支链聚合度对菠萝蜜支链淀粉与月桂酸复合物理化特性的影响

朱立斌; 徐飞; 李博; 牛广财; 张彦军

doi:10.13386/j.issn1002-0306.2021020082

支链聚合度对菠萝蜜支链淀粉与月桂酸复合物理化特性的影响

朱立斌^{1, 2, 3,},
徐飞^{2, 3},
李博^{2, 3, 4},
牛广财^1, ,,
张彦军^{1, 2, 3, ,}

1.
黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319
2.
中国热带农业科学院香料饮料研究所，海南万宁 571533
3.
海南省特色热带作物适宜性加工与品质控制重点实验室，海南万宁 571533
4.
广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁 530004

基金项目: 中国热带农业科学院基本科研业务费专项资金（1630142020005；1630142017020）

详细信息

作者简介:
朱立斌（1997−），男，硕士研究生，研究方向：食品加工与安全，E-mail：1093574150@qq.com

通讯作者:
牛广财（1971−），男，博士，教授，研究方向：食品科学与工程，E-mail：gcniu@126.com

张彦军（1982−），男，博士，研究员，研究方向：热带作物产品加工，E-mail：zhangyanjun0305@163.com

中图分类号: TS231
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出版历程
- 收稿日期: 2021-02-08
- 网络出版日期: 2021-08-26
- 刊出日期: 2021-10-31

Effect of Polymerization Degree of Amylopectin on the Physical and Chemical Properties of Complexes of Jackfruit Amylopectin and Lauric Acid

ZHU Libin^{1, 2, 3,},
XU Fei^{2, 3},
LI Bo^{2, 3, 4},
NIU Guangcai^1, ,,
ZHANG Yanjun^{1, 2, 3, ,}

1.
Food College, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China
2.
Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Spice and Beverage Research Institute, Wanning 571533, China
3.
Key Laboratory of ProcessingSuitability and Quality Control of the Special Tropical Crops of Hainan Province, Wanning 571533, China
4.
Guangxi University, College of Light Industry and Food Engineering, Nanning 530004, China

摘要

摘要: 为探究支链聚合度对支链淀粉-脂肪酸复合物糊化特性的影响，对5种支链聚合度不同的菠萝蜜种子支链淀粉（Jackfruit seed amylopectin, JFSA）与月桂酸复合物（M1ZY、M2ZY、M3ZY、M4ZY和M5ZY）的理化特性进行了测定并分析了这五种复合物糊化特征参数、重均聚合度（DPw）和复合指数（CI）的相关性。结果表明：随着支链聚合度升高，形成的菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物的复合指数显著增加（P<0.05），由23.27%（M1ZY）提高到35.95%（M5ZY）；五种复合物的脱水收缩程度、水溶性与油溶性，以及膨胀度、溶解度值均明显增加；五种复合物的糊化特征参数值有显著差异，其峰值黏度（PV）、谷值黏度（TV）、最终黏度（FV）随支链聚合度聚合度的增加而升高，但崩解值（BkD）、回生值（StB）降低；Pearson相关分析表明，支链淀粉的DPw与复合物的TV、CI呈显著正相关（r=0.887，0.949，P<0.05）。支链聚合度是影响菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物理化特性的重要因素。
- 菠萝蜜种子支链淀粉 /
- 聚合度 /
- 月桂酸 /
- 淀粉-脂肪酸复合物 /
- 理化特性
Abstract: To investigate the effect of the polymerization degree of amylopectin on the physical and chemical properties of amylopectin-lipid complexes, the physical and chemical properties of five complexes (M1ZY, M2ZY, M3ZY, M4ZY and M5ZY) formed by jackfruit seed amylopectin (JFSA) with different polymerization degree and lauric acid were measured. The correlation between the gelatinization characteristic parameters, the weight-average polymerization degree (DPw) and the complex indexes (CI) of the five compounds were also analyzed. The results showed that the complex indexes of complexes were significantly increased (P<0.05) from 23.27% (M1ZY) up to 35.95% (M5ZY) with the increase of degree of amylopectin polymerization. The degree of syneresis, water solubility, oil solubility, swelling power and solubility of these five compounds were obviously increased. The gelatinization characteristic parameter values of the five compounds were significantly different. With the increase of amylopectin polymerization degree, the peak viscosity (PV), trough viscosity (TV) and final viscosity of the five compounds increased. However, the breakdown (BkD) and setback value (StB) decreased. The results of Pearson correlation analysis showed that the DPw of amylopectin was significantly positively correlated with the TV and CI of the complex (r=0.887, 0.949; P<0.05). The degree of amylopectin polymerization was an important factor affecting the physical and chemical properties of JFSA-lauric acid complexes.
- Jackfruit seed amylopectin (JFSA) /
- degree of polymerization /
- lauric acid /
- starch-lipid complexes /
- physical and chemical properties

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淀粉和脂质是人们日常饮食中最常见的两种营养物质，二者可以反应形成复合物，能明显提高淀粉基物料的功能性质，使其具有独特的抗氧化和抗消化特性，可在食品和功能食品中用作稳定剂、增稠剂、悬浮剂或脂肪替代品^[1]。

