《食品科學》：中國農(nóng)業(yè)大學趙卿宇副教授等：不同品種小扁豆淀粉的理化特性和體外消化特性

小扁豆（Lens culinaris Medik.）作為全球重要的雜豆作物，其淀粉含量占籽粒干質(zhì)量的40%～60%，是食品工業(yè)中重要的功能性配料。我國小扁豆資源豐富，主要分布在甘肅、山西、內(nèi)蒙古等區(qū)域。近年來，隨著消費者對健康食品需求的增長，與谷物淀粉相比，小扁豆淀粉因其淀粉的益生作用，在降低餐后急性血糖和胰島素反應(yīng)以及控制心血管疾病等慢性代謝疾病方面展現(xiàn)出顯著的應(yīng)用潛力，同時小扁豆淀粉可作為傳統(tǒng)谷物淀粉的補充，在未來的食品行業(yè)具有較大的開發(fā)應(yīng)用價值。

目前關(guān)于小扁豆淀粉的研究主要集中在淀粉的加工、糊化特性以及體外消化性質(zhì)等方面。崔彥利等研究證實，經(jīng)擠壓膨化改性后的小扁豆淀粉可作為改善面制品質(zhì)構(gòu)和加工特性的潛在優(yōu)良配料；Lucas-Aguirre等通過掃描電鏡和差示掃描量熱法研究了在發(fā)芽過程中小扁豆淀粉的糊化性質(zhì)變化；Nahar等研究了小扁豆晶體結(jié)構(gòu)和糊化特性之間的關(guān)系；Zhao Mengliu等研究了小扁豆中抗性淀粉（RS）和腸道菌群代謝之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)RS可以促進腸道有益菌的生長，顯著促進結(jié)腸中短鏈脂肪酸的產(chǎn)生。盡管已有研究揭示了不同品種的雜豆類淀粉之間的結(jié)構(gòu)與功能差異，但針對小扁豆這一大類中的不同品種的系統(tǒng)性比較仍顯不足，不同品種小扁豆淀粉在淀粉組成、溶解度、膨潤力、熱特性、糊化特性、凝膠質(zhì)構(gòu)特性以及消化特性等關(guān)鍵功能指標上的差異尚未被系統(tǒng)闡明，這限制了其在精準營養(yǎng)食品開發(fā)中的針對性應(yīng)用。

中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院的汪詩茗、林銳康、趙卿宇*等人通過比較5?種小扁豆品種（會寧-1、會寧-2、安定、山西、環(huán)縣）的淀粉組成（直鏈淀粉/支鏈淀粉比例）、熱特性、糊化特性、凝膠質(zhì)構(gòu)、水合特性（溶解度、膨潤力）及消化特性，結(jié)合主成分分析（PCA）揭示品種間差異的關(guān)鍵組成因子，旨在為小扁豆淀粉的精準化應(yīng)用提供理論依據(jù)。

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淀粉組成分析

如表1所示，不同品種的小扁豆淀粉之間在淀粉組成存在品種差異，直鏈淀粉質(zhì)量分數(shù)在12.84%（會寧-1）～20.35%（會寧-2）之間，平均質(zhì)量分數(shù)為16.51%；支鏈淀粉的質(zhì)量分數(shù)在74.74%（山西）～82.68%（會寧-1）之間，平均質(zhì)量分數(shù)為77.36%。有研究發(fā)現(xiàn)小扁豆淀粉中淀粉質(zhì)量分數(shù)在38.2%～49.7%，直鏈淀粉質(zhì)量分數(shù)一般為29%～45.5%，對比之下，本實驗中直鏈淀粉含量較低，有可能受處理方法、品種類型、成熟度、地理位置和培養(yǎng)條件等因素的影響。淀粉中的直鏈淀粉/支鏈淀粉（直/支）比例的差異會對淀粉的溶解度、膨潤力、凝膠質(zhì)構(gòu)特性、糊化特性、熱特性及消化特性產(chǎn)生影響。

