绿豆蛋白对荞麦淀粉糊化和流变特性的影响

荞麦属蓼科双子叶植物，由于其能适应各种环境，现已在全球范围生长。淀粉是荞麦的主要成分，其含量高达70%。荞麦淀粉由支链淀粉和直链淀粉组成，其直链淀粉含量是影响其质量的最重要特性之一。与小麦淀粉相比，荞麦淀粉的直链淀粉含量更高（20%～28%），更易老化，这一不足限制了荞麦淀粉在加工中的应用。随着消费者对食品安全的担忧和动物性蛋白质成本的上升，人们对植物蛋白质的兴趣不断增加。

绿豆属于一种豆科植物，具有排毒、降血脂、抗肿瘤等生物学功能。绿豆蛋白质含量是小麦的2.3 倍、玉米的3 倍、大米的3.2 倍，绿豆蛋白在绿豆中的含量（25%～28%）仅次于淀粉，其氨基酸种类多样，尤其是赖氨酸含量接近鸡蛋，是一种潜在的优质植物蛋白质资源。在亚洲，从绿豆中提取的成分主要是淀粉，而蛋白质在提取淀粉的过程中作为副产物被丢弃，导致蛋白质资源的浪费。目前，国内外较多文献报道了蛋白质与淀粉相互作用的研究。但目前绿豆蛋白与荞麦淀粉复配的研究鲜见报道。

吉林农业大学食品科学与工程学院、小麦和玉米深加工国家工程实验室的修琳、张淼和刘景圣*等人将不同比例绿豆蛋白与荞麦淀粉复配，研究绿豆蛋白对荞麦淀粉糊化特性、流变特性、凝胶质构特性及微观结构的影响，以期为荞麦淀粉在食品加工中的应用提供理论参考。

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绿豆蛋白对荞麦淀粉糊化特性的影响

结果显示，与荞麦淀粉相比，添加绿豆蛋白后，荞麦淀粉的峰值时间、糊化温度均显著增加（P＜0.05），随着绿豆蛋白添加比例的增大，荞麦淀粉的峰值黏度、崩解值显著降低，终值黏度、回生值呈先升高后降低趋势。在糊化过程中，蛋白质会围绕在淀粉颗粒周围，此外，淀粉与蛋白质带相反电荷，通过静电作用或诱导淀粉、蛋白质颗粒相互吸引，从而降低了淀粉的吸水速度，抑制淀粉颗粒的分解，使得淀粉糊化的过程变缓，峰值时间延长，糊化温度升高。回生值反映淀粉糊化后分子重新结晶的程度，在初期老化过程中，回生值的大小主要与直链淀粉分子的重结晶相关，回生值越大说明越容易老化。

与荞麦淀粉相比，荞麦淀粉-绿豆蛋白质量比为9.5∶0.5时回生值升高，随着绿豆蛋白添加比例的增加，回生值显著降低，说明绿豆蛋白阻碍了直链淀粉与氢键结合，减弱了淀粉分子的聚集程度，抑制了淀粉分子移动重排，从而降低回生值，抑制短期回生。说明绿豆蛋白可防止荞麦淀粉老化。崩解值越大，耐剪切性越差，峰值时间越短，表明糊化越容易。随着绿豆蛋白添加比例的增大，崩解值显著降低，这是由于淀粉颗粒周围包裹着的蛋白质分子增大了空间位阻排斥，使得淀粉糊化的热稳定性增加，从而降低了荞麦淀粉的崩解值。峰值黏度随着绿豆蛋白添加比例的增加而显著降低（P＜0.05），这可能是由于绿豆蛋白对荞麦淀粉浓度的稀释效应所致。

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绿豆蛋白对荞麦淀粉流变特性的影响

2.1 静态流变特性

蛋白与淀粉复合体系的静态剪切特征如图1所示，通过幂定律（R 2 ＞0.98）对流变参数进行回归拟合。随着剪切速率的增大，体系所需的剪切应力逐渐增大，随着蛋白添加比例的增大，体系所需的剪切应力逐渐减小。当剪切速率降低时，体系结构不能短时间恢复，导致黏性变化曲线不能与原曲线重合而形成滞后环，出现触变性。触变环的面积越小表明体系黏性保持效果越好，因此触变环面积可以表示淀粉结构被破坏所需要的能量。图1中下行线的剪切应力低于上行线，因此每个样品均呈现顺时针环状。随着蛋白质添加比例的增大，触变环的面积变小，说明蛋白质与淀粉相互作用增强使得凝胶网络受剪切应变的破坏较小。

