煮制時間對綠豆及脫皮綠豆淀粉性質影響研究

劉紫薇　高菲　鄒翔宇　崔素萍　曹龍奎　張洪微

摘要：為探究綠豆與脫皮綠豆在煮制過程中淀粉性質的變化規律及兩者之間的差異，以明綠豆為原料，采用傳統煮制方法對兩個樣品進行煮制處理，對煮制過程中淀粉含量及其理化性質進行測定，并進行相關性分析。結果表明，隨著煮制時間的延長，總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉含量都呈下降趨勢；煮制50 min時達最低值，未脫皮綠豆淀粉含量為33.89%，脫皮綠豆淀粉含量為13.15%；脫皮綠豆淀粉水合能力和膨潤力較強，溶解度較高，凝沉穩定性較好；煮制40 min時兩者透光率出現重合點。相關性分析結果表明，煮制時間與綠豆中淀粉含量及淀粉理化性質都存在相關關系；與脫皮綠豆的總淀粉含量、支鏈淀粉含量、溶解度和膨潤力存在相關關系。煮制時間是影響綠豆淀粉含量及其性質的主要因素，而綠豆種皮的有無也會進一步對其產生影響。綠豆皮在煮制過程中對綠豆淀粉具有一定的保護作用，可以減緩淀粉的糊化速度；但綠豆脫皮后持水力更好。實際應用中可根據不同需求進行綜合評判以選擇合適的綠豆樣品。

關鍵詞：煮制時間；綠豆淀粉；脫皮綠豆；理化性質；相關性分析

中圖分類號：TS235.3文獻標志碼：A 文章編號：1000-9973（2024）01-0084-05

Effect of Cooking Time on Starch Properties of Mung Beans and Peeled Mung Beans

LIU Zi-weiGAO FeiZOU Xiang-yuCUI Su-pingCAO Long-kui1，2， ZHANG Hong-wei1*

（1.College of Food Science， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing 163319， China;

2.National Engineering and Technical Research Center for Coarse Grains，

Daqing 163319， China）

Abstract： In order to explore the change rule of starch properties of mung beans and peeled mung beans during the cooking process and the differences between them， with Vigna rabiata（L.） Wilczek as the raw material， the two samples are cooked by traditional cooking method. The content and physicochemical properties of starch during the cooking process are determined， and the correlation analysis is carried out.The results show that the total starch， amylose， amylopectin content all show a decreasing trend with the extension of cooking time， and the values are the lowest when cooking for 50 min， the starch content of unpeeled mung beans is 33.89% and the starch content of peeled mung beans is 13.15%. The starch of peeled mung beans has higher hydratability， swelling power， solubility and better stability of sedimentation. When cooking for 40 min， there is a coincident point in the transmittance of the two samples.Correlation analysis results show that there is a correlation between cooking time with starch content and physicochemical properties in mung beans. There is a correlation between cooking time with the total starch content， amylopectin content， solubility， swelling power of the peeled mung beans. Cooking time is a major factor affecting the starch content of mung beans and its properties， and the presence or absence of mung bean seed coat can also further influence them. The peels of mung beans have a certain protective effect on starch of mung beans during cooking， which can slow down the gelatinization speed of starch. However， the water holding capacity of peeled mung beans will be better. In practical application， it can be comprehensively judged according to different requirements to select suitable mung bean samples.

Key words： cooking time; starch of mung beans; peeled mung beans; physicochemical properties; correlation analysis

綠豆是一種營養全面的食物[1]，在市場上產品種類十分豐富，其加工品質是影響綠豆類產品質量的主要因素[2]。但日常生活中，綠豆的常用熟制方式多為蒸煮[3]。有研究表明熱加工會對綠豆淀粉的功能特性產生影響，宮冰[4]發現對綠豆進行濕熱處理會破壞其淀粉的結構，降低凍融穩定性，增加持水力。高玲玲等[5]得出結論：綠豆淀粉在熱加工過程中其膨脹度隨溫度的升高而升高。Ahmed等[6]和董貝貝[7]發現部分淀粉顆粒在80 ℃和65 ℃下不能完全糊化。Muhammad[8]發現基于對綠豆淀粉結晶和有序程度，不同加工方式有不同的影響。所以，本團隊在前期實驗中對煮制綠豆的淀粉理化性質進行了測定，發現不同煮制時間確實會對其內部的淀粉產生不同程度的影響[9]。

