淀粉水凝胶体系水分分布规律分析.pdf

成分分析 食品科学 2023,Vol.44,No.20 227淀粉水凝胶体系水分分布规律分析林顺顺1，史家琪1，孙夫才2，姜丽丽2，马兵团3，李梦琴1,*（1.河南农业大学食品科学技术学院，河南 郑州 450002；2.贝一食品（山东）有限公司，山东 临沂 276000；3.河南同昌实业有限公司，河南 郑州 450000）摘 要：为探究不同淀粉质量分数水凝胶体系中水分分布规律，采用低场核磁共振分析6 种淀粉水凝胶体系。结果显示：谷类（玉米、小麦）、豆类（豌豆、绿豆）淀粉凝胶呈3 种，薯类（红薯、马铃薯）呈2 种水分形式，且不易流动水（T23）均是主要的水分形式。随着淀粉质量分数（5%14%）的增大，横向弛豫时间减小，淀粉凝胶束缚不易流动水的能力增强，且相同质量分数下，豌豆淀粉凝胶束缚水能力最强，马铃薯最弱，谷类淀粉居中。随着淀粉质量分数的增加，淀粉凝胶中不易流动水的相对含量呈减小趋势。豆类（绿豆和豌豆）、薯类（红薯和马铃薯）和谷物类（玉米和小麦）之间的类属差异更为明显。本研究为淀粉基质类食品加工中感官质地的提升提供基础理论参考。关键词：淀粉凝胶；核磁；水分；不易流动水Water Distribution in Starch Hydrogel SystemsLIN Shunshun1,SHI Jiaqi1,SUN Fucai2,JIANG Lili2,MA Bingtuan3,LI Mengqin1,*(1.College of Food Science and Technology,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China;2.Beiyi Food(Shandong)Co.Ltd.,Linyi 276000,China;3.Henan Tongchang Industrial Co.Ltd.,Zhengzhou 450000,China)Abstract:The water distribution in hydrogel systems prepared from six different starches at different concentrations was analyzed by low-field nuclear magnetic resonance(LF-NMR)spectroscopy.The results showed that legume(corn and wheat)and legume(pea and mung bean)starch gels exhibited three water forms,while tuber(sweet potato and potato)starch gels exhibited only two water forms.Immobilized water(T23)was the major water form in the six starch gels.With increasing starch concentration(5%14%),the transverse relaxation time decreased,and the ability of starch gels to bind immobilized water increased.At the same starch concentration,the ability of pea starch gels to bind water was the strongest,while that of potato starch gels was the weakest,and that of cereal starch gels was in the middle.With increasing starch concentration,the relative content of immobilized water in starch gels decreased,and the differences among legume,tuber and cereal starch gels became more obvious.This study provides a theoretical reference for the improvement of sensory texture in starch-based food processing.Keywords:starch gel;nuclear magnetic resonance;water content;immobilized waterDOI:10.7506/spkx1002-6630-20221205-044中图分类号：TS231 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2023）20-0227-09引文格式：林顺顺,史家琪,孙夫才,等.淀粉水凝胶体系水分分布规律分析J.