不同干燥方式和熟化条件对玉米淀粉直支比的影响

杨万进

（云南农业大学动物科学技术学院，云南省动物营养与饲料重点实验室，昆明650201)

0 引言

我国养殖行业选择能量饲料以玉米为主，约占饲料配方含量的60%~70%[1-2]。对于玉米淀粉来讲，淀粉含量约占玉米干物质的60%~75%，玉米淀粉主要由线性结构的直链淀粉和分支结构的支链淀粉两种高聚物堆积而成[3-6]。直支比是饲料原料玉米品质优劣的重要评价指标之一[7-8]，因为直支比的高低影响着动物对饲料的利用率。然而许多变异因素影响着玉米淀粉的直支比，最终影响动物生产性能[9]。杜双奎等认为对玉米进行不同方式处理能降低变异因素对淀粉含量和结构的影响。那么其方式对改善玉米饲用价值是具有重要意义。

目前，有研究表明变异因素包括玉米品种、干燥方式和玉米加工方式等[10]。其中，李丽认为干燥方式不同可能会使直链淀粉-脂复合物结合程度发生变化，从而导致淀粉糊化的温度[11]。不仅如此，张斌认为不同品种的玉米直链淀粉和支链淀粉含量是有所差异的[12]。黄伟认为若对玉米进行熟化，直链淀粉和支链淀粉含量也会发生改变，其中，支链淀粉含量对熟化条件更敏感[13]。虽然前人研究认为熟化和玉米品种对玉米的直链淀粉和支链淀粉含量均有影响，但是学者尚未对熟化条件和干燥方式对玉米淀粉直支比的影响进行探讨。因此，本研究通过对两种干燥方式的玉米分别在不同熟化条件下进行熟化，旨在探究熟化条件和干燥方式对玉米淀粉直支比的影响。这样不仅能解决饲料玉米淀粉浪费问题，提高饲用玉米淀粉的利用率，降低养殖户的饲料成本，而且也能为以后的研究奠基理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

云南玉米购于市场。

1.2 设备与仪器

高压反应釜（TGYF-A型高压反应釜，郑州博科仪器有限公司）；紫外分光光度计（UV-1800）；谷物硬度计（GWJ-III，山东恒美电子科技有限公司）；全自动凯氏定氮仪（SKD-1000，上海沛欧分析仪器有限公司）；容重仪（HGT-1000AB，上海东方衡器有限公司）；微机全自动量热仪（ZDHW-5000，鹤壁市中创仪器仪表有限公司）；电热恒温水浴锅（HWS-28，上海一恒科学仪器有限公司）；磁力搅拌器（88-1，常州智博瑞仪器制造有限公司）；旋涡混合器（XW-80A，上海精科实业有限公司）分析天平（PX224ZH，奥豪斯仪器有限公司）；PH计（PHS-32，上海仪电科学仪器股份有限公司）恒温震荡器（SHA-B，常州智博瑞仪器制造有限公司）。

1.3 试剂

直链淀粉、支链淀粉标准样品购于Sigma公司；氢氧化钾、盐酸、氢氧化钠、碘、碘化钾等试剂均为分析纯。

1.4 试验方法

1.4.1 玉米的熟化

试验采用双因素试验设计，熟化条件和干燥方式2个因素。熟化条件设10个水平，分别为第0水平（0℃、0 min）、第1水平（100℃、30 min）、第2水平（110℃、30 min）、第3水平（120℃、30 min）、第4水平（100℃、45 min）、第5水平（110℃、45 min）、第6水平（120℃、45 min）、第7水平（100℃、60 min）、第8水平（110℃、60 min）、第9水平（120℃、60 min）、；干燥方式设2个水平，分别为烘干基础和风干基础。总共20个处理，每个处理3个重复，每个重复熟化玉米70 g，按表1分组。