在疏水作用下，脂肪酸的尾部的疏水基团进入淀粉的螺旋结构内部，形成稳定结构的复合物。Meng等^[2]以玉米直链淀粉与棕榈酸为原料，研究了均质压力对复合物性能的影响。研究表明，复合指数与棕榈酸含量和均化压力成正比，棕榈酸含量为4%、均化压力为100 MPa时，复合指数最大可达60%。黄强等^[3]通过研究直链淀粉与脂肪酸的制备与消化特性发现，棕榈油与小麦直链淀粉形成稳定的复合结构，且小麦淀粉-棕榈油的抗消化性最高，可达19.3%。淀粉中的支链淀粉是一种具有高度分支结构的多聚体，由一条主链及多个侧链组成。但是，支链淀粉分子显著的空间位阻效应会对复合过程产生阻碍作用。常丹丰^[4]对由支链淀粉含量在95%以上的蜡质玉米淀粉制备的复合物进行了研究。结果表明：由于空间阻位作用和侧链较短的原因，很难发生复合反应，蜡质玉米淀粉的黏度特性受月桂酸影响很小。Wang等^[5]的研究表明，支链淀粉可以与脂肪酸发生复合反应，但不易被X-射线衍射和红外光谱的方法检测。而赵小云^[6]的研究表明：支链淀粉与脂肪酸之间可以发生复合反应，二者之间的相互作用主要发生在支链侧链与脂肪酸的双键之间。Bienkiewicz等^[7]通过DSC测定，发现单甘酯可以与蜡质玉米淀粉发生复合反应，支链淀粉的回生受单甘酯添加物的影响。

截止目前，尚未见到从支链聚合度的角度开展支链淀粉与月桂酸复合物的制备及其相关性质的研究报道。因此，本实验以菠萝蜜种子支链淀粉（JFSA）与月桂酸为原料制备复合物，探究不同聚合度的支链淀粉对淀粉-脂肪酸复合物理化特性的影响，以期为扩大菠萝蜜淀粉（JFSS）在食品加工中的应用提供依据。

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

菠萝蜜品种　马来西亚1号（M1）、马来西亚2号（M2）、马来西亚3号（M3）、马来西亚4号（M4）和马来西亚5号（M5）；月桂酸　分析纯，阿拉丁试剂有限公司提供；五水合硫代硫酸钠、盐酸、无水乙醇、甲醇　分析纯，西陇科学股份有限公司提供。

SHZ-B水浴恒温振荡器　上海博迅医疗生物仪器股份有限公司；BECKMAN Avanti JXN-26高速冷冻型离心机　美国Backman Coulter，Inc.；RVA TecMaster快速粘度糊化测定仪 PerkinElmer company；UV-2700紫外-可见分光光度仪　苏州岛津；HX-PB908型多功能磨浆机　佛山市海迅电器有限公司；80型胶体磨　上海科劳机械厂。

1.2 实验方法

1.2.1 菠萝蜜种子淀粉的提取

从5种不同品种的菠萝蜜中分离出种子，并将其分别放在50 ℃的干燥箱中，当外壳稍微干燥而内部种子壳潮湿时，使用削皮机除去种子外皮。将种子与蒸馏水以1:3的质量比混合，在磨浆机中进行粗粉碎，然后将物料放入胶体磨中进行细粉碎。过200目筛，用大量蒸馏水冲洗3次，以除去可溶性糖。以5000 r/min离心10 min，倒去上清液，将沉淀物与0.5 mol/L硫代硫酸钠按质量比为1:1混合，并搅拌36 h。再次离心，倒去上清液，并除去沉淀物的上层棕色物质。将沉淀物用蒸馏水洗涤多次，然后用1.0 mol/L盐酸将溶液中和至pH7.0，再次离心，倒去上清液，并用大量的50%无水乙醇洗涤沉淀物3次。将沉淀物冷冻干燥至水分含量低于13%，获得五种品种不同的菠萝蜜种子淀粉（JFSS）^[8]。

1.2.2 直链淀粉和支链淀粉的分离

将5g JFSS与166.7 g去离子水混合。在水浴振荡器中加热至100 ℃振荡1 h，以6200 r/min离心10 min，保存沉淀物备用。向上清液中加入1/2体积的无水乙醇后静置12 h，再次离心，所得沉淀物为湿直链淀粉。首次离心后保留的沉淀物与蒸馏水按3%的质量分数混合，在水浴振荡器中加热至100 ℃后振荡1 h，以6200 r/min离心10 min，向沉淀物中添加甲醇，配制质量分数为80%的溶液，涡旋2 min，再次以6200 r/min离心，沉淀物为湿支链淀粉。将获得的湿直链淀粉和湿支链淀粉在50 ℃条件下，冷冻干燥至水分含量小于13%，获得菠萝蜜直链淀粉和菠萝蜜支链淀粉（JFSA）^[9]，菠萝蜜的品种不同，则其得到的支链淀粉聚合度不同。