近年來也有研究表明，脫皮和未脫皮狀態會對作物的內部成分產生一定影響。研究表明，脫皮玉米粒較未脫皮玉米粒的水合速度快[10]。劉燕等[11]研究發現，未脫皮山藥粉的水結合能力較好，其在不同溫度下的膨潤力與溶解度也較大。余穩穩等[12]和賴富饒等[13]認為綠豆種皮的有無對綠豆多糖的結構性質存在不同的影響。

國內外對熱加工處理的綠豆淀粉的相關研究已經較成熟，但尚未明確不同煮制時間對綠豆顆粒內部淀粉的理化性質的影響程度。所以，本實驗以脫皮和未脫皮兩種狀態下的綠豆作為研究對象，探究不同煮制時間下兩種綠豆樣品淀粉含量及理化性質的變化規律，旨在更好地利用綠豆，提高綠豆的加工適應性，為綠豆深加工和功能特性的變化控制提供可靠、真實的數據理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料和儀器

材料：綠豐五號明綠豆（二級），黑龍江省北大荒集團；馬鈴薯淀粉（標準品）；碘液、無水乙醇、石油醚、其他試劑：均為AR。

儀器：RH-600A粉碎機、DK-S24恒溫水浴鍋、DGG-9140電熱恒溫鼓風干燥箱、TS-2000A 多用脫色搖床、TD5A離心機、752S分光光度計。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備

1.2.1.1 煮制工藝流程

1.2.1.2 工藝要點

取適量明綠豆于燒杯中，在保證其不腐變、不發芽的基礎上將其浸泡8 h，將綠豆脫皮后干燥，得脫皮綠豆；取足量明綠豆顆粒，用蒸餾水洗凈，與脫皮綠豆按1∶10的料液比加入蒸餾水進行煮制。未煮制的綠豆記為第一個樣品即煮制時間為0 min，煮制開始每間隔10 min取樣（撈出），共取6個時間點的樣品，將樣品于恒溫鼓風干燥箱內45 ℃烘干24 h，干燥后粉碎過60目篩，對煮制后的樣品進行淀粉含量的測定及淀粉的提取，提取后的淀粉樣品保存待用。

1.2.1.3 堿法提取綠豆淀粉

將綠豆粉按1∶15的料液比溶解于蒸餾水中，用1 mol/L的NaOH調pH至9.0。將樣品溶液置于40 ℃恒溫水浴鍋中振蕩30 min，溶液以3 000 r/min離心15 min，離心后去除上清液，采用蒸餾水洗下層沉淀并過120目篩，去雜質。重復以上離心水洗步驟至沉淀呈中性且無雜質，干燥，粉碎，即得綠豆淀粉。

1.2.2 實驗方法

1.2.2.1 淀粉含量的測定

按照GB 5009.9－2016《食品安全國家標準 食品中淀粉的測定》中酸水解的方法對淀粉含量進行測定。

1.2.2.2 直鏈淀粉、支鏈淀粉含量的測定

采用雙波長法，測定波長：595 nm和692 nm，參比波長：479 nm和535 nm。通過測定不同濃度直鏈淀粉、支鏈淀粉標準樣品，繪制出直鏈淀粉、支鏈淀粉標準曲線[14]。

稱取樣品5 g，于恒溫鼓風干燥箱中于105 ℃烘干至恒重，得到水分含量W1（%）；樣品加入過量無水乙醇，脫色搖床振搖5 min后，以3 000 r/min離心10 min，重復3次；加入石油醚，脫色搖床振搖5 min后，以3 000 r/min離心10 min，重復3次，將樣品于40 ℃進行烘干。共3次重復實驗，測得脂肪和糖分含量W2（%）。

稱量脫脂、脫糖后的樣品0.10 g，用無水乙醇濕潤，加入10 mL的0.5 mol/L KOH，80 ℃水浴10 min后定容至50 mL，混勻待用。取樣液2.50 mL，加入25 mL蒸餾水，用0.1 mol/L HCl調pH至3.0，加入0.5 mL碘試劑，定容至50 mL，混勻，靜置10 min。實驗設置空白對照。測量樣品在適宜波長下的吸光度值，在對應標準曲線中查找各煮制時間對應的直鏈淀粉、支鏈淀粉濃度，計算直鏈淀粉、支鏈淀粉含量。

