甘薯中可溶性糖的HPLC法測(cè)定及其在加工中的變化研究

卞 科，劉孝沾

（河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001）

甘薯中可溶性糖的HPLC法測(cè)定及其在加工中的變化研究

卞 科，劉孝沾

（河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001）

用80%乙醇溶液提取甘薯中的可溶性糖，并用高效液相色譜（HPLC）測(cè)定其組成.結(jié)果顯示：生甘薯中的可溶性糖主要是蔗糖、葡萄糖和果糖；經(jīng)過烘烤、蒸、微波處理、煮、高壓蒸煮處理的甘薯中主要含有麥芽糖、蔗糖、葡萄糖和果糖.所有加工方法都能使淀粉大量轉(zhuǎn)化為還原糖，但在此過程中非還原糖含量變化不大.

高效液相色譜；甘薯；糖

0 前言

甘薯營(yíng)養(yǎng)豐富、生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)且產(chǎn)量極大，可溶性糖和胡蘿卜素等含量較高，蒸煮食味好，具有良好的營(yíng)養(yǎng)保健功能[1].目前，甘薯主要加工成一些傳統(tǒng)食品的配料，或者在大米、小麥、玉米等主要糧食作物短缺時(shí)作為替代品使用.甘薯由于含糖量高及在大量食用過程中產(chǎn)生的脹氣現(xiàn)象是阻礙其成為主食的主要因素.

脹氣現(xiàn)象在豆類的食用過程中非常普遍，國(guó)外關(guān)于脹氣現(xiàn)象有較全面的綜述和研究.絕大多數(shù)研究者認(rèn)為棉子糖、水蘇糖和毛蕊花糖等寡聚糖是豆類的脹氣因子.豇豆、鷹嘴豆、蠶豆、小扁豆等豆類中這3種寡聚糖的含量在5.5%～8.0%，其中毛蕊花糖是主要成分；大豆中含有大約1%的棉子糖和2.5%的水蘇糖；龍豆含有1%～2%的棉子糖，2%～4%的水蘇糖和0.2%～1%的毛蕊花糖[2].由于人體腸內(nèi)黏膜缺乏消化這3種寡聚糖的α-l，6-半乳糖苷酶[3]，所以它們能避開上消化道的消化吸收而直接進(jìn)入結(jié)腸，然后在結(jié)腸內(nèi)微生物的作用下代謝產(chǎn)生大量的H2、CO2和少量的甲烷氣體，同時(shí) pH降低.除此之外，Tadesse等[4]指出植物纖維中的半纖維素也能引起脹氣；Hellendoorn等[5]認(rèn)為淀粉也能引起一定程度的脹氣；要深入了解纖維素和淀粉與脹氣的關(guān)系還需要更進(jìn)一步研究證實(shí).

甘薯中的碳水化合物在成熟、儲(chǔ)藏、加工中的變化已經(jīng)有深入的研究，但未見對(duì)甘薯脹氣因子的研究.另外，生甘薯中的可溶性糖成分的測(cè)定結(jié)果也存在分歧，部分研究者[6]測(cè)定生甘薯中只含有蔗糖、葡萄糖和果糖，不含棉子糖等寡聚糖；但另一些研究者[2]則指出生甘薯中含有少量的棉子糖族寡聚糖.

因此，筆者用HPLC法測(cè)定我國(guó)幾個(gè)常見甘薯品種的可溶性糖成分，確定是否有棉子糖等寡聚糖，并研究多種加工方法對(duì)一些可溶性糖含量的影響.

1 材料和方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 主要原料和試劑

新收獲的甘薯鄭 20、秦薯 7號(hào)、紫薯、SL-19、豫薯13、徐薯22、梅營(yíng)8號(hào)、漯05-1購(gòu)于河南農(nóng)業(yè)科學(xué)院，新鮮開封農(nóng)家薯（開封SP）購(gòu)于鄭州市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng).將以上9個(gè)品種的甘薯儲(chǔ)存在相對(duì)濕度85%，溫度13℃的恒溫恒濕箱中45 d，然后用于測(cè)定.

