[科普中国]-糊化度

简介

淀粉的糊化是指淀粉悬浮液在一定温度下，淀粉颗粒吸水膨胀，体积增大，淀粉颗粒破裂，成为黏稠状胶体溶液的过程。糊化的本质是淀粉中晶质与非晶质态的淀粉分子间的氢键断开，微晶束分离，形成一种间隙较大的立体网状结构，淀粉颗粒中原有的微晶结构被破坏。糊化度是指淀粉中糊化淀粉与全部淀粉量之比的百分数。淀粉的糊化度越高，越容易被酶水解，有利于消化吸收。2

淀粉糊化度是评价颗粒饲料加工质量的重要指标，直接影响畜禽吸收利用饲料中能量物质的效率，进而影响饲料的转化效率和畜禽生长性能。淀粉糊化作用是饲料加工过程中重要的物理化学特性变化过程，而快速准确检测和实时监控饲料加工中原料淀粉糊化特性的变化，对提高饲料加工及产品质量，降低生产成本具有十分重要的意义。

研究方法目前，主要的研究方法有酶水解法、黏度测定法、双折射法、DSC技术、近红外光谱分析技术、X-衍射以及核磁共振光谱技术等。饲料行业中普遍采用与畜禽消化功能接近的酶水解法，以熊易强糊化度测定方法较为普遍。

1 酶水解法酶水解法的基本原理都是利用各种酶对糊化淀粉和生淀粉有选择性的分解，通过对生成物的测量得到准确的糊化度。酶水解法的优点是准确度较高，但其缺点是繁琐、耗时长，不利于实际生产中现场测定和控制。试验中试剂的准备，尤其是酶溶液的制备，费用高、难控制，沸水浴中化学反应的沸液现象，试管的用量大，一组数据的测试时间在4~6 h之间，在实时质量监控领域中的推广应用存在明显的局限性，并给饲料产品实际生产质量管理带来了很大不便。2

2 黏度法淀粉糊化的黏度一般使用布拉班德黏度测定仪（BV）和快速黏度分析仪（RVA）测定。在淀粉糊化特性的研究中，BV的主要应用为评价淀粉糊化性质，其测定的数据可以判断淀粉的来源或区分淀粉的种类。BV能较为真实地反映淀粉糊化的实际情况，但耗时长，样品需要量大。RVA的出现，则大大加快了检测速度，且所需样品量少，灵活性强，可以测定绝对黏度。RVA是一种由计算机控制的快速旋转式黏度测试仪，其通过检测淀粉糊化过程中样品黏度的变化，实现对样品淀粉糊化特性的定性和定量分析。样品糊化度越高，RVA曲线越不明显。RVA曲线中用于评价样品黏度和糊化特性的参数包括冷峰值、冷峰面积、峰值黏度、保持黏度、最终黏度、峰值时间、衰减值和回生值。根据这些参数可以寻找出样品糊化度和黏度之间的定量关系。

3 热分析热分析包括定量差示热分析（DTA）、差示扫描量热分析（DSC）和热重分析（TG），以DSC在淀粉研究中应用最为广泛。

DSC被广泛应用于研究淀粉的糊化特性、老化特性、糊化与老化动力、淀粉的玻璃态转变、淀粉与脂肪复合物的特性等。DSC法是在程序升温下，保持待测物质与参照物温度差为零，测量待测物质和参照物的热量差随温度变化的一种技术。淀粉糊化过程中伴随的能量变化在DSC图谱上表现为吸热峰，通过考察图谱上峰形、峰位置和峰面积的变化情况，可以分析测定淀粉的糊化温度及糊化焓。DSC的优点为适用的样品水分范围广，试样盒密封，样品水分不变，可直接测出实验中试样的热量变化，省时，不需要额外的技术等。

4 近红外光谱分析王海东等以熊易强的简单酶法作为淀粉糊化度的参考测定方法，建立了近红外光谱分析方法快速测定颗粒饲料的淀粉糊化度。

5 脉冲核磁共振法纯干或含少量水分的生淀粉中分子链上的质子，只能在小尺寸范围内振动或迁移，表现出较强的固相性质。已糊化的淀粉分子链及自由水分中的质子可作大尺寸的迁移，表现出较强的液相性质。在核磁共振中，由于液相中质子的弛豫时间高于固相中质子的弛豫时间，可利用脉冲核磁共振的自由感应衰减（FID）信号，将固相与液相中的质子相对量求算出来，并以此表征淀粉糊的糊化度。2

展望经典酶法测定淀粉糊化度费时、费力，结果受其它影响较大，不利于在线监测和推广使用。差示扫描量热法可以在研究淀粉糊化特性的基础上，计算出淀粉糊化度，既能实现仪器价值，又开发出省时的新的糊化度测定方法；另外近红外方法、快速黏度分析仪法、累计光密度的数字图像分析法和聚焦光束反射分析仪法等快速分析法在一定程度上可以满足饲料工业、淀粉工业提高加工质量管理和产品质量的应用要求，为实现即时检测提供了希望。随着技术进步和研究的深入这些检测方法会不断完善，进而实现企业和工厂快速检测的目标。3