粉條是我國傳統的澱粉類食品，穀類、豆類、薯類澱粉是製備粉條的主要原料。豆類澱粉如綠豆澱粉由於直鏈澱粉含量高，被認為是最適合製作粉條的原料。淮山是全球除馬鈴薯、木薯、紅薯外的第四大薯類作物，也是許多熱帶亞熱帶國家的主糧作物，據聯合國糧食及農業組織統計，2017年全球淮山的總產量為0.73億t。澱粉是淮山中主要營養物質，在淮山中乾物質質量分數高達60%～85%。淮山澱粉中直鏈澱粉含量高，凝膠能力強，具有開發成粉條的潛力。
湖南農業大學食品科學技術學院的鄒金浩、李 燕、李清明*等人對紅薯澱粉、木薯澱粉和淮山澱粉的粒徑、分子結構、結晶結構等結構性質進行表徵，研究薯類澱粉粒徑、分子結構、結晶結構與其粉條品質間的關係，旨在為薯類澱粉的開發提供新的思路，為粉條品質的改善提供理論參考。
由圖1可知，不同薯類澱粉在顆粒大小和形貌上存在差異，木薯澱粉顆粒多為橢球形，顆粒表面光滑，部分顆粒表面存在裂縫或凹陷（LMC箭頭所示），可觀察到大量不規則的小顆粒，其中SC205中小顆粒最多。淮山澱粉顆粒為橢圓形，顆粒粒徑較大，顆粒粒徑分布較木薯和紅薯澱粉均勻，表面光滑，裂痕和凹陷較少，但表面附有絮狀物（SFY箭頭所示），這與趙小梅等觀察的淮山澱粉超微結構基本一致。
由圖2a可知，各薯類澱粉紅外光譜的吸收峰非常相似，僅在吸收峰出峰位置和強度上存在微小的差別。紅外光譜對澱粉鏈的構象和螺旋的有序比較敏感，通過去卷積處理各薯類澱粉的紅外光譜圖，可以定量研究其有序區域與無定型區域的比例。1 045 cm－1和1 022 cm－1附近的吸收峰分別代表澱粉的有序結構和無序結構，995 cm－1附近的吸收峰為C－OH的彎曲振動，1 045 cm－1/1 022 cm－1和1 022 cm－1/995 cm－1的峰強度比值是澱粉有序結構的指標。1 045 cm－1/1 022 cm－1峰強度比值反映澱粉的有序程度，峰強度比值越大，有序度越高。1 022 cm－1/995 cm－1峰強度比值反映澱粉的無序程度，峰強度比值越大，無序程度越高。通過OMNIC軟體對各薯類澱粉及粉條的傅立葉變換紅外光譜原始波譜1 200～800 cm－1段進行去卷積處理。由表2可知，不同品種的薯類澱粉的有序結構與無序結構的比例存在明顯差異。淮山澱粉的1 045 cm－1/1 022 cm－1峰強度比值大於木薯澱粉和紅薯澱粉，1 022 cm－1/995 cm－1的峰強度比值小於木薯澱粉和紅薯澱粉，說明淮山澱粉有序程度較高，無序程度較低。其中GY2的1 045 cm－1/1 022 cm－1峰強度比值最大為1.036，SC205的1 045 cm－1/1 022 cm－1峰強度比值最小為0.757。
由圖2b可知，淮山澱粉與木薯澱粉、紅薯澱粉的衍射峰出峰位置及強度存在明顯差異。根據衍射峰的個數和位置可以將天然澱粉的結晶結構分為A、B、C 3種類型。GY2和MPY在2θ為15°、17°處有較強的特徵峰，在2θ為22°處存在較弱的雙峰，是B型澱粉的特徵峰。SC9、SFY在15°、17°、23°處有明顯的衍射峰，是A型澱粉的特徵峰。SC205在2θ為15°、23°處有明顯的衍射峰，在17°、18°處為相連的雙峰，是典型的A-型晶體。LMC、XSSP在2θ為15°、17°、18°處有較強的特徵峰，且在2θ為23°處有明顯的單峰，在2θ為5.6°附近有一個較弱的衍射峰，既具備A-型澱粉的特徵峰，又有B-型澱粉的特徵峰，所以為C-型澱粉。
由表2可知，各澱粉相對結晶度由高到低依次為：淮山澱粉（GY2、SFY、MPY）＞紅薯澱粉（XSSP）＞木薯澱粉（SC9、SC205、LMC）。其中GY2的相對結晶度最大為31.48%，SC9相對結晶度最小為25.1%，這與傅立葉變換紅外光譜測定的各薯類澱粉的有序結構和無序程度比例的結果一致。
