專利名稱：一種淀粉糊化溫度和糊化度的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及淀粉糊化溫度和糊化度的測定方法，特別是涉及的淀粉顆粒在糊化過程中進(jìn)線)或經(jīng)處理后所得樣品(非在線)的糊化情況的測定方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的糊化理論認(rèn)為，淀粉的糊化是一種由結(jié)構(gòu)規(guī)則向不規(guī)則轉(zhuǎn)變的相變過程。 當(dāng)原淀粉在水中加熱時(shí)，它們的多晶性逐漸消失，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的破壞，隨后淀粉多聚物分散在溶液中。從十九世紀(jì)開始就有許多研究者提出了各自的淀粉糊化理論，但這種水熱處理導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)變過程仍然沒有被理解透徹。近年來越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，淀粉的糊化相變是一個(gè)更為復(fù)雜的非平衡過程，淀粉的相轉(zhuǎn)變?cè)谝粋€(gè)相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)發(fā)生，不同來源的淀粉經(jīng)歷的相變過程差別極大。糊化現(xiàn)象最重要的參數(shù)包括糊化溫度(起始糊化溫度，終止糊化溫度，糊化溫度范圍)和糊化度。許多含淀粉的食品，經(jīng)歷著不同的熱加工過程和單元操作會(huì)使其淀粉顆粒處于部分至全部糊化的不同階段，這些共同影響著加工中間品及產(chǎn)品的物理化學(xué)性質(zhì)。從食品營養(yǎng)學(xué)的角度看，如早餐燕麥粥麥片和焙烤類食品，這些含有生淀粉或者部分糊化淀粉的食物，其飯后血糖響應(yīng)值已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注。研究表明淀粉的糊化度是淀粉在體內(nèi)血糖響應(yīng)的決定性因素，兩者擁有良好的相關(guān)性。因此監(jiān)測和控制淀粉產(chǎn)品的糊化度的具有重要的意義。在變性淀粉的生產(chǎn)過程中，由于各種水，熱及化學(xué)試劑的作用，得到的淀粉產(chǎn)品相對(duì)于原淀粉都有不同程度的糊化，其雙折射光減弱為一典型現(xiàn)象。但是傳統(tǒng)利用顯微觀察的技術(shù)，只能定性的描述這種現(xiàn)象，無法定量測量減弱的程度，及其對(duì)應(yīng)的糊化的程度。變性淀粉產(chǎn)品的糊化程度需要控制，以保證產(chǎn)品得率及質(zhì)量。原淀粉的結(jié)構(gòu)是以四種不同的尺度進(jìn)行分層組合的，包括分子尺度、薄層尺度、 生長圈尺度和整個(gè)淀粉顆粒尺度。這四種尺度層次都與糊化現(xiàn)象相關(guān)聯(lián)。淀粉的糊化及相關(guān)的性質(zhì)可以用許多基于化學(xué)、酶學(xué)和物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)手段和技術(shù)測量得到，包括測量雙十字消失點(diǎn)、粘度變化、X-衍射(包括WA)(D和SAXQ、DSC / TMA檢測熱焓變化、直鏈淀粉-碘復(fù)合(藍(lán)色值)、酶消化性、NMR、膨脹、溶解或者沉淀等。這些方法原理不同，他們從不同角度對(duì)淀粉的糊化特性進(jìn)行表征，所測量得到的物化性質(zhì)各自獨(dú)特而又相互聯(lián)系。熱臺(tái)偏光顯微鏡是一種常用的研究淀粉糊化的儀器，利用淀粉的晶體特性，在偏振光下出現(xiàn)的雙折射光的原理，關(guān)注淀粉顆粒在500nm光波長度尺度下的規(guī)則結(jié)構(gòu)。經(jīng)典方法是把當(dāng)洲和98%的顆粒失去偏光時(shí)的溫度分別被定義為糊化起始溫度和糊化終止溫度，后者也常被稱為雙折射結(jié)束點(diǎn)溫度。Parada和Jos' E M. Aguilera認(rèn)為淀粉偏光區(qū)域的多角形面積與糊化度有良好的相關(guān)性，但它忽略了雙折射光經(jīng)歷著從減弱到消失過程這一事實(shí)。淀粉在糊化過程中，淀粉的雙折射光并不是在一瞬間消失，在糊化過程中存在的大量處于部分糊化狀態(tài)的淀粉顆粒。同時(shí)傳統(tǒng)數(shù)顆粒消失數(shù)量的方法，甚至不是一個(gè)幾何參數(shù)，因此它們無法表征出某個(gè)時(shí)間點(diǎn)淀粉糊化的真實(shí)情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服傳統(tǒng)技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種能準(zhǔn)確測定淀粉糊化程度的方法。本發(fā)明的目的通過如下兩種技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
