糊化淀粉粘度定量測定方法的對比試驗
1 引言
淀粉是植物能量的貯存形式之一，也是人類食物重要的來源，除食品工業外，淀粉在紡織、造紙、醫藥、石油以及化工等領域也有著廣泛的應用。
淀粉的糊化有著廣泛的實際意義：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，因此對淀粉糊化性質的了解是其應用的依據。
淀粉糊化性能的測定方法多種多樣，所采用的手段有粘度的測定、偏振光下雙折射現象的馬耳他十字（Maltanese Cross）的顯微觀察、光學顯微鏡和電子顯微鏡觀察、光散射分析、光透射分析、膨脹性和溶解度測定、酶分析以及核磁共振分析等，本文主要比較三種簡單、快速的常用方法，并重點介紹快速粘度測定這一相對較新的方法。
2 布拉本德糊粘度測定儀
淀粉和含淀粉制品的糊化特性最早是用稠度計測得的，其后陸續出現了“玉米工業粘度計”、Ot-tawa淀粉粘度計、Haake旋轉粘度計以及其它種類的粘度計在淀粉糊化性質研究中的應用。
第一臺布拉本德糊粘度測定儀（BrabenderAmylograph,BV）的使用是在30年代，該粘度測定儀，現在稱為Viscoamylograph,成了工業界廣泛用于淀粉和含淀粉制品特性評價的標準儀器。該儀器最初是用來評價黑麥面粉的質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兩個詞構成的，前者的意思是測定粘度（vis-cosity），而后者的意思則是測定酶（amylase）活，這臺設備是兩用的。在西方國家的面粉廠和面包廠，分別作為產品和原料的面粉的質量指標之一就是淀粉酶活。
BV在國內的主要作用是進行淀粉材料糊化行為的評價，據了解，它未被面粉和焙烤業所用，是因為價格高。因為BV的兩種功能都是以粘度作為指標的，所以習慣上稱為粘度計或粘度測定儀。
雖然已建立了采用BV測定小麥淀粉酶活性的標準方法，人們還是更多地采用文獻中介紹的方法來進行淀粉粘度特性的測定，一般的步驟是：根據來源不同，選用一定濃度的淀粉懸浮液從室溫開始以1.5℃/min的升溫速率加熱至95℃，在95℃保持一定時間（10~60min），然后以同樣的速率降溫至50℃，保持一定的時間（10~60min）。
測定過程中的溫度受程序控制，按恒定的速率上升或下降，以粘度對時間作圖可以得到所謂的粘度曲線，這是評價淀粉糊化性質的依據。圖上通常截取五個特征點，即，起始糊化溫度（一般定義為粘度達到20單位時的溫度），最大粘度或者稱為峰值粘度（糊化開始后出現的最高粘度），95℃保溫時的粘度，95℃保溫30min（也有用1h的）后的粘度，溫度降低到50℃時的粘度以及50℃保溫30min（或1h）的粘度，粘度的單位BU（Brabender Unit）。
根據粘度曲線上的特征值，可以計算出破損值（Breakdown,亦稱降落值）和回值（Setup），粘度熱穩定性和冷穩定性，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；粘度熱穩定性=95℃終了粘度-95℃開始粘度；粘度冷穩定性=50℃終了粘度-50℃開始粘度。
另外也有人提出了總回值的概念，其計算方法為：總回值=50℃終了粘度-95℃終了粘度。
通過測定以上數據可以判斷淀粉的來源或區分淀粉的種類。有些種類的淀粉在95℃前加熱的過程中并不出現最大粘度，即粘度曲線上看不到“峰”,這時可以用95℃（最大工作溫度）時的粘度代替，這類淀粉主要來源于豆類，尤其是傳統粉絲加工中用酸漿法生產的淀粉，蕎麥淀粉也有類似的性質。
自從第一臺BV問世以來，許多研究者對儀器的使用和改進做了大量工作，包括基礎性數據庫的建立。BV的發明者美國的C.W.Brabender公司（South Hackensack,NJ ）更是在儀器的功能和控制方面不斷創新，現在的產品品種繁多，型號齊全，可進行少量樣品測定（70ml的樣品杯），又能進行高直鏈淀粉樣品的加壓蒸煮，自動化的計算機程序控制已經取代了原先的人工手動控制。