食品科学,2023,44(20):227-235.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20221205-044.http:/ LIN Shunshun,SHI Jiaqi,SUN Fucai,et al.Water distribution in starch hydrogel systemsJ.Food Science,2023,44(20):227-235.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20221205-044.http:/收稿日期：2022-12-05基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（31901820）；河南省高等学校重点科研项目（20A550010）第一作者简介：林顺顺（1985）（ORCID:0000-0002-0250-2472），女，讲师，博士，研究方向为食品科学、农产品加工。E-mail:*通信作者简介：李梦琴（1965）（ORCID:0000-0003-4064-7549），女，教授，硕士，研究方向为粮油产品精深加工。E-mail:淀粉是人类膳食的主要营养成分和能量来源，广泛应用于食品、化工、纺织等领域。它是由单一类型的糖单元组成的多糖，根据其分子结构，可以将其分为直链淀粉和支链淀粉，以不同大小、不同形状的颗粒形式存228 2023,Vol.44,No.20 食品科学 成分分析在于谷类、薯类、豆类植物中1。淀粉颗粒经受热吸水、膨胀、破裂、分子链缠结形成含有一定水分的网状结构复合物，即淀粉凝胶2-3。通常情况下，淀粉凝胶可以被加工成为多种多样的食品，如粉丝4、凉粉5、粉皮6等，这些食品的品质取决于淀粉的凝胶特性。同时，淀粉的凝胶特性受到内在和外在因素，如直链淀粉含量7、pH值8，影响淀粉制品的优劣。目前，已经有许多关于玉米、红薯、马铃薯、豌豆淀粉的凝胶特性6,9-10和微观结构11的报道。值得注意的是，淀粉凝胶以其吸引水分子和捕获脂肪的能力，使其可以在不同形态的食品中作为润滑质地调节剂使用12-13，如提高肉类制品、奶类制品等的润滑口感。近几年，关于食品的感官质地研究受到大量关注，现代人类更倾向于从食物消费中获得最大程度的感官愉悦，对润滑度的感官感知通常是享乐性食物备受喜好的主要因素。食物的润滑感知如平滑度、乳脂感、奶油感14等已成为食品质地感知的重要方面15。而食品的感官质地与食品的材料特征属性，包括微结构性质、力学性质、孔隙形状、空隙大小、水/油含量等因素都有关系。Heydari等16使用不同浓度的玉米淀粉、糯玉米淀粉和小麦淀粉作为脂肪替代品对油/水乳状液流变学特性及摩擦学影响结果表明，淀粉种类和浓度会显著影响乳状液的润滑质地。重要的是，水分直接影响糊化后淀粉分子链的迁移，决定淀粉分子链重新聚合的速率17-18。有研究表明，淀粉凝胶体系中的水起到增塑剂的作用，使淀粉聚合链更加柔韧，从而有利于直链淀粉/支链淀粉单元链的重排19。Zhu Yu等20研究发现玉米淀粉的凝胶特性和糊化度受到聚乙二醇-水质量比的显著影响，聚乙二醇与水质量比40 60的淀粉凝胶比100%水样中的淀粉凝胶表现出更强的黏弹性和结构稳定性。同时，水分含量和加热温度会影响淀粉结构的可变性，从而影响淀粉的功能特性21-23。因此，淀粉凝胶体系中水分分布状态规律对于淀粉凝胶和淀粉基食品的质地起着重要作用。前期研究中，通过分析6 种淀粉不同质量分数间的凝胶质构性能差异，已经建立了6 种淀粉的5 种物理形态的淀粉胶凝模型体系24，得出当淀粉质量分数大于5%时，其淀粉凝胶属于固体形态。本实验在前期研究基础上，分析不同淀粉质量分数对6 种淀粉水凝胶体系的水分分布规律，以期为研究提升淀粉基质类食品的感官质地提供理论支持。1 材料与方法1.1 材料与仪器玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉购置于新乡良润全谷物食品有限公司，且前期研究25已对该6 种淀粉的粒径、直链淀粉和支链淀粉含量进行测定。PQ 001 Micro MR型柜式核磁共振成像仪 上海Niumag电子科技有限公司。1.2 方法1.2.1 淀粉凝胶的制备采用质量分数梯度法制备不同物理形态的胶凝15，具体为：准确适量淀粉，制备淀粉质量分数梯度为5%14%的淀粉悬浮液，于500 mL烧杯中；将烧杯置于（982）水浴中搅拌加热30 min16，缓慢倒入2 cm高度的培养皿中，并控制液面高度为1.5 cm；然后将培养皿平放于4 冰箱中，使凝胶老化24 h，形成稳定的淀粉凝胶体系。1.2.2 淀粉凝胶的低场核磁共振（low field-nuclear magnetic resonance，LF-NMR）测定使用纽迈核磁共振分析应用软件进行测定。准确称取上述制备的淀粉质量分数为5%14%的6 种淀粉凝胶1.500 g，使用多脉冲回波序列进行横向弛豫时间（T2）的检测，测定淀粉凝胶的水分分布。