由表3可知，各薯類澱粉的平均粒徑範圍在11.5～20.0 µm之間，不同品種間的粒徑大小分布有著明顯的差異，按平均粒徑大小排列為：淮山澱粉（GY2、SFY、MPY）＞紅薯澱粉（XSSP）＞木薯澱粉（SC9、SC205、LMC），其中MPY有著最大的平均粒徑20.0 µm，SC205的平均粒徑最小為11.5 µm，這與SEM觀察的結果一致。
由表3可知，各薯類澱粉的重均相對分子質量較大，均在107以上，其中LMC的重均相對分子質量為17.76×107，遠大於其他6 種薯類澱粉（4.416×107～8.853×107 ），這是由於其澱粉的相對分子質量主要分布於較大的區間。SFY的均方根旋轉半徑（228.601 nm）明顯大於LMC的均方根旋轉半徑（176.571 nm），這可能是由於SFY的直鏈澱粉含量較低，直鏈澱粉/支鏈澱粉含量比值較LMC低的原因。不同品種薯類澱粉的多分散係數差別很大，其中MPY的多分散係數為2.039，最接近於1，這說明MPY的分子質量分布較窄且比較均勻，而LMC的多分散係數高達18.539，遠大於其他6 種薯類澱粉。
由表4可知，不同品種的澱粉粉條的硬度、內聚性、拉伸功、烹煮損失和膨脹係數差異顯著（P＜0.05）。淮山澱粉粉條（MPY、SFY）的斷條率高達30%，紅薯澱粉粉條（XSSP）的斷條率次之、木薯澱粉（SC9、SC205、LMC）粉條的斷條率較低。淮山澱粉粉條（SFY、MPY）的烹煮損失、膨脹係數高於木薯澱粉和紅薯澱粉。而GY2粉條的斷條率、烹煮損失、膨脹係數較小，不易斷條糊湯，擁有較好的烹煮性質。淮山澱粉（GY2、SFY、MPY）粉條的拉伸功均小於木薯澱粉粉條和紅薯澱粉粉條，說明淮山澱粉粉條的延伸性較差。MPY粉條的硬度最大（4 850.48 g），是硬度最小的LMC粉條（421.88 g）的11 倍。通過綜合評價，SC205粉條綜合得分最高為11.34，LMC粉條次之，為10.94。淮山澱粉（GY2、SFY、MPY）中，GY2粉條得分最高，其粉條綜合品質與木薯澱粉粉條、紅薯澱粉粉條接近。
由表5可知，澱粉的直鏈澱粉含量與其粉條的斷條率、烹煮損失顯著負相關（P＜0.05）。澱粉的粒徑與粉條的膨脹係數顯著正相關（P＜0.05），Chen Zenghong等研究結果也表明，顆粒粒徑小的澱粉製作的粉條的膨脹係數較低。
本實驗比較了淮山澱粉、木薯澱粉、紅薯澱粉等7 種薯類澱粉的微觀形貌、結晶結構、顆粒粒徑和分子結構的差異，結果表明，各薯類澱粉的顆粒大小有著明顯的差異，按平均粒徑由高到低依次為：淮山澱粉（GY2、SFY、MPY）＞紅薯澱粉（XSSP）＞木薯澱粉（SC9、SC205、LMC）。傅立葉變換紅外光譜和X衍射衍射對澱粉的結晶結構分析結果一致，淮山澱粉的結晶度和1 045 cm－1/1 022 cm－1峰強度比值均大於木薯澱粉和紅薯澱粉。各薯類澱粉的分子結構有明顯的差異，LMC的重均相對分子質量最大，達到17.76×107，GY2的重均相對分子質量最小，僅為4.416×107。
薯類澱粉的結構性質對粉條品質具有重要影響，澱粉的粒徑與粉條的膨脹係數顯著正相關（P＜0.05）。澱粉的分子結構對粉條的品質影響顯著，澱粉的旋轉半徑與粉條的斷條率極顯著正相關（P＜0.01），與粉條的膨脹係數顯著正相關（P＜0.05）。澱粉的多分散係數與粉條的硬度顯著負相關（P＜0.05），與粉條的拉伸功顯著正相關（P＜0.05）。澱粉的結晶結構對粉條品質也有影響，澱粉的1 045 cm－1/1 022 cm－1 峰強度比值與粉條內聚性極顯著負相關（P＜0.01）。薯類澱粉粉條加工時，可以選擇粒度、旋轉半徑小的澱粉作為優質的原料，以提高薯類澱粉粉條的品質。
本文《不同薯類澱粉結構性質與粉條品質的關係》來源於《食品科學》2020年41卷23期77-82頁，作者：鄒金浩，李燕，歐陽華峰，郭時印，蘇小軍，宋勇，李清明。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20191123-271。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。