1 引言

　　淀粉是植物能量的貯存形式之一，也是人類(lèi)食物重要的來(lái)源，除食品工業(yè)外，淀粉在紡織、造紙、醫(yī)藥、石油以及化工等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。

　　淀粉的糊化有著廣泛的實(shí)際意義：作為食品，淀粉必須糊化后才能被淀粉酶作用；作為施膠劑或漿料，糊化后的淀粉才能成糊以供涂抹，因此對(duì)淀粉糊化性質(zhì)的了解是其應(yīng)用的依據(jù)。

　　淀粉糊化性能的測(cè)定方法多種多樣，所采用的手段有粘度的測(cè)定、偏振光下雙折射現(xiàn)象的馬耳他十字（Maltanese Cross）的顯微觀(guān)察、光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀(guān)察、光散射分析、光透射分析、膨脹性和溶解度測(cè)定、酶分析以及核磁共振分析等，本文主要比較三種簡(jiǎn)單、快速的常用方法，并重點(diǎn)介紹快速粘度測(cè)定這一相對(duì)較新的方法。

　　2 布拉本德糊粘度測(cè)定儀

　　淀粉和含淀粉制品的糊化特性最早是用稠度計(jì)測(cè)得的，其后陸續(xù)出現(xiàn)了“玉米工業(yè)粘度計(jì)”、Ot-tawa淀粉粘度計(jì)、Haake旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)以及其它種類(lèi)的粘度計(jì)在淀粉糊化性質(zhì)研究中的應(yīng)用。

　　第一臺(tái)布拉本德糊粘度測(cè)定儀（BrabenderAmylograph,BV）的使用是在30年代，該粘度測(cè)定儀，現(xiàn)在稱(chēng)為Viscoamylograph,成了工業(yè)界廣泛用于淀粉和含淀粉制品特性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。該儀器最初是用來(lái)評(píng)價(jià)黑麥面粉的質(zhì)量和控制添加了麥芽的小麥面粉中A-淀粉酶的活性大小的。

　　Viscoamylograph是由Viscograph和Amylo-graph兩個(gè)詞構(gòu)成的，前者的意思是測(cè)定粘度（vis-cosity），而后者的意思則是測(cè)定酶（amylase）活，這臺(tái)設(shè)備是兩用的。在西方國(guó)家的面粉廠(chǎng)和面包廠(chǎng)，分別作為產(chǎn)品和原料的面粉的質(zhì)量指標(biāo)之一就是淀粉酶活。

　　BV在國(guó)內(nèi)的主要作用是進(jìn)行淀粉材料糊化行為的評(píng)價(jià)，據(jù)了解，它未被面粉和焙烤業(yè)所用，是因?yàn)閮r(jià)格高。因?yàn)锽V的兩種功能都是以粘度作為指標(biāo)的，所以習(xí)慣上稱(chēng)為粘度計(jì)或粘度測(cè)定儀。

　　雖然已建立了采用BV測(cè)定小麥淀粉酶活性的標(biāo)準(zhǔn)方法，人們還是更多地采用文獻(xiàn)中介紹的方法來(lái)進(jìn)行淀粉粘度特性的測(cè)定，一般的步驟是：根據(jù)來(lái)源不同，選用一定濃度的淀粉懸浮液從室溫開(kāi)始以1.5℃/min的升溫速率加熱至95℃，在95℃保持一定時(shí)間（10~60min），然后以同樣的速率降溫至50℃，保持一定的時(shí)間（10~60min）。

　　測(cè)定過(guò)程中的溫度受程序控制，按恒定的速率上升或下降，以粘度對(duì)時(shí)間作圖可以得到所謂的粘度曲線(xiàn)，這是評(píng)價(jià)淀粉糊化性質(zhì)的依據(jù)。圖上通常截取五個(gè)特征點(diǎn)，即，起始糊化溫度（一般定義為粘度達(dá)到20單位時(shí)的溫度），最大粘度或者稱(chēng)為峰值粘度（糊化開(kāi)始后出現(xiàn)的最高粘度），95℃保溫時(shí)的粘度，95℃保溫30min（也有用1h的）后的粘度，溫度降低到50℃時(shí)的粘度以及50℃保溫30min（或1h）的粘度，粘度的單位BU（Brabender Unit）。