1.2.3 支链聚合度的测定

1.2.3.1 样品处理

将菠萝蜜支链淀粉与流动相（预热90 ℃的硝酸钠－二甲基亚砜溶液）混合（质量分数2%），于90 ℃水域振荡器中加热振荡10 h，然后冷却至50 ℃，在12000 r/min下离心10 min，得上清液过聚四氟乙烯滤膜（0.45 μm）。

1.2.3.2 分析方法

使用高效尺寸排阻色谱-多角度激光光散射-示差折光联用技术测定支链淀粉的计算重均分子量（Mw）和数均分子量（Mn）。通过下式计算重均聚合度（DPw，g/mol）和数均聚合度（DPn，g/mol）（162为无水葡萄糖分子量）与淀粉分散度（D）^[10]。

${\rm{DPw}}/{\rm{DPn}}=({\rm{Mw}}/{\rm{Mn}})/162$

${\rm{D}}({\rm{g/mol}})={\rm{DPw}}/{\rm{DPn}}$

1.2.4 复合物的制备

从5种聚合度不同的JFSA中分别精确称重2.0 g，并分别加入0.1 g月桂酸，25.9 g去离子水。根据RVA中的Standard1程序测量混合物的黏度曲线。将混合物在50 ℃下持续1 min，4 min使温度从50 ℃加热至95 ℃，并在95 ℃下持续2.5 min。4 min使温度从95 ℃降低至50 ℃，并在50 ℃持续2 min。在加热前的10 s，以960 r/min的恒定速度旋转和搅拌，然后继续以160 r/min的速度旋转和搅拌，直至结束^[11]。冻干至水分含量13%以下，得到5种支链聚合物不同的复合物样品（M1ZY、M2ZY、M3ZY、M4ZY、M5ZY）。

1.2.5 复合指数的测定

100 mg样品称量到试管中，添加1 mL无水乙醇，添加9 mL 1 mol/L NaOH，在水浴中煮沸10 min，冷却至室温，然后转移到100 mL容量瓶中并定容、摇匀。取（2.000±0.005）g碘化钾，加水制成饱和溶液，加（0.200±0.001）g碘，待所有碘溶解后将溶液转移至100 mL容量瓶中，定容、摇匀，以备当前使用（碘溶液）。将2.5 mL混合溶液准确移至预先装有20 mL蒸馏水的50 mL容量瓶中，加入0.5 mL 1 mol/L乙酸溶液和1 mL碘试剂，定容、摇匀，静置20 min以显色。以空白试剂（2.5 mL 0.09 mol/L氢氧化钠+0.5 mL 1 mol/L乙酸溶液+ 1 mL碘试剂）为对照，用分光光度计扫描190~900 nm的区间，读取最大吸光度、进行3次平行实验^[12]。根据下方公式计算支链淀粉与月桂酸复合物的复合指数：

${\rm{CI}}({\text{%}})=\frac{{\rm{Abs}}_{2}-{\rm{Abs}}_{\rm{1}}}{{\rm{Abs}}_{\rm{1}}}\times 100$

式中，CI为复合指数；Abs₁为菠萝蜜支链淀粉吸光度值；Abs₂为复合物吸光度值。

1.2.6 冻融稳定性的测定

将复合物样品溶解于蒸馏水中（质量分数为6%），在水浴振荡器中于100 ℃加热30 min，并将复合物糊置于称重的离心管中并密封。在−18 ℃冷冻24 h，然后在30 ℃解冻6 h，然后以5000 r/min的速度离心10 min，称量上清液质量。重复冻融循环五次，以每个循环后分离出水的质量百分率作为脱水收缩程度^[13]评价。

1.2.7 水溶性与油溶性的测定

将1 g复合物样品溶于10 mL蒸馏水或精制大豆油中。将悬浮液搅拌1 h，然后将试管在2500 r/min离心30 min。弃去上清液，排干10 min后，将管和内容物重新称重。水（或油）的吸收能力表示为复合物样品吸附水（或油）的百分比^[14]。

1.2.8 膨胀能力和溶解性的测定

根据贾祥泽^[15]的方法进行了一些修改。将0.5 g复合物样品与45 mL蒸馏水在离心管中混合，分别加热至55、65、75、85和95 ℃，30 min。这些溶液在加热过程中不断摇动，然后冷却至25 ℃，静置5 min后，以3000 r/min离心20 min。将上清液倒入蒸发皿中，在100 ℃下干燥4 h。称重干燥的上清液的干燥物以及溶胀的复合物沉淀物。膨胀能力（SP，%）和溶解度（S，%）由以下方程式计算得出。

${\rm{SP}}({\text{%}})=[（{\rm{M}}_{{\text{沉}}}）\rm{/}({\rm{M}}_{{\text{复}}})\times ({\rm{1-M}}_{{\text{上清液}}})\rm{]}\times \rm{100};$

${\rm{S}}({\text{%}})=({\rm{M}}_{{\text{上清液}} }\times \rm{100})\rm{/}{\rm{M}}_{{\text{复}}}$