1、一種淀粉糊化溫度及糊化度的在線測定方法，包括步驟
(1)模擬與拍攝模擬實(shí)際研究和生產(chǎn)工藝中質(zhì)量濃度5-20%的淀粉乳體系，配置相同濃度的淀粉乳，于室溫下平衡1- 后，吸取50-80 μ 1均勻的淀粉乳制片，置于熱臺(tái)中在偏光顯微鏡下，升溫加熱，控制溫度低于100°C ；通過與顯微鏡相連的數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行連續(xù)拍攝采樣；
(2)數(shù)字圖像的分析用專業(yè)圖像分析軟件Image-proplus 5.0分析得到整張數(shù)碼相片的原始IOD值；
(3)糊化度的計(jì)算與表征
本底修正D=A-B ；DG%=1—D /C X 100%
其中，DG 淀粉在某溫度下糊化度；DG%的物理意義可以解釋為相對(duì)于初始狀態(tài)，某溫度下淀粉以雙折射光強(qiáng)度為標(biāo)志的結(jié)晶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的減弱程度。A初測IOD值，指原始偏光圖片測得的IOD值；
B 背景IOD值，指所有淀粉的雙折射光消失的圖片的IOD值；
C 初始狀態(tài)的實(shí)際IOD值，指實(shí)驗(yàn)測量溫度的起點(diǎn)時(shí)的實(shí)際IOD值；
D 實(shí)際IOD值，指圖片中淀粉樣品擁有雙折射光性質(zhì)的淀粉結(jié)晶部分的積分光密度
值；
(4)確定糊化溫度
起始糊化溫度Ttl、終止糊化溫度Te和糊化溫度范圍f通過如下關(guān)系式確定； Te= TDG%.99% ；r =Te- T0 ；其中 TD(a=1(W 表示 DG%=10% 時(shí)的溫度；Te= TDG%.99% 表示 DG%=99% 時(shí)的溫度。優(yōu)選地，所述步驟(1)中的淀粉優(yōu)選玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉或豌豆淀粉。 它們的糊化終止溫度在100°c以下。所述步驟(1)中升溫時(shí)，升溫速率小于5°C /min。所述步驟(1)拍攝采樣的取樣點(diǎn)頻率少于2°C取一個(gè)拍攝一次。步驟(1)中數(shù)字圖像采集過程中，照片要求像素200萬以上，位深度12以上，單色模式。高質(zhì)量數(shù)字圖片保證了圖像分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。在線測量情況下，所述步驟(1)中的淀粉乳濃度的選擇，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求并以淀粉顆粒在視野中均勻鋪展，盡量少的相互疊加為佳。在線測量情況下所述步驟(1)中升溫中，最高溫度均不可高于100°C，以避免產(chǎn)生大量水蒸氣沖破密封玻片。在線測量情況下所述步驟(1)中連續(xù)拍攝采樣過程，應(yīng)關(guān)閉拍攝程序中的自動(dòng)白平衡，同時(shí)為照相系統(tǒng)配置穩(wěn)壓器，保證固定的拍攝條件。2、一種淀粉糊化溫度及糊化度的非在線測定方法，包括步驟
(1)拍攝配置質(zhì)量濃度為1-5%的淀粉乳，用膠頭滴管吸取一滴，滴加在載玻片上，蓋上蓋玻片使液滴均勻分散；置于偏光顯微鏡下拍攝得到數(shù)碼圖片；
(2)數(shù)字圖像的分析用專業(yè)圖像分析軟件Image-proplus 5.0分析得到整張數(shù)碼相片的原始IOD值；
(3)糊化度的計(jì)算與表征
C=A-B ；D=C/E ；DG%=1—G /F X 100% 其中，DG 淀粉在某溫度下糊化度； A 初測IOD值，指原始偏光圖片測得的IOD值； B 背景IOD值，指無淀粉顆粒的空白圖片的IOD值；
C 實(shí)際IOD值，指圖片中淀粉樣品擁有雙折射光性質(zhì)的淀粉結(jié)晶部分的積分光密度
值；