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淀粉溶解度和膨潤力分析

如表1所示，不同品種的小扁豆淀粉在溶解度和膨潤力方面存在差異。淀粉的溶解度用于衡量淀粉糊化過程中溶解于水的量，膨潤力用于衡量糊化過程中淀粉顆粒的吸水膨脹程度。5?種小扁豆淀粉的溶解度在4.16%～6.67%之間，安定小扁豆淀粉的溶解度最低，會寧-2小扁豆淀粉的溶解度最高。一般而言，溶解度越高表明直鏈淀粉含量較高或者顆粒結(jié)構(gòu)較松散，進而導致淀粉黏度較低，熱穩(wěn)定性較差，凝膠強度較弱。會寧-2小扁豆的直鏈淀粉質(zhì)量分數(shù)最高（20.35%），直鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)呈線性較有序結(jié)構(gòu)，易溶于水，使得會寧-2小扁豆溶解度最高。值得注意的是，會寧-1小扁豆和環(huán)縣小扁豆的直鏈淀粉含量較低，但是其溶解度卻僅次于會寧-2小扁豆，并沒有隨著直鏈淀粉含量的增多而增加，這可能是因為這兩種小扁豆淀粉中的游離直鏈淀粉含量較高，水合能力較強。5?種小扁豆淀粉的膨潤力在9.32%～11.25%之間，山西小扁豆淀粉的膨潤力最低（9.32%），會寧-1小扁豆淀粉的膨潤力最高（11.25%），膨潤力越高表明支鏈淀粉含量較高或支鏈淀粉被包裹在內(nèi)較難溶出，進而導致淀粉黏度相對較高，黏彈性強，凝膠強度高。會寧-1小扁豆的支鏈淀粉含量最高，由于支鏈淀粉的分支結(jié)構(gòu)多，淀粉的溶解度較低，吸水膨脹能力強，能形成較為黏稠的溶液，因此會寧-1小扁豆的膨潤力最高。有研究報道小扁豆淀粉的溶解度一般為6%～7%，膨潤力為15%，相比較而言，本實驗的小扁豆淀粉的水合性質(zhì)較低，淀粉的組成、顆粒大小、精細結(jié)構(gòu)不同會使淀粉的溶解度和膨潤力出現(xiàn)差異，同時膨潤力較低和淀粉的起始糊化溫度To普遍較高有一定的關(guān)聯(lián)。

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小扁豆淀粉熱特性分析

從表2得知，山西小扁豆淀粉的To（64.118?℃）、峰值糊化溫度Tp（70.66?℃）、終止糊化溫度Tc（77.179?℃）最高，說明其可能存在較多的結(jié)晶區(qū)，導致其起始相變溫度較高，較難糊化。會寧-1小扁豆淀粉的To最低（61.706?℃），且與其他品種之間存在顯著差異，各樣品To為61.706～64.118?℃；安定小扁豆Tp最低（66.852?℃），Tp可以反映淀粉結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及抗凝膠化能力，這說明，安定小扁豆品種的淀粉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可能較差。Tc之間差異不大，均在75～77?℃之間。從Hoover、Chung等的研究中可知小扁豆的To為57～62?℃，Tp為61～66?℃，本實驗中由于5?種小扁豆淀粉中山西小扁豆和會寧-2小扁豆的直鏈淀粉含量較高，直鏈淀粉含量越高，淀粉的結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，凝膠作用就越強，因此這兩種淀粉的To、Tp較高；安定小扁豆和會寧-1小扁豆淀粉的直鏈淀粉含量較低，導致這兩種淀粉的To、Tp較低。糊化焓ΔH表示糊化前淀粉顆粒內(nèi)部分子鏈段有序性，是反映淀粉顆粒結(jié)晶度的重要參數(shù)，是糊化過程解開雙螺旋所需要的能量，直鏈淀粉含量高以及晶體結(jié)構(gòu)的完整性是導致高糊化焓的主要原因。本實驗涉及的5?個品種小扁豆的ΔH范圍在2.338～3.71?J/g之間，品種間存在顯著差異，其中，安定小扁豆ΔH最高（3.71?J/g）， 但總體低于一般小扁豆ΔH（8～13?J/g）， 其原因可能在于實驗材料的支鏈淀粉比例較高，而支鏈淀粉的晶體結(jié)構(gòu)有序性較高、穩(wěn)定性較差，這可能進一步導致ΔH較低。

