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Physico-Chemical Properties of A-and B-Type Starch Granules in Wheat

小麦籽粒A-型和B-型淀粉粒的理化特性



全 文 :作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(9): 1755−1758 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(30671216和 30700483), 江苏省自然基金项目(BK2008329), 教育部新世纪人才资助计划项目(NCET-06-0493),
国家农业产业技术体系项目资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 姜东, E-mail: jiangd@njau.edu.cn; Tel: 025-84396575
Received(收稿日期): 2009-03-04; Accepted(接受日期): 2009-05-01.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.01755
小麦籽粒 A-型和 B-型淀粉粒的理化特性
田益华 张传辉 蔡 剑 周 琴 姜 东* 戴廷波 荆 奇 曹卫星
南京农业大学农业部南方作物生理生态重点开放实验室 / 江苏省信息农业高技术研究重点实验室, 江苏南京 210095
摘 要: 以小麦面粉中分离纯化出的 A-、B-型淀粉粒为材料, 研究其形态及理化特性。淀粉粒扫描电镜形态观察显
示, 小麦全淀粉中 A-、B-型淀粉粒形态差异显著, 分离出的 A-、B-型淀粉粒无混杂。分离纯化出的 A-型和 B-型淀
粉粒粒径范围分别为 4.45~44.46 μm和 0.47~11.16 μm, 单位质量数量分别为 1.23×1010 g−1和 6.70×1010 g−1, 直链淀粉
含量分别为 27.70%和 22.62%。B-型淀粉粒的膨胀势较大, 但糊化值明显小于 A-型淀粉粒。重组淀粉中 B-型淀粉粒
的重量比例小于 30%时对淀粉糊化特性影响很大, 超过 30%后, 淀粉粒粒级分布对糊化特性的影响变小。
关键词: A-型淀粉粒; B-型淀粉粒; 粒级分布; 糊化特性; 重组淀粉
Physico-Chemical Properties of A- and B-Type Starch Granules in Wheat
TIAN Yi-Hua, ZHANG Chuan-Hui, CAI Jian, ZHOU Qin, JIANG Dong*, DAI Ting-Bo, JING Qi,
and CAO Wei-Xing
Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology in Southern China, Ministry of Agriculture / Hi-Tech Key Laboratory of Information Agriculture of
Jiangsu Province, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
Abstract: A- and B-type starch granules were isolated and purified from wheat (Triticum aestivum L.) flour to study their phys-
ico-chemical properties. Starch granule image of scanning electron microscopy (SEM) showed that there was obvious morpho-
logical difference between A- and B-type starch granules, and they could be completely isolated without mixture due to the unique
type of starch granule in each group. The diameter of A-type starch granule was 4.45–44.46 μm and there were 1.23×1010 granules
per gram starch, whereas the two values of B-type granule were 0.47–11.16 μm and 6.70×1010, respectively. Amylose content in
A- and B-type granules was 27.70% and 22.62%, respectively. Compared with the A-type granules, the B-type granules had
higher pasting temperature and lower viscosities of peak, breakdown, and setback. The B-type granules contributed greatly to the
pasting properties of the reconstituted starches when the fraction of B-type granules was less than 30%. Effects of starch granule