D :0D值，指圖片中淀粉樣品擁有雙折射光性質(zhì)的淀粉結(jié)晶部分的光密度值； E 淀粉顆粒在視野中的面積； F 未經(jīng)處理的原淀粉的OD值； G 經(jīng)處理后的淀粉樣品的OD值。對(duì)于非在線測定方法，優(yōu)選地，所述淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉或綠豆淀粉；或者是以和玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉或綠豆淀粉為原料制備的酯化交聯(lián)、韌化、非晶顆粒態(tài)的變性淀粉。所述步驟(1)中數(shù)字圖像采集過程中，照片要求像素200萬以上，位深度12以上， 單色模式。步驟(1)中拍攝的數(shù)碼圖片，包括普通光及偏正光下的視野中存在淀粉的圖片，還包括偏正光下視野中無淀粉顆粒的圖片以進(jìn)行本底修正。所述步驟(3)中糊化度的計(jì)算公式中，DG%的物理意義為相對(duì)于原淀粉，所得淀粉產(chǎn)品以雙折射光強(qiáng)度為標(biāo)志的結(jié)晶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的減弱程度。本發(fā)明原理在圖像分析系統(tǒng)中灰度是用來表示數(shù)字圖像中像素顏色深淺的程度。從最黑到最亮共分為256個(gè)灰度級(jí)，最小值為0，在圖像中為最黑點(diǎn)；最大值為255，在圖像中為最亮點(diǎn)?；叶戎翟叫☆伾缴睢９饷芏?OD)又稱吸光度，是指光線通過溶液或某一物質(zhì)前得入射光強(qiáng)度Itl與該光線通過溶液或物質(zhì)后的投射光強(qiáng)度Ib比值的對(duì)數(shù)，即OD=IgacZIbK OD值越大，則光線被吸收程度越大，溶液或物質(zhì)的顏色就越深，溶質(zhì)含量就越高；反之亦然。在圖像分析系統(tǒng)中，OD只是指圖像中某一像素點(diǎn)上的OD值，所以為了得到某一區(qū)域內(nèi)的OD值的總和，我們便將此區(qū)域內(nèi)的OD值累積起來，得到的樣品上某一部位內(nèi)的積分光密度(IOD)值(定義為該部位所在區(qū)域內(nèi)的所有象素點(diǎn)的OD值的總和)與該部位內(nèi)所含的陽性物質(zhì)的總量成正比。一定區(qū)域內(nèi)的MOD (平均光密度，mean optical density)乘以該區(qū)域面積S數(shù)值上等于IOD值。MOD反映的則是目標(biāo)區(qū)域內(nèi)陽性物質(zhì)的濃度。但是圖像分析系統(tǒng)中的光密度值實(shí)際上是由灰度值再經(jīng)計(jì)算得到的，因?yàn)橛?jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別的是數(shù)碼圖片像素點(diǎn)的灰度值。例如使用圖像分析軟件Image-pro plus，采用光強(qiáng)度的自由測量模式，即不進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)光密度矯正，得到的灰度圖片中目標(biāo)物質(zhì)的IOD 值實(shí)際上是各像素點(diǎn)灰度值的累積。數(shù)碼圖片的OD值將與測量對(duì)象的亮度呈線性的正比關(guān)系。
利用圖像分析系統(tǒng)的光密度測量功能監(jiān)測淀粉的糊化，假設(shè)淀粉顆粒的晶體結(jié)構(gòu)為“陽性物質(zhì)”，因其強(qiáng)弱與它在偏振光下的雙折射光強(qiáng)度成正比，我們便可以測定淀粉與結(jié)晶程度相關(guān)的雙折射光的強(qiáng)度的變化情況，從而定量表征淀粉的糊化程度。在線測量情況下，步驟(3)中糊化度的計(jì)算公式中，本底修正指將初始IOD值扣除背景IOD值以反映淀粉本身真實(shí)的IOD值。因?yàn)轱@微鏡視野中除了在偏正光下顯示雙折射光特性的淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)部分，仍有其它干擾型亮光，如玻璃片的背景透光以及其它發(fā)光性的非陽性物質(zhì)。它們也可測出光密度值，且這個(gè)光密度值也對(duì)應(yīng)于一個(gè)虛設(shè)的“陽性物質(zhì)含量”，嚴(yán)格意義來講虛設(shè)的“陽性物質(zhì)”為任何的可貢獻(xiàn)光密度的非陽性物質(zhì)。因此在考慮樣品上的陽性物質(zhì)含量時(shí)，就得把這個(gè)虛設(shè)的“陽性物質(zhì)含量”減去。相對(duì)于現(xiàn)有利用熱臺(tái)偏光顯微鏡觀測淀粉糊化過程，測定糊化程度的技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