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小扁豆淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)特性分析

淀粉糊化后形成淀粉凝膠，具有淀粉凝膠的功能特性，5?種小扁豆淀粉凝膠的質(zhì)構(gòu)特性如表3所示，各品種間質(zhì)構(gòu)指標存在顯著差異。硬度是影響感官品質(zhì)的重要指標之一，5?種小扁豆淀粉凝膠中，硬度最高的是山西小扁豆（2?843.504?g），一般來說，淀粉的凝膠硬度與直鏈淀粉含量呈較好的正相關(guān)，直鏈淀粉含量高的淀粉傾向于形成強度更高的凝膠，值得注意的是，直鏈淀粉含量最高的會寧-2小扁豆反而硬度（2?198.089?g）最低，這可能是因為淀粉在糊化成為凝膠的過程中，膨脹顆粒的完整性受到了一定程度的破壞。從其他指標來看，山西小扁豆淀粉的凝膠彈性最大，會寧-2小扁豆最小；黏聚性、膠黏性在5?個品種之間差異較小。咀嚼性在1?678.47～2?126.944之間，咀嚼性最大為山西小扁豆，最小為會寧-2小扁豆；回復(fù)性范圍在0.531～0.644之間，回復(fù)性最大的為會寧-2小扁豆，最小的為會寧-1小扁豆。淀粉凝膠的機械性能與淀粉的組成、分子結(jié)構(gòu)、顆粒大小等特性息息相關(guān)，山西小扁豆淀粉的直鏈淀粉質(zhì)量分數(shù)較高（19.85%），膨潤力最低（9.32%），淀粉的起始糊化溫度最高（64.118?℃），說明該品種的淀粉不易糊化，淀粉的穩(wěn)定性較高，糊化后的淀粉凝膠硬度、彈性最高，黏聚性、回復(fù)性都較低，推測該品種煮制后可能口感較硬。安定小扁豆和會寧-1小扁豆的直/支比接近，To都較低，使得兩者硬度、黏性也較為接近；會寧-2和環(huán)縣小扁豆淀粉的硬度都偏低，兩者的回復(fù)性較高。

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小扁豆淀粉的糊化特性分析

峰值黏度反映淀粉顆粒在晶體結(jié)構(gòu)破裂前的最大吸水膨脹能力。本研究中，5?種小扁豆淀粉的峰值黏度范圍為4?597.667～6?521.333?cP，品種間差異顯著。本實驗中的樣品淀粉支鏈淀粉含量較高，直鏈淀粉含量較少，因此具有較高黏度，值得注意的是淀粉中的次要成分如脂類及磷酸衍生物也會對峰值黏度產(chǎn)生重要影響，直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物和支鏈淀粉相互纏繞會降低峰值黏度。會寧-1小扁豆因支鏈淀粉質(zhì)量分數(shù)最高（82.68%）且膨潤力最大（11.25%），其峰值黏度最高（6?521.333?cP）；而山西小扁豆峰值黏度最低（4?597.667?cP），推測與直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物對支鏈淀粉的纏繞抑制作用有關(guān)。在高溫剪切作用下，淀粉顆粒破裂導致黏度下降至低谷，其破裂程度以崩解值表示，會寧-1小扁豆崩解值最大，表明其抗剪切能力與熱穩(wěn)定性最弱；山西小扁豆崩解值最小，表現(xiàn)出更強的熱穩(wěn)定性。隨著溫度下降，淀粉分子發(fā)生重排，黏度回升至最終黏度。幾種淀粉的最終黏度范圍為5?601.667～6?703.333?cP，會寧-2小扁豆最終黏度最高（6?703.333?cP），安定小扁豆最低（5?601.667?cP）。回生值（最終黏度和低谷黏度之差）反映淀粉的短期回生傾向，其范圍為1?866.333～3?466.667?cP，且品種間差異顯著。5?種樣品的回生值差異顯著（1?866～3?467?cP），其中會寧-2與山西小扁豆回生值較高，說明其淀粉更易發(fā)生老化，可能影響產(chǎn)品口感，這與它們具有較高的直鏈淀粉含量密切相關(guān)，一般高直鏈淀粉的豆類淀粉會有較高的回生傾向。糊化溫度與峰值時間共同反映淀粉糊化的難易程度，由表4可知，山西小扁豆糊化時間最長、糊化溫度最高，表明其淀粉顆粒結(jié)構(gòu)更為致密，不易糊化。根據(jù)不同品種的糊化與回生特性，可針對性地開發(fā)相應(yīng)食品應(yīng)用：山西小扁豆回生值高、糊化溫度高、凝膠硬度大，適宜用于凝膠類制品；安定小扁豆糊化溫度低、糊化時間短，適合快速加工食品；會寧-1峰值黏度高，適用于增稠場景；會寧-2最終黏度高，適合需長期定型的食品。

