蓮藕淀粉的特性研究

路志芳　袁超　郝貴增

摘要：對蓮藕淀粉的提取工藝進行優(yōu)化，并對蓮藕淀粉的理化性質(zhì)進行分析，結(jié)果表明，蓮藕淀粉提取工藝的最優(yōu)組合為料水比1 g ∶2.5 mL、反應(yīng)溫度30 ℃、反應(yīng)時間60 min，在此條件下蓮藕淀粉的提取率為73.273%；蓮藕淀粉顆粒呈圓形、橢圓形2種，顆粒平均粒徑為33.16 μm，糊化溫度為60 ℃；蓮藕淀粉水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、直鏈淀粉含量分別為13.560%、1.210%、0.230%、0.471%、23.742%，蓮藕淀粉的膨潤力和溶解度隨溫度升高而升高。

關(guān)鍵詞：蓮藕；淀粉；提取工藝；理化性質(zhì)；優(yōu)化

中圖分類號： TS235.9文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）15-0157-03

蓮藕原產(chǎn)亞洲南部熱帶沼澤地區(qū)，為睡蓮科多年生植物。蓮藕在我國有3 000多年的栽培歷史，是我國種植面積最大的水生蔬菜，栽培面積達(dá)13.3萬hm2[1]。淀粉是蓮藕的主要營養(yǎng)成分，其理化特性和功能特性對蓮藕食品的品質(zhì)及穩(wěn)定性起決定性作用。本試驗探討蓮藕淀粉的最優(yōu)提取工藝，開展蓮藕淀粉的理化特性研究，為蓮藕淀粉的工業(yè)化生產(chǎn)、蓮藕新產(chǎn)品的開發(fā)提供參考依據(jù)，以提高蓮藕的附加值，推動淀粉產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1材料與方法

1.1試驗原料及試劑

新鮮蓮藕，購自上海華聯(lián)超市；無水乙醚、亞硫酸氫鈉、氯化鈉、酒石酸鉀鈉、硫酸銅、葡萄糖、二甲基亞砜均為分析純，市購。

1.2儀器設(shè)備

JYL-350A型料理機，山東九陽公司生產(chǎn)；XYJ-B型臺式低速大容量離心機，金壇市金南儀器有限公司生產(chǎn)；DHG-9070A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實驗設(shè)備公司生產(chǎn)；SZF-06A型粗脂肪測定儀、KDN-04型消化爐，上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)；BT-1600型顆粒分析系統(tǒng)，丹東百特科技有限公司生產(chǎn)；I2型可見分光光度計，濟南海能儀器股份有限公司生產(chǎn)；NDJ-8S數(shù)字式黏度計，上海舜宇恒科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)。

1.3原料預(yù)處理

去除蓮藕表面的皮；破碎過程中加入0.15%檸檬酸、0.15% 抗壞血酸（維生素C）、0.25%蘋果酸、0.15% L-半胱氨酸作為抑制劑[2]，并結(jié)合60 ℃熱燙，以抑制酶促褐變的發(fā)生[3]。

1.4蓮藕及淀粉的成分分析

分別采用105 ℃恒重法、索氏抽提法、凱氏定氮法、灼燒法、酸水解法測定水分、粗脂肪、粗蛋白質(zhì)、粗灰分、淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.5蓮藕淀粉提取的優(yōu)化

淀粉提取率是衡量淀粉生產(chǎn)效能的重要指標(biāo)[4]，其計算公式為：

[JZ]蓮藕淀粉提取率=（m1×f1）/（m2×f2）×100%。

式中：m1為粗蓮藕淀粉質(zhì)量，g；f1為粗蓮藕淀粉中淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；m2為蓮藕的質(zhì)量，g；f2為蓮藕中淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.5.1單因素試驗

1.5.1.1料水比對蓮藕淀粉提取率的影響取新鮮蓮藕切成薄片，置于料水比分別為1 ∶2、1 ∶3、1 ∶4、1 ∶5（g ∶mL），溫度為 20 ℃ 的1% NaCl、0.2% NaHSO3水溶液中，料理機均漿 2 min；保持溫度20 ℃浸泡1 h，分別用40、100目的篩過濾，濾下液體3 000 r/min離心15 min；水洗3次，收集淀粉，于 45 ℃ 烘箱中干燥至恒質(zhì)量；測定蓮藕淀粉的提取率。

1.5.1.2溫度對蓮藕淀粉提取率的影響將藕片置于料水比為1 g ∶3 mL、溫度分別為20、30、40、50、60 ℃的1% NaCl、0.2% NaHSO3水溶液中，料理機均漿2 min，并保溫1 h；依次過篩、離心、水洗、干燥，測定蓮藕淀粉的提取率。

1.5.1.3時間對蓮藕淀粉提取率的影響將藕片置于料水比為1 g ∶3 mL、溫度為20 ℃的1% NaCl、0.2% NaHSO3水溶液中，料理機均漿2 min；保持溫度20 ℃分別浸泡40、60、80、100 min；依次過篩、離心、水洗、干燥，測定蓮藕淀粉的提取率。