式中：50為定容體積（mL）；2.5為吸取的濾液體積（mL）；0.100 0為稱取已脫脂、脫糖的樣品質量（g）；W1為60 ℃下含水量（%）；W2為脂肪和糖分含量（%）。

1.2.2.3 溶解度與膨潤力的測定

稱取淀粉樣品0.75 g，制成3%質量分數的淀粉溶液，90 ℃水浴15 min，以3 000 r/min離心20 min，移出上清液，稱量下層物質質量，計算膨潤力。將下層物質于105 ℃烘干至恒重，即得水溶液中綠豆淀粉質量，計算其溶解度[15]。

1.2.2.4 透明度的測定[16]

制成1%質量分數的淀粉溶液，95 ℃水浴20 min，冷卻至室溫，于620 nm測定其透光率，結果反映綠豆淀粉在水中的分散情況。色散越均勻，透射率越大，透明度越高。

1.2.2.5 凝沉穩定性的測定[17]

配制100 mL質量分數2%的淀粉溶液，沸水浴15 min后冷卻至室溫，用蒸餾水補至原體積，移入量筒中，靜置28 h，記錄沉淀體積，以上清液體積作為凝沉性特征指標。

1.3 數據統計分析

每個樣品進行3次平行實驗，結果以平均值±標準差表示。使用軟件SPSS 22.0對實驗數據進行分析，使用Excel軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 煮制時間對綠豆中總淀粉含量的影響

由圖1可知，綠豆中的淀粉含量約在45%～50%。隨著煮制時間的延長，脫皮綠豆的總淀粉含量顯著降低，未脫皮綠豆的總淀粉含量也呈下降趨勢，但整體來說，未脫皮綠豆的淀粉含量在煮制20 min后始終高于脫皮綠豆。脫皮綠豆的總淀粉含量在50 min達到最低值；未脫皮綠豆煮制20 min后總淀粉含量保持穩定。通過觀察兩種綠豆的狀態可以發現，隨著煮制時間的延長，未脫皮的綠豆粒吸水，體積開始增大，50 min時綠豆表皮大多出現開裂，綠豆顆粒破碎。導致兩種綠豆都呈下降趨勢的原因可能是隨著煮制時間的延長，溫度也在逐漸升高，且隨著綠豆中淀粉糊化程度的加深，長直鏈淀粉分子發生斷裂且綠豆皮破裂，失去了包裹作用，水分大量進入，綠豆淀粉顆粒解體溶出。但脫皮綠豆的淀粉含量較低也是因為失去了綠豆皮的包裹作用，綠豆顆粒在煮制過程中出現過早全部破裂的情況，淀粉大量融入水中，所以淀粉含量急速下降。

2.2 煮制時間對綠豆中直鏈淀粉、支鏈淀粉含量的影響

由圖2可知，隨著煮制時間的延長，未脫皮綠豆與脫皮綠豆的支鏈淀粉含量整體呈大幅下降趨勢，在煮制40 min達到谷值，但未脫皮綠豆的支鏈淀粉含量始終高于脫皮綠豆；未脫皮綠豆和脫皮綠豆的直鏈淀粉含量整體呈先上升后下降的趨勢，煮制40 min之前，脫皮綠豆的直鏈淀粉含量高于未脫皮綠豆，兩者在煮制40 min時基本達到重合。這一趨勢可能是因為濕熱處理過程中，熱能和水分共同作用，支鏈淀粉的分支結構發生斷裂或較長直鏈淀粉斷裂為短直鏈淀粉，也可能是淀粉團粒中直鏈-直鏈淀粉和直鏈-支鏈淀粉鏈間相互作用引起的，這一結論與Gunaratne等[18]所得出的結論一致；但由于未脫皮綠豆的綠豆皮減緩了這一過程發生的速度，所以變化趨勢不明顯；而后呈下降趨勢是因為隨著煮制時間的延長和溫度的上升，綠豆中的淀粉顆粒在綠豆湯中由于水和熱的作用發生了解體。由于支鏈淀粉的分支結構更易發生糊化和斷裂，所以支鏈淀粉含量總體呈大幅下降趨勢且脫皮綠豆在煮制過程中較未脫皮綠豆更易糊化，其支鏈淀粉下降趨勢更明顯。

