紫甘薯初加工產(chǎn)品糊化過(guò)程中花青素的浸出特性

魏傳斌 張萍

摘要 [目的]探索紫甘薯高效開發(fā)利用的方法。[方法]對(duì)2種特定溫度下烘干的紫甘薯初加工試樣進(jìn)行模擬糊化，測(cè)定糊化不同階段糊化醪中花青素的浸出量。[結(jié)果]紫甘薯粉在糊化時(shí)，90 ℃程序升溫至95 ℃過(guò)程，花青素的浸出速率最大。95 ℃保溫結(jié)束時(shí)，達(dá)到最大浸出量。相比110 ℃烘干，紫甘薯60 ℃烘干試樣花青素保留量大，最大浸出量大，最大浸出率高。[結(jié)論]紫甘薯通過(guò)較低溫度烘干加工，同時(shí)適當(dāng)縮短90 ℃程序升溫前的糊化程序有利于花青素的保留與浸出。

關(guān)鍵詞 紫甘薯；花青素；糊化；浸出

中圖分類號(hào) S632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）31-11075-03

Anthocyanins Infusion Character in Gelatinization of Solanum tuberdsm Primary Processing Product

WEI Chuanbin， ZHANG Ping

（College of Life Science， Jianghan University， Wuhan， Hubei 430056）

Abstract [Objective] To explore the method of Solanum tuberdsms high effectively development and utilization.[Method] We gelatinize two Solanum tuberdsm product in specific centigrade and examine the amount of infused anthocyanin during different periods. [Result] After gelatinization， anthocyanin has the highest rate of infusion during 90 ℃ to 95 ℃. Compared with drying on 110 ℃， Solanum tuberdsm has the highest preserved content and infusion rate on 60 ℃. [Conclusion] For Solanum tuberdsm， drying working at low centigrade， with shortening the time of gelatinization before 90 ℃， may be useful for the preservation and infusion of anthocyanin.

Key words Solanum tuberdsm； Anthocyanin； Starch gelatinization； Extraction

紫甘薯（Solanum tuberdsm）富含淀粉，可作為糧食及食品工業(yè)的原料。同時(shí)，它含有比普通甘薯更多的一些人體必需的微量元素、賴氨酸等^[1]，尤其是含有豐富的花青素，是一種天然食品調(diào)色原料^[2]，也對(duì)人體具有確定的保健功能^[3]。因此，紫甘薯已在近年得到廣泛推廣種植，也逐漸成為人們熟悉、認(rèn)可的一種新型保健食品。 食品加工過(guò)程中，淀粉必需經(jīng)過(guò)糊化，才能更好地被糖化酶作用，為機(jī)體消化、吸收、利用^[4]?；ㄇ嗨匾仓挥袕脑蟽?nèi)部浸出，才能被機(jī)體吸收，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生保健效果。但是，花青素在紫甘薯的加工過(guò)程中容易流失或浸出不充分，使得紫甘薯的應(yīng)用及其保健功能的充分發(fā)揮受到了限制。

紫甘薯生產(chǎn)季節(jié)性強(qiáng)，貯存不方便、運(yùn)輸成本高，因此，紫甘薯通常經(jīng)過(guò)初加工，制成加工原料后再用于其他方面。筆者旨在通過(guò)對(duì)2種特定溫度烘干的紫甘薯制成初加工原料（紫甘薯粉），對(duì)其中的花青素在模擬糊化條件下的浸出特性進(jìn)行研究，探索具有較高花青素保留量、浸出率的紫甘薯高效開發(fā)利用方法，為紫甘薯的深加工提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試原料 由武漢潤(rùn)農(nóng)科技公司種植并提供供試紫甘薯（渝紫263）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 紫甘薯烘干初加工試樣的制備。

根據(jù)花青素的熱穩(wěn)定性性質(zhì)，花青素在60 ℃以下比較穩(wěn)定^[2]。谷物、糧食及其他植物組織材料等進(jìn)行干物質(zhì)量測(cè)定，一般采用110 ℃快速烘干脫水干燥^[5]，因此，試驗(yàn)選擇60、110 ℃ 2個(gè)特定溫度對(duì)紫甘薯進(jìn)行初加工試材的制備。

鮮紫甘薯洗凈、瀝干、去皮、切片（0.3～0.4 mm厚），60和110 ℃鼓風(fēng)干燥至恒重（記錄烘干前、后的質(zhì)量，計(jì)算含水率），粉碎（50目），裝瓶備用（分別為試樣1和試樣2）。

由于花青素具有高活性，溫度、pH、氧氣、抗壞血酸、金屬離子等因素都能對(duì)花青素的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。所以，初加工試驗(yàn)樣品制備時(shí)，使用塑料砧板與陶瓷刀具，并且操作速度要快。

1.2.2 紫甘薯烘干初加工試樣花青素含量的測(cè)定。參考劉桂玲等的方法^[6]，采用檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液法抽提并測(cè)定、計(jì)算。