1.5.2正交試驗在單因素試驗基礎(chǔ)上，對料水比、溫度、時間進行L9（34）正交試驗（表1），以提取率為指標(biāo)，確定蓮藕淀粉提取的最佳條件，并在最佳條件下進行重現(xiàn)性試驗。

1.6蓮藕淀粉的理化性質(zhì)測定

1.6.1蓮藕淀粉顆粒的形狀觀察取2 g自制脫脂、脫蛋白蓮藕淀粉，干燥箱105 ℃烘干至恒質(zhì)量；冷卻至室溫，取少許淀粉均勻分散到潔凈的載玻片上，在顆粒分析系統(tǒng)中觀察蓮藕淀粉的形態(tài)特征及粒徑并拍照。

1.6.2蓮藕淀粉溶解度和膨潤力的測定稱取一定質(zhì)量用干燥箱105 ℃烘干至恒質(zhì)量的蓮藕淀粉，配制成2%的淀粉乳；分別于50、60、70、80、90 ℃下攪拌加熱30 min，3 000 r/min 離心15 min；取上層清液水浴蒸干，105 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量即得到被溶解的淀粉量，計算其溶解度，由離心管中膨脹淀粉質(zhì)量計算其膨脹度，計算公式[5]分別為：

[JZ]S=（mr/m）×100%；

[JZ]SW=mt/（m-mr）。

式中：mr為上清液烘干至恒質(zhì)量后的殘留物質(zhì)量，m為樣品質(zhì)量，mt為沉淀物質(zhì)量，單位均為g。

1.6.3蓮藕淀粉中直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定

1.6.3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[6]取直鏈淀粉、支鏈淀粉各 50 mg，分別置于50 mL容量瓶中，加入幾滴無水乙醇濕潤；加入10 mL 0.5 mol/L NaOH溶液，沸水中加熱溶解、冷卻；蒸餾水定容，混勻，即得1 mg/mL的直鏈淀粉、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液；按表2要求，分別吸取相應(yīng)體積的直鏈淀粉、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液于50 mL容量瓶中，加入20 mL蒸餾水，用0.1 mol/L HCl溶液將pH值調(diào)至3；加入0.5 mL碘試劑（2 g KI溶于少量蒸餾水中，再加入0.2 g碘，溶解定容至1 000 mL，靜置 10 min），620 nm波長處用1 cm比色皿測定其吸光度；以混合液中直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。endprint

至恒質(zhì)量；40 mL 90%二甲基亞砜溶解，攪拌20 min；85 ℃水浴15 min。并間斷攪拌；冷卻至室溫，定容至50 mL；取1 mL溶液，與40 mL水、5 mL I/KI溶液（0.006 5 mol/L KI、0.002 5 mol/L I2）混合，定容至50 mL，搖勻；室溫下靜置15 min，620 nm波長處測吸光度。

1.6.4蓮藕淀粉黏度的測定參照國標(biāo)GB/T 22427.7—2008測定淀粉黏度：稱樣品6.0 g置于燒杯中，加蒸餾水 94.0 g；將測定筒和淀粉乳液的溫度分別控制在50、60、70、80、90、95 ℃保溫30 min，50 ℃保溫30 min，計算黏度值，繪制相應(yīng)曲線圖。

2結(jié)果與分析

2.1蓮藕中的成分分析

不同品種的蓮藕其外觀、口感有較明顯的區(qū)別，所含的營養(yǎng)物質(zhì)及生理特性也有所不同。由圖1可知，新鮮蓮藕的水分含量相對最高，為79.24%；淀粉、粗脂肪、粗蛋白、粗灰分含量分別為14.35%、0.59%、1.63%、0.65%。一般蓮藕中的淀粉含量為10%～20%[8]，本試驗采用的蓮藕淀粉含量相對較高。

2.2蓮藕淀粉提取的優(yōu)化

2.2.1單因素試驗

2.2.1.1料水比對蓮藕淀粉提取率的影響由圖2可知，隨料水比的增大，蓮藕淀粉的提取率增加，這是由于料水比越大，細(xì)胞壁充分吸水膨脹，使淀粉顆粒結(jié)構(gòu)疏松而容易分離出來；當(dāng)料水比達(dá)到1 g ∶3 mL后繼續(xù)增加料水比，蓮藕淀粉的提取率雖略有增加，但較為緩慢，這是由于料水比過大，不利于淀粉沉降所導(dǎo)致。綜合考慮，適合的選擇料水比為1 g ∶3 mL。

2.2.1.2溫度對蓮藕淀粉提取率的影響由圖3可知，溫度為30 ℃時蓮藕淀粉的提取率相對最高，溫度繼續(xù)升高，淀粉的提取率反而略有下降，這是由于溫度過高，有可能使部分淀粉顆粒發(fā)生糊化，從而影響淀粉的提取效果。因此，浸泡溫度以30 ℃為宜。

