全 文 ：粉葛淀粉的理化特性
宋志刚　王建华*　王汉忠　赵爱红　刘春晓　田纪春
(山东农业大学农学院 ,山东农业大学生科院 , 山东省作物生物学重点实验室　泰安 271018)
摘　要　研究了粉葛淀粉的理化特性 ,并与马铃薯淀粉进行了比较。结果表明 ,粉葛淀粉以单粒为主 , 多呈棱
角显著的多角形 , 少数呈卵圆形 , 粒径范围为 5～ 20 μm , 直链淀粉含量为 35.7%, 高于马铃薯淀粉的 23.6%;
粉葛淀粉在 2θ为 15°、 17°和 23°附近有强衍射峰 , 而在 22°附近有中等强度衍射峰。晶型类似 A型 , 不同于马
铃薯淀粉的 B型;粉葛淀粉糊化过程中的最高粘度与最终粘度均显著高于马铃薯淀粉 , 粉葛淀粉具有较低崩
解值和较高回复值 , 糊化温度 75 ℃,也高于马铃薯淀粉的 64. 3℃;在 25 ℃下 , 4%的淀粉糊均呈现假塑性流
体特征 , 粉葛淀粉糊与马铃薯淀粉糊流态特征系数 n值分别为 0.62和 0. 52,粉葛淀粉糊的剪切应力与表观粘
度在低剪切速率下低于马铃薯淀粉糊 ,随着剪切速率的增加又高于马铃薯淀粉糊 , 具有更好的抗剪切稀化作
用。
关键词　粉葛淀粉 , 糊化特性 , X射线衍射 ,流变
中图分类号:O636. 1　　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1000-0518(2006)09-0974-04
2005-09-16收稿 , 2006-02-25修回
山东省优秀中青年科学家奖励基金(03BS049)
通讯联系人:王建华 ,男 , 1963年生 ,博士 ,教授;E-m ail:jhw ang jh@ 163. com;研究方向:天然产物化学及中药资源开发与利用
天然淀粉的属性影响加工变性淀粉的特性和用途 ,因此 ,近年来研究由非传统来源获取的淀粉功能
特性和理化特性 ,以筛选符合工业要求的天然淀粉成为一个新的研究热点 [ 1, 2] 。葛属植物中野葛 Puer-
aria loba te(W illd). Ohw i和甘葛藤 P. thom sonii Ben th分布最广。提取葛根素 、大豆苷等药用成分后的粉
葛残渣中尚含大量淀粉 ,将其充分回收 ,可获得更大的综合利用价值。目前 ,对葛淀粉的研究主要集中
在野葛来源的葛根上 [ 3] ,而对粉葛淀粉的研究尚少 ,本文研究了粉葛淀粉的理化特性 ,以便为粉葛淀粉
的加工和应用提供基本数据。
1　实验部分
1. 1　原　料
粉葛(Rad ix Pueraria thomson ii)为一年生甘葛藤的新鲜块根 ,粉葛淀粉 ,自制 [ 4]干品;马铃薯淀粉;
1. 2　仪器和测试方法
H ITACHIH-8010型扫描电子显微镜 (日本 ),样品预处理参照文献 [ 2]方法;D /m ax-yB型 X射线衍
射仪(日本), CuKα辐射 ,管压 40 kV ,管流 30 mA ,扫描速度 4°/m in,测量范围 2θ为 5°～ 50°;Newport
Scientific super3快速粘度分析仪 (澳大利亚 ),用 TCW (The rmal Cyclefo rW indow s)配套软件分析。按
AACC (美国谷物化学协会 )规程 (199561-02)要求进行测定 ,罐内温度变化为:50 ℃保持 1 m in,以
12 ℃ /m in升温至 95℃保持 2.5 m in ,然后下降至 50 ℃并保持 1.4 m in。搅拌器起始 10 s转动速度为
960 r /m in,之后维持在 160 r /m in。粘滞值用 “Rapid V isco Units”(RVU)作单位 。RVA特征值主要用最
高粘度 (peak visco sity)、热浆粘度(ho t v iscosity)、冷胶粘度 (co ld viscosity)、崩解值 (b reakdown)、回复值
(setback)和糊化温度 (pasting temp)等表示;B rookfield Prog rammab le DV-Ⅲ﹢型流变粘度计 (美国),使
用配套的 SC4-21型转子 ,转速为 0 ～ 250 r /m in,用配套软件 (Rheoca lc32)对比分析在 25 ℃和 4%的糊
浓度下 2种淀粉糊的流变特性。
淀粉(S tarch)、蛋白质(Prote in)、脂肪 (Fat)、灰分 (A sh)、水分 (Moisture)含量采用文献 [ 5]方法测
定;直链淀粉 (Amylose)含量参考 GB7684-87方法测定。
第 23卷 第 9期 应 用 化 学 Vo.l 23 No. 9
2006年 9月 　　 　CH INESE JOURNAL OF APPLIED CHEM ISTRY　　 　 Sep. 2006
2　结果与讨论
2. 1　粉葛淀粉的成分
由表 1可知 ,经充分烘干后的 2种淀粉的纯度较高。粉葛淀粉的直链淀粉质量分数为 35.7%,明显
大于马铃薯淀粉 (23.6%)。葛根的直链淀粉质量分数为 19.8%[ 6] 。
表 1　淀粉成分
Tab le 1　Com position of the starches(n=3)
ω(com ponen t) /%
S tarch Amy lose P ro tein Fat A sh F iber H2O
Rad ix P ueraria thom son ii 94. 86±0. 10 35. 7±0. 5 0. 04±0. 02 0. 21±0. 05 0. 15±0. 01 - 2. 81±0. 10
Potato 93. 24±0. 10 23. 6±0. 5 0. 17±0. 01 0. 23±0. 02 0. 36±0. 03 - 5. 38±0. 06
　　“ -”:N ot detected.
