文章AI智能精读|中国热带农业科学院香料饮料研究所张彦军研究员：不同品种木薯淀粉理化和结构性质的比较

食品工业科技编辑部

2025-01-10

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吉林农业大学食品科学与工程学院、中国热带农业科学院香料饮料研究所、国家重要热带作物工程技术研究中心、海南省特色热带作物适宜性加工与品质控制重点实验室的王金梦、张思维、赵康云、陈小爱、张彦军等人介绍了木薯淀粉的理化和结构性质，以及不同品种木薯淀粉之间的差异。前人主要集中在粒径、颗粒形态、糊化特性、热力学特性等方面进行研究，但国内关于不同品种木薯淀粉的理化和结构性质的研究尚缺乏系统报道。本文选取华南9号、华南10号、华南11号、桂热891和桂热911五个不同品种木薯为原料，提取淀粉，对比五种木薯淀粉在颗粒形态、粒径、热力学特性、有序结构等理化和结构性质的差异，为木薯育种、新品种开发利用和木薯淀粉在食品工业和非食品工业的应用提供理论依据。

摘要：本文以华南9号（SC9）、华南10号（SC10）、华南11号（SC11）、桂热891（GR891）和桂热911（GR911）五个不同品种的木薯为原料，对淀粉进行分离纯化，研究不同品种木薯淀粉理化和结构性质的差异。结果表明，SC9的直链淀粉含量最低（22.56%），GR911的直链淀粉含量最高（27.49%）；所有品种木薯淀粉表面光滑呈不规则的球缺形，粒径主要分布在12.43～19.03 μm，SC9具有最小的颗粒粒径（12.43 μm），膨胀度和溶解度（10.35%、28.00%），而GR911表现出最大的粒径（19.03 μm），膨胀度和溶解度（15.21%、35.00%）。所有淀粉显示出典型的A型结晶结构，SC9的相对结晶度最高（26.49%），GR911的相对结晶度最低（21.92%）；SC9的短程有序结构最低（0.756），GR911的短程有序结构最高（0.882）。由淀粉的糊化特性可知，SC9、SC10可用作食品增稠剂或胶凝剂，GR911适用于糖果或断奶食品的填充，SC11、GR891可用于粘性食品。本研究结果可为木薯淀粉在食品工业中适宜性加工的品种选择提供理论参考。

Abstract: In this paper, five different species of cassava (SC9, SC10, SC11, GR891 and GR911) were used as raw materials and starch was isolated to study the differences in physicochemical and structure properties. The results showed that the amylose content of SC9 was the lowest (22.56%), and GR911 was the highest (27.49%). The surface of all species of cassava starch showed smooth and irregular spherical shape with the particle size of 12.43~19.03 μm. SC9 had the smallest particle size (12.43 μm), solubility and swelling power (10.35%, 28.00%), while GR911 showed the largest particle size (19.03 μm), solubility and swelling power (15.21%, 35.00%). All starches showed typical A-type crystal structure. The SC9 showed the highest (26.49%) relative crystallinity and GR911 was the lowest (21.92%). The SC9 had the lowest (0.756) short-range order structure compared to the highest (0.882) for GR911. According to the gelatinization properties, the species of SC9 and SC10 could be used as food thickeners or gelling agents. The species of GR911 was suitable for filling candy or weaned food. The species of SC11 and GR891 could be used as sticky food. The results of this study could provide a theoretical reference for the selection of cassava starch suitable for processing in the food industry.