size distribution on pasting property of reconstituted starch decreased when the fraction of B-type granules was higher than 30%.
Keywords: A-type starch granule; B-type starch granule; Distribution; Pasting properties; Reconstituted starch
淀粉是小麦胚乳中重要组分, 对籽粒品质有决定作
用[1]。小麦淀粉粒可分成 A-型和 B-型两种[2-3]。与 A-型淀
粉粒相比, B-型淀粉粒含有较少的直链淀粉, 而脂类和与
淀粉粒结合蛋白含量较高[4], 导致小麦 A-、B-型淀粉粒的
理化性状的差异[5-6]。Wong和 Lelievre[7]认为 B型淀粉粒
膨胀势较高, 而 Sahlström等[8]报道, A-型淀粉粒具有较高
的峰值黏度、低谷黏度、崩解值、最终黏度和回生值。为
进一步明确不同粒级淀粉粒在小麦淀粉品质中的贡献 ,
本研究从小麦面粉中分离纯化出 A-、B-型淀粉粒, 并分析
各类淀粉粒及由两种淀粉粒配比组成的重组淀粉的理化
性状, 以期进一步明确小麦籽粒淀粉的理化特性, 为拓展
小麦用途及深加工技术提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料与淀粉纯化
将 100 g扬麦 158籽粒用 CD1型仿工业实验磨粉机
(Chopin, 法国 )磨制成面粉。参照小麦粉湿面筋测定法
GB/T 14608-93将面粉用 2200面筋仪(Perten, 瑞士)机洗,
滤液为淀粉粒及少数水溶和醇溶蛋白悬浮液, 2 500×g 离
心 20 min, 重复 2~3次以脱去洗面筋残留的氯化钠, 并获
得沉淀。沉淀经去离子水悬浮过 325目筛网, 2 500×g离心
20 min, 重复 2 次, 以去除少数水溶和醇溶蛋白, 再于室
温干燥 48 h即得小麦全淀粉。
1.2 A-、B-型淀粉粒的分离制备及重组
参考 Takeda沉降法[9]并加以改进。将 50 g小麦全淀
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粉悬浮于 400 mL去离子水中, 静置 1 h后, 收集上层 250
mL 悬浮液, 加去离子水至原刻度, 重新悬浮, 重复上述
步骤 8~9次, 直至悬浮液上层澄清。将收集的上层悬浮液
汇集, 2 500×g离心 20 min, 沉淀即为B-型淀粉粒, 烧杯中
剩余部分以 2 500×g离心 20 min, 沉淀即为 A-型淀粉粒,
室温干燥 48 h。
以 A-、B-型淀粉粒为材料, 按重量比 1∶9、2∶8、3∶
7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2 和 9∶1 重新组合成
重组淀粉。
1.3 测定项目与方法
淀粉粒镀金膜, 用 S-3000N扫描电子显微镜(Hitachi,
日本) 15 kV 的加速电压下成像, 观察小麦全淀粉和分离
纯化 A-、B-型淀粉粒形态。采用 Satuen DigiSizer 5200激
光粒度仪 (Micromeritics, 美国 )湿法测定小麦全淀粉和
A-、B-型淀粉粒的粒级分布。50 mg样品悬浮于 5 mL去
离子水中, 超声 10 min 后加入样品池中自动分析(折射
率:水为 1.31, 淀粉为 1.52)。采用凯氏定氮法, 氮含量乘
5.7 即为蛋白质含量[10]; 采用旋光法测定总淀粉含量[10];
采用碘 -碘化钾比色法测定直链淀粉含量 [10]。参照
McCormick的方法[11]测定淀粉粒膨胀势。使用 Super 3快
速黏度仪(Newport, 澳大利亚), 参照 AACC 76-21标准方
法 2和标准分析方法 2测定淀粉粒糊化值。
1.4 数据处理
利用 Microsoft Excel处理数据, 并采用 DPS软件进
行方差分析, LSD法检验显著性。
2 结果与分析
2.1 A-、B-型淀粉粒的形态和粒级分布
淀粉粒扫描电镜形态观察显示, 小麦全淀粉(图 1-A)
中淀粉粒大小差异很明显, 呈透镜形或球形, 能明显区分
为 A-型和 B-型两类淀粉粒, 其中 A-型淀粉粒数量较少,
被大量 B-型淀粉粒所包围。沉降法能够很好将 A-、B-型
淀粉粒分离开(图 1-B和 C)。
小麦全淀粉粒径分布范围为 0.47~44.46 μm, 呈双峰
分布, 峰值粒径分别为 5.60 μm 和 21.03 μm (表 1 和图
2-A)。A-型淀粉粒(图 2-B)粒径为 4.45~44.46 μm, 峰值粒
径 21.03 μm; B-型淀粉粒(图 2-C)粒级分布为 0.47~11.16
μm, 又可分成两个峰, 峰值粒径分别为 4.80 μm 和 1.05
μm, 后者可能是更小的 C-型淀粉粒[12]。A-型淀粉粒中直
径小于 10 μm的淀粉粒占 3.13%, B-型淀粉粒中直径大于
10 μm的淀粉粒占 0.35%。A-型淀粉粒平均粒径明显大于
B-型淀粉粒 , 但单位质量淀粉粒所含淀粉粒数量却明显
少于 B-型淀粉粒。
2.2 A-、B-型淀粉的蛋白质和淀粉组分含量
A-、B-型淀粉粒中所结合的蛋白质含量均不到 0.9%
(表 2), 表明纯化效果较好。A-型淀粉粒直链淀粉含量高
达 27.70%, 比 B-型淀粉粒高 5.08%。B-型淀粉粒支/直比
值为 3.35, 显著高于 A-型淀粉粒。