2. 2　粉葛淀粉的形态
从图 1 SEM照片可以看出 ,马铃薯淀粉颗粒大小差别大 ,粒径范围为 10 ～ 100 μm ,呈椭圆形 ,以单
粒为主 。粉葛淀粉以单粒为主 ,呈棱角显著的多角形 ,少数呈卵圆形 ,颗粒较小 ,粒径范围为 5 ～ 20μm。
图 1　粉葛淀粉(a)和马铃薯淀粉(b)的扫描电镜照片
F ig. 1　Scanning e lec tron m icrog raphs o f(a)Radix Pueraria thom sonii starch and (b)po ta to starch
2. 3　粉葛淀粉的糊化特性
快速粘度分析(RVA)结果(表 2)显示 ,粉葛淀粉的糊化特性与马铃薯淀粉有显著差异。粉葛淀粉
的峰值粘度比马铃薯淀粉的大很多 ,热浆粘度和冷浆粘度也都显著高于马铃薯淀粉 ,粉葛淀粉的糊化温
度为 75℃,也显著高于马铃薯淀粉。粉葛淀粉达到峰值所需的时间较长 ,说明粉葛淀粉较难糊化 。2种
淀粉糊化行为及糊粘度大小的不同与淀粉的种类 、淀粉颗粒特性 、淀粉的分子量 、分子的支化程度及直
链淀粉含量等多种因素有关[ 7] 。
表 2　粉葛淀粉和马铃薯淀粉的糊化特性
Tab le 2　Pasting propert ie s ofRad ix Pueraria thom son ii starch and potato starches*
S tarch
Peak visc /
RVU
Ho t visc /
RVU
C old visc /
RVU
B reakdow n /
RVU
Setback /
RVU
Peak tim e /
m in
Pas ting
tem p. /℃
Rad ix P ueraria thom son ii 497. 2 298. 9 395. 7 198. 3 96. 8 4. 8 75　
Potato 406. 7 194. 3 265. 9 212. 4 71. 7 4. 1 64. 3
　　*Average of three rep lication s.
崩解值是最高粘度与热浆粘度的差值 ,反映了淀粉糊在高温下耐剪切的能力 ,是影响含淀粉食品加
工的因素之一。粉葛淀粉糊的崩解值较低 ,说明其热粘度稳定性较高 。回复值是冷胶粘度与热浆粘度
的差值 ,表示糊化淀粉在冷却过程中重结晶的能力 ,反映了淀粉的老化程度 ,与直链淀粉的含量密切相
关 。粉葛淀粉具有的低崩解值和高回复值反映出在高含量的直链淀粉作用下 ,其淀粉分子重结晶的程
度较大 [ 8] 。
975　第 9期 宋志刚等:粉葛淀粉的理化特性
2. 4　粉葛淀粉的 X射线衍射图谱
由低含水量 (<5%)粉葛淀粉和马铃薯淀粉的 X射线衍射图计算得到的面间距 (d)、衍射强度 (I)
和衍射峰值列于表 3。表中可见 ,淀粉具有 A、B和 C 3种晶型 [ 9] ,马铃薯淀粉类似 B型 。粉葛淀粉在 2θ
为 15°、17°和 23°附近有强衍射峰 ,是 A型晶型的特征 ,但在 18°附近没有衍射峰 ,而在 22°附近有中等
强度衍射峰 ,与典型的 A型图谱不同;葛根淀粉的晶型为 C型 [ 6, 9] 。因此 ,粉葛淀粉的晶型与葛根淀粉
的晶型不同 。
表 3　粉葛和马铃薯淀粉的 X射线衍射数据
Tab le 3　X-ray d iffrac tion data forRadix Pueraria thom son ii and potato starches(2θ:5°～ 50°)
Rad ix Puera ria thom son ii s tarch Potato starch
2θ/(°) d /nm I /% 2θ/(°) d /nm I /%
15. 12 0. 585 5 97. 5 5. 74 1. 533 8 13. 3
17. 00 0. 519 3 100. 0 15. 28 0. 579 4 43. 2
22. 58 0. 393 5 44. 8 17. 22 0. 514 5 100. 0
23. 38 0. 380 2 74. 3 20. 10 0. 441 4 22. 2
20. 34 0. 436 2 22. 5
22. 96 0. 387 0 28. 5
26. 76 0. 332 9 20. 2
2. 5　粉葛淀粉的流变特性
粉葛淀粉和马铃薯淀粉的 4%淀粉糊 ,在 25 ℃下的剪切应力 (τ)和表观粘度与剪切速率 (γ)的关
图 2　粉葛和马铃薯淀粉糊的流变特性图
F ig. 2　Rheo log ica l plo ts forRad ix Pueraria thom sonii
and po ta to starch pastes(4%) at 25 ℃
系如图 2所示。图中可见 ,随剪切速率的增加 ,淀粉
糊的表观粘度开始急剧下降 ,然后逐渐趋平 ,说明存
在剪切稀化现象 。这是由于淀粉分子链相互缠绕阻
碍了流动 ,在剪切应力作用下缠绕的分子链被拉直
取向 ,流层间的剪切应力减少 ,从而使表观粘度下
降 。当剪切速率增大到某一数值后 ,淀粉分子来不