3 快速粘度測定儀（Rapid Visco Analyser,RVA）
這種快速測定方法是澳大利亞CSIRO小麥研究機構和面包研究所1987年共同研制開發成功的，最初的目的是為了測定小麥芽損傷。發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都與正常的小麥相差甚遠，表現出很大的異常。用這種小麥面粉加工成的產品的品質較差，特別是加工東方面條時。澳大利亞出口的小麥大約三分之一都是用于生產中式和日式面條的，RVA在澳大利亞1986~1987年收獲季節，在對發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），操作簡單，最顯著的特點是3min就能得出結果。
目前RVA的最新型號是其第四系列RVA-4Series.操作方式有2種，一是獨立工作方式，一是計算機控制工作方式。前者是根據儀器控制面板上的菜單操作，8種測定方法已經置入存儲器中，使用時按照需要選擇測定的方法。很明顯這種狀態下只能按照固定的條件進行測定，任何改變參數和過程的想法都是不可能實現的；后者配有專門的軟件可以在WINDOWS下工作，測定方法設定22種，以上這8種方法也都包括在內，在用法上這種方式是靈活的，可以根據自己的要求和設想來改變標準方法中的操作條件和開發新的方法。
這22種方法為：
a）一般淀粉糊化性質的測定；b）攪拌指數的測定；c）麥芽粉的測定；d）真菌淀粉酶的測定；e）小麥和黑麥粉的測定；f）玉米淀粉的測定；g）馬鈴薯淀粉的測定；h）交聯淀粉和取代淀粉的測定；i）酸變性淀粉的測定；j）米糊的測定；k）面條（Pasta）的測定；l）面條（noodle）的測定；m）擠壓程度的測定；n）大麥貯藏的測定；o）大麥芽的測定；p）烘焙麥芽的測定；q）釀酒配料的測定；r）湯料的測定；s）纖維素酶的測定；t）蛋奶糊的測定；u）酸性介質中小麥的測定；v）日本大米（飯）品質的測定。
在淀粉的專門測定中，RVA的軟件將美國最大的淀粉公司A.E.Staley的標準也包括其中，共有6個方法：
a）蠟質淀粉的粘度測定；b）硬質淀粉的粘度測定；c）乙�；矸鄣恼扯葴y定；d）陽離子淀粉的粘度測定；e）酸稀化淀粉的粘度測定；f）未變性馬齒玉米淀粉的粘度測定。
RVA粘度單位有兩個，一是儀器的單位RVU（Rapid Visco Unit ），另一則是法定計量單位Pa·s,改變標尺設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測定的應用中使用都很方便。為了進行較為直觀的比較，現將作者用這三種方法對從五個不同來源的蕎麥中分離的淀粉所做的分析結果列于表。
由于RVA糊化曲線上的各特征點可以人為定義，特別是糊化起始溫度，它是在數據采集的時間間隔內（方法1為2s,方法2為4s）粘度的變化幅度大于某一設定值時的溫度，這增加了其可變性；BV的糊化起始溫度只有一個定義，就是粘度達到20B時的溫度，這就使得它具有唯一性，DSC的測定是在密閉的體系內完成的，隨著溫度的升高，水發生汽化，水汽的產生提高了體系內部的壓力，這無疑又提高了水分子的活度和能量，進而促進了淀粉分子的潰散，所以DSC測得的糊化溫度低于BV和RVA的結果。
綜合以上分析，可以得出以下結論：
BV耗時長，樣品需要量大，能較為真實地反映淀粉糊化的實際情況；RVA速度快，用料少，用途廣泛，靈活性強，可以測定絕對粘度；DSC用料少，速度快，可以提供糊化所需熱焓，便于經濟核算，但不能反映粘度，BV和RVA測定的糊化溫度一致，而DSC測定的糊化溫度明顯低于前兩者。