無水乙醇（分析純）：天津市天力化學(xué)試劑有限公司；三乙胺（分析純）：汕頭市西隴化工有限公司；超純水：杭州娃哈哈有限公司；果糖（色譜純）：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乙腈：均為色譜純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；棉子糖（色譜純）：美國(guó)Amresco公司.

1.1.2 主要設(shè)備

DHG—9246A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精密設(shè)備有限公司；BS210S分析天平：北京賽多利斯天平有限公司；5810R高速冷凍離心機(jī)：德國(guó)艾本德有限公司；Lsc—278w HWS智能恒溫恒濕箱：寧波東南儀器有限公司；Labconco冷凍干燥機(jī)：美國(guó)Labconco有限公司；WG800DSL20Ⅱ—K6家用格蘭仕微波爐：格蘭仕微波爐有限公司；YXQ.SG41.280手提式壓力蒸汽滅菌鍋：上海華巖儀器設(shè)備有限公司；DL—1電爐：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；Waters 2695高效液相色譜儀（配2420蒸發(fā)光散射檢測(cè)器和Empower Pro工作站）：美國(guó)Waters公司.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理

新鮮甘薯經(jīng)過45 d的儲(chǔ)藏后，從每個(gè)品種中選取質(zhì)量較好并且單個(gè)質(zhì)量在100～130 g的用于糖分測(cè)定.

生甘薯糖分的測(cè)定：首先將甘薯用自來水清洗干凈，削皮后切成厚度大約為3 mm的薄片；接著對(duì)甘薯片進(jìn)行48 h冷凍干燥，凍干的甘薯片經(jīng)過粉碎機(jī)粉碎，過40目篩，最后將所得甘薯粉裝入塑料密封袋中放入4℃冰箱中用于理化分析.

熟甘薯的糖分測(cè)定：只對(duì)開封農(nóng)家薯（開封SP）這一個(gè)品種進(jìn)行研究.與生甘薯處理方法不同，在清洗削皮后將整個(gè)甘薯橫向切為兩半然后進(jìn)行加工處理.其加工方法為：（1）煮：將甘薯塊浸入裝有水的鐵鍋中，在電爐上加熱，當(dāng)水沸騰時(shí)開始計(jì)時(shí)；（2）蒸：將甘薯塊放入鐵鍋上面的蒸籠中，在鐵鍋中加入適量的水用電爐進(jìn)行加熱，當(dāng)水沸騰時(shí)開始計(jì)時(shí)；（3）高壓蒸煮：將甘薯塊放入裝有適量水的殺菌鍋中，當(dāng)溫度達(dá)到121℃開始計(jì)時(shí)；（4）微波處理：將甘薯塊放入格蘭仕家用微波爐中，功率設(shè)為800W；（5）烘烤：將甘薯塊放入烘箱中，烘箱溫度設(shè)為170℃，烘箱內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)開始計(jì)時(shí).然后將加工所得的各個(gè)樣品冷卻至室溫，切成約3mm厚的薄片進(jìn)行冷凍干燥.

1.2.2 理化分析

1.2.2.1 水分測(cè)定

參照GB5009.3-85.

1.2.2.2 乙醇不溶物（AIS）質(zhì)量測(cè)定

參照參考文獻(xiàn)[7]中的方法.

1.2.2.3 可溶性糖的提取和測(cè)定

可溶性糖的提?。簠⒖糋B/T 22491-2008和GB/T 22221-2008的方法并做適當(dāng)修改.首先，準(zhǔn)確稱取2.0 g甘薯粉放入150 mL的燒杯中，在燒杯中加入約40 mL 80%的乙醇溶液；然后用薄膜將燒杯口密封并在45℃下磁力攪拌2 h，放至室溫后用容量瓶定容至50 mL；離心后取約1.5 mL上清液用0.45μm濾膜過濾，所得濾液移至樣品瓶中用于測(cè)定.