图 1 小麦全淀粉(A)和 A-(B)、B-(C)型淀粉粒扫描电镜图(SEM)
Fig. 1 Scanning electron micrographs of whole starch (A) and
fractionated A-(B) and B-(C) types of starch granules

表 1 A-、B-型淀粉粒的粒级分布特征
Table 1 Distribution properties of A- and B-type of starch granules
峰值粒径 Peak diameter (μm) 淀粉类型
Starch type
淀粉粒数量
Number of starch granules (×1010 g−1)
粒级分布
Distribution (μm)
平均粒径
Mean diameter (μm) 1 2
全淀粉 Whole 4.57 b 0.47–44.46 14.46 b 5.60 b 21.03 a
A-型淀粉 A-type 1.23 c 4.45–44.46 20.69 a 21.03 a —
B-型淀粉 B-type 6.70 a 0.47–11.16 4.53 c 1.05 c 4.80 b
每列中均值后的相同字母表示差异不显著(LSD法)。
Means followed by the same letter within a column are not significanly different at P < 0.05 based on LSD test.

第 9期 田益华等: 小麦籽粒 A-型和 B-型淀粉粒的理化特性 1757




图 2 小麦全淀粉(A)和 A-(B)、B-(C)型淀粉粒粒级分布
Fig. 2 Size distribution of whole starch (A) and fractionated
A-(B) and B-(C) types of starch granules
2.3 A-、B-型淀粉粒的膨胀特性与糊化特性
A-型淀粉粒膨胀势显著低于 B-型淀粉粒, 说明 B-型
淀粉有很好的持水性, 这与淀粉中支链淀粉含量高有关。
B-型淀粉粒的糊化温度高于 A-型淀粉粒, 但峰值黏度、低
谷黏度、最终黏度、崩解值和回生值都明显低于 B-型淀
粉粒(表 3)。
2.4 重组淀粉糊化特性
随着淀粉中 B-型淀粉粒重量比例的增加, 淀粉糊化
值降低, 而糊化温度却呈上升趋势(表 4)。B-型淀粉粒重量
比例在 0~30%时, 随 B-型淀粉粒重量比例的增加, 淀粉
的峰值黏度、最终黏度显著下降, 糊化温度显著上升。但
B-型淀粉粒比例超过 30%时, 淀粉峰值黏度、最终黏度略
有降低, 糊化温度在缓慢上升至最高点 88.00℃(B-型淀粉
粒重量比例为 60%)后又下降至 86.65℃(B-型淀粉粒重量
比例为 100%)。由此可见, 淀粉中 B-型淀粉重量比例在
0~30%时, 对淀粉的糊化值影响相对较大。
3 讨论
本研究中采取的方法能很好地分离 A-、B-型淀粉粒,
所得两种淀粉粒平均粒径分别为 20.69 μm和 4.53 μm, 与
前人的结果相近[13]。A-、B-型淀粉粒中支/直链淀粉含量
不同[14], 如普通小麦和糯小麦 A-型淀粉粒直链淀粉含量
均明显高于 B-型淀粉粒[15], 这与本研究结果一致。
A-、B-型淀粉粒中淀粉组分的差异影响其理化特性。
反映淀粉胶凝过程中淀粉粒持水性的膨胀势[16]与支链淀
粉中聚合度(DP)大于 35 的长链数量呈正相关, 而与直链
淀粉含量呈负相关 [17], 这与本研究中支链淀粉含量高的
B-型淀粉粒膨胀势明显大于支链淀粉含量低的 A-型淀粉
粒的结果一致。
淀粉糊化特性是反映淀粉品质的重要指标, A-型淀
粉粒的糊化温度较低, 而峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、
崩解值和回生值较高, 而 B-型淀粉重量占总淀粉质量比
例在 0~30%时, 重组淀粉糊化值在不同 A-、B-型淀粉粒
重量配比间有显著差异, 此时, 淀粉粒级是影响淀粉糊化
特性的重要因素; 而 B-型淀粉重量比超过 30%后, 重组
淀粉的峰值黏度和糊化温度不再发生显著改变, 最终黏