检测参数：仪器测量温度36，主频22 MHz，偏移频率777 627.95 Hz，采样点数500 028，弛豫衰减时间3 000.00 ms，累加次数8，回波时间1.000 ms。每种试样至少重复测定3 次。1.3 数据分析用SPSS 26进行数据分析；Origin 2021进行数据处理及图形的绘制；采用SIMCA-P 11软件进行统计数据的主成分分析（principal component analysis，PCA）。2 结果与分析2.1 谷类淀粉水凝胶体系水分分布规律分析图1是谷类（玉米、小麦）淀粉在淀粉质量分数为5%14%时所形成水凝胶的弛豫时间图谱（T2），在0.0110 000 ms的横向弛豫时间内可以观察到34 个峰（大部分样品结合水表现出双峰头现象），代表水分存在形式有：结合水、不易流动水和自由水。弛豫时间T2b（T21T22）峰表征与大分子紧密结合的结合水，T23为被截留在凝胶网络结构中不易流动的水，也称截留水、游离水，T24为具有高度流动性的自由水26。通常在含水凝胶体系中，绝大多数的水都是存在于凝胶网络中的截留水27，图1和表1结果也验证了这一观点，即在本淀粉凝胶体系中，不易流动水（T23峰）的相对含量最大。在弛豫时间图谱（T2）中，T2越大，表明该状态水分子被凝胶网络结构束缚的越弱，水分流动性越大；反之，T2越小，说明该状态水分子被凝胶网络结构束缚的越强，水分的流动性越弱1。从表1可以看出，随着淀粉质量分数的增加（由5%增加至14%），玉米淀粉和小麦淀粉凝胶的T2（T21、T22、T23和T24）均呈减小趋势，表明淀粉质量分数越大，凝胶网络结构对各部分水分的成分分析 食品科学 2023,Vol.44,No.20 229束缚能力越强，即凝胶网络与水结合的能力越强。这不难理解，因为高淀粉质量分数淀粉凝胶中暴露出更多氢键与水分子结合，使水分子被束缚，水分子的流动性 降低27。该结论与Zhang Yifu等28结论一致，其研究认为淀粉凝胶在回生状态下淀粉分子之间的交联造成水分自由性降低。由图1可见，对于玉米淀粉凝胶，在淀粉质量分数（5%14%）范围，不同凝胶样品之间结合水含量（A2b）无显著差异。不易流动水含量（A23）呈（淀粉质量分数5%6%）显著减少后，（淀粉质量分数6%14%）显著增加趋势（P0.05）。自由水含量（A24）变化趋势与A23相反，即呈先显著增加后显著减小（P0.05），其中质量分数为11%和12%淀粉凝胶的A24为零。对于小麦淀粉凝胶（图1b和表1），质量分数为11%、12%和14%淀粉凝胶的结合水含量（A2b）均显著高于其他质量分数。质量分数为7%淀粉凝胶的A23显著低于其他样品（P0.05），自由水相对含量（A24）显著高于其他凝胶样品（P0.05），且质量分数为11%14%时，凝胶样品的自由水相对含量均为零。淀粉在老化过程中，原淀粉分子与水分子之间的氢键会逐渐取代淀粉分子之间的氢键，导致内部分子与水分子的结合能力上升29。直链淀粉糊化后水解暴露出更多氢键，氢键与淀粉分子之间结合的机会增多30，从而显著减少了凝胶中自由水的比例。在前期研究结果显示，小麦淀粉中的直链淀粉含量（23.93%）显著高于玉米淀粉（20.74%）25。分析认为，当小麦淀粉质量分数大于11%时，小麦直链淀粉糊化后已经暴露出足够的氢键结合水分子，使得凝胶网络结构中自由水的比例为零。0.11101001 00010 00005001 0001 5002 0002 5003 0000.1110100020406080100?/ms?/ms?5%?6%?7%?8%?9%?10%?11%?12%?13%?14%5678910111213 14020406080100?/%A24 A23 A2b?/%0.11101001 00010 000?/ms?/ms?5%?6%?7%?8%?9%?10%?11%?12%?13%?14%05001 0001 5002 0002 5003 0003 5000.1110100020406080100?5678910111213 14?/%A24 A23 A2b020406080100?/%图 1 不同质量分数谷类淀粉凝胶的LF-NMR驰豫图谱Fig.1 LF-NMR relaxation spectra of cereal starch gels at different concentrations表 1 谷类淀粉不同状态水横向弛豫时间变化及相对含量的方差分析Table 1 Analysis of variance of transverse relaxation times and relative contents of different water states in cereal starch gels 样品 质量分数/%T21/msT22/msT23/msT24/msA2b/%A23/%A24/%玉米51.350.30c17.111.41a464.160.00a6 031.23248.60a3.360.33a95.251.03abc1.380.71bc61.160.16c14.170.00b351.120.00b2 