不同品種淮山全粉的理化性質(zhì)比較分析

李清明，舒青青，夏磊，李燕，蘇小軍，王鋒，熊興耀，韋本輝

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128）（2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081）（3.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，廣西南寧 530007）

淮山是全球除木薯、馬鈴薯和紅薯外的第四大塊根類作物，是我國(guó)傳統(tǒng)的藥食同源食物，也是許多熱帶國(guó)家的重要主糧作物[1,2]，因富含淀粉、蛋白質(zhì)、多糖、尿囊素和黃酮等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和活性成分，深得消費(fèi)者青睞。近年來(lái)淮山產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，特別在廣西等南方地區(qū)得到大面積種植，對(duì)帶動(dòng)農(nóng)民增收和實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)扶貧起到了重要作用。但淮山不耐貯藏[3]，集中上市易出現(xiàn)滯銷，導(dǎo)致物賤傷農(nóng)，因此必須發(fā)展加工型品種，以推動(dòng)淮山深加工。

淮山全粉保留了淮山的色澤、風(fēng)味和除皮以外的全部干物質(zhì)。將淮山加工成淮山全粉既可以解決淮山產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸，又可以為食品工業(yè)提供滿足人們健康需求的食品原料。淮山全粉中淀粉和蛋白質(zhì)含量與小麥粉接近，將淮山全粉與小麥粉搭配使用，既能改善淮山全粉的加工性能，使之適應(yīng)于傳統(tǒng)面制品的生產(chǎn)，又能彌補(bǔ)小麥粉的營(yíng)養(yǎng)缺陷，達(dá)到營(yíng)養(yǎng)互補(bǔ)，可廣泛應(yīng)用于嬰兒米粉、營(yíng)養(yǎng)早餐、面包、面條和餅干等多種食品中[4～8]。

許多研究者對(duì)熱風(fēng)干燥、噴霧干燥、冷凍干燥、熱泵干燥、紅外干燥和差壓膨化干燥等干燥方法都進(jìn)行了研究，結(jié)果表明加工方式和原料品種都對(duì)淮山全粉的品質(zhì)都有顯著影響[9～13]，其中熱風(fēng)干燥成本低、技術(shù)成熟、投資少、適合于工業(yè)化制備淮山全粉。任廣躍等利用變異系數(shù)權(quán)重法對(duì)不同干燥方法干制的懷山藥干燥全粉品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，建立了品質(zhì)評(píng)價(jià)體系[14]。淮山全粉的特性決定了其加工性能及制品的食用品質(zhì)，從而影響其在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍，但目前對(duì)淮山全粉的貯藏性能和加工特性仍缺乏系統(tǒng)的研究。近年來(lái)，廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院收集了大量淮山品種資源[15]，其中包含一批產(chǎn)量高、淀粉含量高、適合于南方種植的品種資源。本文以廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供的6種淮山為原料，根據(jù)前期研究結(jié)果，采用熱風(fēng)干燥生產(chǎn)淮山全粉，分析其理化性質(zhì)與加工特性，為淮山全粉的加工利用和加工型品種選育提供思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

采用廣西農(nóng)科院經(jīng)作所提供的適合于南方種植的、高淀粉含量的桂淮系列（桂淮1～6號(hào)）為原料，經(jīng)清洗后去皮、切片3～4 mm，在60 ℃熱風(fēng)干燥12 h，粉碎后，存于干燥器中待用。

1.1.2 試劑

鹽酸、硼酸、氫氧化鈉、硫酸鈉、硫酸、酒石酸鉀鈉、碳酸鉀，均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)；乙腈、甲醇均為色譜純，上?？泼軞W試劑公司；冰醋酸、乙醇、亞硫酸鈉為分析純，天津大茂試劑有限公司；兒茶素、丁香酸、蘆丁、尿囊素均為色譜純，美國(guó)Sigma公司。

1.1.3 儀器與設(shè)備

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，DGH-9246A型，上海精密試驗(yàn)設(shè)備有限公司；低速離心機(jī)，LD5-2A型，上海精密試驗(yàn)設(shè)備有限公司；可見(jiàn)分光光度計(jì)，7200型，上海尤尼柯儀器有限公司；掃描電鏡，JSM-6380 LV型，日本電子株式會(huì)社；色彩色差計(jì)，CR-400型，日本柯尼卡美能達(dá)株式會(huì)社；高效液相色譜，Agilent 1260，安捷倫公司。

