馬鈴薯成分及其淀粉的功能特性分析

徐 忠，徐巧姣，王志鵬，趙 丹

(哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，哈爾濱 150086)

馬鈴薯成分及其淀粉的功能特性分析

徐 忠，徐巧姣，王志鵬，趙 丹

(哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，哈爾濱 150086)

以4種主糧化品種馬鈴薯為研究對(duì)象，分別研究了馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)成分及其淀粉的糊化性質(zhì)、膨脹度、溶解度、凍融穩(wěn)定性等功能特性.研究結(jié)果表明，不同品種馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)成分含量不同；不同品種馬鈴薯淀粉膨脹度和溶解度與溫度有關(guān)，均隨著溫度升高而增大；不同品種馬鈴薯淀粉經(jīng)一次凍融后析水率也有差異，析水率隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸增大；不同品種馬鈴薯淀粉直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)不相同.

馬鈴薯淀粉；功能特性；直鏈淀粉；相關(guān)性

馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)豐富，是僅次于水稻、玉米、小麥的第四大糧食作物，也是糧、菜和工業(yè)原料兼用的經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物[1-2]，與其他主糧作物相比，馬鈴薯加工轉(zhuǎn)換能力強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)，增產(chǎn)增收潛力大.農(nóng)業(yè)部2016年2月23日公布了《關(guān)于推進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)開發(fā)的指導(dǎo)意見》，提出把馬鈴薯作為主糧，擴(kuò)大種植面積、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)開發(fā)[3-5].

馬鈴薯具有很好的加工適應(yīng)性，可直接加工成馬鈴薯粉絲、粉條等傳統(tǒng)食品，也可作為馬鈴薯饅頭、面包等主糧食品和休閑薯?xiàng)l、薯餅等休閑食品的原料[6-7].馬鈴薯加工原料的選擇和馬鈴薯加工食品的品質(zhì)與其所含主要成分馬鈴薯淀粉的功能特性密切相關(guān).目前，關(guān)于不同品種馬鈴薯性質(zhì)的研究主要集中在馬鈴薯加工產(chǎn)品的品質(zhì)和馬鈴薯淀粉的結(jié)構(gòu)分析[8-9]，以及淀粉的應(yīng)用研究[10-11]，關(guān)于作為主糧開發(fā)品種馬鈴薯淀粉功能特性的比較研究報(bào)道較少.

本文以目前主要應(yīng)用的4個(gè)馬鈴薯品種為研究對(duì)象，對(duì)馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)成分及其淀粉的糊化性質(zhì)，膨脹度、溶解度、凍融穩(wěn)定性等功能特性進(jìn)行了詳細(xì)研究，研究結(jié)果為馬鈴薯主糧品種原料的選擇及馬鈴薯食品品質(zhì)控制提供理論參考.

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

布爾班克、麥墾1號(hào)、尤金、夏波蒂4個(gè)馬鈴薯品種，由黑龍江省雙城福增食品有限公司提供；馬鈴薯直鏈淀粉、支鏈純品 Sigma，其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純.

1.2 主要儀器設(shè)備

DHG-9123A電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司；FA2004B型電子天平 上海越平科學(xué)儀器有限公司；TDL-4A型臺(tái)式離心機(jī) 上海菲恰爾分析儀器有限公司；HZS-H型超級(jí)恒溫水浴震蕩器 金壇市友聯(lián)儀器研究所；UV 5100B型紫外可見分光光度計(jì) 上海元析有限公司；Super 3快速黏度分析儀 澳大利亞新港科技公司.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 馬鈴薯成分測(cè)定

1)馬鈴薯水分測(cè)定

采用GB5497-1985[12]測(cè)定馬鈴薯中含有的水分.

2)馬鈴薯蛋白質(zhì)測(cè)定

采用GB5009.5-2010[13]測(cè)定馬鈴薯中含有的蛋白質(zhì).

3)馬鈴薯還原糖測(cè)定

采用GB5009.7-2008[14]測(cè)定馬鈴薯中含有的還原糖.

4)馬鈴薯淀粉含量測(cè)定

采用GB5514-2008[15]測(cè)定馬鈴薯中淀粉含量測(cè)定.

5)馬鈴薯維生素C測(cè)定

采用GB6195-1986[16]測(cè)定馬鈴薯中維生素C的含量測(cè)定.

6)馬鈴薯多酚含量的測(cè)定

參照周勝男[17]等人的方法進(jìn)行測(cè)定

原料的制備：將馬鈴薯清洗干凈，削皮，切取厚度約5 mm小塊，加入少量70%乙醇，放入組織搗碎機(jī)中搗碎勻漿備用.

總酚的測(cè)定：配制質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL的沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后稀釋至質(zhì)量濃度為0.05 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，備用.