　　根據(jù)粘度曲線(xiàn)上的特征值，可以計(jì)算出破損值（Breakdown,亦稱(chēng)降落值）和回值（Setup），粘度熱穩(wěn)定性和冷穩(wěn)定性，如下所示：

　　破損值=95℃終了粘度-最大粘度；回值=50℃終了粘度-最大粘度；粘度熱穩(wěn)定性=95℃終了粘度-95℃開(kāi)始粘度；粘度冷穩(wěn)定性=50℃終了粘度-50℃開(kāi)始粘度。

　　另外也有人提出了總回值的概念，其計(jì)算方法為：總回值=50℃終了粘度-95℃終了粘度。

　　通過(guò)測(cè)定以上數(shù)據(jù)可以判斷淀粉的來(lái)源或區(qū)分淀粉的種類(lèi)。有些種類(lèi)的淀粉在95℃前加熱的過(guò)程中并不出現(xiàn)最大粘度，即粘度曲線(xiàn)上看不到“峰”,這時(shí)可以用95℃（最大工作溫度）時(shí)的粘度代替，這類(lèi)淀粉主要來(lái)源于豆類(lèi)，尤其是傳統(tǒng)粉絲加工中用酸漿法生產(chǎn)的淀粉，蕎麥淀粉也有類(lèi)似的性質(zhì)。

　　自從第一臺(tái)BV問(wèn)世以來(lái)，許多研究者對(duì)儀器的使用和改進(jìn)做了大量工作，包括基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。BV的發(fā)明者美國(guó)的C.W.Brabender公司（South Hackensack,NJ ）更是在儀器的功能和控制方面不斷創(chuàng)新，現(xiàn)在的產(chǎn)品品種繁多，型號(hào)齊全，可進(jìn)行少量樣品測(cè)定（70ml的樣品杯），又能進(jìn)行高直鏈淀粉樣品的加壓蒸煮，自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)程序控制已經(jīng)取代了原先的人工手動(dòng)控制。

　　3 快速粘度測(cè)定儀（Rapid Visco Analyser,RVA）

　　這種快速測(cè)定方法是澳大利亞CSIRO小麥研究機(jī)構(gòu)和面包研究所1987年共同研制開(kāi)發(fā)成功的，最初的目的是為了測(cè)定小麥芽損傷。發(fā)芽的小麥具有很高的淀粉酶活性，其面粉的焙烤性能和蒸煮品質(zhì)都與正常的小麥相差甚遠(yuǎn)，表現(xiàn)出很大的異常。用這種小麥面粉加工成的產(chǎn)品的品質(zhì)較差，特別是加工東方面條時(shí)。澳大利亞出口的小麥大約三分之一都是用于生產(chǎn)中式和日式面條的，RVA在澳大利亞1986~1987年收獲季節(jié)，在對(duì)發(fā)芽小麥損失的篩選工作中起了很重要的作用，這一方法所需樣品量少（4g），操作簡(jiǎn)單，最顯著的特點(diǎn)是3min就能得出結(jié)果。

　　目前RVA的最新型號(hào)是其第四系列RVA-4Series.操作方式有2種，一是獨(dú)立工作方式，一是計(jì)算機(jī)控制工作方式。前者是根據(jù)儀器控制面板上的菜單操作，8種測(cè)定方法已經(jīng)置入存儲(chǔ)器中，使用時(shí)按照需要選擇測(cè)定的方法。很明顯這種狀態(tài)下只能按照固定的條件進(jìn)行測(cè)定，任何改變參數(shù)和過(guò)程的想法都是不可能實(shí)現(xiàn)的；后者配有專(zhuān)門(mén)的軟件可以在WINDOWS下工作，測(cè)定方法設(shè)定22種，以上這8種方法也都包括在內(nèi)，在用法上這種方式是靈活的，可以根據(jù)自己的要求和設(shè)想來(lái)改變標(biāo)準(zhǔn)方法中的操作條件和開(kāi)發(fā)新的方法。