花青素含量C=1/958×V/100×1/m×A525×1 000 000

式中，C為花青素含量（mg/kg鮮薯）；1/958為花青素的經(jīng)驗(yàn)吸收系數(shù)；V為定容體積（100 ml）；m為與試驗(yàn)稱取試樣相當(dāng)?shù)孽r薯質(zhì)量（g）；A525為試驗(yàn)測(cè)定時(shí)，花青素抽提液在525 nm處吸光度；1 000 000為單位轉(zhuǎn)換校正值。

分別稱取1 g左右的紫甘薯初加工試樣（試樣1、試樣2），分別放入50 ml帶刻度、帶塞的玻璃質(zhì)離心管中，加抽提液（0.1 mol/L檸檬酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.2 mol/L磷酸氫二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液=15.89∶4.11V/V）至50 ml刻度，蓋塞，在60 ℃恒溫水浴鍋中保溫2 h，取出自然冷卻后，用100 ml容量瓶定容，避光靜置2 h（其間多次搖勻）。然后取適量混合液于離心管中，4 000 r/min離心3 min，取上清液，以抽提液為參比，測(cè)定其在525 nm時(shí)（1 cm厚度比色皿）的吸光度（A525）。每個(gè)試樣的測(cè)定重復(fù)3次，分別計(jì)算出花青素含量后，取平均值，為試樣花青素含量的最終結(jié)果。

1.2.3 紫甘薯烘干初加工試樣的糊化及糊化過(guò)程中花青素浸出的測(cè)定。

1.2.3.1 試樣的模擬糊化。

糊化程序參考常宗明等的方法^[7]。

分別稱取20 g試樣（試樣1、試樣2），加200 ml蒸餾水（即料水比為1∶10 g/ml）于500 ml三角瓶中，攪拌配成樣品乳，置于程序控溫水浴鍋中，按以下設(shè)定程序進(jìn)行糊化。①

50 ℃保溫30 min→②程序升溫（升溫速度1.5 ℃/min）至90 ℃→③90 ℃保溫20 min→④程序升溫（升溫速度1.5 ℃/min）至95 ℃→⑤95 ℃保溫15 min→⑥自然冷卻至50 ℃，模擬糊化試驗(yàn)結(jié)束。

1.2.3.2 花青素的浸出量、浸出率、浸出速率的測(cè)定。

糊化樣品乳置于程序控溫水浴鍋后，分別在50 ℃保溫30 min末（糊化過(guò)程1）、升溫至90 ℃初（糊化過(guò)程2）、90 ℃保溫20 min末（糊化過(guò)程3）、程序升溫至95 ℃初（糊化過(guò)程4）、95 ℃保溫15 min末（糊化過(guò)程5）、自然冷卻至50 ℃（糊化過(guò)程6）時(shí)，用吸管取適量的糊化樣品乳，置于離心管中，4 000 r/min離心3 min（樣品乳黏度過(guò)大時(shí)，根據(jù)黏度情況用去離子水按一定比例稀釋，后續(xù)計(jì)算時(shí)注意校正），再取離心后的上清液在波長(zhǎng)525 nm條件下按要求測(cè)定吸光度A525。

花青素浸出量的計(jì)算：

C1=1/958×V1×1/m1×A′525×10 000

式中，C1為不同階段的糊化樣品乳離心后上清液中花青素浸出量（mg/kg鮮薯），m1為試樣質(zhì)量（g），V1 為配制糊化樣品乳總體積（ml）；A′525 為在糊化不同階段的樣品乳離心后上清液的吸光度（此式由劉桂玲等的方法中的計(jì)算公式經(jīng)試樣的稀釋倍數(shù)調(diào)整后得到）。

花青素最大浸出率的計(jì)算：

花青素最大浸出率（%）= 花青素最大浸出量（mg/kg鮮薯）/花青素含量（mg/kg鮮薯）×100

花青素在各糊化程序的浸出速率的計(jì)算：

花青素的浸出速率[mg/（kg鮮薯·min）]= 花青素浸出量差/浸出時(shí)間

2 結(jié)果與分析

將試樣1與試樣2 經(jīng)過(guò)操作、測(cè)定、計(jì)算后得到的花青素含量、糊化試驗(yàn)過(guò)程不同時(shí)期花青素浸出量結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖1； 試樣1與試樣2在糊化試驗(yàn)過(guò)程不同時(shí)期花青素的浸出率結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖2； 試樣1與試樣2在糊化試驗(yàn)不同程序段花青素浸出速率結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖3。

2.1 模擬糊化過(guò)程中花青素浸出量對(duì)比分析

從圖1可以看到，在模擬糊化過(guò)程中，試樣1花青素的總含量為180.83 mg/kg（鮮薯），最大浸出量（95 ℃保溫15 min）為158.26 mg/kg（鮮薯）；試樣2花青素的總含量為80.83 mg/kg（鮮薯），最大浸出量（95 ℃保溫15 min）為66.54 mg/kg（鮮薯）。2種試樣花青素的最大浸出均出現(xiàn)在95 ℃保溫15 min結(jié)束時(shí)。