1.2.9 糊化特性测定

本实验用RVA快速糊化黏度测定仪对菠萝蜜支链淀粉与月桂酸复合物糊化时的特征参数进行测定。特征参数包括峰值黏度（PV）、谷值黏度（TV）、崩解值（BkD）、最终黏度（FV）、回生值（StB）、峰值时间（PTime）和糊化温度（PT）^[16-17]。将3 g样品和25 mL蒸馏水添加至铝筒中，在最初的10 s内，将样品以960 r/min的转速分散，并将浆液旋转速度保持在160 r/min。在50 ℃下将浆液平衡1 min后，将其以6 ℃/min的速率加热至95 ℃，保持5 min，然后以6 ℃/min的速率降温至50 ℃，并保持2 min^[18]。记录这7个特征参数。

1.3 数据处理

采用SPSS 25软件对数据进行统计分析（P<0.05为显著，P<0.01为极显著），采用Origin 8.5软件进行绘图处理。

2. 结果与分析

2.1 支链聚合度的测定

5种支链淀粉DPw为：189486~322670，DPn范围为：120259~282291，D范围为：1.143~1.576。由表1可见，5种支链淀粉的DPw和DPn存在显著差异（P<0.05）。D表明分子大小差异范围，可知M1分子大小差异最大，而M5差异最小。

表 1 五种JFSS样品的支链聚合度

Table 1. Degree of amylopectin polymerization of five kinds of JFSS samples

支链淀粉	DPw	DPn	D（DPw/DPn）
M1	189486±572^a	120259±240^a	1.576±0.02^e
M2	222779±476^b	160760±273^b	1.386±0.02^d
M3	256134±429^c	201253±401^c	1.273±0.01^c
M4	289430±632^d	241742±357^d	1.197±0.03^b
M5	322670±381^e	282219±439^e	1.143±0.04^a
注：同列不同字母表示差异显著（P<0.05）；表2~表5同。

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菠萝蜜支链淀粉的DPw低于蜡质大米淀粉，蜡质大米淀粉的DPw范围在442154~928000^[19]，而菠萝蜜支链淀粉的DPw高于小麦支链淀粉的DPw，小麦支链淀粉的DPw范围在4101~6463^[20]。同时，对比DPn的结果，蜡质大米淀粉为47483^[21]，大麦支链淀粉范围在5726~8000^[22]，低于菠萝蜜支链淀粉。上述差异的原因可能是由于不同的栽培品种、生长地点、环境和进化生理学等不同^[23]。

2.2 复合指数

由于支链淀粉较短的侧链和较大的空间位阻作用很难与月桂酸发生复合物反应，因此复合率较低。5种支链淀粉吸光度、复合物吸光度和复合指数的结果见表2，其范围分别为0.2280~0.2915、0.3066~0.3895和23.27%~35.95%。CI表明支链淀粉的复合指数，其中M1支链淀粉与月桂酸的CI最低，M5支链淀粉与月桂酸的CI最高，5种复合物的复合指数存在显著差异（P<0.05）。根据谢三都、张书艳等^[24-25]的实验结果显示，直链淀粉与脂肪酸的复合指数范围在30.45%~85.12%，而本实验的结果远低于此结果。推测原因有两个：第一，已知的支链淀粉由于较短的侧链和较大的空间位阻作用很难与月桂酸发生复合物反应^[4]；第二，推测本实验的结果产生原因是在淀粉回生阶段初始时，由于没有直链淀粉对支链淀粉复合反应的抑制作用，支链淀粉与月桂酸开始复合，支链淀粉的结晶结构被破坏后，发生重结晶，并生成部分直链淀粉，形成直链淀粉的凝胶网络，从而对支链淀粉与月桂酸的复合反应产生了一定程度的抑制作用，反应效率逐渐降低直至停止。

表 2 五种菠萝蜜种子支链淀粉的复合指数

Table 2. Complex indexes of 5 kinds of JFSA

样品	支链淀粉吸光度	复合物吸光度	CI（%）
M1	0.2493^b	0.3072^a	23.27^a
M2	0.2779^c	0.3483^b	25.33^b
M3	0.2915^d	0.3688^c	26.52^c
M4	0.2280^a	0.3066^a	34.47^d
M5	0.2288^a	0.3895^d	35.95^e

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2.3 冻融稳定性

脱水收缩是凝胶静置时渗出液体并收缩的过程，它可用于评估淀粉的冻融稳定性。表3总结了5个复合物样品的脱水收缩，分别为：20.21%~26.56%（M1ZY），22.19%~29.90%（M2ZY），25.21%~29.89%（M3ZY），27.60%~36.35%（M4ZY）和32.71%~37.29%（M5ZY）。以M1ZY复合物样品为例，脱水作用从第1个循环到第5个循环，从20.21%增加到26.56%。根据以上结果，发现脱水收缩与冻融循环的次数呈正相关。据Lan等^[23]发现，在低温条件下，复合物中淀粉链之间的分子缔合数量增加，导致大量水的释放，这与本文的结果是一致的。