　　這22種方法為：

　　a）一般淀粉糊化性質(zhì)的測(cè)定；b）攪拌指數(shù)的測(cè)定；c）麥芽粉的測(cè)定；d）真菌淀粉酶的測(cè)定；e）小麥和黑麥粉的測(cè)定；f）玉米淀粉的測(cè)定；g）馬鈴薯淀粉的測(cè)定；h）交聯(lián)淀粉和取代淀粉的測(cè)定；i）酸變性淀粉的測(cè)定；j）米糊的測(cè)定；k）面條（Pasta）的測(cè)定；l）面條（noodle）的測(cè)定；m）擠壓程度的測(cè)定；n）大麥貯藏的測(cè)定；o）大麥芽的測(cè)定；p）烘焙麥芽的測(cè)定；q）釀酒配料的測(cè)定；r）湯料的測(cè)定；s）纖維素酶的測(cè)定；t）蛋奶糊的測(cè)定；u）酸性介質(zhì)中小麥的測(cè)定；v）日本大米（飯）品質(zhì)的測(cè)定。

　　在淀粉的專(zhuān)門(mén)測(cè)定中，RVA的軟件將美國(guó)最大的淀粉公司A.E.Staley的標(biāo)準(zhǔn)也包括其中，共有6個(gè)方法：

　　a）蠟質(zhì)淀粉的粘度測(cè)定；b）硬質(zhì)淀粉的粘度測(cè)定；c）乙�；�淀粉的粘度測(cè)定；d）陽(yáng)離子淀粉的粘度測(cè)定；e）酸稀化淀粉的粘度測(cè)定；f）未變性馬齒玉米淀粉的粘度測(cè)定。

　　RVA粘度單位有兩個(gè)，一是儀器的單位RVU（Rapid Visco Unit ），另一則是法定計(jì)量單位Pa·s,改變標(biāo)尺設(shè)置可以選擇所需的單位。

　　4 三種方法的比較

　　綜上所述，這三種方法在淀粉糊化性質(zhì)測(cè)定的應(yīng)用中使用都很方便。為了進(jìn)行較為直觀(guān)的比較，現(xiàn)將作者用這三種方法對(duì)從五個(gè)不同來(lái)源的蕎麥中分離的淀粉所做的分析結(jié)果列于表。

　　由于RVA糊化曲線(xiàn)上的各特征點(diǎn)可以人為定義，特別是糊化起始溫度，它是在數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔內(nèi)（方法1為2s,方法2為4s）粘度的變化幅度大于某一設(shè)定值時(shí)的溫度，這增加了其可變性；BV的糊化起始溫度只有一個(gè)定義，就是粘度達(dá)到20B時(shí)的溫度，這就使得它具有唯一性，DSC的測(cè)定是在密閉的體系內(nèi)完成的，隨著溫度的升高，水發(fā)生汽化，水汽的產(chǎn)生提高了體系內(nèi)部的壓力，這無(wú)疑又提高了水分子的活度和能量，進(jìn)而促進(jìn)了淀粉分子的潰散，所以DSC測(cè)得的糊化溫度低于BV和RVA的結(jié)果。

　　綜合以上分析，可以得出以下結(jié)論：

　　BV耗時(shí)長(zhǎng)，樣品需要量大，能較為真實(shí)地反映淀粉糊化的實(shí)際情況；RVA速度快，用料少，用途廣泛，靈活性強(qiáng)，可以測(cè)定絕對(duì)粘度；DSC用料少，速度快，可以提供糊化所需熱焓，便于經(jīng)濟(jì)核算，但不能反映粘度，BV和RVA測(cè)定的糊化溫度一致，而DSC測(cè)定的糊化溫度明顯低于前兩者。