(I)IOD值是與面積和OD值都相關(guān)的積分函數(shù)，面積對(duì)應(yīng)的是淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)的數(shù)量的多少，OD則與淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)的強(qiáng)弱成正比。基于IOD值表征淀粉的糊化過程能夠?qū)﹄p折射光的“面積”和“強(qiáng)弱”兩個(gè)參數(shù)產(chǎn)生響應(yīng)，與傳統(tǒng)的數(shù)顆粒，以及單純考慮面積的方法比較， 更能準(zhǔn)確表征淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的總量。(2)重復(fù)測量同一數(shù)碼圖片，光密度結(jié)果誤差在0. 1%以內(nèi)。表明數(shù)碼圖片在采集過程中的系統(tǒng)誤差能夠被控制在較小范圍，采樣過程穩(wěn)定性高。(3)該方法重復(fù)性較好，平行實(shí)驗(yàn)表明，同一種樣品的測量結(jié)果誤差在5%以內(nèi)。(3)該方法一張數(shù)碼圖片上最多可以觀察到1000個(gè)以上淀粉顆粒，這與淀粉乳的濃度以及淀粉顆粒大小有關(guān)。實(shí)現(xiàn)了淀粉在顯微鏡下的較高密度觀察，減少了實(shí)驗(yàn)工作量，統(tǒng)計(jì)意義高。


圖1為實(shí)施例1中玉米淀粉DG%與溫度的關(guān)系圖。
圖2為實(shí)施例2中豌豆淀粉DG%與溫度的關(guān)系圖。圖3為實(shí)施例3中馬鈴薯淀粉DG%與加熱時(shí)間的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。本發(fā)明使用的專業(yè)圖像分析軟件Image-Pro Plus 5. 0是由美國Media Cybernetics公司所推出的，它為圖像生成設(shè)備、圖像分析控制和自動(dòng)化提供了先進(jìn)，操作簡便的解決方法，為研究人員、科學(xué)家、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員、工程師和質(zhì)量保證及研究等專家而設(shè)計(jì)，它給出更簡便、更迅速及更準(zhǔn)確的方法以再現(xiàn)、收集、分析圖像中的細(xì)節(jié)。應(yīng)用范圍包括病理顯微圖像分析；面積形態(tài)和光密度分析；免疫組化；熒光圖像分析等。本專利使用的是其光密度分析功能。實(shí)施例1 用于測量玉米淀粉的糊化溫度及其晶體特征糊化曲線
模擬質(zhì)量濃度(干基)5%的玉米淀粉乳狀液體系，檢測其在連續(xù)升溫過程中淀粉糊化程度的變化情況。1、數(shù)碼相片的拍攝。包括如下步驟和工藝條件
(1)配置質(zhì)量濃度(干基)5%的玉米淀粉乳狀液，室溫下平衡池，用力攪拌平衡后的淀粉乳，使其沉下的淀粉攪起，在體系中分布更均勻，用膠頭滴管吸取60 μ 1淀粉乳，迅速滴加兩至三滴到已經(jīng)在邊緣涂上一圈密封膠的玻璃片中央，并用膠頭滴管尖部劃動(dòng)，使淀粉乳分布均勻，然后蓋上另一片玻璃片，壓緊密封。制片要求顯微視野中淀粉鋪展均勻，淀粉顆粒之間疊加較少。(2)調(diào)節(jié)偏光顯微鏡光圈與照相曝光時(shí)間，使相片曝光量適宜。設(shè)置拍攝像素為 2048 X 1536，保存格式TIFF，位深度16，單色模式。選用放大倍數(shù)為200倍的目，物鏡組合， 同時(shí)關(guān)閉自動(dòng)白平衡。(3)將制好的玻片置于熱臺(tái)中，在調(diào)試好的偏光顯微鏡下選好視野，設(shè)置升溫程序?yàn)?，起始溫?0°C，終止溫度80°C，升溫速度為2V /min。(3)在加熱過程中，與顯微鏡相連的數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行連續(xù)拍攝，使40-60°C每隔5°C， 60-80°C每隔2°C采樣一次。2、數(shù)字圖像的分析。將拍攝的數(shù)字圖片導(dǎo)入Image-pro plus軟件，使用AOI (Automated Optical Inspection,"自動(dòng)光學(xué)檢測”)矩形框選取工具選定整張圖片，點(diǎn)擊“measure” - "count/ size”- "measure "-select measure ”，選定“ I0D”項(xiàng)，點(diǎn)擊“0K”，然后在上級(jí)菜單欄中點(diǎn)擊“edit”，選擇“convert AOI (s) To Object (s) ”，雙擊圖片，即可得到一張圖片的IOD值。 按照以上步驟得到每張數(shù)碼圖片的IOD值。3、糊化度的計(jì)算與表征。本底修正D=A-B; DG%=1—D /C X 100%ο物理學(xué)意義