表 3 五种菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物的冻融稳定性

Table 3. Freeze-thaw stability of five kinds of JFSA-lauric acid complexes

样品	第1次（%）	第2次（%）	第3次（%）	第4次（%）	第5次（%）
M1ZY	20.21±0.21^a	23.02±0.33^a	24.90±0.38^a	25.83±0.19^a	26.56±0.09^a
M2ZY	22.19±0.18^b	24.69±0.20^b	27.71±0.12^b	27.92±0.16^b	29.90±0.26^b
M3ZY	25.21±0.29^c	26.35±0.34^c	28.33±0.23^c	28.43±0.24^c	29.89±0.22^b
M4ZY	27.60±0.28^d	29.68±0.27^d	31.25±0.21^d	34.16±0.24^d	36.35±0.28^c
M5ZY	32.71±0.14^e	34.58±0.27^e	34.69±0.27^e	35.42±0.15^e	37.29±0.33^d

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复合物样品5次冻融循环的范围分别是20.21%~32.71%（1次）、23.02%~34.58%（2次）、24.90%~34.69%（3次）、25.83%~35.42%（4次）和26.56%~37.29%（5次）。5种聚合度不同的支链复合物样品的脱水收缩存在显著差异（P<0.05）。以第1次循环为例，M1ZY样品的脱水收缩最低（20.21%），M5ZY样品的脱水收缩最高（32.71%），其他4次循环中趋势相同。因此，随着支链聚合度增加，脱水收缩逐渐增加。Wu等^[26]发现，淀粉老化增加使得其脱水收缩增加并形成致密的结构。根据上述报道可知，高度老化与高脱水收缩有关，并形成致密的结构，综上可知，随着支链聚合度的增加，复合物的老化趋势逐渐变高。

2.4 水溶性与油溶性

表4显示了五个复合物样品的吸水和吸油能力。其中五种复合物的水溶性从68.87%到83.02%，变化显著（P<0.05）。随着支链聚合度的增加，可以与水分子结合的氢键数量增加，复合物的水溶性升高，这与李哲等^[27]的结论：淀粉分子间的氢键逐渐被热量的作用破坏，支链淀粉分子溶出于溶液，淀粉的溶解度逐渐增大一致。

表 4 五种菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物的水溶性与油溶性

Table 4. Water solubility and oil solubility of five kinds of JFSA-lauric acid complexes

样品	水溶性（%）	油溶性（%）
M1ZY	68.87±0.98^a	66.96±2.08^a
M2ZY	70.94±1.29^a	73.60±1.88^b
M3ZY	77.35±1.83^b	82.02±1.46^c
M4ZY	82.08±1.07^bc	82.13±1.20^c
M5ZY	83.02±2.27^c	90.90±1.64^d

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淀粉样品的油溶性反映了它们在产品加工中的乳化能力。Falade和Christopher^[14]指出，不同品种之间油溶性的变化可能是指不同的非极性侧链，会结合油的烃侧链所引起的。而根据表4可知，5种复合物的油溶性从66.96%（M1ZY）到90.90%（M5ZY）不等，表明M5ZY具有最佳的结合脂肪酸的能力，说明随着支链聚合度的增加，复合物的油溶性也逐渐升高。

2.5 膨胀能力与溶解性

膨胀能力（SP）与淀粉中支链淀粉的含量密切相关，脂肪酸的存在也有主要影响。在本实验中，没有直链淀粉对支链淀粉的“束缚”作用情况下，支链淀粉与月桂酸的复合物在热水中充分膨胀并达到平衡状态。由图1（A）可知，在55~65 ℃区间内，复合物没有表现出明显的膨胀趋势，当温度逐渐升高到75 ℃时，其膨胀度开始缓慢升高，并在75~85 ℃区间内，升高速率达到最大值，在温度达到85~95 ℃后，其膨胀度的上升速率逐渐减弱。整体上看，随着聚合度的增加，复合物的膨胀度也增加，这也与Falade等^[28]指出的当淀粉在水中加热时，大颗粒比小颗粒溶胀更快，因此较大的淀粉颗粒显示出更高的溶胀力的结论一致。

图 1 五种菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物的膨胀能力（A）和溶解性（B）曲线

Figure 1. Swelling power（A）and solubility（B）curves of five kinds of JFSA-lauric acid complexes

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根据Gani等^[29]的研究结论，淀粉的支链淀粉的结构排列可能会影响淀粉的溶解性。由图1（B）可知，复合物的溶解性随着支链聚合度的升高而上升，这种趋势与SP的结果一致。根据Falade和Christo^[14]的结论，这归因于颗粒尺寸越小，溶解度越低。

2.6 糊化特性

5种复合物样品的糊化特性如表5和图2所示。峰值黏度（PV）：1191~2459 cP、谷值黏度（TV）：837~2278 cP、崩解值（BkD）：153~354 cP、最终黏度（FV）：1236~2904 cP、回生值（StB）：290~1236 cP和糊化温度（PT）：50.2~75.15 ℃。对比张雨桐等^[18]和Zhang等^[30]的研究结果：菠萝蜜种子支链淀粉的PV、TV、BkD、FV、StB和PT分别为2071~2781 cP、1615~1746 cP、456~1013 cP、2378~3180 cP、955~1197 cP、50.10~50.20 ℃，复合物的PV、BkD、FV、StB均降低，说明支链淀粉与月桂酸发生了复合反应，抑制了支链淀粉的膨胀，使得支链淀粉不易形成稳定的凝胶结构。而五种复合物之间产生差异的原因可能是样品颗粒的溶胀力不同，淀粉支链间的结构也不相同^[31]。具有较低PV、TV、FV的M1ZY样品具有较高的BkD、StB和PT，M5ZY的结果与之相反。