1.2 檢測(cè)方法

1.2.1 化學(xué)成分檢測(cè)

水分含量按GB 5009.3-2016直接干燥法測(cè)定；總糖按GB/T 15038-2006直接滴定法測(cè)定；淀粉按GB 5009.9-2016酸水解法測(cè)定；灰分按 GB 5009.4-2016總灰分的測(cè)定；脂肪按GB 5009.6-2016索氏抽提法測(cè)定；蛋白質(zhì)按GB 5009.5-2010微量凱氏定氮法測(cè)定。

1.2.2 掃描電鏡觀察

參考高曉旭[16]的方法，采用JSM-6380 LV型掃描電鏡觀察淮山全粉形態(tài)特征。將干燥好的淮山全粉通過(guò)雙面導(dǎo)電膠均勻固定，真空噴金后裝樣觀察、拍照。

1.2.3 物理特性檢測(cè)

色澤采用 CR-400全自動(dòng)色差計(jì)測(cè)定，測(cè)定過(guò)程參照Hsu[2]等人的方法，在不同部位測(cè)試5次取平均值；堆積密度參照 Hsu[2]等人的方法；碘藍(lán)值文獻(xiàn)[17]的測(cè)定；持水性和持油性按文獻(xiàn)[18]測(cè)定；凍融穩(wěn)定性取作為容器的離心管稱重M1，加入2 g淮山全粉和30 mL蒸餾水，混合均勻。在30 ℃恒溫水浴鍋中加熱8 min，自然冷卻后放入-18 ℃下冷凍24 h，經(jīng)自然解凍，3000 r/min離心15 min，稱重M2，將上層清液棄去，倒置2 min后稱重M3，凍融穩(wěn)定性的大小通過(guò)凍融析水率體現(xiàn)：

分散時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間取100 mL蒸餾水于燒杯中，80 ℃恒溫水浴加熱30 min，加入2 g樣品，磁力攪拌器在最大轉(zhuǎn)速處進(jìn)行攪拌，測(cè)定樣品完全分散于蒸餾水中所需時(shí)間為分散時(shí)間，記錄從靜置到溶液分層的時(shí)間，為穩(wěn)定時(shí)間，重復(fù)3次取平均值。

1.2.4 平衡水分含量

按文獻(xiàn)[19]進(jìn)行測(cè)定，稱0.5 g左右淮山全粉于20 mL已恒重的稱量杯中，將樣品置于環(huán)境溫度（25±5）℃盛有 CH3COOK、MgCl2、K2CO3、Mg(NO3)2、NaNO2和 NaCl過(guò)飽和溶液的干燥器中，對(duì)應(yīng)相對(duì)飽和蒸氣壓（relative vaporpressure，RVP）分別為23.1%、33.2%、44.1%、54.5%、65.6%和76.1%，直到樣品重量恒定。樣品置于盛有飽和溶液的干燥器后，RVP≤44.1%在2、4、6、8、21和24 h稱重，之后每隔24 h稱量1次；RVP≥54.5%開(kāi)始每小時(shí)稱量1次，共6次，之后8、10、21、24 h稱重，之后每隔24 h稱量1次。

1.2.5 活性成分的測(cè)定

取2 g干燥的淮山粉末溶解與10 mL蒸餾水中，加入10倍量95%乙醇（V/V），將混合物在4 ℃下超聲波處理10 min，保存過(guò)夜，取上清液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，加入4 mL蒸餾水超聲30 min后取出1 mL樣品，并以7700 r/min離心10 min后保存?zhèn)溆谩PLC條件：采用Agilent 1260 Unitary C18色譜柱（150 mm×4.6 mm，5 μm），乙腈-冰醋酸-水溶液為流動(dòng)相，梯度洗脫，流速為1.0 mL/min，柱溫30 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

每組實(shí)驗(yàn)均做三個(gè)平行，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果以平均值±SD的形式表示，淮山全粉的化學(xué)成分均換算成干基含量表示。運(yùn)用Excel和SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，運(yùn)用Origin軟件進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同品種淮山全粉化學(xué)成分分析