DG 玉米淀粉在某溫度下糊化度；
A 初測IOD值，指原始偏光圖片測得的IOD值；
B 背景IOD值，指所有淀粉的雙折射光消失的圖片的IOD值；
C 初始狀態(tài)的實(shí)際IOD值，指實(shí)驗(yàn)測量溫度的起點(diǎn)時(shí)的實(shí)際IOD值；
D 實(shí)際IOD值，指圖片中淀粉擁有雙折射光性質(zhì)的淀粉結(jié)晶部分的積分光密度值。玉米淀粉DG%與溫度的關(guān)系圖如圖1所示，從圖1可以看出，55°C以下，玉米淀粉有輕微糊化，55°C后糊化速度開始加速，約64°C后速度急劇增大，68°C后減緩直至完全糊化。這是玉米淀粉的晶體特征糊化曲線，實(shí)驗(yàn)所得淀粉糊化溫度T。=62°C ;Te= 72V ； f=10°C。傳統(tǒng)數(shù)顆粒法所得淀粉糊化溫度TQ=62°C ;Te= 72°C;f=10°C。兩者測得的糊化溫度相同。糊化中期的數(shù)顆粒法測得的糊化度要少于IOD法所測得的糊化度，低約10-15%。 糊化后期則低于5%，正如背景技術(shù)中提到的，在糊化過程中存在大量處于部分糊化狀態(tài)的淀粉顆粒，傳統(tǒng)方法有著很大的不足在于它以“個(gè)數(shù)”為參數(shù)，只能大致的表征淀粉的糊化過程，甚至不是一個(gè)幾何參數(shù)。實(shí)施例2 用于測量豌豆淀粉的糊化溫度及其晶體特征糊化曲線。模擬質(zhì)量濃度(干基)10%的豌豆淀粉乳狀液體系，檢測其在連續(xù)升溫過程中淀粉糊化程度的變化情況。用于測定豌豆淀粉在含水量約為90%的乳狀液中的糊化過程。1、數(shù)碼相片的拍攝。包括如下步驟和工藝條件
(1)配置質(zhì)量濃度(干基)10%的豌豆淀粉乳狀液，室溫下平衡lh，用力攪拌平衡后的淀粉乳，使其沉下的淀粉攪起，在體系中分布更均勻，用膠頭滴管吸取80μ 1淀粉乳，迅速滴加兩至三滴到已經(jīng)在邊緣涂上一圈密封膠的玻璃片中央，并用膠頭滴管尖部劃動(dòng)，使淀粉乳分布均勻，然后蓋上另一片玻璃片，壓緊密封。制片要求顯微視野中淀粉鋪展均勻，淀粉顆粒之間疊加較少。(2)調(diào)節(jié)偏光顯微鏡光圈與照相曝光時(shí)間，使相片曝光量適宜。設(shè)置拍攝像素為 2048 X 1536，保存格式TIFF，位深度16，，單色模式.選用放大倍數(shù)為100倍的目，物鏡組合，同時(shí)關(guān)閉自動(dòng)白平衡。(3)將制好的玻片置于熱臺(tái)中，在調(diào)試好的偏光顯微鏡下選好視野，設(shè)置升溫程序?yàn)?，起始溫?0°C，終止溫度80°C，升溫速度為2V /min。(4)在加熱過程中，與顯微鏡相連的數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行連續(xù)拍攝，使40-60°C每隔5°C， 60-80°C每隔2°C采樣一次。2、數(shù)字圖像的分析。將拍攝的數(shù)字圖片導(dǎo)入lmage-pr0 plus軟件，使用AOI (Automated Optical hspection，“自動(dòng)光學(xué)檢測”)矩形框選取工具選定整張圖片，點(diǎn)擊“measure” - "count/ size”- “measure”-select measure，，,在左側(cè)下拉選項(xiàng)框中選定“I0D” 項(xiàng)，點(diǎn)擊“0K”， 然后在上級(jí)菜單欄中點(diǎn)擊“edit”，選擇“convert AOI (s) To Object (s) ”，雙擊圖片，即可得到一張圖片的IOD值。按照以上步驟得到每張數(shù)碼圖片的IOD值。3、)糊化度的計(jì)算與表征。本底修正D=A_B；DG%=1—D /C X 100%。物理學(xué)意義
DG 豌豆淀粉在某溫度下糊化度；
A 初測IOD值，指原始偏光圖片測得的IOD值；
B 背景IOD值，指所有淀粉的雙折射光消失的圖片的IOD值；