表 5 不同聚合度的菠萝蜜种子支链淀粉对淀粉-月桂酸复合物糊化特性的影响

Table 5. Effect of different degree of amylopectin polymerization of JFSA on the gelatinization properties of starch-lauric acid complexes

样品	峰值黏度（cP）	谷值黏度（cP）	崩解值（cP）	最终黏度（cP）	回生值（cP）	糊化温度（℃）	峰值时间（min）
M1ZY	1191±2.33^a	837±16.67^a	354±5.34^d	1236±14.33^a	1236±6.67^e	70.90±0.07^c	7^a
M2ZY	1992±6.67^b	1752±10.33^b	184±8.33^b	2444±18.66^c	611±5.33^c	61.00±0.12^b	7^a
M3ZY	2070±1.33^c	1795±18.33^c	275±3.00^c	2085±4.00^b	290±12.00^a	50.55±0.05^a	7^a
M4ZY	1973±0.67^b	1820±13.65^c	153±2.67^a	2904±5.67^d	934±0.67^d	75.15±0.03^d	7^a
M5ZY	2459±1.34^d	2278±10.65^d	181±5.00^b	2709±4.00^d	431±4.00^b	50.20±0.05^a	7^a

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图 2 菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物的糊化特性曲线

Figure 2. Gelatinization characteristic curve of JFSA-lauric acid complexes

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根据白芸^[32]所述，峰值黏度（PV）反映了糊化过程中淀粉颗粒膨胀的最大程度，淀粉颗粒的分子间和分子内结合越紧密，峰值黏度就越大。这表明M5ZY的分子结构更加致密，而M1ZY分子结构相对松散。推测原因可能是聚合度越高，可结合位点越多，M5的吸水溶胀能力更强，因此M5ZY的峰值黏度更高。根据Lin等^[19]的报道表明PV与淀粉颗粒的刚性呈现正相关关系，本实验结果表明，M1ZY的刚性最低。

谷值黏度（TV）是淀粉颗粒在膨胀到极限后继续吸水破裂，残留的颗粒残片发生了摩擦，加入脂肪酸后与淀粉形成的复合物抑制了淀粉颗粒的溶胀，发生破裂的淀粉颗粒较少，淀粉颗粒间的相互摩擦作用力小，导致淀粉糊的黏度下降，因此其和淀粉的溶胀力显著相关^[33]，与膨胀性与溶解性的结论一致。

崩解值（BkD）为峰值黏度与谷值黏度的差值，与淀粉在高温下承受加热和剪切力的能力有关，其值越大，稳定性越差，是影响含淀粉食品加工的因素之一。其聚合度与崩解值呈现负相关关系，说明其复合率越高，形成复合物的结构越稳定，增强了淀粉凝胶结构的强度。

最终黏度（FV）越高表明淀粉糊在加热和冷却时具有更高的稳定性^[34]。FV是由温度降低，淀粉分子的运动减弱，分子倾向于再次平行排列，支链淀粉的侧链重新形成氢键，聚集成凝胶，并相互摩擦形成的，FV的大小可以反映在室温下时凝胶的硬度。这也与崩解值的结论一致。M1ZY的最终黏度最低，这也与其支链聚合度最低有关。同时，在机械搅拌过程中M1ZY在加热和冷却时的稳定性也高于其他样品。

回生值（StB）为最终黏度（FV）与谷值黏度的差值，反映了老化的趋势以及稳定性，与淀粉-月桂酸复合物的形成有关，黏度越高表明复合率越高^[35-37]。因此，M1比其他样品更容易与月桂酸发生复合反应。而随着聚合度的增加，淀粉与月桂酸发生的复合反应越多，而月桂酸抑制了回生过程的发生，复合物样品的回生值降低，导致其抗老化能力随之增强，更不利于形成淀粉凝胶。

从图2中可以看出，复合物的黏度值先快速升高再缓慢升高再升降低。随着温度的升高，支链淀粉颗粒吸水溶胀，淀粉糊黏度增加，达到一定程度后，支链的晶体结构逐渐被破坏^[38]，与月桂酸开始逐渐复合，复合物限制了淀粉颗粒的溶胀性和吸水性^[39]，黏度值升高速度逐渐降低。黏度值最高时，由于剪切力的作用，淀粉分子结构逐渐被破坏，致使黏度值下降。研究发现，支链聚合度越大，五个复合物样品的PV、TV和FV越高，但BkD、PT和StB越低，表明支链聚合度是影响复合物糊化性质的重要因素之一。

2.7 五种菠萝蜜支链淀粉-月桂酸复合物糊化特性与DPw、CI的相关性分析

表6显示了5种复合物糊化特性与DPw、CI的皮尔逊相关系数。支链淀粉的DPw与复合物的TV、CI呈显著正相关（r=0.887，0.949，P<0.05），推测随着支链淀粉的聚合度的增加，淀粉中所含氢键的数量增加，氢键稳定性升高，其淀粉颗粒的膨胀性也变大，淀粉颗粒破裂后与月桂酸可以结合的位点多，复合物的复合指数随之增加，这与Pranoto的实验结论一致^[40]。PTime中大部分都是7 min（仅M3ZY的PTime为4.67 min），因此无法分析其与聚合度之间的相关性。