對(duì)淮山全粉進(jìn)行化學(xué)成分測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表 1。由表1可知，桂淮6號(hào)的總糖、淀粉、灰分、脂肪和蛋白質(zhì)含量均高出其他5個(gè)品種。6個(gè)品種淮山全粉總糖含量處于 72.32～78.77%之間，與D.dumetorum(75.3～75.4 g/100 g)接 近[21]。 淀 粉 含 量 處 于60.36～62.63%之間，在牛潔[20]的研究中，對(duì)4個(gè)品種的淮山不同生長(zhǎng)周期的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行測(cè)定，到成熟收獲期淀粉含量為60.0～65.0%?；瓷饺壑械鞍踪|(zhì)含量為12.0～13.0%，脂肪含量約為0.5%，反映出了高蛋白質(zhì)含量和低脂肪含量的特點(diǎn)，這與前人研究結(jié)果[2,21]一致，桂淮系列淮山全粉中蛋白質(zhì)和脂肪含量略高于臺(tái)農(nóng)2號(hào)（10.2～11.7%和0.29～0.31%）和D.dumetorum（9.43～10.3%和0.35～0.38%）?；曳趾考s為3.0%，與文獻(xiàn)報(bào)道臺(tái)農(nóng)2號(hào)（3.96～5.06%）和D.dumetorum（3.51～3.79 g/100 g），與D. rotundata（3.3 g/100 g）和D. alata（2.4 g/100 g）等相近，灰分主要與礦物質(zhì)含量有關(guān)，Afoakwa[21]等報(bào)道，淮山中礦物質(zhì)含量相對(duì)較高?；瓷饺鄣鞍踪|(zhì)與小麥粉(11.30%～16.20%)[22]和馬鈴薯全粉（6.57～12.84 g/100 g）[23]接近。

表1 淮山全粉的化學(xué)成分分析Table 1 Proximate composition of yam flours of six yam varieties

2.2 表觀形貌分析

由圖1可以看出，淮山全粉顆粒呈橢圓形，結(jié)構(gòu)完整，外表面光滑，無(wú)明顯裂紋，說(shuō)明在干燥和粉碎過(guò)程結(jié)構(gòu)未受到破壞。顆粒表面附著不規(guī)則片、塊狀物，可能為多糖、蛋白質(zhì)等成分，其中桂淮5號(hào)，桂淮6號(hào)附著物較多，而桂淮3號(hào)較少。

經(jīng)軟件Image J 2X2.4.7分析發(fā)現(xiàn)，各品種淮山全粉中淀粉粒徑分布在14～30 μm之間，其中桂淮4號(hào)淮山全粉淀粉顆粒結(jié)構(gòu)較大，主要為26～30 μm之間，桂淮4 號(hào)為18～23 μm。

圖1 不同品種淮山全粉的微觀結(jié)構(gòu)特征（×2000）Fig.1 Scanning electron micrographs of yam flours of six yam varieties

2.3 不同品種淮山全粉的平衡含水量

平衡含水量對(duì)全粉類產(chǎn)品的穩(wěn)定性和儲(chǔ)藏性極為重要，平衡含水量越小說(shuō)明淮山全粉的儲(chǔ)藏性越好，穩(wěn)定性更佳，不易吸潮。如圖2所示，6個(gè)品種的淮山全粉在不同水分活度下，平衡含水量的變化規(guī)律相同，均隨水分活度增大而增大。

圖2 不同相對(duì)蒸氣壓（RVP）條件下淮山全粉的吸附等溫線Fig.2 Adsorption isotherms of yam flours under different RVP

圖3顯示在不同水分活度條件下，淮山全粉平衡吸附量隨時(shí)間的變化曲線，隨水分活度提高，淮山全粉水分吸附量呈上升趨勢(shì)，且當(dāng)水分活度較高時(shí)，水分吸附平衡時(shí)間短，而水分活度較低時(shí)，平衡更長(zhǎng)。不同的水分活度下，淮山全粉的平衡含水量有所差異，在6個(gè)品種之中，桂淮6號(hào)、桂淮2號(hào)和桂淮3號(hào)淮山全粉的平衡含水量高于桂淮5號(hào)和桂淮1號(hào)?；瓷饺鄣奈降葴鼐€屬于Ⅱ型等溫線，這與Oyelade的結(jié)論一致[24]，與馬鈴薯全粉吸附等溫曲線[25]相似。

圖3 不同水分活度條件下淮山全粉的平衡吸附量Fig.3 Equilibrium moisture contents of yam flours in six yam varieties