2.2 模擬糊化過(guò)程中花青素浸出率的對(duì)比分析

從圖2可以看出，2種試樣中的花青素從材料內(nèi)部浸出，試樣1主要發(fā)生在90 ℃程序升溫至95 ℃期間（實(shí)現(xiàn)浸出93.20 mmg/kg，完成最大浸出量的58.89%），試樣2主要發(fā)生在95 ℃保溫15 min期間（實(shí)現(xiàn)浸出31.39 mmg/kg，完成最大浸出量的47.17%）。糊化程序的其他階段，雖然持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，但花青素的浸出速率較低。

2.3 模擬糊化過(guò)程中花青素浸出速率對(duì)比分析 從圖3可以看到，在模擬糊化過(guò)程中，試樣1花青素的浸出速率最大為27.96 mg/（kg·min），發(fā)生在90 ℃升溫至95 ℃期間，其次為1.66 mg/（kg·min）（50 ℃保溫30 min）、1.11 mg/（kg·min）（95 ℃保溫15 min）。試樣2花青素的浸出速率最大為3.63 mg/（kg·min），發(fā)生在90 ℃升溫至95 ℃期間，其次為2.09 mg/（kg·min）（95 ℃保溫15 min）、0.80 mg/（kg·min）（50 ℃保溫30 min）。2種試樣花青素浸出的最大速率均發(fā)生在90 ℃升溫至95 ℃期間。

此外還可以看到，在糊化程序的程序升溫至90 ℃期間，花青素的浸出量出現(xiàn)下降，浸出速率出現(xiàn)負(fù)值的現(xiàn)象，是因?yàn)樵诖似陂g，花青素的浸出量少，而溫度的作用導(dǎo)致花青素的降解^[4]大于其浸出的緣故。

3 結(jié)論與討論

食品原料中的淀粉為生淀粉，存在于淀粉顆粒內(nèi)。初加工時(shí)的熱作用，會(huì)改變淀粉顆粒的結(jié)構(gòu)（顆粒的緊密性），溫度不同，淀粉顆粒的緊密性也不同，這些改變都會(huì)影響其在糊化過(guò)程中淀粉的溶出（糊化）^[8]以及進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部花青素的溶出（浸出）。110 ℃快速烘干相比60 ℃快速烘干，淀粉顆粒更加緊密，在糊化過(guò)程中，花青素浸出時(shí)間滯后，而且浸出速度慢、最大浸出率低。殘留在淀粉顆粒內(nèi)部的沒(méi)有浸出的花青素，很難為機(jī)體吸收與利用，雖然此時(shí)的花青素依然具有其生物活性，但它對(duì)于機(jī)體來(lái)說(shuō)，基本上是無(wú)效的。

同時(shí)，初加工溫度不同，也會(huì)改變花青素的保留量。陳香穎等對(duì)不同烘干溫度的紫甘薯材料花青素的測(cè)定分析表明，花青素的測(cè)定值存在極顯著差異^[9]。60 ℃快速烘干后，紫甘薯粉花青素的保留值為180.83 mg/kg（鮮薯），110 ℃快速烘干后，紫甘薯粉花青素的保留值為80.43 mg/kg（鮮薯）。

另外，在糊化結(jié)束時(shí)，試樣1和試樣2的糊化樣品乳由95 ℃自然降溫至50 ℃后，離心上清液花青素含量均低于最大浸出時(shí)的花青素含量，原因是糊化淀粉冷卻時(shí)形成淀粉凝膠重新吸附浸出于液體中的花青素所致。

從該試驗(yàn)可以看到，樣品在模擬糊化過(guò)程中，90 ℃前的糊化程序結(jié)束時(shí)，花青素的浸出效果不顯著。但是，90 ℃前的糊化程序?qū)?0 ℃后的糊化程序中花青素浸出產(chǎn)生如何影響。另外，料水比對(duì)花青素的提?。ń觯?huì)產(chǎn)生影響^[10]，但料水比改變對(duì)糊化過(guò)程中花青素的浸出特性是如何產(chǎn)生影響等問(wèn)題，有待進(jìn)一步研究。

利用紫甘薯開發(fā)具有保健功能的新型食品，除了要考慮活性物質(zhì)的含量之外，還要考慮活性物質(zhì)是否能被機(jī)體有效利用的情況。因此，根據(jù)該試驗(yàn)的結(jié)果，建議紫甘薯在初加工時(shí)，在考慮生產(chǎn)周期、生產(chǎn)成本的前提下，盡可能地選擇較低溫度進(jìn)行初加工，以提高初加工產(chǎn)品花青素的保留量。紫甘薯初加工制品在后續(xù)加工的過(guò)程中，在保證淀粉糊化和花青素浸出效果的前提下，不可缺少90～95 ℃的溫度作用，適當(dāng)?shù)乜s短90 ℃前的加工時(shí)程。

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