表 6 菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物糊化特性与DPw、CI的皮尔逊相关系数

Table 6. Pearson correlation coefficients between the gelatinization properties, DPw and CI of JFSA-lauric acid complexes

指标	DPw	PV	TV	BkD	FV	StB	PT	PTime	CI
DPw	1
PV	0.863	1
TV	0.887^*	0.996^**	1
BkD	−0.714	−0.763	−0.814	1
FV	0.819	0.831	0.878^*	−0.979^**	1
StB	−0.530	0.834	0.784	0.369	−0.459	1
PT	−0.377	−0.659	−0.586	0.052	−0.136	0.900^*	1
PTime	0.000	−0.161	−0.105	−0.306	0.162	0.597	0.539	1
CI	0.949^*	0.677	0.723	−0.673	0.762	−0.237	−0.102	0.213	1
注：表示差异显著，P<0.05；*表示差异极显著，P<0.01。

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PV与TV呈极显著正相关（r=0.996，P<0.01）。TV与FV呈显著正相关（r=0.878，P<0.05），然而FV与BkD呈极显著负相关（r=−0.979，P<0.01），根据Charles等^[41]的研究可知，FV和TV与糊化后的淀粉分子重新缔合呈正相关，形成的凝胶网络越强，回生黏度越高。根据这些结论，推测M1在糊化后具有更强的淀粉重结晶能力，因此M1与月桂酸的复合趋势越强，这与上述RVA结果一致。

StB与PT呈现出正相关（r=0.900，P<0.05），推测原因和支链淀粉的结构有关，结合Zhang等^[42]和Zhang等^[43]的研究可知，M1品种到M5品种的支链淀粉中短链的数量随着聚合度的增加而增多，而支链短链越多，则与月桂酸发生复合反应越多，前文所述，StB与复合反应的发生有关，月桂酸抑制回生过程的发生，可知支链短链越多，其StB越低，则PT越低。

3. 结论

支链聚合度对菠萝蜜种子支链淀粉与月桂酸复合物的复合指数有显著影响（P<0.05）。随着聚合度的增加，五种复合物的脱水收缩程度、水溶性、油溶性、膨胀度、溶解度均明显增加。支链淀粉聚合度越高，复合物的CI、PV、TV和FV越高，而其BkD、StB和糊化温度越低。支链淀粉的DPw与复合物的TV、CI呈显著正相关（r=0.887，0.949，P<0.05）。上述结果表明，支链聚合度是影响菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物理化特性的重要因素，可为菠萝蜜淀粉以及淀粉-脂肪酸复合物在食品加工中的应用提供参考。

图 1 五种菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物的膨胀能力（A）和溶解性（B）曲线

Figure 1. Swelling power（A）and solubility（B）curves of five kinds of JFSA-lauric acid complexes

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图 2 菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物的糊化特性曲线

Figure 2. Gelatinization characteristic curve of JFSA-lauric acid complexes

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表 1 五种JFSS样品的支链聚合度

Table 1 Degree of amylopectin polymerization of five kinds of JFSS samples

支链淀粉	DPw	DPn	D（DPw/DPn）
M1	189486±572^a	120259±240^a	1.576±0.02^e
M2	222779±476^b	160760±273^b	1.386±0.02^d
M3	256134±429^c	201253±401^c	1.273±0.01^c
M4	289430±632^d	241742±357^d	1.197±0.03^b
M5	322670±381^e	282219±439^e	1.143±0.04^a
注：同列不同字母表示差异显著（P<0.05）；表2~表5同。

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表 2 五种菠萝蜜种子支链淀粉的复合指数

Table 2 Complex indexes of 5 kinds of JFSA

样品	支链淀粉吸光度	复合物吸光度	CI（%）
M1	0.2493^b	0.3072^a	23.27^a
M2	0.2779^c	0.3483^b	25.33^b
M3	0.2915^d	0.3688^c	26.52^c
M4	0.2280^a	0.3066^a	34.47^d
M5	0.2288^a	0.3895^d	35.95^e

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表 3 五种菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物的冻融稳定性

Table 3 Freeze-thaw stability of five kinds of JFSA-lauric acid complexes

样品	第1次（%）	第2次（%）	第3次（%）	第4次（%）	第5次（%）
M1ZY	20.21±0.21^a	23.02±0.33^a	24.90±0.38^a	25.83±0.19^a	26.56±0.09^a
M2ZY	22.19±0.18^b	24.69±0.20^b	27.71±0.12^b	27.92±0.16^b	29.90±0.26^b
M3ZY	25.21±0.29^c	26.35±0.34^c	28.33±0.23^c	28.43±0.24^c	29.89±0.22^b
M4ZY	27.60±0.28^d	29.68±0.27^d	31.25±0.21^d	34.16±0.24^d	36.35±0.28^c
M5ZY	32.71±0.14^e	34.58±0.27^e	34.69±0.27^e	35.42±0.15^e	37.29±0.33^d