C 初始狀態(tài)的實(shí)際IOD值，指實(shí)驗(yàn)測量溫度的起點(diǎn)時(shí)的實(shí)際IOD值；
D 實(shí)際IOD值，指圖片中淀粉擁有雙折射光性質(zhì)的淀粉結(jié)晶部分的積分光密度值。測得的豌豆淀粉DG%與溫度的關(guān)系圖如圖2所示，從圖2可以看出，45°C以下，豌豆淀粉糊化不明顯，45°C后糊化速度開始加速，約60°C后速度急劇增大，62°C后糊化速度減緩，72°C后進(jìn)一步減慢直至完全糊化。豌豆淀粉糊化過程的特征歷程，其晶體表現(xiàn)出特殊的多階段性，這是由C型淀粉的多晶分布特性，以及淀粉核附近的淀粉部分的糊化溫度被預(yù)先吸水的核心所降低，導(dǎo)致糊化加速的作用和豆類淀粉本身的膨脹抑制特性之間的動(dòng)態(tài)平衡所決定的。實(shí)驗(yàn)所得淀粉糊化溫度Tq=55.5°C ； Te= 79. 3°C ； T、23.8°C。傳統(tǒng)數(shù)顆粒法所得淀粉糊化溫度1^=59.71 ； Te= 75. 8°C ； T、16. 1°C。兩者所得糊化溫度有較大差異，這是由于本方法對(duì)淀粉在糊化過程中的變化更加敏感。豌豆淀粉在較低溫度下吸水膨脹造成結(jié)晶結(jié)構(gòu)的損失，而當(dāng)豌豆顆粒結(jié)構(gòu)消失后，外層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)仍需要繼續(xù)升溫?cái)?shù)度才能完全糊化。糊化中期的數(shù)顆粒法測得的糊化度要少于IOD法所測得的糊化度，低約10-15%。 糊化后期則低于5%，正如背景技術(shù)中提到的，在糊化過程中存在大量處于部分糊化狀態(tài)的淀粉顆粒，傳統(tǒng)方法有著很大的不足在于它以“個(gè)數(shù)”為參數(shù)，只能大致的表征淀粉的糊化過程，甚至不是一個(gè)幾何參數(shù)。實(shí)施例3
用于部分糊化馬鈴薯淀粉乳制備工藝的加熱溫度及加熱時(shí)間的控制，制備不同糊化度的馬鈴薯淀粉產(chǎn)品。模擬質(zhì)量濃度(干基)20%的馬鈴薯淀粉乳狀液體系，檢測其在保溫過程中淀粉糊化程度的變化情況。1、數(shù)碼相片的拍攝。包括如下步驟和工藝條件
(1)配置質(zhì)量濃度(干基)20%的馬鈴薯淀粉乳狀液，室溫下平衡1.證，用力攪拌平衡后的淀粉乳，使其沉下的淀粉攪起，在體系中分布更均勻，用膠頭滴管吸取50 μ 1淀粉乳，迅速滴加兩至三滴到已經(jīng)在邊緣涂上一圈密封膠的玻璃片中央，并用膠頭滴管尖部劃動(dòng)，使淀粉乳分布均勻，然后蓋上另一片玻璃片，壓緊密封。制片要求顯微視野中淀粉鋪展均勻， 淀粉顆粒之間疊加較少。(2)調(diào)節(jié)偏光顯微鏡光圈與照相曝光時(shí)間，使相片曝光量適宜，設(shè)置拍攝像素為 2048 X 1536，保存格式TIFF，位深度16，單色模式。選用放大倍數(shù)為100倍的目，物鏡組合， 同時(shí)關(guān)閉自動(dòng)白平衡。(3)將制好的玻片置于熱臺(tái)中，在調(diào)試好的偏光顯微鏡下選好視野，設(shè)置升溫程序?yàn)?，升溫速?00°C /min,升至保溫溫度為62，64，66，68°C，保溫30min。(4)在加熱過程中，與顯微鏡相連的數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行連續(xù)拍攝，每隔Imin采樣一次。2、數(shù)字圖像的分析。將拍攝的數(shù)字圖片導(dǎo)入Image-pro plus軟件，使用AOI (Automated Optical Inspection,"自動(dòng)光學(xué)檢測”)矩形框選取工具選定整張圖片，點(diǎn)擊“measure” - "count/ size”- “measure”-select measure，，,在左側(cè)下拉選項(xiàng)框中選定“I0D” 項(xiàng)，點(diǎn)擊“0K”， 然后在上級(jí)菜單欄中點(diǎn)擊“edit”，選擇“convert AOI (s) To Object (s) ”，雙擊圖片，即可得到一張圖片的IOD值。按照以上步驟得到每張數(shù)碼圖片的IOD值。3、糊化度的計(jì)算與表征。本底修正D=A-B; DG%=1—D /C X 100%ο物理學(xué)意義
DG 馬鈴薯淀粉在某溫度下糊化度；
A 初測IOD值，指原始偏光圖片測得的IOD值；