可溶性糖的測(cè)定：（1）色譜條件：色譜柱：Waters XBridge Amide 3.5μm×4.6 mm×250 mm；流動(dòng)相：乙腈 /水 =75/25（V/V）；檢測(cè)器溫度：80℃；氮?dú)鈮毫Γ?5 psi；流速：1.0 mL/min，進(jìn)樣體積為 10 μL；柱溫：35℃.（2）標(biāo)準(zhǔn)糖溶液的配制：用80%乙醇分別配制不同質(zhì)量濃度的果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖和棉子糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制 0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/mL的混標(biāo)溶液，備用.（3）樣品測(cè)定：分別取 0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/mL各種糖的標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后進(jìn)行液相色譜分析，以標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（X）、標(biāo)準(zhǔn)品峰面積為縱坐標(biāo)（Y）繪制工作曲線；將處理后的樣品溶液進(jìn)行液相色譜分析，采用外標(biāo)法定量測(cè)定樣品中各種糖的含量.

2 結(jié)果與討論

2.1 甘薯的可溶性糖組成

2.1.1 生甘薯的可溶性糖組成

糖的標(biāo)準(zhǔn)品和生甘薯樣品的色譜圖見圖1、圖2，各品種生甘薯的可溶性糖含量見圖3.

圖1 標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖

圖2 生甘薯色譜圖

圖3 各品種生甘薯中可溶性糖含量（干基）

生甘薯中糖的組成通過保留時(shí)間確定，各種糖的含量通過標(biāo)準(zhǔn)曲線利用外標(biāo)法計(jì)算.由圖2可知，果糖和葡萄糖首先被洗脫出來，蔗糖最后被洗脫出來.盡管所選的各品種的甘薯含糖量差異很大，但是由圖3可知糖的組成相同，這些甘薯中都含有果糖、葡萄糖和蔗糖，不含棉子糖等寡聚糖.測(cè)定結(jié)果與N.S.Susheelamma等[9]的研究結(jié)果一致；但與Truong Van Den等[2]測(cè)定美國(guó)甘薯的結(jié)果有所差異，他們的測(cè)定結(jié)果除了含有以上3種糖外，還含有大約0.5%（濕基）的棉子糖，這可能是因?yàn)楦适淼钠贩N和生長(zhǎng)環(huán)境不同.雖然甘薯中不存在（或者含有極少量）棉子糖等易產(chǎn)生脹氣的寡聚糖，但是大量食用甘薯后仍會(huì)產(chǎn)生一定程度的脹氣現(xiàn)象[2，9].盡管有部分學(xué)者[2]認(rèn)為這是由于部分甘薯淀粉在上消化道內(nèi)未被分解吸收而吸進(jìn)入大腸發(fā)酵所致，但仍然需要進(jìn)一步研究來證實(shí)這一觀點(diǎn).

2.1.2 熟甘薯的可溶性糖組成

熟甘薯的色譜圖如圖4所示，不同處理方法處理的甘薯的可溶性糖組成見表1.

圖4 熟甘薯色譜圖

表1 在不同處理方法下甘薯中可溶性糖的組成（干基） %

由表1可見，不同加工方法（蒸、煮、高壓蒸煮、微波處理、烘烤）處理的甘薯，其可溶性糖組成卻相同，結(jié)果與 David H.Picha等[8，10]的測(cè)定結(jié)果一致，除了含有果糖、葡萄糖和蔗糖，還含有大量的麥芽糖.在加工過程中，甘薯淀粉在淀粉酶的作用下轉(zhuǎn)化為還原糖、糊精和麥芽糖[10].甘薯中α-淀粉酶和β-淀粉酶在這種轉(zhuǎn)化中起主要作用，甘薯中α-淀粉酶的最佳活力范圍在70～75℃，在常溫或者低溫下活力非常弱，隨著甘薯儲(chǔ)藏時(shí)間的增加，其活力也有所增加，雖然α-淀粉酶具有一定的熱穩(wěn)定性，但如果長(zhǎng)時(shí)間處在高溫下其活力會(huì)逐漸喪失[11]；與α-淀粉酶不同，甘薯中β-淀粉酶最佳活力范圍在60～70℃[12-13].

2.2 不同加工方法對(duì)甘薯中可溶性糖的影響

不同加工方法對(duì)甘薯中可溶性糖的影響見圖5—圖9，不同處理方法處理的甘薯中各類可溶性糖的含量見圖10.