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表 4 五种菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物的水溶性与油溶性

Table 4 Water solubility and oil solubility of five kinds of JFSA-lauric acid complexes

样品	水溶性（%）	油溶性（%）
M1ZY	68.87±0.98^a	66.96±2.08^a
M2ZY	70.94±1.29^a	73.60±1.88^b
M3ZY	77.35±1.83^b	82.02±1.46^c
M4ZY	82.08±1.07^bc	82.13±1.20^c
M5ZY	83.02±2.27^c	90.90±1.64^d

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表 5 不同聚合度的菠萝蜜种子支链淀粉对淀粉-月桂酸复合物糊化特性的影响

Table 5 Effect of different degree of amylopectin polymerization of JFSA on the gelatinization properties of starch-lauric acid complexes

样品	峰值黏度（cP）	谷值黏度（cP）	崩解值（cP）	最终黏度（cP）	回生值（cP）	糊化温度（℃）	峰值时间（min）
M1ZY	1191±2.33^a	837±16.67^a	354±5.34^d	1236±14.33^a	1236±6.67^e	70.90±0.07^c	7^a
M2ZY	1992±6.67^b	1752±10.33^b	184±8.33^b	2444±18.66^c	611±5.33^c	61.00±0.12^b	7^a
M3ZY	2070±1.33^c	1795±18.33^c	275±3.00^c	2085±4.00^b	290±12.00^a	50.55±0.05^a	7^a
M4ZY	1973±0.67^b	1820±13.65^c	153±2.67^a	2904±5.67^d	934±0.67^d	75.15±0.03^d	7^a
M5ZY	2459±1.34^d	2278±10.65^d	181±5.00^b	2709±4.00^d	431±4.00^b	50.20±0.05^a	7^a

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表 6 菠萝蜜种子支链淀粉-月桂酸复合物糊化特性与DPw、CI的皮尔逊相关系数

Table 6 Pearson correlation coefficients between the gelatinization properties, DPw and CI of JFSA-lauric acid complexes

指标	DPw	PV	TV	BkD	FV	StB	PT	PTime	CI
DPw	1
PV	0.863	1
TV	0.887^*	0.996^**	1
BkD	−0.714	−0.763	−0.814	1
FV	0.819	0.831	0.878^*	−0.979^**	1
StB	−0.530	0.834	0.784	0.369	−0.459	1
PT	−0.377	−0.659	−0.586	0.052	−0.136	0.900^*	1
PTime	0.000	−0.161	−0.105	−0.306	0.162	0.597	0.539	1
CI	0.949^*	0.677	0.723	−0.673	0.762	−0.237	−0.102	0.213	1
注：表示差异显著，P<0.05；*表示差异极显著，P<0.01。

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施引文献(4)

期刊类型引用(3)

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3.	姜旭阳，姚琳琳，赵晓霞，张璐. 养殖工船大黄鱼冰浆保鲜方法研究. 渔业现代化. 2022(05): 81-88 . 百度学术

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1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 菠萝蜜种子淀粉的提取
1.2.2 直链淀粉和支链淀粉的分离
1.2.3 支链聚合度的测定
1.2.3.1 样品处理
1.2.3.2 分析方法
1.2.4 复合物的制备
1.2.5 复合指数的测定
1.2.6 冻融稳定性的测定
1.2.7 水溶性与油溶性的测定
1.2.8 膨胀能力和溶解性的测定
1.2.9 糊化特性测定
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 支链聚合度的测定
2.2 复合指数
2.3 冻融稳定性
2.4 水溶性与油溶性
2.5 膨胀能力与溶解性
2.6 糊化特性
2.7 五种菠萝蜜支链淀粉-月桂酸复合物糊化特性与DPw、CI的相关性分析
3. 结论

1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 菠萝蜜种子淀粉的提取
1.2.2 直链淀粉和支链淀粉的分离
1.2.3 支链聚合度的测定
1.2.3.1 样品处理
1.2.3.2 分析方法
1.2.4 复合物的制备
1.2.5 复合指数的测定
1.2.6 冻融稳定性的测定
1.2.7 水溶性与油溶性的测定
1.2.8 膨胀能力和溶解性的测定
1.2.9 糊化特性测定
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 支链聚合度的测定
2.2 复合指数
2.3 冻融稳定性
2.4 水溶性与油溶性
2.5 膨胀能力与溶解性
2.6 糊化特性
2.7 五种菠萝蜜支链淀粉-月桂酸复合物糊化特性与DPw、CI的相关性分析
3. 结论

参考文献(43)

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支链聚合度对菠萝蜜支链淀粉与月桂酸复合物理化特性的影响

作者简介: 朱立斌（1997−），男，硕士研究生，研究方向：食品加工与安全，E-mail：1093574150@qq.com

通讯作者: 牛广财（1971−），男，博士，教授，研究方向：食品科学与工程，E-mail：gcniu@126.com 张彦军（1982−），男，博士，研究员，研究方向：热带作物产品加工，E-mail：zhangyanjun0305@163.com

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