724.38214.17b3.130.43a92.080.59e4.800.17a71.050.09c14.271.97b305.390.00c2 477.080.00b3.280.37a93.421.55de3.301.92ab81.050.09c12.941.07b265.610.00d2 261.98186.28b3.480.23a94.130.26cd2.390.09b91.060.23c12.330.00bc292.1322.97c2 261.98186.28b3.500.70a94.790.79bcd1.711.11bc101.300.38c13.021.99b231.010.00e2 154.430.00b3.570.38a94.010.70cd2.421.07b110.870.00c10.720.00cd254.0819.97d3.660.19a96.300.18ab120.760.00c9.330.00d231.010.00e3.370.19a96.630.19a134.941.08a100.000.00f1 629.750.00b2.980.25a95.381.51abc1.641.75bc143.530.49b91.327.52f2 270.72298.37b2.810.24a95.521.47abc1.671.51bc小麦51.620.35a19.671.62a464.160.00a6 495.77188.67a3.650.21b95.291.01ab1.060.95cd61.050.09b16.402.28b368.6530.36b2 986.76173.35b4.050.40b93.791.22cd2.161.61bc71.050.09b11.260.93c292.1322.97c2 369.53186.28b4.070.19ab91.350.36e4.580.17a81.110.23b11.790.93c265.610.00d2 154.430.00b3.660.11b93.160.62d3.180.71b91.160.16b11.790.93c254.0819.97de1 967.36162.01b3.520.43b94.430.53bc2.050.10bc101.100.09b11.260.93c231.010.00ef2 060.90162.01b4.090.31ab94.830.29abc1.070.28cd111.110.23b11.871.99c220.9817.37fg4.880.78a94.900.61abc121.110.19b9.790.81cd200.920.00g4.330.12ab95.630.20ab130.910.08b8.520.70d167.1713.14h3.910.41b96.070.42a147.760.61d174.750.00h4.070.83ab95.930.83a注：结果表示为 s，同列不同字母表示对应淀粉系列不同淀粉质量分数间差异显著（P0.05）；T21和T22代表结合水、T23代表不易流动水、T24代表自由水对应峰值的横向弛豫时间；A2b、A23、A24分别代表结合水、不易流动水、自由水对应峰面积的相对含量；.未出峰。表2、3同。230 2023,Vol.44,No.20 食品科学 成分分析2.2 薯类淀粉水凝胶体系水分分布规律分析与谷类淀粉不同，在0.0110 000 ms弛豫时间内，薯类（红薯、马铃薯）淀粉凝胶的T2（图2）均仅观察到两个明显峰，即结合水和不易流动水。由图2和表2可以看出，随着质量分数的增大，即红薯淀粉（由8%增至14%）和马铃薯淀粉（由5%增至13%），T21显著减少（P0.05），说明由于淀粉质量分数增大，淀粉凝胶网络结构与水分子的结合能力逐渐增强，水分子不能自由流动，即自由水均为零。表明淀粉质量分数会显著增强淀粉凝胶网络结构结合水分子的能力，这与谷类淀粉凝胶（2.1节）结论一致。05001 0001 5002 0002 5000.1110100?10010203040506070?0.11101001 00010 000?/ms?/ms?5%?6%?7%?8%?9%?10%?11%?12%?13%?14%567891011121314020406080100?/%A23A2b?/%0.11101001 00010 000?/ms?/ms?5%?6%?7%?8%?9%?10%?11%?12%?13%?14%05001 0001 5002 0002 5000.1110100?1001020304050607080?567891011121314?/%A23A2b200406080100?