糊化淀粉粘度定量测定方法的对比试验
1 引言
淀粉是植物能量的贮存形式之一，也是人类食物重要的来源，除食品工业外，淀粉在纺织、造纸、医药、石油以及化工等领域也有着广泛的应用。
淀粉的糊化有着广泛的实际意义：作为食品，淀粉必须糊化后才能被淀粉酶作用；作为施胶剂或浆料，糊化后的淀粉才能成糊以供涂抹，因此对淀粉糊化性质的了解是其应用的依据。
淀粉糊化性能的测定方法多种多样，所采用的手段有粘度的测定、偏振光下双折射现象的马耳他十字（Maltanese Cross）的显微观察、光学显微镜和电子显微镜观察、光散射分析、光透射分析、膨胀性和溶解度测定、酶分析以及核磁共振分析等，本文主要比较三种简单、快速的常用方法，并重点介绍快速粘度测定这一相对较新的方法。
2 布拉本德糊粘度测定仪
淀粉和含淀粉制品的糊化特性最早是用稠度计测得的，其后陆续出现了“玉米工业粘度计”、Ot-tawa淀粉粘度计、Haake旋转粘度计以及其它种类的粘度计在淀粉糊化性质研究中的应用。
第一台布拉本德糊粘度测定仪（BrabenderAmylograph,BV）的使用是在30年代，该粘度测定仪，现在称为Viscoamylograph,成了工业界广泛用于淀粉和含淀粉制品特性评价的标准仪器。该仪器最初是用来评价黑麦面粉的质量和控制添加了麦芽的小麦面粉中A-淀粉酶的活性大小的。
Viscoamylograph是由Viscograph和Amylo-graph两个词构成的，前者的意思是测定粘度（vis-cosity），而后者的意思则是测定酶（amylase）活，这台设备是两用的。在西方国家的面粉厂和面包厂，分别作为产品和原料的面粉的质量指标之一就是淀粉酶活。
BV在国内的主要作用是进行淀粉材料糊化行为的评价，据了解，它未被面粉和焙烤业所用，是因为价格高。因为BV的两种功能都是以粘度作为指标的，所以习惯上称为粘度计或粘度测定仪。
虽然已建立了采用BV测定小麦淀粉酶活性的标准方法，人们还是更多地采用文献中介绍的方法来进行淀粉粘度特性的测定，一般的步骤是：根据来源不同，选用一定浓度的淀粉悬浮液从室温开始以1.5℃/min的升温速率加热至95℃，在95℃保持一定时间（10~60min），然后以同样的速率降温至50℃，保持一定的时间（10~60min）。
测定过程中的温度受程序控制，按恒定的速率上升或下降，以粘度对时间作图可以得到所谓的粘度曲线，这是评价淀粉糊化性质的依据。图上通常截取五个特征点，即，起始糊化温度（一般定义为粘度达到20单位时的温度），最大粘度或者称为峰值粘度（糊化开始后出现的最高粘度），95℃保温时的粘度，95℃保温30min（也有用1h的）后的粘度，温度降低到50℃时的粘度以及50℃保温30min（或1h）的粘度，粘度的单位BU（Brabender Unit）。
根据粘度曲线上的特征值，可以计算出破损值（Breakdown,亦称降落值）和回值（Setup），粘度热稳定性和冷稳定性，如下所示：
破损值=95℃终了粘度-最大粘度；回值=50℃终了粘度-最大粘度；粘度热稳定性=95℃终了粘度-95℃开始粘度；粘度冷稳定性=50℃终了粘度-50℃开始粘度。
另外也有人提出了总回值的概念，其计算方法为：总回值=50℃终了粘度-95℃终了粘度。
通过测定以上数据可以判断淀粉的来源或区分淀粉的种类。有些种类的淀粉在95℃前加热的过程中并不出现最大粘度，即粘度曲线上看不到“峰”,这时可以用95℃（最大工作温度）时的粘度代替，这类淀粉主要来源于豆类，尤其是传统粉丝加工中用酸浆法生产的淀粉，荞麦淀粉也有类似的性质。