2.3 煮制時間對綠豆淀粉溶解度與膨潤力的影響

由圖3可知，隨著煮制時間的延長，未脫皮和脫皮后綠豆淀粉的溶解度整體呈上升趨勢，這與趙佳[19]得出的直鏈淀粉含量越大，溶解度和膨潤力越小的結論一致，也與前文直鏈淀粉含量變化趨勢一致。這是由于隨著煮制時間的延長，水溫也逐漸升高，從而導致分子運動加快，淀粉顆粒發生溶解，淀粉氫鍵逐漸斷裂，直鏈淀粉、支鏈淀粉的極性基團重新與水分子締合形成氫鍵，從而使全粉中的淀粉表現出吸水溶脹的特性并增加了淀粉分子的溶解度。由未脫皮與脫皮的曲線對比可知，未脫皮綠豆淀粉的溶解度從煮制30 min時開始呈大幅上升趨勢，而脫皮綠豆淀粉的溶解度從煮制20 min時開始呈大幅上升趨勢，說明綠豆皮的包裹作用能使綠豆顆粒保持較完整的致密狀態。未脫皮綠豆淀粉的溶解度在煮制50 min時達到峰值，脫皮綠豆淀粉的溶解度在煮制40 min時達到峰值，然后溶解度有所下降，這一變化趨勢是因為綠豆內部淀粉分子鏈的相互作用增加，從而導致直鏈淀粉分子的析出量進一步減少，這一結論與圖2中直鏈淀粉含量變化趨勢相符合。

由圖4可知，隨著煮制時間的延長，未脫皮綠豆淀粉的膨潤力整體呈平穩下降趨勢，導致這一趨勢的原因可能是煮制處理使支鏈淀粉降解，雙螺旋結構減少，且煮制處理加強了淀粉鏈間的交互作用，降低了水合作用并使膨潤力下降，與圖2中未脫皮綠豆的支鏈淀粉含量呈下降趨勢符合。但脫皮綠豆淀粉的膨潤力整體趨勢與未脫皮不同，隨著煮制時間的延長，脫皮綠豆淀粉的膨潤力整體呈上升趨勢，在煮制50 min時達到峰值，這是因為脫皮綠豆失去了皮的包裹作用，在加熱過程中更易發生糊化，從而暴露更多羥基，結合更多水分，且顆粒在煮制過程中吸水膨脹是因為在顆粒的非結晶部分，水分子破壞了綠豆顆粒內淀粉分子一部分的氫鍵，導致淀粉吸收較多水分，使膨潤力增大，這也是脫皮綠豆淀粉整體的膨潤力遠遠大于未脫皮綠豆的原因。然后出現平穩趨勢可能是因為較高溫度導致淀粉鏈之間相互作用的程度開始增強，水合能力減弱。就膨潤力來說，脫皮綠豆與未脫皮綠豆在煮制過程中變化差異較大。

2.4 煮制時間對綠豆淀粉透光率的影響

由圖5可知，隨著煮制時間的延長，未脫皮綠豆淀粉的透光率呈波動但整體上升的趨勢，而脫皮綠豆淀粉的透光率呈先小幅上升后下降的趨勢，煮制前40 min脫皮綠豆淀粉的透光率高于未脫皮綠豆，40 min后未脫皮綠豆淀粉的透光率高于脫皮綠豆，這是因為淀粉糊的透光率表征了淀粉分子吸水膨脹及分子間締合的程度，即淀粉糊化后，分子間不相互締合，會形成較透明的淀粉糊。膨潤力越大，說明淀粉分子吸水膨潤程度越大，所以透光率整體趨勢也符合圖4中綠豆淀粉的膨潤力變化趨勢。未脫皮綠豆淀粉在煮制前期透光率的波動變化可能與綠豆皮的粉碎程度和懸浮狀態有關。就加工產品而言，透光率是淀粉糊所表現出的重要外在特征之一，并且與淀粉類產品的應用和外形息息相關，進而對產品的受眾廣泛性產生影響。