圖5 微波處理對(duì)可溶性糖和AIS的影響（干基）

圖6 煮處理對(duì)可溶性糖和AIS的影響（干基）

圖7 烘烤對(duì)可溶性糖和AIS的影響（干基）

圖8 蒸處理對(duì)可溶性糖和AIS的影響（干基）

圖9 高壓蒸煮對(duì)可溶性糖和AIS的影響（干基）

圖10 不同處理方法下甘薯中可溶性糖的含量

如圖10所示，蒸、煮、高壓蒸煮、烘烤和微波處理這5種加工方法對(duì)甘薯中非還原糖的含量幾乎沒有影響，這與A.A.Damir等[14]的研究結(jié)果一致.加熱時(shí)間對(duì)糖含量的影響可分為兩個(gè)階段：第一階段，在加熱初期甘薯中糖含量（特別是還原糖）隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)而迅速增加；第二階段，繼續(xù)加熱糖含量幾乎不變.原因可能是最初加熱過程中，甘薯塊內(nèi)部溫度達(dá)到淀粉酶的最佳活力范圍（α-淀粉酶在 70～75℃，β-淀粉酶在 60～70℃），淀粉酶的活性增強(qiáng)并加快淀粉轉(zhuǎn)化；繼續(xù)加熱淀粉酶在高溫下就失去活性，糖含量不再上升[14].在第二階段，甘薯糖含量有輕微下降.這可能是部分糖溶于加熱介質(zhì)或者發(fā)生美拉德反應(yīng)的結(jié)果.在高淀粉含量的甘薯中，乙醇不溶物（AIS）質(zhì)量是反映淀粉含量變化的優(yōu)良指標(biāo)，圖10中還原糖含量變化與乙醇不溶物（AIS）質(zhì)量變化完全對(duì)應(yīng)，從另一個(gè)角度說明部分淀粉在淀粉酶作用下轉(zhuǎn)化成還原糖.

如圖5—圖9所示，甘薯經(jīng)過10min的蒸或者煮處理，或者分別經(jīng)過5min高壓蒸煮和30min烘烤后，其糖含量基本不變，這可能是淀粉酶在高溫處理5 min后完全失去活性，而在烘烤過程中淀粉酶完全失活需要的時(shí)間較長(zhǎng).在不同處理?xiàng)l件下得到甘薯的非還原糖含量差異不大，但是還原糖含量差異很明顯.烘烤處理的甘薯糖含量最大，接著是煮和蒸，高壓蒸煮和微波處理的甘薯糖含量明顯偏小，這可能與淀粉酶在不同處理方法下作用時(shí)間和活性強(qiáng)弱有關(guān).然而，在N.N.Reddy等[15]的研究中，微波處理的甘薯中糖含量與烘烤處理所得到甘薯的糖含量非常接近，其原因可能是選取甘薯的體積和微波加熱功率不同.

3 結(jié)論

利用高效液相色譜（HPLC）法測(cè)定不同甘薯品種中的可溶性糖組成.結(jié)果表明：（1）生甘薯中含有果糖、葡萄糖和蔗糖3種可溶性糖，不含棉子糖等易產(chǎn)生脹氣的寡聚糖類；（2）分別通過蒸、煮、高壓蒸煮、烘烤和微波處理得到的熟甘薯中，糖的組成相同，都含有果糖、葡萄糖、蔗糖和麥芽糖，但還原糖的含量差異很大.

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DETERMINATION OF SOLUBLE SUGARS IN SWEET POTATO BY HPLC AND ITSCHANGESDURING PROCESSING

BIAN Ke,LIU Xiao-zhan
（School of Food Science and Technology,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,China）

In this paper,we extracted soluble sugars in sweet potatoes by using 80%ethanol solution,and determ ined the composition of the soluble sugars by HPLC.The results showed that the fresh sweet potatomainly contained sucrose,glucose and fructose;and the sweet potato processed by baking,steaming,microwave,cooking and high-pressure cooking mainly contained maltose,sucrose,glucose,and fructose.All of the processing methods could make themajority of starch transformed to reducing sugars,but the content of non-reducing sugars changed little.

HPLC； sweet potato； sugar

TS 201.2

B

CNKI:41-1378/N.20120208.0844.001

1673-2383（2012）01-0001-05

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20120208.0844.001.html

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2012-2-8 08:44:47AM

2011-07-31

卞科（1960-），男，陜西興平人，教授，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)藏與加工.