/%图 2 不同质量分数薯类淀粉凝胶的LF-NMR驰豫图谱变化情况Fig.2 Changes in LF-NMR relaxation spectra of potato starch gels at different concentrations表 2 薯类淀粉不同状态水横向弛豫时间变化及相对含量的方差分析Table 2 Analysis of variance of transverse relaxation times and relative contents of different water states in potato starch gels样品 质量分数/%T21/msT22/msT23/msA2b/%A23/%红薯51.850.28f36.477.47a560.3146.14a4.660.34a95.340.34f61.940.32f24.933.47b510.5040.13ab4.590.23a95.410.23f73.781.02de244.0537.35d2.850.14f97.150.12a88.520.70a461.0554.13abc3.410.17e96.590.17b96.140.00c423.8534.90bc3.640.50de96.360.50bc107.451.14b423.8534.90bc3.970.13cd96.030.13cd114.870.40d406.3356.57bc4.100.01bc95.900.01de124.670.65de351.120.00cd4.280.18abc95.720.18def133.690.30e351.120.00cd4.260.21abc95.740.21def143.690.30e292.1322.97d4.490.21ab95.510.21ef马铃薯510.791.50a979.1680.63a2.920.15e97.080.15a69.922.17abc892.1170.13ab3.260.06de96.740.06ab710.260.81ab775.9161.00bc3.310.18de96.690.18ab88.520.70abcd674.8553.05cd4.060.55cd95.940.55bc98.110.00abcd586.9546.14d4.010.10cd95.990.10bc108.520.70abcd644.2253.05cd4.571.20bc95.431.20cd116.531.43cd328.6188.52e5.760.40a94.240.40e127.191.60bcd320.26125.81e5.300.76ab94.700.76de135.110.40d411.2391.67e5.430.45ab94.570.45de147.334.53abcd301.0586.72e5.530.81ab94.470.81de由于在薯类淀粉凝胶体系中仅发现两种状态水（图2b和表2），即结合水和不易流动水，因此不同质量分数对凝胶中结合水的影响趋势与不易流动水呈相反趋势变化。其结果显示，对于红薯淀粉凝胶，在质量分数7%时A23显著高于其他样品（97.15%），在质量分数12%14%时A23稳定在95.51%95.74%范围。对于马铃薯淀粉凝胶，凝胶中不易流动水相对含量（A23）呈阶段性显著减小趋势，即淀粉质量分数5%7%凝胶的A23显著低于8%9%凝胶（P0.05）；8%10%凝胶的A23显著低于11%14%凝胶（P0.05）。相同淀粉质量分数，马铃薯淀粉凝胶中结合水的相对含量（A2b）普遍高于红薯淀粉凝胶，说明在相同淀粉质量分数的凝胶中，马铃薯淀粉凝胶网络结构中结合水所占百分比相对较高，说明马铃薯淀粉凝胶网络结构具有较强包容结合水的能力，而结合水也即是与大分子结合最紧密、产品最不容易流失的水分。前期研究发现马铃薯淀粉饼干的口感润滑质地明显优于红薯、小麦等其他淀粉饼干25，分析这应该与马铃薯淀粉凝胶中结合水相对含量较高有关。同时，Nwokocha等31发现爱尔兰马铃薯淀粉的淀粉颗粒更大，磷含量更高，直链淀粉含量低。与甘薯淀粉相比，它还表现出更低的糊化温度、更高的溶胀力和直链淀粉浸出率。其他相关文献也显示，由于马铃薯淀粉具有较低的直链淀粉含量和较高的磷酸盐含量32，内部交联更紧密，与红薯淀粉相比，马铃薯淀粉凝胶更易与水分子结合，形成结合水33-34。成分分析 食品科学 2023,Vol.44,No.20 2312.3 豆类淀粉水凝胶体系水分分布规律分析0.11101001 00010 000?/ms?/ms?5%?6%?7%?8%?9%?10%?11%?12%?13%?14%05001 0001 5002 0000.1110100020406080100?567891011121314?/%020406080100A24A23A2b?/%0.11101001 00010 000?/ms?5%?6%?7%?8%?9%?10%?11%?12%?13%?14%?05001 0001 5002 0002 50001020304050?/ms0.1110100567891011121314?/%A24A23A2b?/%020406080100图 3 不同质量分数豆类淀粉凝胶的LF-NMR驰豫图谱变化情况Fig.3 Changes in LF-NMR relaxation spectra of soybean starch gels at different concentrations豆类（豌豆、绿豆）淀粉凝胶的弛豫时间图谱（图3）中观察到34 个峰（部分样品结合水表现出双峰头现象），代表水分存在形式有：结合水、不易流动水和自由水。