球磨处理对藜麦淀粉结构和特性的影响

　　摘要：研究球磨处理对藜麦淀粉结构的影响，采用射线衍射仪、激光粒度仪及傅里叶红外光谱仪等对淀粉颗粒的结构进行分析，并对改性后的藜麦淀粉特性进行进一步研究。结果表明，球磨处理可显著减小藜麦淀粉粒径，降低藜麦淀粉的结晶度，使淀粉无序化程度增加。球磨处理后，藜麦淀粉吸水指数由1.84%提高到3.13%，溶解度由8.50%提高到19.60%，膨胀度和凝胶强度也显著增大，而析水率由41.62%降低到30.10%。

　　关键词：藜麦淀粉;球磨;理化特性;淀粉结构

　　藜麦，别名南美藜，由于具有突出的营养和保健作用，藜麦被盛赞为粮食之母”和“黄金谷物”。藜麦中淀粉质量分数为58.1~64.2，可作为乳液稳定颗粒、淀粉膜等，并应用于食品、化妆品、药物配方等领域。另外，藜麦还具有抗氧化、抗菌、增强免疫力、预防糖尿病及心血管疾病等功能。

　　淀粉类论文范例： 香芹酚淀粉复合膜对草莓保鲜的研究

　　由于天然淀粉存在一定的局限性，需要进行一定的改性加工才能满足人们的需要，球磨微细化处理技术被认为是最有效的改善植物性原料加工特性的方法之一。它是通过研磨体的冲击作用以及研磨体与球磨内壁的研磨作用对淀粉进行机械粉碎[1。此法工艺简单，且对环境污染小，纯度高，可作为淀粉深加工的一种新方法[1,1。

　　郞双静等[1采用球磨法对荞麦淀粉进行粉碎，发现淀粉粒径增大，结晶形貌由光滑变为粗糙，颗粒由多晶态转变为无定形态，并且热焓值、糊化温度及黏度值均显著降低。王立东等[1用球磨法处理豌豆淀粉，认为豌豆淀粉在球磨处理下的机械变化可分为两个阶段，第一阶段为研磨初期，淀粉在球磨处理时，由于存在摩擦力及剪切力，淀粉颗粒粒径增大，粒度分布曲线变宽，结晶度下降;第二阶段为研磨后期，淀粉发生塑性变形，整个颗粒结构变为无定型态。刘灿灿等[1以槟榔芋原淀粉为原料，采用球磨结合辛烯基琥珀酸(OSA)酯化方法制得复合改性淀粉，发现其溶解度、膨润力、透明度、抗凝沉性、冻融稳定性均明显提高，具有良好的增稠效果。

　　逯蕾等[1考察用不同球磨时间处理绿豆淀粉，发现随着球磨时间增加，绿豆淀粉颗粒表面会出现凹痕，而且淀粉颗粒破裂，淀粉糊黏度也会下降。本研究采用球磨处理藜麦淀粉，探讨球磨处理时间对藜麦淀粉结构和特性的影响，改善藜麦淀粉的加工性能，以期为藜麦淀粉的开发利用提供一定的理论依据和技术支持。

　　1材料与方法

　　1.1材料与试剂

　　藜麦;溴化钾、氢氧化钠等均为分析纯。

　　1.2仪器与设备

　　EMAX型高能球磨仪，TAXTplus型质构仪，IRPrestige型傅立叶变换红外光谱仪，RVATecMaster型快速黏度分析仪，1800PC型紫外分光光度计，D8ADVANCE型射线衍射仪，Mastersizer3000E型激光粒度仪。

　　1.3方法

　　1.3.1藜麦淀粉的制备

　　将藜麦粉碎后过100目筛，去除筛上物，与质量分数为0.2的NaOH溶液按照料液比：进行混合、搅拌，浸泡4h后，4000r/min离心15min，刮去表层和底层灰黄色物质，将中层白色物质水洗至中性，然后离心取其白色沉淀物，置于培养皿中，40℃干燥箱中热风干燥12h，粉碎过100目筛，得到粗淀粉[6]，其中淀粉含量为85.8%，含水量为14.0%。

　　1.3.2球磨处理

　　用球磨机对藜麦淀粉进行粉碎，球料质量比为，固定转速300r/min，控制球磨温度在35℃以下，球磨时间分别为2、4、6h，制得损伤程度不同的藜麦淀粉，对照组为未经球磨处理的藜麦淀粉。

　　1.3.3藜麦淀粉结构的测定1.3.3.1晶体结构的测定将制备好的样品在室温下平衡24h后，进行射线衍射分析。衍射条件为：铜靶电压40kV，电流40mA，CuKa辐射，扫面范围为~35°，步长0.02°，扫描速度为5°/min。

　　1.3.3.2分子结构的测定取待测淀粉样品与KBr以1:100在红外灯下充分研磨混合后，用压片机压片，压力为10MPa，压片完毕后，置于红外光谱仪中进行测量，得红外光谱图。扫描范围是4000~400cm，光谱分辨率为0.01cm19。

　　1.3.3.3颗粒粒径的测定采用激光粒度分析仪测定藜麦淀粉的粒度，用纯水冲洗管道3~4次，扣除背景后，向盛有纯水的烧杯中逐渐加入少量淀粉溶解，直到折光率在一定范围内，开始测样，每组测完都需冲洗一次仪器[2。