结果显示，相关系数R 2 在0.987 8～0.998 5范围内，表明幂定律对流变特征曲线的拟合度较高。随着蛋白添加比例的增大K值降低，说明体系稠度降低，这也证实了RVA得出的复合凝胶黏度降低得到结论。流体指数n的大小反映了与牛顿流体的接近程度，n=1时为牛顿流体。较低的n值表明流体具有较高程度的假塑性。表中所有的流体指数n（0.003 8～0.011 9）均小于1.0，表明体系为假塑性流体，存在剪切稀化现象。

2.2 动态流变特性

如图2所示，添加绿豆蛋白改变了G’和G’’。G’和G’’的大小与角频率相关，并且在测量的频率范围内（0.1～10 Hz）两模量之间没有交叉。此外，G’和G’’均随着角频率的增大而增大，且G’远大于G’’，表明荞麦淀粉与绿豆蛋白复合凝胶属于典型的弱凝胶动态流变学体系。动态流变性质的差异与直链淀粉的含量有关。复合凝胶的G’和G’’均随着绿豆蛋白添加比例的增大而降低，且复合凝胶的G’和G’’均低于荞麦淀粉凝胶。

损耗角正切值tanδ为G’’和G’的比值，tanδ越大，体系流动性越强，tanδ越小，固体特性越强。添加绿豆蛋白后体系的tanδ增大，表明体系的固体特性减弱，绿豆蛋白的加入使体系流动性增强，随着绿豆蛋白添加比例的增大，体系的黏弹性从固体状转变为液体状。

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绿豆蛋白对荞麦淀粉凝胶质构特性的影响

结果显示，添加绿豆蛋白使荞麦淀粉凝胶发生了显著变化（P＜0.05），随着绿豆蛋白添加比例的增大，荞麦淀粉凝胶的硬度、胶黏性、咀嚼性降低。不同添加比例的绿豆蛋白对荞麦淀粉凝胶的弹性和内聚性无明显影响。淀粉凝胶的硬度与直链淀粉含量密切相关，直链淀粉含量越大，分子间相互交联和缠绕的程度越高，因此淀粉凝胶的硬度越大。绿豆蛋白的添加阻碍了直链淀粉分子间聚集重排，削弱了直链淀粉分子间作用力，使得复合物硬度降低，凝胶更为柔软。

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绿豆蛋白对荞麦淀粉凝胶微观结构的影响

由图3A可以看出，未添加绿豆蛋白的荞麦淀粉凝胶呈现出均匀多孔的结构，类似于蜂巢状。孔隙是贮存期间水分布的地方，较大的孔隙和较厚的壁表示淀粉碎片之间的缠结力增强，从而引起排斥力使水从均匀的凝胶相中分离出来。凝胶经冷冻干燥后其结构中大量冰晶升华导致凝胶网络结构类似蜂巢。在凝胶结构中没有看到残余的荞麦淀粉颗粒。观察图3B～E可以发现凝胶网络孔隙逐渐变大，孔壁变薄，这是由于随着蛋白添加比例的增大，淀粉含量降低，导致凝胶网络结构疏散；此外，淀粉颗粒周围包裹着的蛋白质分子增大了空间位阻排斥，从而使凝胶中存在大量的水，使得凝胶孔隙变大。

结 论

向荞麦淀粉中添加绿豆蛋白后，复合凝胶的黏度、终值黏度、崩解值和回生值均显著降低（P＜0.05），且随着绿豆蛋白添加比例的增大而减小；绿豆蛋白的添加降低了复合凝胶的硬度、胶黏性和咀嚼性，使凝胶质地更为柔软。

绿豆蛋白与荞麦淀粉复合凝胶是典型的假塑性流体。复合凝胶假塑性特性随着绿豆蛋白添加比例的增大而增强，剪切变稀现象更明显；微观结构显示，添加绿豆蛋白后，体系孔隙变大，孔壁变薄，且随着绿豆蛋白添加比例增大现象更为明显，形成了松散的网络结构，黏度降低。

本文《绿豆蛋白对荞麦淀粉糊化和流变特性的影响》来源于《食品科学》2020年41卷16期57-61页，作者：修琳, 张淼, 许秀颖, 郑明珠, 刘景圣。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190630-417。

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