表1 试验分组

2种干燥方式的玉米分别按分组熟化后自然风干，每个处理磨碎使其全部通过60目筛后按分组装入自封袋后放至干燥避光处；样品制备时去取上述封存玉米粉用乙醚脱脂，称样时将样品混合均匀后按四分法准确称取脱脂样品0.1 g（精确到100 mg）；直链淀粉和支链淀粉含量的测定参考林美娟《用双波长分光光度法测定鲜食玉米中直链淀粉和支链淀粉含量》[14]，其过程是利用直链淀粉和支链淀粉标准品制备直链淀粉和支链淀粉的标准液后，用标准液在全波长范围内扫描直链淀粉和支链淀粉的参比波长，根据测定波长进行淀粉标准曲线的绘制。最后，以蒸馏水作空白，测定玉米直链淀粉和支链淀粉的吸光度值，再根据回归方程分别求出玉米中直、支链淀粉的含量。计算公式如下：

式中，X1——查双波长直链淀粉标准曲线得样品中直链淀粉含量（mg）；

X2——查双波长支链淀粉标准曲线得样品中支链淀粉含量（mg）；

m——样品质量（g）。

1.4.2双波长的确定

用紫外分光光度计对标准液进行扫描后得到吸收光谱,由图1可知直链淀粉和支链淀粉的最大吸收波分别为λ1=626.6 nm，λ2=536.2 nm。按照等吸收点波长法，得到直链淀粉的测定波长为626.6~428.8 nm，支链淀粉的测定波长为751.8~536.2 nm。

图1 直链淀粉和支链淀粉参比波长

1.4.3 标准曲线的绘制

（1）直链淀粉标准曲线的绘制

以蒸馏水为空白，在测定波长626.6 nm、参比波长428.8 nm范围内进行测定直链淀粉的吸光值。以淀粉的浓度为横坐标，以ΔA直=A626.6-A428.8为纵坐标绘制直链淀粉标准曲线如图2。采用回归曲线，得到直链淀粉标准曲线为ΔA直=20.80596X直-0.12183（X直单位为mg/mL），相关系数R2=0.99892。

图2 直链淀粉的标准曲线

（2）支链淀粉标准曲线的绘制

步骤同（1），得到支链淀粉标准曲线为ΔA支=3.44543X支-0.00374（X支单位为mg/mL），相关系数R2=0.99743；如图3。

图3 支链淀粉的标准曲线

1.5 数据处理

试验数据整理采用Excel 2010软件进行，统计分析采用SAS 9.4统计分析系统的GLM过程完成，结果以“平均值±标准误”形式表示。多重比较采用Duncan氏法，以P<0.05作为差异显著性，P＞0.05作为差异不显著性判断标准。

2 结果与分析

2.1 玉米淀粉含量和理化指标分析

由表2、表3玉米中直链淀粉、支链淀粉、抗性淀粉含量以及各理化指标检测值可知，玉米直链淀粉含量为13.22%，支链淀粉含量为57.48%，总淀粉含量70.70%，抗性淀粉含量为3.85%，直支比为0.23，含水量为11.39%，粗蛋白为9.03%，硬度为224.50 N，总能为15.04 MJ/kg。

表2 玉米直链、支链、抗性淀粉含量 单位：%

表3 玉米理化指标检测值

2.2 不同熟化条件和干燥方式对玉米淀粉直支比的影响

在直链淀粉和支链淀粉的测定波长和参比波长范围内，测定直链淀粉和支链淀粉的吸光值差分别为ΔA直、ΔA支。将ΔA直、ΔA支分别代入直链淀粉标准曲线ΔA直=20.80596X直-0.12183和支链淀粉标准曲线ΔA支=3.44543X支-0.00374，求得X直、X支。根据直链淀粉和支链淀粉的计算公式算出其含量，结果见表4。

表4 不同熟化条件和干燥方式对玉米淀粉直支比的影响

不同熟化条件和干燥方式对玉米淀粉直支比的影响见表4。由主效应分析可知，干燥方式和熟化条件对玉米淀粉直支比均有影响。干燥方式对玉米淀粉直支比有增加，但是干燥方式对玉米淀粉直支比影响均不显著（P＞0.05）。其中烘干基础比风干基础对玉米淀粉直支比影响较大。熟化条件中其他水平直支比均高于0水平（0℃、0 min），在同一熟化温度条件下45 min时直支比最高，在同一熟化温度条件下30 min时直支比最低，呈现出先高后低的峰型；9、3水平与0水平差异显著（P＜0.05），其余水平差异均不显著（P＞0.05）。从P值看出，干燥方式和熟化条件对直支比影响不显著（P＞0.05）。