同时发现，在淀粉质量分数在5%14%范围内，相同质量分数时，豌豆淀粉凝胶的弛豫时间T2b、T23和T24均小于绿豆淀粉凝胶。随着淀粉质量分数的增大，两种淀粉凝胶图谱均向左偏移，说明结合水的能力逐渐增强，而在绿豆质量分数大于9%，或豌豆淀粉质量分数大于13%，凝胶图谱开始向右边偏移，说明结合水的能力逐渐减弱。绿豆淀粉的横向弛豫时间T23在质量分数为10%时最小，豌豆淀粉的T23在质量分数为13%时横向弛豫时间最小，意味在此质量分数时凝胶中结合水稳定性最强35。绿豆淀粉的直链淀粉含量明显高于豌豆 淀粉25，淀粉糊化老化形成凝胶后，长直链淀粉断裂成较短直链，直链淀粉分子之间的作用开始加强，水合作用减弱，所以在相同质量分数下，绿豆淀粉结合水的能力小于豌豆淀粉。刘紫薇等36研究发现改变绿豆的煮制时间，其绿豆淀粉中的支链淀粉较直链淀粉更易糊化，含量变化更为明显。黄倩37研究发现绿豆淀粉的硬度、结晶度和抗性淀粉含量均高于豌豆淀粉凝胶，说明绿豆淀粉更容易凝胶化。表 3 豆类淀粉不同状态水横向弛豫时间变化及相对含量的方差分析Table 3 Analysis of variance of transverse relaxation times and relative contents of different water states in soybean starch gels样品质量分数/%T21/msT22/msT23/msT24/msA2b/%A23/%A24/%豌豆52.240.46ab314.6977.22a2 912.5364.49a2.830.21a96.872.33a0.310.31c62.431.92ab25.286.47a158.7339.26c1 631.7525.29b3.800.35a93.893.04ab2.300.58bc71.450.11b20.801.28a216.3325.42b1 443.9231.86bc4.150.90a92.320.93bc3.531.83b81.880.51ab12.411.73b154.8334.51c1 417.470.00bc3.770.74a89.572.37c6.661.64a99.391.31b140.6430.78cd1 365.1529.15bcd3.130.17a89.470.92c7.401.07a102.631.15ab7.371.82b124.7323.92cde1 326.3692.34cd3.070.28a90.042.13c6.892.35a113.210.26a105.6416.17cde1 294.39106.59cd2.810.31a89.931.10c7.260.87a122.330.32ab91.327.52de1 179.3292.71cd3.100.29a89.371.20c7.531.27a132.240.46ab69.085.69e1 079.2450.24d3.02036a90.312.08c6.671.98a141.870.76ab85.5912.78de1 247.5925.54cd2.990.65a90.610.78bc6.400.18a绿豆51.560.43c12.941.07a368.6430.36a1 792.4640.91b2.550.22a72.287.36e25.177.52a61.450.11c11.260.93b386.1730.36a1 873.820.00b2.500.44a76.182.74de21.322.34ab71.410.31c8.920.70c353.4049.20a2 060.9042.01a2.460.20a75.134.25e22.414.20a81.160.16c7.760.61cde305.390.00b2 154.430.00a2.470.34a76.150.29de21.380.48ab92.160.58b7.811.31cde202.2328.15d1 873.820.00b2.600.30a80.920.44cd16.490.24bc101.390.11c83.206.54e1 294.3936.59c2.750.30a90.360.80a6.880.89e111.230.09c8.110.00cd231.010.00cd1 873.820.00b2.990.10a84.831.12bc12.181.02cd126.180.86e220.9817.37cd1 873.820.00b2.730.16a89.540.80ab7.730.89de133.360.26a7.461.14cde254.0819.97c2 060.9052.01a2.550.17a84.871.07bc12.580.96cd147.100.99de231.010.00cd1 873.820.00b3.230.94a92.402.01a5.820.46e对不同状态水分峰面积的相对含量分析结果显示（图3b和表3），豌豆淀粉凝胶中结合水的相对含量（A2b）在2.81%4.15%，不同质量分数间无显著差异。