及取向或已经充分取向 ,表观粘度不再改变[ 11] 。
在较低的剪切速率下粉葛淀粉糊在常温下的粘
度和剪切应力低于马铃薯淀粉糊 ,随着剪切速率增
加到某一值后又高于马铃薯淀粉糊 ,这可能与粉葛
淀粉的直链淀粉含量较高有关 。在较高的剪切速率
下 ,高含量的直链淀粉对剪切稀化的阻碍作用变得
显著 ,说明粉葛淀粉糊具有更好的抗剪切稀化作用 。
根据流变曲线的形状 ,用幂定律 τ=k γn (式
中 , k为浓度系数 , n为流态特征系数)[ 10, 11]描述 2种淀粉糊的流变曲线 ,用 Rheoca lc32进行分析计算得
出 ,粉葛淀粉糊 n =0.62 ,拟合度 R 2 =0.970;马铃薯淀粉糊 n =0.52, R2 =0.994。据此判断它们均属于
非牛顿流体 ,具有假塑性流体特征。
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Properties of Starch from Radix Pueraria Thomsonii
SONG Zhi-G ang, WANG Jian-Hua* , WANG Han-Zhong,
ZHAO A i-Hong, LIU Chun-Xiao, TIAN Ji-Chun
(ShandongK ey Labora tory of Crop B iology /Shandong Agricultura lUniversity,
College of Agronomy, College of L ife Science, Taian 271018)
Abstract　The physicochem ical prope rties ofRad ixP ueraria thom sonii starch we re investigated and compared
w ith that of po tato starch. The results show thatRad ix Pueraria thom sonii sta rch con tains an apparent amy lose
conten t o f 35.7%, much higher than that of po tato starch(23.6%), and has a granu le size between 5 ～
20 μm w ith round, and po lygonal shapes. Rad ix Pueraria thom sonii starch show s a strong 2θintensity a t15°,
17°and 23°, andmedium intensity a t 22°. It d isp lays A type X-ray diffraction pattern , d iffe rent from tha t o f
potato. The peak and cold viscosity of Rad ix Pueraria thomson ii starch we re h ighe r than the co rresponding
ones of po tato starch. Radix Pueraria thomson ii starch also has low er breakdown and higher setback. It′s
pasting tempera ture is 75℃, higher than the one de term ined for po tato sta rch, 64.3℃. A t 25℃, 4%Radix
Pueraria thomsonii and po tato starch pastes bo th behaved as pseudop lastic characteristics. The flow index o f
Rad ix Pueraria thom sonii and po tato starch pastes we re 0.62 and 0.52. The shear stress and appa ren t
viscosity of Radix Pueraria thom sonii starch pastes w ere low er than the corresponding one s of po tato starch
pastes at low shear rate, butw ere higher at high shear ra te, show ing higher resistance to shea r-th inning.
Keywords　Rad ix Pueraria thomson ii starch, pasting p roperties, X-ray diffraction, rheo logy
977　第 9期 宋志刚等:粉葛淀粉的理化特性