由组间结果分析可知，无论干燥方式是烘干与风干，其他水平均高于0水平。组11与组17、2差异显著（P＜0.05），其余组别之间差异均不显著（P＞0.05）。其中组10和组19直支比最高，即烘干基础条件下熟化条件为120℃、60min和风干基础条件下熟化条件为110℃、60 min时的直支比最高；说明此条件下直链淀粉含量增加至最大，支链淀粉降低至最小。另外，组3、13、16、19的直支比均高于相邻两组，说明在此组别之间同一熟化温度条件下，熟化时间为45 min时直链淀粉含量增加至最大，支链淀粉降低至最小；但差异不显著（P＞0.05）。

2.3 直支比在不同干燥方式和熟化条件下含量的变化规律

根据图4可知，淀粉直支比在不同干燥方式和熟化条件下含量的变化总体规律为：在同一熟化水平条件下烘干基础的直支比大多数高于风干基础，分别有0水平、2水平、4水平、6水平、7水平、9水平熟化水平条件下，烘干基础的玉米淀粉直支比高于风干基础。在同一干燥方式条件下其他熟化水平的支直比均高于0水平（0℃、0 min），即熟化能提高玉米淀粉直支比；在烘干基础中7水平、9水平和风干基础中8水平的淀粉直支比达到最高为0.34。另外，熟化对风干基础玉米淀粉直支比影响较大，特别是在3水平之后波动较明显，说明风干基础的玉米直链淀粉和支链淀粉在100℃以上的熟化条件下反应较敏感。

图4 直支比在不同干燥方式和熟化条件下含量的变化规律

3 讨论

王潇利用河南自然风干玉米选择膨化腔温度为110℃与未膨化玉米进行比较，结果表明：支链淀粉从56.4%降低为44.4%，直链淀粉从11.6%升高为16.2%，直支比升高[15]；本试验中云南玉米在熟化温度为100℃、110℃、120℃、熟化时间为30 min、45 min、60 min条件下熟化，在同一干燥方式中其他熟化水平的支直比均高于0水平（0℃、0 min），即熟化能提高玉米淀粉直支比。总体规律与王潇等研究结果一致，原因可能是熟化使部分淀粉转化成直链淀粉而且支链淀粉对熟化更敏感；另外，Senol等认为温度升高会导致淀粉中直链淀粉的释放[16]。本试验中与未熟化玉米相比直支比升高的原因可能是熟化导致淀粉中直链淀粉的释放。陈义勇等认为在热加工中支链淀粉降低程度最大，高分子量（＞107）的淀粉会全部消失，而在105~107之间的淀粉含量会提高[17]。本试验中与未熟化玉米相比直支比升高的原因也可能跟其分子量有关。但在同一熟化条件不同干燥方式的直支比不一样，原因可能是游离脂肪酸和磷脂主要集中在淀粉颗粒的表面，由于淀粉中支链淀粉分支很大，结合能力较弱，脂肪主要和淀粉中的直链淀粉形成脂肪-淀粉复合物[18]。复合物能引起支链、直链淀粉比例的变化。另外，烘干基础的直支比普遍高于风干基础且熟化对风干基础玉米淀粉直支比影响较大，原因可能是形成的脂肪-淀粉复合物在烘干条件下可能挥发较快，而在风干条件下挥发较慢；在熟化时烘干基础的玉米较先发生反应，然而风干基础的玉米则先破坏脂肪-淀粉复合物在产生反应。本研究没有对脂肪-淀粉复合物影响程度进行测定，在以后的研究中，可以针对不同含量的脂肪-淀粉复合物对直链淀粉和支链淀粉含量的影响进行深入研究和探讨。

4 结论

本试验中不同熟化条件和干燥方式对云南玉米淀粉直支比均有影响，其变化规律为：在同一熟化条件不同干燥方式，烘干基础玉米直支比普遍高于风干基础玉米的直支比且熟化对风干基础玉米的直支比影响较大，但影响不显著（P＞0.05）。在同一干燥方式不同熟化水平，其他熟化水平的淀粉直支比均高于未熟化的玉米且烘干基础中7水平、9水平和风干基础中8水平的淀粉直支比达到最高为0.34，但影响不显著（P＞0.05）。综合分析可知，不同熟化条件和干燥方式对云南玉米淀粉直支比有影响但不显著。