不易流动水（A23）在淀粉质量分数为5%和6%时显著高于质量分数8%14%。对于绿豆淀粉凝胶，凝胶中结合水的相对含量（A2b）在2.47%3.23%，不同质量分数样品间无显著差异。不易流动水含量（A23）在淀粉质量分数为5%8%时显著低于质量分数9%14%时，且在淀粉质量分数为9%14%范围内表现出显著波动（P0.05）。2.4 不同淀粉水凝胶体系水分分布对比分析为更全面了解凝胶水分分布特征在不同淀粉间的差异特征，本研究利用SIMCA-P 11软件先对不同状态水分的峰面积百分比指标（A2b、A23、A24）进行标准化处理，即消除了指标之间数值差异，然后分别对同一淀粉质量分数下，不同淀粉凝胶间水分分布进行PCA，分析发现，相邻质量分数的两样品PCA结果分布趋势近似，因此仅提供6%、8%、10%、12%和14%质量分数时，不同淀粉凝胶样品的分析结果（图4、5）。232 2023,Vol.44,No.20 食品科学 成分分析一方面，对不同淀粉与水结合能力方面进行比较分析，结果显示（图4）凝胶中不易流动水的弛豫时间T23存在显著差异（P0.05），总体表现为：豌豆淀粉凝胶中不易流动水的弛豫时间T23最小，马铃薯淀粉凝胶中不易流动水的弛豫时间T23最大，玉米淀粉凝胶和小麦淀粉凝胶弛豫时间居中，这说明豌豆淀粉凝胶网络结构束缚不易流动水的能力最强，马铃薯淀粉凝胶网络结构束缚不易流动水的能力最弱，而谷类淀粉凝胶介于二者之间。对淀粉不同质量分数（6%、8%、10%、12%和14%）对比发现，随着质量分数的增加，6 种淀粉弛豫时间的极差逐渐减弱，表现为更聚拢，但豆类、谷类和薯类之间的类属差异渐为明显。这是因为，与谷类淀粉和薯类淀粉相比，豆类淀粉中直链淀粉含量较高38-39，老化程度大于谷类和薯类淀粉。同时由于淀粉质量分数的增大，增强了凝胶强度和网络结构，水分与淀粉颗粒结合更加紧密，降低了水的自由度11,40。在直链淀粉与质量分数的双重作用，淀粉凝胶强度、胶黏度均增加，表现为较强结合水的能力。该结论与杨红丹41研究一致，豆类淀粉是水与底物结合最为紧密的一种淀粉。Jin Fengfang等42通过测定蒸煮特性、质地、体外淀粉消化率和抗氧化性能评估绿豆淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉对黑米粉品质的改善效果，结果表明绿豆淀粉对提高黑米粉面条质量的作用优于马铃薯和玉米淀粉。0.11101001 00010 000?/ms05001 0001 5002 0002 500?1001020304050607080?6%?6%?6%?6%?6%?6%?/ms0.11101000.11101001 00010 000?/ms?8%?8%?8%?8%?8%?8%05001 0001 5002 0002 5000.1110020406080?/ms0.11101001 00010 000?/ms?10%?10%?10%?10%?10%?10%?/ms050010001500200025000.11100204060801000.11101001 00010 000?/ms?12%?12%?12%?12%?12%?12%05001 0001 5002 0002 5003 000020406080100?/ms0.1110?0.11101001 00010 000?/ms?14%?14%?14%?14%?14%?14%?/ms05001 0001 5002 0002 5003 0000.1110?1001020304050607080图 4 不同种类淀粉凝胶的LF-NMR驰豫图谱变化情况Fig.4 Changes in LF-NMR relaxation spectra of different starch gels?3?4?2?3?10113a0.0002.275?10?24.550?10?26.825?10?2?102?2PC2?29%?PC1?71%?3?4?2?3?10113b0.7380.8170.8950.973?102?2PC2?29%?PC1?71%?1?4?2?3?102113c2.269?10?23.052?10?23.836?10?24.619?10?202PC2?14%?PC1?86%?1?4?2?3?102113d0.7580.8280.8980.96702PC2?14%?PC1?86%?成分分析 食品科学 2023,Vol.44,No.20 233?1.0?20?112430.0?0.51.0e2.424?10?23.099?10?23.774?10?24.449?10?20.5PC2?5%?PC1?95%?1.0?20?112430.0?0.51.0f0.8840.9100.9360.9620.5PC2?5%?PC1?95%?2?3?1?20120?12g2.616?10?23.809?10?25.001?10?26.194?10?21PC2?19%?PC1?81%?2?3?1?20120?12h0.8820.9100.9390.9681PC2?19%?PC1?81%