表 2 A-、B-型淀粉的蛋白质和淀粉及其组分含量
Table 2 Contents of protein and starch in A-, B-type starch granules
淀粉类型
Starch type
蛋白质含量
Protein content (%)
总淀粉含量
Total starch (%)
直链淀粉
Amylose (%)
支链淀粉
Amylopectin (%)
支/直比
Amylopetion / Amylose
全淀粉 Whole 0.85 a 98.67 b 26.05 b 72.62 b 2.79 b
A-型淀粉 A-type 0.69 c 99.07 a 27.70 a 71.37 c 2.58 c
B-型淀粉 B-type 0.82 b 98.47 b 22.62 c 75.85 a 3.35 a
每列中均值后的相同字母表示差异不显著(LSD法)。
Means followed by the same letter within a column are not significantly different at P < 0.05 based on LSD test.

表 3 A-、B-型淀粉的膨胀势与糊化值
Table 3 Swelling power and pasting properties of A-, B-type of starch granules
淀粉类型
Starch type
膨胀势
Swelling
糊化温度
Pasting temp (℃)
峰值黏度
Peak visc
低谷黏度
Trough visc
崩解值
Breakdown
最终黏度
Final visc
回生值
Setback
全淀粉 Whole 10.63 b 86.30 a 2648 b 1285 b 1363 b 3273 b 1988 b
A-型淀粉 A-type 10.37 b 83.20 b 2976 a 1470 a 1506 a 3537 a 2067 a
B-型淀粉 B-type 13.64 a 86.65 a 2441 c 1282 b 1159 c 2798 c 1516 c
每列中均值后的相同字母表示差异不显著(LSD法)。
Means followed by the same letter within a column are not significantly different at P < 0.05 based on LSD test.

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表 4 不同重量比 A-、B-型淀粉粒重组淀粉的糊化值
Table 4 Pasting properties of the reconstituted wheat starches with different proportions of the A-, B-type starch granules
淀粉粒比例
Ratio of B-type to A-type
糊化温度
Pasting temp. (℃)
峰值黏度
Peak visc
低谷黏度
Trough visc
崩解值
Breakdown
最终黏度
Final visc
回生值
Setback
0:100 83.25 h 2984 a 1475 a 1509 a 3548 a 2073 a
10:90 85.65 g 2756 b 1430 b 1326 b 3461 b 2031 b
20:80 87.05 e 2659 c 1393 c 1266 c 3268 c 1875 c
30:70 87.65 b 2557 d 1328 d 1229 d 3056 d 1728 d
40:60 87.55 bc 2527 de 1311 e 1216 e 3004 e 1693 e
50:50 87.50 c 2499 ef 1303 e 1196 f 2944 f 1641 f
60:40 88.00 a 2514 e 1306 e 1208 f 2879 g 1573 g
70:30 87.60 b 2464 g 1267 f 1197 gh 2735 i 1468 j
80:20 87.20 d 2452 g 1276 f 1176 h 2811 h 1535 i
90:10 87.15 d 2414 h 1239 g 1175 g 2785 h 1546 h
100:0 86.75 f 2431 h 1266 f 1165 g 2802 h 1515 i
每列中均值后的相同字母表示差异不显著(LSD法)。
Means followed by the same letter within a column are not significantly different at P < 0.05 based on LSD test.

