小麦淀粉老化动力学及玻璃化转变温度
赵 凯，李 君，刘 宁，陈凤莲，付大伟
【摘 要】采用差示扫描量热法研究不同温度及储藏时间下小麦淀粉不同组分（小麦总淀粉、小麦A淀粉、小麦B淀粉）的老化动力学及最大冷冻浓缩状态下玻璃化转变温度（glass transition temperature of the maximally freezeconcentrated state，Tg’）。测定小麦淀粉各组分于-18、-5、4、22 ℃储藏3～21 d的老化度、Tg’及非冻结水含量。结果表明，不同淀粉组分在-18 ℃下储藏未发生老化，而在-5、4、22 ℃条件下储藏会发生老化，且4 ℃时的老化度最大，22 ℃时的老化度最小，-5 ℃时的老化度居两者之间；小麦B淀粉的Tg’比A淀粉的Tg’高。小麦淀粉不同组分老化动力学存在差异，小麦A淀粉的老化度较总淀粉及B淀粉大；非冻结水的含量对不同组分小麦淀粉Tg’有很大影响。 【期刊名称】食品科学 【年(卷),期】2017(038)023 【总页数】6
【关键词】小麦淀粉；老化动力学；差示扫描量热法；玻璃化转变温度；储藏稳定性
淀粉是食品工业重要的基础原料，而淀粉的老化及玻璃化转变均与食品的加工及储藏特性密切相关。淀粉老化是部分或完全糊化淀粉分子由无序态转向有序态的过程，其中的直链淀粉分子、支链淀粉分子的侧链区域，通过氢键结合，相互靠拢，重新结合形成双螺旋晶体结构[1-3]，淀粉老化会影响食品感官及加工品质，如造成质构劣化、口感粗糙、透明度下降等。有关淀粉老化的机理、
影响因素、特性、应用及抑制方法，已有较多相关报道[4-8]。调控淀粉老化进程，对于淀粉类食品加工及食用品质的改良具有重要的意义。
淀粉是半结晶聚合物[9]，存在以下3 种聚集状态：玻璃态、橡胶态及熔融态[10]。在3 种独立的聚集状态之间存在着温度转变区，其中玻璃化转变区域对于谷物低水分食品及谷物冷冻食品的加工与储藏具有重要理论意义及应用价值。玻璃化转变温度（glass transition temperature，Tg）是非晶态聚合物的一个重要的物理性质，会影响产品的加工及储藏性能[11-12]。在Tg测定时会涉及两种情况：一种为低水分体系（一般在20%以下）的Tg，通常采用常速差示扫描量热（differential scanning calorimetry，DSC）法或高速DSC法进行测定，测定方式取决于Tg信号是否明显，如果常速即可明确获得Tg值，则不必采用高速DSC[13-15]；另一种为过量水分体系Tg的测定，在该条件下（一般在20%以上）对体系进行冷冻浓缩时，一般采用“最大冷冻浓缩状态下玻璃化转变温度（Tg of the maximally freeze-concentrated state，Tg’）”来表示，Tg’是特定的Tg，特指在过量水分含量条件下进行冷冻处理时，体系达到最大冷冻浓缩状态时对应的在此状态下，体系内的游离水都形成冰晶，视溶液组成不同，会残存少量的非冻结水。由于此时玻璃化转变信号很微弱，一般采用对热流曲线取一阶导数的方法来放大响应信号，这是业内普遍采用并被广泛认可的方法[3,17-20]。玻璃化转变属于二级相变，在冰-水相变前发生，而冰-水相变则会形成巨大的吸热峰，玻璃化转变发生在冰-水相变起始温度之前，会在一阶导数曲线上形成一个明显的信号峰，该峰值对应的温度即为Tg’。 研究小麦淀粉的老化动力学及各组分Tg’并分析其相关性，可更深入理解淀粉对谷物食品加工及储藏性能的影响，进而改进生产工艺，提高产品品质。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
小麦粉 青岛百乐麦食品有限公司；小麦总淀粉、小麦A淀粉、小麦B淀粉为哈尔滨商业大学食品科学与工程省级重点实验室自制；氢氧化钠、甲醇、石油醚、碘、乙醇、甲苯均为分析纯试剂。 1.2 仪器与设备
DSC4000 DSC仪 美国Perkin Elmer公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 郑州亚荣仪器有限公司；TDL-5-A离心机 上海安亭科学仪器厂；DHG-9420A电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；FW80-I高速万能粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司；SU8000扫描电子显微镜 日本Hitachi公司。 1.3 方法
1.3.1 小麦淀粉的制备
称取适量市售小麦粉加水调制成面团，静置20～30 min，加水反复搓洗，至洗出水用碘液测试不变色。提取液过300 目尼龙布，3 000 r/min离心15 min，弃上清液，去除沉淀上层少量黄色物质，将沉淀经醇洗、离心后于40 ℃烘干得小麦粗淀粉[21-22]。
称取适量小麦粗淀粉加一定量蒸馏水及甲苯（9∶1，V/V），常温搅拌12 h，然后静置12 h，去除上层蛋白，重复上述步骤直至上层甲苯无浑浊为止。然后将淀粉乳于4 000 r/min离心10 min，弃上清液，下层沉淀醇洗2 次，离心后于40 ℃烘干得小麦淀粉[23]。 1.3.2 小麦A、B淀粉的分离及纯化
小麦A、B淀粉的分离方法参照Takeda[24]与Ao Zihua[25]等的沉降法。将
小麦淀粉老化动力学及玻璃化转变温度