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小扁豆淀粉的體外消化特性分析

體外消化特性分析是揭示淀粉結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系、進而推動功能性食品研發(fā)的重要手段。淀粉的消化速率直接影響人體血糖反應(yīng)，按其消化特性可分為RDS、SDS與RS。其中，RDS易致血糖快速上升；SDS可緩慢釋放葡萄糖，延緩血糖波動；RS不被小腸消化，是一種具有類似膳食纖維生理功能的物質(zhì)。如圖1所示，5?種小扁豆淀粉的RDS相對含量介于75.61%（環(huán)縣小扁豆）～ 82.11%（會寧-1小扁豆），RS相對含量介于12.45% （山西小扁豆）～17.57%（會寧-2小扁豆），與已有文獻相比（RDS約89.5%，RS約8.7%，RS+SDS為10.5%），本實驗所用小扁豆的RDS含量較低而RS含量較高，表現(xiàn)出更優(yōu)的抗消化特性。查閱資料可知，淀粉的消化特性受多種因素影響，包括其理化性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)、儲藏環(huán)境及加工過程等。進一步研究表明，RDS與直鏈淀粉含量呈負相關(guān)，RS則相反，本研究中，會寧-2小扁豆的直鏈淀粉質(zhì)量分數(shù)最高（20.35%），其RS含量也最高，抗消化性強；而會寧-1小扁豆的支鏈淀粉質(zhì)量分數(shù)最高（82.68%），其分支結(jié)構(gòu)更易被酶解，故RDS含量最高。此外，RS與RDS之間存在競爭關(guān)系，RS含量升高可在一定程度上抑制快消化特性，這進一步導致不同品種小扁豆在消化特性上的差異。本研究中的小扁豆品種具有較高的RS與SDS含量，顯示出良好的益生潛力和血糖調(diào)節(jié)作用，在低血糖指數(shù)食品及結(jié)腸健康相關(guān)功能性食品中具備應(yīng)用前景。

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PCA

通過PCA對小扁豆淀粉的直鏈淀粉含量、膨潤力、溶解度等理化指標進行降維處理，提取主要成分（如PC1和PC2），揭示不同品種淀粉特性的差異。PC1的貢獻率為33.1%，主要反映淀粉質(zhì)構(gòu)、糊化特性，是區(qū)分小扁豆的最主要維度；PC2的貢獻率為19.2%，主要反映淀粉組成特性。從圖2可以看出，山西小扁豆品種顯著分布在PC1正方向（右下），會寧-1、環(huán)縣小扁豆集中在PC1負方向（左上），安定、會寧-2小扁豆居中；同時山西小扁豆、會寧-1小扁豆以及會寧-2小扁豆相距較遠，表明三者之間具有顯著差異，與之形成對比的是環(huán)縣和安定小扁豆，兩者都表現(xiàn)為中間型特征，性質(zhì)較為相似，推測可能有品種雜交特性。PCA揭示了淀粉組成，糊化特性及質(zhì)構(gòu)特性為區(qū)分品種的關(guān)鍵指標。會寧-1小扁豆具有較高的峰值黏度，峰值黏度是其主要的區(qū)分指標；山西、安定、會寧-2小扁豆具有較高的質(zhì)構(gòu)特性；環(huán)縣小扁豆則具有較高的支鏈淀粉含量。

