糜子是我国干旱半干旱地区的重要粮食作物,富含蛋白质、淀粉、膳食纤维及多种微量元素,是重要的医食同源型食品资源,备受营养学家和消费者青睐。但因其适口性较差,加工特性不佳,未被广泛应用。淀粉作为糜子籽粒的主要组分,其理化性质影响着糜子的加工利用与功能特性,目前有关其淀粉理化性质的研究鲜见报道。因此,研究不同基因型糜子品种淀粉理化特性,筛选适于市场需求的加工品种,对实现糜子加工增值,促进产区农民增收和农业可持续发展具有重要意义。本研究以12个粳性糜子品种和7个糯性糜子品种为材料,系统地研究了糜子淀粉的颗粒形态、晶体结构、直链淀粉含量、透明度、冻融稳定性、凝沉性、溶解度与膨胀度、糊化特性和热焓特性等理化性质,探究了环境生态条件对糜子淀粉理化性质的调控效应,并与荞麦、玉米、马铃薯淀粉进行了比较分析。研究得出以下主要结论:(1)不同粳性糜子品种间淀粉直链淀粉含量、透明度、冻融稳定性、凝沉性、溶解度与膨胀度以及糊化特性均存在显著差异。粳性糜子淀粉颗粒呈棱角圆滑的多面体形或者球形,多面体形颗粒粒径较大且所占比例较高,各品种间没有明显差异,部分淀粉颗粒表面有凹痕,粒径大小范围为3.76~12.02μm,结晶构型均属于为A型。参试粳性糜子品种淀粉中直链淀粉含量、透光率、冻融析水率和凝沉体积百分比分别为8.01%~28.02%、9.93%~18.03%、32.43%~47.06%和15.5%~18.03%;90℃的溶解度与膨胀度分别为11.87%~22.67%、15.37%~21.46%;糊化指标中峰值黏度、破损值、回生值和糊化温度分别为1.979~2.887 Pa·s、0.491~0.827 Pa·s、0.739~1.136 Pa·s和62.80~64.45℃。参试粳性糜子品种中,固05-223透明度最高,冻融稳定性和抗凝沉性最好,且峰值黏度最大,冷糊稳定性最好,抗老化能力强,易于糊化,适合用于饮料制品及冷冻食品的加工与利用。(2)不同糯性糜子品种间淀粉直链淀粉含量、透明度、冻融稳定性、凝沉性、糊化特性及热焓特性差异显著。糯性糜子淀粉颗粒呈多角形或球形,多角形颗粒较大且所占比例较高,棱角并不十分明显,有些淀粉颗粒表面出现凹陷结构,粒径范围为2.86~10.08μm,结晶构型均为A型。糯性糜子品种淀粉中直链淀粉含量、淀粉糊的透光率、冻融析水率和凝沉体积百分比分别为0.124%~1.391%、26.47%~32.05%、18.42%~26.94%和9.78%~10.27%;糊化指标中峰值黏度、破损值、回生值和糊化温度分别为3.144~3.515 Pa·s、0.779~0.906 Pa·s、0.197~0.566 Pa·s和62.80~63.75℃;热焓特性指标中起始温度、峰值温度、终结温度及热焓值的范围分别为67.87~70.79℃、74.57~75.94℃、80.38~81.06℃和10.367~10.670 J/g。参试糯性糜子品种中,辐07-405淀粉的抗凝沉性和热糊稳定性最好,更适合用作食品稳定剂及高温罐制食品的加工材料。(3)不同生态区参试糜子品种的农艺性状、产量表现及淀粉理化性质存在显著性差异。10个糜子品种的株高、穗长、穗重、千粒重及产量表现在3个生态区不完全一致,其中差异最明显的为产量表现,陕西榆林地区(6488.0kg/hm2)显著地高于陕西延安(2764.0kg/hm2)和山西大同(3172.3kg/hm2)地区,这可能与不同生态区栽培条件以及糜子生育期内的降水量和日照时数有关。各糜子品种在3个参试区淀粉颗粒均表现为不规则多面体形或球形,多面体形颗粒所占比例较高且颗粒较大,球形颗粒小而少,部分淀粉颗粒表面因碱液腐蚀出现了凹陷现象,陕西榆林、陕西延安和山西大同3个生态区的糜子淀粉颗粒粒径分别为3.54~12.02μm、3.62~13.14μm和3.10~12.06μm,晶体结构均为a型,但各糜子品种淀粉的衍射强度存在差异。在陕西榆林、陕西延安和山西大同3个参试区,糜子淀粉中直链淀粉含量分别为8.01%~28.02%、7.65%~25.70%和8.81%~22.38%,透光率分别为9.93%~18.03%、10.13%~16.40%和10.17%~16.43%,冻融析水率分别为2.43%~47.07%、39.44%~55.50%和35.52%~45.83%。