糯米淀粉
参 考 文 献
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图 5 薏米和糯米支链淀粉分子链长分布
Fig.5 Distribution of amylopectin chain length of adlay starch and glutinous rice starch
薏米难糊化的机理研究 59
中 国 食 品 学 报 2012 年第 7 期
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Study on Mechanism of Gelatinization of Adlay
Liu Xiaojuan Yang Lei Mao Xin Zhao Lichao Zhou Aimei Liu Xin
（College of Food Science， South China Agricultural University， Guangzhou 510642）
Abstract Gelatinization mechanism of adlay was studied comparing with glutinous rice. Parameters of nutrition con-
tent， the size of starch granule， thermal characteristic， crystallinity， and distribution of amylopectin chain length were
determined. The results showed that compared with that of glutinous rice， content of starch and water of adlay was very
significantly lower， but content of protein was very significantly higher （p<0.01）； The size of starch granule of adlay was
lower； The initial gelatinization temperature and starch enthalpy of adlay starch was 1.08 times and 2.04 times of that of
glutinous rice starch， respectively； Content of FRI and FRIII of amylopectin was 67.48% and 11.87% lower than that of
glutinous rice， respectively. Adlay is difficult to gelatinize thoroughly because of lower starch content and water content，
higher protein content， higher starch enthalpy value and initial gelatinization temperature， higher starch crystallinity， low-
er content of FRIII of amylopectin. But the size of starch granule was not the main reason.
Key words adlay； gelatinization； starch； mechanism
60