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結(jié) 論

本研究分析了5?種小扁豆淀粉的理化與功能特性，結(jié)果表明淀粉組成與其性質(zhì)密切相關(guān)，且品種間存在顯著差異。直鏈淀粉含量高則膨潤力較低，支鏈淀粉含量高則膨潤力較高；淀粉熱特性差異主要由直鏈淀粉比例通過影響結(jié)晶結(jié)構(gòu)所主導。回生值在品種間差異顯著（1?866.333～3?466.667?cP），并與直鏈淀粉含量呈正相關(guān)。小扁豆淀粉的RS含量普遍較高，為開發(fā)具有緩釋血糖功能的專用品種及食品提供了依據(jù)。PCA進一步顯示，不同品種淀粉特性各異：會寧-1淀粉黏度高，適于增稠；山西、安定及會寧-2淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)表現(xiàn)突出；環(huán)縣淀粉則以支鏈淀粉含量高為特征。具體而言，山西小扁豆糊化溫度最高（To＝64.118?℃， Tp＝70.66?℃），凝膠硬度最大（2?843.504?g），最適宜凝膠類制品；會寧-1起始糊化溫度最低（61.706?℃），黏性最高，適用于增稠；會寧-2最終黏度高，凝膠硬度最低（2?198.089?g）而回復(fù)性最高（0.644），適于需長期定型的食品；安定小扁豆糊化速度快、峰值溫度低（Tp＝66.852?℃），糊化焓最高（3.71?J/g），適合快速加工。本研究聚焦于淀粉組成與其性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)，然而對淀粉精細結(jié)構(gòu)影響理化性質(zhì)的分子機制尚未深入解析。未來將結(jié)合X射線衍射、傅里葉變換紅外光譜等技術(shù)，開展更精細的結(jié)構(gòu)表征研究。

第一作者：

汪詩茗，中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院研一學碩在讀，本科就讀于浙江工業(yè)大學食品科學與工程學院，曾獲第六屆全國食品專業(yè)工程實踐訓練綜合能力競賽南部賽區(qū)二等獎以及兩次校學習三等獎學金、一次校學習一等獎學金。

通信作者：

趙卿宇，中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院副教授，中國糧油學會食品分會副秘書長、中國食品科學技術(shù)學會調(diào)味面制品分會委員、全谷物食品產(chǎn)學研聯(lián)盟理事。主要從事雜糧品質(zhì)研究及功能評價、淀粉及淀粉制品、糧食儲藏與精深加工等領(lǐng)域。主持國家自然科學基金青年基金、 “十四五”國家重點研發(fā)計劃子課題、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部重點實驗室開放課題、中國博士后站中/面上基金等。參與發(fā)表學術(shù)論文80余篇，以第一/通信作者在Trends in Food Science & Technology、Food Hydrocolloids、Food Chemistry等期刊發(fā)表 SCI論文19 篇（ESI高被引1 篇），EI論文9 篇，授權(quán)中國/美國發(fā)明專利27 件，副主編中文專著1 部，參編英文專著1 部，參與完成《小米》《粟》國家標準修訂。獲青海省科學技術(shù)進步獎二等獎、中國糧油學會科學技術(shù)獎二等獎、中國食品工業(yè)協(xié)會科學技術(shù)獎一等獎等。

引文格式：

汪詩茗, 林銳康, 周航, 等. 不同品種小扁豆淀粉的理化特性和體外消化特性[J]. 食品科學, 2026, 47(7): 82-88. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251018-111.

WANG Shiming, LIN Ruikang, ZHOU Hang, et al. Physicochemical properties and in vitro digestibility characteristics of starches from different lentil cultivars[J]. Food Science, 2026, 47(7): 82-88. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251018-111.

實習編輯：輝煌；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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