總酚標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：用移液管分別移取上述標(biāo)準(zhǔn)液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于6個(gè)10 mL的容量瓶中，然后各加入0.5 mL Folin-酚試劑，充分振蕩后靜置3～4 min，再分別加入 0.5 mL10%碳酸鈉溶液，用蒸餾水定容至10 mL搖勻置于25 ℃恒溫水浴中反應(yīng)1 h，以空白試劑為對(duì)照765 nm下測(cè)定吸光度建立標(biāo)準(zhǔn)曲線.

樣品總酚含量的測(cè)定：準(zhǔn)確移取1 mL待測(cè)液于10 mL容量瓶中，按上述步驟加入顯色劑，然后再加0.5 mL10%的碳酸鈉溶液，定容搖勻置于25 ℃恒溫水浴中反應(yīng)1 h，以空白試劑為對(duì)照765 nm下測(cè)定吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品總酚含量.

1.3.2 馬鈴薯淀粉功能性質(zhì)測(cè)定

1)馬鈴薯淀粉制備

清洗→去皮→組織搗碎→過(guò)濾分離→濾液靜置→離心→收集沉淀→50 ℃烘干→粉碎→過(guò)100目篩→馬鈴薯淀粉.

2)馬鈴薯淀粉膨脹度和溶解度測(cè)定

參照張杰[18]等人的方法：準(zhǔn)確稱取0.6 g馬鈴薯淀粉置于100 mL離心管中，向其中加入30 mL去離子水，然后分別在55、65、75、85、95 ℃下水浴震蕩3 min，取出靜置5 min，在4 000 r/min的條件下離心30 min.將上清液到入已知質(zhì)量并恒重的稱量皿中，放在105 ℃的恒溫烘箱干燥重，稱量其質(zhì)量m1，將離心后的沉淀物過(guò)濾，稱量濾紙上的淀粉糊質(zhì)量m2，m為樣品的干重，做三組平行，計(jì)算溶解度(S)和膨脹度(P)，分別按下列公式計(jì)算：S(%)=100m1/m；P(%)=100m2/[m(100-S)]，并求平均值.

3)馬鈴薯淀粉凍融穩(wěn)定性測(cè)定

參照李志達(dá)[19-20]等人的方法：準(zhǔn)確稱取1 g馬鈴薯淀粉樣品，置于250 mL錐形瓶中，向其中加100 mL蒸餾水，沸水浴加熱20 min，前5 min邊加熱邊攪拌，然后保溫15 min，待淀粉完全糊化后，取出冷卻到室溫，用移液管分別移取10 mL轉(zhuǎn)移到質(zhì)量為m1的100 mL離心管中，稱重為m2，放在-18℃冷凍冰箱中冷凍24 h，取出解凍6 h，取其中1管在4 000 r/min條件下離心20 min，倒掉上清液，稱重為m3，其余離心管按上述操作繼續(xù)冷凍解凍然后離心，一共做5次.計(jì)算析水率(%)=(淀粉糊質(zhì)量一離心后的沉淀質(zhì)量) ×100/淀粉糊質(zhì)量=[(m2-m3)/(m2-m1)]×100,每個(gè)樣品平行3次，取平均值.

4)馬鈴薯淀粉直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定

采用GB7468-87[21]測(cè)定馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉(質(zhì)量分?jǐn)?shù)).

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel整理數(shù)據(jù)，再用SPSS處理，獲得回歸方程并進(jìn)行相關(guān)性分析.試驗(yàn)結(jié)果用平均值加減標(biāo)準(zhǔn)差表示.

2 結(jié)果與討論

2.1 不同品種馬鈴薯的基本成分

表1 不同品種馬鈴薯的基本成分

2.2 不同品種馬鈴薯淀粉膨脹度及溶解度分析

淀粉的溶解度和膨脹度與溫度有關(guān)，均隨著溫度的升高而增大.由表2、3可以看出，在95 ℃時(shí)，4種馬鈴薯淀粉的溶解度和膨脹度總體范圍為12.56%～23.61%和18.01%～20.63%，夏波蒂淀粉具有最高的溶解度，尤金淀粉具有較低的溶解度；夏波蒂淀粉具有最高的膨脹度，尤金淀粉具有較低的膨脹度.4種不同品種馬鈴薯淀粉溶解度和膨脹度的差異可能與其淀粉顆粒結(jié)構(gòu)、直鏈淀粉組成成分等因素有關(guān).