2.5 煮制時間對綠豆淀粉凝沉穩定性的影響

由圖6可知，隨著煮制時間的延長，未脫皮綠豆淀粉的凝沉體積變化不大，煮制40 min時達到峰值，而脫皮綠豆淀粉的凝沉體積整體呈先上升后下降再上升的趨勢，在煮制40 min時達到峰值后基本趨于穩定，這一結果與洪靜[20]在研究熱損傷對淀粉糊化特性中凝沉穩定性的實驗結果一致，在煮沸后即煮制30 min時相對凝沉體積較小。兩者比較而言，未脫皮綠豆淀粉的凝沉體積整體高于脫皮綠豆淀粉的凝沉體積。由于淀粉糊凝沉體積越小，穩定性越好，凝膠能力越強，淀粉越不易回生，所以隨著煮制時間的延長和溫度的升高，綠豆內部的淀粉吸水糊化，糊化程度越高，淀粉分子聚集程度越高，淀粉糊的凝沉體積就會更小。從煮制開始到10 min的煮制過程屬于升溫階段，脫皮綠豆的直鏈淀粉含量增加，支鏈淀粉含量減少，部分轉化為直鏈淀粉，這一結論也與圖2中脫皮綠豆的直鏈淀粉、支鏈淀粉變化趨勢一致，所以得出結論：煮制50 min時凝沉穩定性較好。

2.6 相關性分析

對未脫皮和脫皮綠豆的煮制時間與淀粉性質進行相關性分析，結果見表1和表2。

由表1可知，煮制時間與未脫皮綠豆的各個理化指標都具有相關關系；煮制時間與溶解度呈極顯著正相關，與總淀粉含量和膨潤力呈極顯著負相關，與透光率呈顯著正相關，與支鏈淀粉含量、直鏈淀粉含量、透光率和凝沉體積呈顯著負相關；總淀粉含量與支鏈淀粉含量、膨潤力和凝沉體積呈極顯著正相關，與溶解度呈極顯著負相關，與直鏈淀粉含量呈顯著正相關，與透光率呈顯著負相關；支鏈淀粉與膨潤力呈極顯著正相關，與溶解度呈顯著負相關；直鏈淀粉含量與凝沉體積呈極顯著正相關，與溶解度呈顯著負相關；溶解度與透光率呈極顯著正相關，與膨潤力呈極顯著負相關，與凝沉體積呈顯著負相關；透光率與膨潤力呈極顯著負相關。

由表2可知，煮制時間與脫皮綠豆的總淀粉含量、支鏈淀粉含量、溶解度和膨潤力具有相關關系；煮制時間與總淀粉含量和支鏈淀粉含量呈極顯著負相關，與溶解度和膨潤力呈顯著正相關；總淀粉含量與支鏈淀粉含量呈極顯著正相關，與溶解度呈極顯著負相關，與膨潤力呈顯著負相關；支鏈淀粉含量與溶解度呈極顯著負相關；溶解度與膨潤力呈極顯著正相關。

3 結論

隨著煮制時間的延長，未脫皮綠豆和脫皮綠豆中淀粉的理化性質都受到了明顯的影響，但通過數據比較分析可以發現脫皮綠豆受煮制時間的影響程度較大，因為綠豆進行了脫皮處理，直鏈淀粉、支鏈淀粉分子更易受到煮制過程中熱的影響，進而對淀粉的理化性質產生影響。相關性分析結果表明，煮制時間是影響綠豆內部淀粉含量及其理化性質的主要因素，但煮制時間對兩個樣品的影響程度不同，這一結果進一步佐證了前面的數據結果，且理化性質受濕熱處理影響的變化趨勢與宮冰[4]的結論一致。

在綠豆食品加工過程中，可根據種皮的有無對綠豆內部淀粉的影響及其理化性質的不同特點來選擇更合適的原料；如制作綠豆沙時，要求加工過程中的綠豆顆粒較完整且膨脹度較低，則選擇未脫皮的綠豆；制作綠豆粉絲時，需要凝膠強度較好，則選擇脫皮的綠豆；除此之外，還可以通過控制綠豆的煮制時間來完成不同加工目的和功效的產品，有針對性地生產出優良的綠豆產品。除種皮有無的影響外，導致煮制綠豆淀粉理化性質變化的直接原因是煮制過程中綠豆的總淀粉含量、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量的變化，因此還應更深入探究綠豆內部淀粉其他糊化性質的變化，此外，對綠豆中蛋白質等成分產生的影響也應綜合考量，以使關于綠豆煮制加工的相關理論依據更充分。

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收稿日期：2023-07-15

基金項目：國家重點研發計劃（2017YFD0401203）

作者簡介：劉紫薇（1998－），女，碩士，研究方向：農產品加工。

*通信作者：張洪微（1975－），女，副教授，碩士，研究方向：農產品加工。