度变化的幅度也开始变小 , 表明此时淀粉粒级对淀粉糊
化特性的影响不大。因此, 淀粉粒粒级分布特征是影响小
麦籽粒淀粉品质性状的重要因素, 应予以关注。
References
[1] Dai Z-M(戴忠民), Wang Z-L(王振林), Zhang M(张敏), Li
W-Y(李文阳), Yan S-H(闫素辉), Cai R-G(蔡瑞国), Yin Y-P(尹
燕枰). Starch granule size distribution in grains of strong and
weak gluten wheat cultivars. Acta Agron Sin (作物学报), 2008,
34(3): 465–470 (in Chinese with English abstract)
[2] Igrejas G, Faucher B, Bertrand D, Guibert D, Lerov P, Branlard
G. Genetic analysis of the size of endosperm starch granules in a
mapped segregating wheat population. J Cereal Sci, 2002, 35:
103–107
[3] Ao Z H, Jane J L. Characterization and modeling of the A- and
B-granule starches of wheat, triticale, and barley. Carbohyd
Polym, 2007, 67: 46–55
[4] Raeker M O, Gaines C S, Finney P L, Donelson T. Granule size
distribution and chemical composition of starches from 12 soft
wheat cultivars. Cereal Chem, 1998, 75: 721–728
[5] Eliasson A C, Karlsson R. Gelatinzation properties of different
size of wheat starch granules measured with differential sanning
calorimetry. Starch, 1983, 35: 130–133
[6] Soulaka A B, Morrison W R. The amylase and lipid contents,
dimensions, and gelatinization characteristics of some wheat
starches and their A- and B-type granules fractions. J Food Agric,
1985, 36: 709–718
[7] Wong R B K, Lelievre J. Comparison of the crystallinities of
wheat starches with different swelling capacities. Starch, 1982,
34: 159–161
[8] Sahlström S, Bævre A B, Bråthen E. Impact of starch properties
on hearth bread characteristics: II. Purified A- and B-granule
fractions. J Cereal Sci, 2003, 37: 285–293
[9] Takeda Y, Takeda C, Mizukami H, Hanashiro I. Structures of
large, medium and small starch granules of barley grain. Carbo-
hyd Polym, 1999, 38: 109–114
[10] Shanghai Society for Plant Physiology (上海植物生理学会).
Modern Experimental Manual of Plant Physiology (现代植物生
理学实验指南). Beijing: Science Press, 1999. pp 131–134 (in
Chinese)
[11] McCormick K M, Panozzo J F, Hong S H. A swelling power test
for selecting potential noodle quality wheats. Aust J Agric Res,
1991, 42: 317–323
[12] Bechtel D B, Zayas I, Kaleikau L, Pomeranz Y. Size-distribution
of wheat starch granules during endosperm development. Cereal
Chem, 1990, 67: 59–63
[13] Park S H, Wilson J D, Seabourn B. Starch granule size distribu-
tion of hard red winter and hard red spring wheat: Its effects on
mixing and breadmaking quality. J Cereal Sci, 2009, 49: 98–105
[14] McDonald A M L, Stark J R, Morrison W R, Ellis R P. The com-
position of starch granules from developing barley genotypes. J
Cereal Sci, 1991, 13: 93–112
[15] Bertolini A C, Souza E, Nelson J E, Huber K C. Composition and
reactivity of A- and B-type starch granules of normal, partial
waxy, and waxy wheat. Cereal Chem, 2003, 80: 544–549
[16] Jaroslav B, Les C. Pasting and swelling properties of wheat flour
and starch in relation to amylose content. Carbohyd Polym, 2008,
71: 380–387
[17] Shinde S V, Nelson J E, Huber K C. Soft wheat starch pasting
behaviour in relation to A- and B-type granule content and com-
position. Cereal Chem, 2003, 80: 91–98