表2 不同馬鈴薯淀粉在不同溫度下的溶解度

品種溶解度/%55℃65℃75℃85℃95℃布爾班克5.43±0.01c8.87±0.12c11.45±0.005c14.53±0c18.55±0.008c麥墾1號(hào)6.41±0.02d12.91±0.12d14.73±0.005d17.13±0.012d20.37±0.012d尤金4.16±0.01a5.98±0.005a9.21±0.02a10.14±0.008a12.56±0.008a夏波蒂8.53±0.02b14.28±0.012b15.09±0.012b19.54±0.012b23.61±0.014b

表3 不同馬鈴薯淀粉在不同溫度下的膨脹度

品種膨脹度/%55℃65℃75℃85℃95℃布爾班克13.77±0.008a14.77±0.012a15.44±0.008a16.45±0.021a18.05±0.012a麥墾1號(hào)12.96±0.012b15.21±0.012d15.45±0.005d16.82±0.016d17.63±0.016d尤金12.23±0.008c14.32±0.008c15.37±0.009c16.08±0.008c18.01±0.012c夏波蒂12.95±0.008b14.06±0.016b16.04±0.025b18.67±0.016b20.63±0.008b

2.3 不同品種馬鈴薯淀粉凍融穩(wěn)定性分析

凍融是淀粉的冷凍再解凍過(guò)程中出現(xiàn)收縮脫水的現(xiàn)象，因此馬鈴薯淀粉的凍融穩(wěn)定性可以通過(guò)它的析水率來(lái)表征，析水率越大，淀粉凍融穩(wěn)定性越差[22]，析水率還可以反映淀粉老化難易程度，析水率越大，淀粉老化越容易[23].從表2可以看出四個(gè)品種馬鈴薯淀粉析水率范圍是51.02%～73.96%，析水率均隨著凍融次數(shù)的增加而逐漸變大；經(jīng)過(guò)5次凍融循環(huán)處理后，尤金淀粉和布爾班克淀粉的析水率高于其他兩個(gè)品種，夏波蒂淀粉析水率最低，可以看出夏波蒂淀粉的凍融穩(wěn)定性較好.

表4 不同馬鈴薯淀粉在不同循環(huán)次數(shù)的析水率

品種/循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)1次2次3次4次5次布爾班克67.23±0.016c68.96±0.008c70.96±0.016c73.08±0.008c73.96±0.008c麥墾1號(hào)61.59±0.008b63.42±0.012b64.56±0.012b67.03±0.016b67.35±0.012b尤金67.61±0.008a68.79±0.016a69.32±0.012a70.54±0.016a71.18±0.012a夏波蒂51.02±0.016d52.97±0.012d56.14±0.029d58.76±0.024d60.37±0.008d

2.4 不同品種馬鈴薯淀粉直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)

四種品種馬鈴薯直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：布爾班克20.65%、麥肯1號(hào)19.76%、夏波蒂18.09%、尤金21.5%，如圖1.不同品種馬鈴薯淀粉糊化性質(zhì)的差異性可能與淀粉顆粒的大小、形狀及直鏈淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等因素有關(guān)[24-25]，因此直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)是影響糧食感官品質(zhì)和加工特性的一個(gè)重要因素，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低，可作為評(píng)價(jià)糧食品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo).所以應(yīng)選擇直鏈淀粉較低的品種，四個(gè)品種馬鈴薯淀粉中麥肯1號(hào)、夏波蒂直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，比較適合加工.

圖1 不同品種馬鈴薯淀粉的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3 結(jié) 論

1)不同品種馬鈴薯的基本成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，綜合來(lái)看，夏波蒂的營(yíng)養(yǎng)元素：蛋白質(zhì)，多酚及維生素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，如若用來(lái)加工生產(chǎn)馬鈴薯產(chǎn)品將會(huì)帶來(lái)很大的銷售市場(chǎng).

2)在試驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，不同品種馬鈴薯淀粉溶解度和膨脹度均增大，其中夏波蒂淀粉具有最高的溶解度，尤金淀粉具有最低的溶解度；夏波蒂淀粉具有最高的膨脹度，尤金淀粉的膨脹度較低.

3)不同品種馬鈴薯淀粉的凍融穩(wěn)定性具有顯著性差異，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增多，淀粉的析水率逐漸增大，布爾班克淀粉的析水率最大，夏波蒂淀粉的析水率最小.

4)四個(gè)品種馬鈴薯淀粉中尤金淀粉的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，夏波蒂淀粉的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，根據(jù)不同加工特性要求，人們可以選擇不同品種進(jìn)行加工.

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Analysis on basal component content of potato and functional properties of potato starches

XU Zhong, XU Qiao-jiao,WANG Zhi-peng, ZHAO Dan

(School of Foodstuf,Harbin University of Commerce, Harbin 150086, China)

Four kinds of potato starch were regarded as the research object in this paper, The basal component content of potato and the pasting properties, swelling power, solubility, freeze-thaw stability features of the potato starch were studied. The results showed that pasting parameters were significant differences which come from different kinds of potato starch. The swelling power and solubility come from different varieties of potato were connected with temperature, which was increased with increasing temperature. The freeze-thaw stability from different potato starch was different. The analysis water rate increased when the freeze -thaw cycles increased. The more freeze-thaw cycles were, the freeze-thaw stability was worse. The amylose content of different varieties of potato starch was different.

basal component content; potato starch; functional properties; amylase

2016-09-20.

黑龍江省自然基金項(xiàng)目(B200915)

徐 忠(1964-)，男，博士，教授，研究方向：谷物與淀粉食品加工.

R285

A

1672-0946(2017)02-0168-04