自从第一台BV问世以来，许多研究者对仪器的使用和改进做了大量工作，包括基础性数据库的建立。BV的发明者美国的C.W.Brabender公司（South Hackensack,NJ ）更是在仪器的功能和控制方面不断创新，现在的产品品种繁多，型号齐全，可进行少量样品测定（70ml的样品杯），又能进行高直链淀粉样品的加压蒸煮，自动化的计算机程序控制已经取代了原先的人工手动控制。
3 快速粘度测定仪（Rapid Visco Analyser,RVA）
这种快速测定方法是澳大利亚CSIRO小麦研究机构和面包研究所1987年共同研制开发成功的，最初的目的是为了测定小麦芽损伤。发芽的小麦具有很高的淀粉酶活性，其面粉的焙烤性能和蒸煮品质都与正常的小麦相差甚远，表现出很大的异常。用这种小麦面粉加工成的产品的品质较差，特别是加工东方面条时。澳大利亚出口的小麦大约三分之一都是用于生产中式和日式面条的，RVA在澳大利亚1986~1987年收获季节，在对发芽小麦损失的筛选工作中起了很重要的作用，这一方法所需样品量少（4g），操作简单，最显著的特点是3min就能得出结果。
目前RVA的最新型号是其第四系列RVA-4Series.操作方式有2种，一是独立工作方式，一是计算机控制工作方式。前者是根据仪器控制面板上的菜单操作，8种测定方法已经置入存储器中，使用时按照需要选择测定的方法。很明显这种状态下只能按照固定的条件进行测定，任何改变参数和过程的想法都是不可能实现的；后者配有专门的软件可以在WINDOWS下工作，测定方法设定22种，以上这8种方法也都包括在内，在用法上这种方式是灵活的，可以根据自己的要求和设想来改变标准方法中的操作条件和开发新的方法。
这22种方法为：
a）一般淀粉糊化性质的测定；b）搅拌指数的测定；c）麦芽粉的测定；d）真菌淀粉酶的测定；e）小麦和黑麦粉的测定；f）玉米淀粉的测定；g）马铃薯淀粉的测定；h）交联淀粉和取代淀粉的测定；i）酸变性淀粉的测定；j）米糊的测定；k）面条（Pasta）的测定；l）面条（noodle）的测定；m）挤压程度的测定；n）大麦贮藏的测定；o）大麦芽的测定；p）烘焙麦芽的测定；q）酿酒配料的测定；r）汤料的测定；s）纤维素酶的测定；t）蛋奶糊的测定；u）酸性介质中小麦的测定；v）日本大米（饭）品质的测定。
在淀粉的专门测定中，RVA的软件将美国最大的淀粉公司A.E.Staley的标准也包括其中，共有6个方法：
a）蜡质淀粉的粘度测定；b）硬质淀粉的粘度测定；c）乙酰化淀粉的粘度测定；d）阳离子淀粉的粘度测定；e）酸稀化淀粉的粘度测定；f）未变性马齿玉米淀粉的粘度测定。
RVA粘度单位有两个，一是仪器的单位RVU（Rapid Visco Unit ），另一则是法定计量单位Pa·s,改变标尺设置可以选择所需的单位。
4 三种方法的比较
综上所述，这三种方法在淀粉糊化性质测定的应用中使用都很方便。为了进行较为直观的比较，现将作者用这三种方法对从五个不同来源的荞麦中分离的淀粉所做的分析结果列于表。
由于RVA糊化曲线上的各特征点可以人为定义，特别是糊化起始温度，它是在数据采集的时间间隔内（方法1为2s,方法2为4s）粘度的变化幅度大于某一设定值时的温度，这增加了其可变性；BV的糊化起始温度只有一个定义，就是粘度达到20B时的温度，这就使得它具有唯一性，DSC的测定是在密闭的体系内完成的，随着温度的升高，水发生汽化，水汽的产生提高了体系内部的压力，这无疑又提高了水分子的活度和能量，进而促进了淀粉分子的溃散，所以DSC测得的糊化温度低于BV和RVA的结果。
综合以上分析，可以得出以下结论：
BV耗时长，样品需要量大，能较为真实地反映淀粉糊化的实际情况；RVA速度快，用料少，用途广泛，灵活性强，可以测定绝对粘度；DSC用料少，速度快，可以提供糊化所需热焓，便于经济核算，但不能反映粘度，BV和RVA测定的糊化温度一致，而DSC测定的糊化温度明显低于前两者。