B 背景IOD值，指所有淀粉的雙折射光消失的圖片的IOD值；C 初始狀態(tài)的實(shí)際IOD值，指實(shí)驗(yàn)測量溫度的起點(diǎn)時(shí)的實(shí)際IOD值； D 實(shí)際IOD值，指圖片中淀粉擁有雙折射光性質(zhì)的淀粉結(jié)晶部分的積分光密度值。測得的馬鈴薯淀粉DG%與加熱時(shí)間的關(guān)系圖如圖3所示，從圖3可以看出，加熱溫度越高，最終糊化度越大，達(dá)到最終糊化度所需時(shí)間越短。在較低溫度下保溫時(shí)，達(dá)到最終糊化度以前，延長加熱時(shí)間對(duì)淀粉的糊化度增加不多。保溫溫度為62，64，66，68 °C時(shí)，分別在2，4，9，12min后，最終糊化度穩(wěn)定在 26, 53，70，87%。實(shí)施例4 用于測量變性淀粉產(chǎn)品的糊化度
選用實(shí)驗(yàn)室制備的醋酸酯木薯淀粉(取代度0. 06)，韌化玉米淀粉(55°C韌化7小時(shí))， 測量其相對(duì)于原淀粉的糊化情況。1、數(shù)碼相片的拍攝。包括如下步驟和工藝條件
(1)配置一定濃度(玉米1%，木薯5%，干基)的淀粉乳狀液，用膠頭滴管吸取一滴，滴加在載玻片上，蓋上蓋玻片使液滴均勻分散。(2)調(diào)節(jié)偏光顯微鏡光圈與照相曝光時(shí)間，使相片曝光量適宜，設(shè)置拍攝像素為 2048 X 1536，保存格式TIFF，位深度16，單色模式。選用放大倍數(shù)分別200倍的目，物鏡組合，同時(shí)關(guān)閉自動(dòng)白平衡。(3)將制好的玻片置于偏光顯微鏡下拍攝得到三張照片一張普通光下淀粉分布均勻的照片，一張偏正光下淀粉分布均勻以及一張偏正光下沒有淀粉顆粒的空白數(shù)碼圖片。2、數(shù)字圖像的分析。將拍攝的數(shù)字圖片導(dǎo)入Image-pro plus軟件，首先處理普通光下淀粉分布均勻的照片點(diǎn)擊 “measure，，- “count/size”- “Manual，，- "Select Colors，，，利用其中的滴管工具，將相對(duì)于亮白背景呈灰黑色的淀粉顆粒全部選定，由于軟件默認(rèn)面積測量的選項(xiàng)，故此時(shí)直接點(diǎn)擊“count” - "view"- "statistics",其中“Sum”項(xiàng)的值即為所選區(qū)域的面積(像素面積)。剩下的兩張偏光照片，使用AOI (Automated Optical hspection，“自動(dòng)光學(xué)檢測”)矩形框選取工具選定整張圖片，點(diǎn)擊“measure”- “count/size”- "measure"-select measure ”，在左側(cè)下拉選項(xiàng)框中選定“I0D”項(xiàng)，點(diǎn)擊“0K”，然后在上級(jí)菜單欄中點(diǎn)擊 “edit”，選擇“convert AOI (s) To Object (s) ”，雙擊圖片，即可得到一張圖片的IOD值。(3)數(shù)字圖像的分析用專業(yè)圖像分析軟件Image-pro plus 5. 0分析得到整張數(shù)碼相片的原始IOD值；
糊化度的計(jì)算與表征
C=A-B ；D=C/E ；DG%=1—G /F X 100% ；
物理學(xué)意義
DG 淀粉在某溫度下糊化度； A 初測IOD值，指原始偏光圖片測得的IOD值； B 背景IOD值，指無淀粉顆粒的空白圖片的IOD值；C 實(shí)際IOD值，指圖片中淀粉樣品擁有雙折射光性質(zhì)的淀粉結(jié)晶部分的積分光密度
值；
D =OD值，指圖片中淀粉樣品擁有雙折射光性質(zhì)的淀粉結(jié)晶部分的光密度值； E 淀粉顆粒在視野中的面積； F 未經(jīng)處理的原淀粉的OD值； G 經(jīng)處理后的淀粉樣品的OD值。
(4)測量結(jié)果韌化玉米淀粉DG%=15. 5%，醋酸酯木薯淀粉18. 5%。
權(quán)利要求
1.一種淀粉糊化溫度及糊化度的在線測定方法，其特征在于包括步驟(1)模擬與拍攝模擬實(shí)際研究和生產(chǎn)工藝中質(zhì)量濃度5-20%的淀粉乳體系，配置相同濃度的淀粉乳，于室溫下平衡1- 后，吸取50-80 μ 1均勻的淀粉乳制片，置于熱臺(tái)中在偏光顯微鏡下，升溫加熱，控制溫度低于100°C ；通過與顯微鏡相連的數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行連續(xù)拍攝采樣；(2)數(shù)字圖像的分析用專業(yè)圖像分析軟件Image-proplus 5.0分析得到整張數(shù)碼相片的原始IOD值；(3)糊化度的計(jì)算與表征本底修正D=A-B ；DG%=1—D /C X 100%其中，DG 淀粉在某溫度下糊化度；A 初測IOD值，指原始偏光圖片測得的IOD值；B 背景IOD值，指所有淀粉的雙折射光消失的圖片的IOD值；C 初始狀態(tài)的實(shí)際IOD值，指實(shí)驗(yàn)測量溫度的起點(diǎn)時(shí)的實(shí)際IOD值；D 實(shí)際IOD值，指圖片中淀粉樣品擁有雙折射光性質(zhì)的淀粉結(jié)晶部分的積分光密度值；(4)確定糊化溫度起始糊化溫度Ttl、終止糊化溫度Te和糊化溫度范圍f通過如下關(guān)系式確定； Te= TDG%.99% ；r =Te- T0 ；其中 TD(a=1(W 表示 DG%=10% 時(shí)的溫度；Te= TDG%.99% 表示 DG%=99% 時(shí)的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中的淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉或豌豆淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中升溫時(shí)，升溫速率小于 5 °C /min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(1)拍攝采樣的取樣點(diǎn)頻率少于 2°C取一個(gè)拍攝一次。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)中數(shù)字圖像采集過程中，照片要求像素200萬以上，位深度12以上，單色模式。
6.一種淀粉糊化溫度及糊化度的非在線測定方法，其特征在于包括步驟(1)拍攝配置質(zhì)量濃度為1-5%的淀粉乳，用膠頭滴管吸取一滴，滴加在載玻片上，蓋上蓋玻片使液滴均勻分散；置于偏光顯微鏡下拍攝得到數(shù)碼圖片；(2)數(shù)字圖像的分析用專業(yè)圖像分析軟件Image-proplus 5.0分析得到整張數(shù)碼相片的原始IOD值；(3)糊化度的計(jì)算與表征C=A-B ；D=C/E ；DG%=1—G /F X 100% 其中，DG 淀粉在某溫度下糊化度； A 初測IOD值，指原始偏光圖片測得的IOD值； B 背景IOD值，指無淀粉顆粒的空白圖片的IOD值；C 實(shí)際IOD值，指圖片中淀粉樣品擁有雙折射光性質(zhì)的淀粉結(jié)晶部分的積分光密度D :0D值，指圖片中淀粉樣品擁有雙折射光性質(zhì)的淀粉結(jié)晶部分的光密度值； E 淀粉顆粒在視野中的面積； F 未經(jīng)處理的原淀粉的OD值； G 經(jīng)處理后的淀粉樣品的OD值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉或綠豆淀粉；或者是以和玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉或綠豆淀粉為原料制備的酯化交聯(lián)、韌化、非晶顆粒態(tài)的變性淀粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中數(shù)字圖像采集過程中，照片要求像素200萬以上，位深度12以上，單色模式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種淀粉糊化溫度和糊化度的測定方法。該方法根據(jù)淀粉擁有在偏正光下呈現(xiàn)雙折射光現(xiàn)象的晶體結(jié)構(gòu)的原理，利用專業(yè)圖像分析軟件Image-proplus分析采集的顯微數(shù)碼相片的IOD值和OD值，經(jīng)過換算，得到淀粉的糊化程度。與傳統(tǒng)方法相比較，該方法科學(xué)、簡便、快捷，能對(duì)處于部分糊化狀態(tài)的淀粉顆粒進(jìn)行表征，故更能反映樣品糊化過程中的真實(shí)情況，結(jié)果準(zhǔn)確可靠；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了淀粉在顯微鏡下的較高密度觀察，減少了實(shí)驗(yàn)工作量，結(jié)果統(tǒng)計(jì)意義高。
文檔編號(hào)G01N21/23GK102419305SQ201110254158
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者謝欽, 高群玉 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)