PART.01

结果

本章节主要研究了不同品种木薯淀粉的理化和结构性质，以及它们之间的差异。首先，通过实验数据，得出不同品种木薯淀粉的水分含量、蛋白质含量、灰分含量和淀粉含量均在5%左右，不同品种木薯淀粉之间粗脂肪含量为0.13%~0.46%，蛋白质含量为0.10%~0.15%，灰分含量为0.06%~0.10%，淀粉含量为99.01%~99.57%。接着，对五种不同品种木薯淀粉的化学组分进行了分析，发现它们之间存在差异，例如SC9淀粉颗粒形状更规则，GR911淀粉颗粒形状不规则，SC10淀粉颗粒形状较为规则，GR891淀粉颗粒形状与SC10相似。此外，五种不同品种木薯淀粉的直链淀粉含量、粒径和化学性质也存在差异。本研究结果与前人报道的结果相一致，但不同品种之间也存在差异。

图 1 五个品种木薯淀粉扫描电镜

Figure 2. SEM of starch isolated from five different cassava

图 2 五个品种木薯淀粉热力学特性

Figure 2. Thermal properties of starch isolated from five different varieties of cassava

图 3 五个品种木薯淀粉的X射线衍射图

Figure 3. X-ray diffraction patterns of starch isolated from five different varieties of cassava

图 4 五个品种木薯淀粉的红外光谱

Figure 4. FTIR spectra of starch isolated from five different varieties of cassava

图 5 相关性分析

Figure 5. Correlation analysis

注：AM：直链淀粉含量；PS：粒径；WS：析水率。

PART.02

结论

本章节对不同品种木薯淀粉的理化和结构性质进行了对比研究，发现不同品种木薯淀粉的化学组成、粒径、直链淀粉含量存在明显差异。五个不同品种的木薯淀粉均呈典型的A型结晶结构，直链淀粉含量为22.56%~27.49%。低直链淀粉含量的木薯淀粉SC9的相对结晶度最高（26.49%），而高直链淀粉含量的木薯淀粉GR911的相对结晶度最低（21.92%），表明直链淀粉含量与淀粉的相对结晶度呈反比。木薯淀粉SC9的凝胶焓（9.96 J/g）、糊化温度（66.80 ℃）和A（0.756）均显著低于其余四种木薯淀粉（P<0.05），而GR911的凝胶焓（13.92 J/g）、糊化温度（69.95 ℃）和A（0.882）最大，结果表明凝胶焓和糊化温度与淀粉颗粒内双螺旋排列的有序性有关。根据糊化特性可知，SC9、SC10可用作食品增稠剂或胶凝剂，GR911适用于糖果或断奶食品的填充，SC11、GR891可用于粘性食品。本研究结果可为促进木薯淀粉在食品工业中更广泛的应用提供了理论参考。此外，关于不同品种木薯淀粉微观和精细结构及其理化性质之间的相关关系有待进一步研究。

引用本文：王金梦，张思维，赵康云，等. 不同品种木薯淀粉理化和结构性质的比较[J]. 食品工业科技，2023，44（2）：115−122. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022040075.

Citation: WANG Jinmeng, ZHANG Siwei, ZHAO Kangyun, et al. Comparison of Physicochemical and Structural Properties of Different Varieties of Cassava Starch[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(2): 115−122. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022040075.

基金项目：国家重点研发计划子课题（2020YFD1001204）；中央级基本科研业务费（1630142022007）。

通信作者简介

张彦军， 中国热带农业科学院香料饮料研究所产品加工研究室副主任，第3党支部书记，热带农业“十百千人才工程”—“千人计划”人选。以香草兰、糯米香、菠萝蜜等特色热带香料和木本粮食作物为研究对象，开展产品加工过程中组分、结构和品质变化及调控技术研究。主持二类项目1项、三类项目3项，已结题验收1项，参与国家、省部级项目7项；以第1完成人获授权发明专利4项、第2完成人2项；以第1作者发表论文6篇，其中SCI论文3篇（IF3.0以上的2篇，总影响因子9.897），国家级3篇。代表作“五个品种菠萝蜜种子高纯淀粉提取技术及其性质研究”和“酶辅助结合预冻-溶解法提取天然香兰素技术研究”分别发表于《Food Hydrocolloids》与《Molecules》，研究提出高纯度菠萝蜜种子淀粉提取技术并揭示其理化性质，以及生物酶结合预冻-溶解法提取天然香兰素的高效、环保技术，为我国香草兰、菠萝蜜深加工与综合利用提供理论依据，对指导加工生产具有重要参考价值。

（以上信息来自中国热带农业科学院官网）

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