2.2.1.3浸泡時間對蓮藕淀粉提取率的影響由圖4可知，隨浸泡時間的延長，蓮藕淀粉的提取率呈先升高后降低趨勢；

浸泡時間為60 min時，蓮藕淀粉的提取率相對最高，繼續(xù)延長浸泡時間，淀粉提取率反而下降，這是由于藕片用水浸泡，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)變得足夠疏松，有利于蓮藕淀粉游離出來，隨浸泡時間的延長，漿水中微生物的活動加劇，進一步影響蓮藕淀粉的提取。

2.2.2正交試驗由表3、表4可知，影響淀粉提取率的因素主次順序為A（時間）>B（料水比）>C（溫度），且對淀粉提取的影響顯著；淀粉提取的最優(yōu)工藝組合為A1B2C2，即料水比1 ∶2.5、溫度30 ℃、時間60 min。

2.3蓮藕淀粉的理化性質(zhì)

2.3.1蓮藕淀粉顆粒性狀及粒徑分布由圖5、圖6可見，蓮藕淀粉顆粒較為完整，沒有裂縫，顆粒形狀有圓形、橢圓形2種，且大多呈橢圓形，長短徑比為1.55；蓮藕淀粉最小粒徑為1.53 μm，最大粒徑為65.61 μm，平均粒徑為33.16 μm，僅次于馬鈴薯淀粉的平均粒徑約43.59 μm[9]；淀粉顆粒比表面積為0.053 m2/g。

2.3.2蓮藕淀粉的溶解度和膨潤力由圖7可知，隨溫度升高，蓮藕淀粉的溶解度、膨潤力呈增大趨勢；60 ℃時，蓮藕淀粉的膨潤力迅速增大明顯，這是由于在糊化溫度范圍內(nèi)，由于淀粉顆粒受熱膨脹而急劇吸附周圍水分，造成膨潤力的快速增加；90 ℃時，蓮藕淀粉的膨潤力約為24，屬于中等膨潤型，可用于工業(yè)上配制一定黏度的淀粉糊。

2.3.3蓮藕淀粉的直鏈淀粉含量試驗結(jié)果（圖8）表明，以直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=0.009 7x+0.229 7（r2=0.999 3）；測得蓮藕淀粉溶液的平均吸光度為0.460，則得蓮藕淀粉中的直鏈淀粉含量為23.742%。直鏈淀粉和支鏈淀粉在分子形狀、聚合度、還原能力及立體結(jié)構(gòu)上有很大差別，直鏈淀粉含量越高，其凝沉性越強，溶液越不穩(wěn)定。

2.3.4蓮藕淀粉的組成成分試驗結(jié)果表明，蓮藕淀粉中水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白直鏈淀粉含量分別為13.560%、1.210%、0.471%、0.230%、23.742%。

2.3.5蓮藕淀粉的黏度由圖9可知，60 ℃為成糊溫度，即淀粉開始糊化的溫度； 76 ℃為最高熱糊黏度， 即升溫期間淀粉糊達(dá)到的最高黏度；76 ℃的淀粉糊黏度值與95 ℃保溫 30 min 的黏度值差值為降落值或破損值，其值變化越小，說明淀粉糊黏度的熱穩(wěn)定性越高；淀粉糊95 ℃保溫30 min的黏度值與淀粉糊冷卻到50 ℃時的黏度值差值反映淀粉糊的老化或回生程度及冷卻時形成凝膠的強弱，其差值越小，說明蓮藕淀粉糊的凝膠性越強，不易老化；淀粉糊冷卻到50 ℃時的黏度值與淀粉糊50 ℃保溫30 min的黏度值差值反映淀粉糊的冷穩(wěn)定性，變化越小，說明淀粉的冷穩(wěn)定性越好。

3結(jié)論

蓮藕淀粉提取單因素試驗結(jié)果表明，料水比為 1 g ∶3 mL、溫度為30 ℃、浸泡時間為60 min時，淀粉的提取率相對較高；對料水比（1 g ∶2.5 mL、1 g ∶3.0 mL、1 g ∶3.5 mL）、溫度（25、30、35 ℃）、浸泡時間（40、60、80 min）進行正交試驗，得出蓮藕淀粉提取的最優(yōu)組合為料水比1 g ∶2.5 mL、溫度30 ℃、時間60 min；經(jīng)光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，蓮藕淀粉有圓形和橢圓形2種顆粒形狀，且多為橢圓形，長徑比為1.55，平均粒徑為33.16 μm，最大粒徑為 65.61 μm。經(jīng)黏度計測定，蓮藕淀粉的糊化溫度為60 ℃；蓮藕淀粉中水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、直鏈淀粉含量分別為13.560%、1.210%、0.230%、0.471%、23.742%；蓮藕淀粉的膨潤力和溶解度均隨溫度的升高而升高。

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