　　1.3.4藜麦淀粉特性的测定

　　1.3.4.1吸水指数的测定称取约0.5g样品于50mL的离心管中，称量离心管和样品的质量，加入20mL的纯水，在30℃水浴锅中搅拌30min，4000r/min离心15min，上清液倒去后将离心管倒置2min，称量离心管与沉淀的总质量。吸水指数=[(m)/m]×1001.3.4.2析水率的测定配制质量分数为的淀粉乳，95℃水浴锅搅拌30min，分装到已称重的50mL离心管中，经快速冷却后，再称重，记为，将样品在18℃条件下冷冻24h，取出，在室温条件下解冻，以000r/min离心20min，倒掉上清液，称取沉淀物质量，利用下式计算冻融24h后的析水率。

　　析水率=[()/()]×1001.3.4.溶解度和膨胀度的测定配制质量分数的淀粉糊，质量记为。95℃的水浴锅搅拌30min，4000r/min离心20min，上清液置于105℃烘箱烘干直至恒重，得到水溶性淀粉质量，记为离心管中沉淀部分为膨胀淀粉，质量记为。淀粉糊的溶解度和膨胀度用公式计算。

　　溶解度×100膨胀度/[×(100溶解度)]×1001.3.4.糊化特性的测定测出各组样品的含水率，根据每组淀粉的含水率算出所需淀粉的质量，加入装有25g蒸馏水的铝盒中，配成淀粉乳，用旋转浆搅拌均匀后置于快速黏度仪中。测定程序：起始温度为50℃保持1min，以6℃/min升温到95℃，保持3min，再以6℃/min降温至50℃，保温2min;旋转浆最初10s，以960r/min搅拌，其后保持160r/min的转速。

　　1.3.4.凝胶强度的测定配制质量分数淀粉液，95℃水浴锅搅拌30min，冷却至室温，样品封口置于4℃冰箱静置24h。采用质构仪测定凝胶质构特性，选用TextureAnalyzerP/0.5探头进行测定，具体参数：测前速度1mm/s，测试速度2mm/s，测后速度2mm/s，触发力3g，测定高度5mm[2。

　　1.4数据处理

　　每个实验重复次，取平均值，采用St方差分析软件进行显著性分析.

　　2结果与分析

　　2.1球磨处理对藜麦淀粉结构的影响

　　2.1.1球磨处理对藜麦淀粉结晶结构的影响

　　可以看出球磨处理后的藜麦淀粉与原淀粉均在衍射角2θ为15.5°、17.0°、18.0°和23.5°处出现个较强的衍射峰，其结构属于典型的型[2。这个衍射峰出现的位置基本彼此吻合，说明球磨处理对藜麦淀粉晶体的有序性没有造成太大破环，曲线的基本趋势走向没有发生变化，也没有出现新的衍射峰，淀粉颗粒的晶型并未发生变化。

　　但是各峰峰值强度稍有波动，在球磨2h后峰值强度达到最大，说明球磨处理对藜麦淀粉结晶区有一定的影响。进一步分析藜麦淀粉的结晶度可知，原淀粉结晶度为39.62%，球磨2、4、6h后结晶度分别为31.13%、29.63%、25.92%。可见随着球磨时间的延长，藜麦淀粉结晶度逐渐降低。董弘旭等研究表明球磨处理对小麦淀粉的结晶结构造成了一定程度的破坏，使其结晶度由20.00%降至16.78%[2。

　　2.1.2红外光谱分析球磨处理对藜麦淀粉结构的影响

　　可以通过观察各吸收峰的位置来判断其分子结构的改变。未处理的藜麦淀粉图谱在930、023、081cm处有峰值，这些峰值表示的振动收缩吸收峰，而577、764、858、929cm处的峰值表示整个糖环的振动伸缩吸收峰;153cm是和的振动伸缩峰;在929cm处表示CH的非对称吸收峰;385cm的宽峰是OH的振动峰[2。根据与不同处理时间的图谱的比较，发现其各吸收峰没有明显的变化，没有发现有新的吸收峰产生，其淀粉的骨架没有发生基本改变。

　　结论

　　藜麦淀粉经过不同时间球磨研磨处理后，其结构和性质发生了明显变化。球磨处理显著降低了藜麦淀粉的结晶度，使淀粉无序化程度增加，但其中并无新的基团产生。经球磨处理后，淀粉颗粒粒径减小，在球磨6h时90为40.80μm，降幅为52.78。淀粉特性方面，球磨处理后藜麦淀粉吸水指数、溶解度、膨胀度和凝胶强度显著增大，而析水率和黏度显著降低。

　　[参考文献]

　　王启明,张继科,郭仕平,等.藜麦营养功能与开发利用进展[J].食品工业科技,2019,40(17):340346WANGQM,ZHANGJK,GUOSP,etal.Progressonnutritionfunctionandexploitationutilizationofquinoa[J].ScienceandTechnologyofFoodIndustry2019,40(17):340346

　　CORDEIROALMC,BAGGIOCH,WERNERMFDP,etal.Arabinanandarabinanrichpecticpolysaccharidesfromquinoa(Chenopodiumquinoa)seeds:Structureandgastroprotectiveactivity[J].FoodChemistry,2012,130(4):937944

　　RAYNERM,TIMGERNA,SJOOM,etal.Quinoastarchgranules:acandidateforstabilisingfoodgradePickeringemulsions[J].JournalofthescienceofFoodandAgriculture,2012,92(9):18411847

　　作者：杜涓寇福斌1,2刘芳兰豁银强吴进菊