各糜子淀粉中直连淀粉含量、透光率及冻融析水率的总体平均值在3个参试区由高到低的依次是陕西榆林(22.77%)>陕西延安(20.52%)>山西大同(19.61%)、陕西榆林(12.73%)>陕西延安(11.93%)>山西大同(11.82%)和陕西延安(46.89%)>山西大同(41.86%)>陕西榆林(39.02%)。其参试糜子淀粉糊化的平均峰值黏度、破损值、回生值在3个参试区的高低次序均为:山西大同(0.874、1.072、1.326pa·s)>陕西延安(0.643、0.714、0.923pa·s)>陕西榆林(2.437、2.881、0.864pa·s)。在3个不同生态区淀粉冻融稳定性均最好,峰值黏度最高,且冷糊稳定性最强的品种均为固05-223,而热糊稳定性最好的品种均为蒙粳糜7号,其他品种淀粉的理化性质在不同参试区表现趋势不完全一致。方差分析表明,糜子淀粉的直链淀粉含量、冻融稳定性及糊化特性均受基因型、环境及基因型与环境互作效应的极显著影响,而透明度仅受基因型、环境的显著影响,受基因型与环境互作效应影响不显著。(4)糜子淀粉与荞麦、玉米、马铃薯淀粉的直链淀粉含量、透明度、冻融稳定性及糊化特性均存在显著性差异。糜子淀粉颗粒呈棱角圆滑的多角体形或球形,多角形颗粒较大且所占比例较高,与荞麦、玉米淀粉颗粒相似,但与马铃薯淀粉颗粒不同。粳性糜子淀粉的粒径(7.18μm)略大于糯性糜子淀粉(6.04μm),与荞麦淀粉(7.02μm)相近,显著小于玉米(12.15μm)、马铃薯(33.67μm)淀粉。糜子淀粉的结晶构型为a型,与荞麦、玉米淀粉相似,但其衍射强度和结晶度存在一定的差异,在2θ角为15°、17°、18°、23°处,粳性糜子品种淀粉的平均衍射强度(377.5、395.5、422.5、338.5cps)和糯性糜子品种的相似(391.5、461.0、471.0、384.0cps),均低于荞麦(461.0、570.0、576.0、514.5cps)及玉米(435.0、538.0、554.0、485.0cps)淀粉;而马铃薯淀粉的结晶构型为b型。此外,各类参试淀粉在2θ角为20°处均出现了弱强度的衍射峰。参试粳性、糯性糜子淀粉的结晶度相似,分别为45.36%、45.21%,高于荞麦(35.77%)、玉米(40.65%)及马铃薯(38.81%)淀粉。各类参试淀粉中直链淀粉含量的大小为:荞麦(39.01%)>粳糜(27.15%)>玉米(23.95%)>马铃薯(22.21%)>糯糜(1.36%);透光率表现为:糯糜(31.50%)>马铃薯(25.10%)>粳糜(15.31%)>玉米(14.60%)>荞麦(7.37%)。各类参试淀粉均在1次冻融之后出现了分层现象,其淀粉糊冻融析水率的大小依次为:粳糜(47.49%)>荞麦(47.46%)>玉米(23.31%)>糯糜(20.21%)>马铃薯(8.39%)。各类参试淀粉的溶解度与膨胀度随着温度的升高而增大,90℃时,各类参试淀粉的溶解度与膨胀度的大小顺序一致,均为马铃薯(47.04%、59.98%)>糯糜(34.42%、18.46%)>粳糜(25.54%、12.22%)>玉米(11.53%、11.67%)>荞麦(11.00%、10.88%);其峰值黏度、破损值和回生值的排序分别为:马铃薯(6.463 Pa·s)>糯糜(3.356 Pa·s)>玉米(2.059 Pa·s)>苦荞(2.121 Pa·s)>粳糜(2.033 Pa·s)>甜荞(1.685 Pa·s)、马铃薯(2.123 Pa·s)>糯糜(0.975 Pa·s)>苦荞(0.825 Pa·s)>粳糜(0.498 Pa·s)>玉米(0.415 Pa·s)>甜荞(0.412 Pa·s)和马铃薯(2.435 Pa·s)>玉米(1.176 Pa·s)>粳糜(0.999 Pa·s)>苦荞(0.803 Pa·s)>甜荞(0.737 Pa·s)>糯糜(0.542 Pa·s)。总体而言,粳性糜子淀粉的热糊稳定性较好,适合用于制作加工过程中需高温糊化的食品;而糯性糜子淀粉糊透明度较高,且冻融稳定性及冷糊稳定性较好,抗老化能力强,峰值黏度大,易糊化,适合应用于对产品透明度要求较高或冷冻制品的加工行业。