2.4 不同品種淮山全粉物理性質(zhì)分析

淮山全粉的色澤、堆積密度、持水性、持油性、凍融穩(wěn)定性、分散時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間等物理性質(zhì)，直接反映了淮山全粉的品質(zhì)特性和加工性能。測(cè)定各品種淮山全粉的物理性質(zhì)，結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

表2 不同品種淮山全粉的色澤Table 2 Color attributes of yam flours of six yam varieties

表3 不同品種淮山全粉的物理性質(zhì)Table 3 Physical properties of yam flours of six yam varieties

由表2和表3可知，桂淮1號(hào)淮山全粉色澤、持水性在6個(gè)品種中相對(duì)較差，桂淮1號(hào)凍融穩(wěn)定性最好，適合于用于冷凍食品加工。桂淮2號(hào)全粉碘藍(lán)值最低，說(shuō)明其在加工過(guò)程中受到破壞程度最低，堆積密度最小，分散時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)。桂淮3號(hào)持油性最低和分散穩(wěn)定性最低。桂淮4號(hào)持水性最佳，凍融穩(wěn)定性最低。桂淮5號(hào)堆積密度最大，碘藍(lán)值最高，說(shuō)明其在加工過(guò)程中易受到破壞，導(dǎo)致游離淀粉增加。桂淮6號(hào)持油性最佳，分散時(shí)間最短，穩(wěn)定時(shí)間居中，說(shuō)明桂淮6號(hào)具有較理想的沖調(diào)性。一般來(lái)說(shuō)，持水力與淀粉和游離淀粉含量呈正相關(guān)，但淮山全粉中含有黏液質(zhì)成分，吸水后形成黏液，故持水力的變化并不完全與淀粉和游離淀粉含量呈正相關(guān)。桂淮6號(hào)的淮山全粉淀粉含量最高，游離淀粉含量?jī)H次于桂淮 5號(hào)，與一般性規(guī)律較為相符；桂淮4號(hào)淮山全粉的淀粉含量較高，游離淀粉含量卻較低，但持水力最佳。桂淮5號(hào)淮山全粉的總淀粉含量最低，游離淀粉含量最高，持水力較好；持水性表現(xiàn)最差的桂淮1號(hào)，淀粉和游離淀粉含量相比之下則均處于中等水平。持油性與樣粉的蛋白質(zhì)含量有關(guān)，蛋白質(zhì)含量越高，淮山全粉的持油能力越強(qiáng)。由表3可以看出，持油性高低順序?yàn)椋汗鸹?號(hào)＞桂淮4號(hào)＞桂淮5號(hào)＞桂淮1號(hào)＞桂淮2號(hào)＞桂淮3號(hào)，結(jié)合化學(xué)成分分析結(jié)果，蛋白質(zhì)含量桂淮6號(hào)、桂淮4號(hào)和桂淮5號(hào)均高于其他3個(gè)品種?；瓷饺鄣某钟湍芰γ黠@低于持水能力，說(shuō)明淮山全粉的親水性物質(zhì)更多?；瓷饺鄣闹饕锢硇再|(zhì)與小麥粉和馬鈴薯全粉相比較各有特色，淮山全粉的持水性處于6～9 g/g，介于馬鈴薯全粉的11～15 g/g和小麥粉的5～6 g/g之間[26]。

淮山全粉的持油性處于0.5～0.6 g/g范圍內(nèi)，馬鈴薯全粉的持油性約為0.6～1.0 g/g，小麥粉的持油性約為0.8～1.0 g/g，淮山全粉的持油性低于馬鈴薯全粉和小麥粉，相較而言，淮山全粉在食品配料中，可添加的食用油量較少，產(chǎn)品的含油量偏低。馬鈴薯全粉的析水率在50～60%，小麥粉的析水率在60～70%，而淮山全粉的析水率在 40～50%，凍融穩(wěn)定性優(yōu)于馬鈴薯粉和小麥粉。

2.5 不同品種淮山全粉活性成分分析

淮山中含有黃酮類物質(zhì)、多酚類物質(zhì)和尿囊素等多種活性成分，測(cè)定6個(gè)品種的淮山全粉的尿囊素、兒茶素、丁香酸和黃酮類物質(zhì)，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，6個(gè)品種間的活性成分存在顯著差異，桂淮6號(hào)品種淮山全粉中尿囊素含量最高，而兒茶素、丁香酸和黃酮含量較低，桂淮4號(hào)淮山全粉中兒茶素含量最高，達(dá)1.64 mg/g，桂淮5號(hào)淮山全粉中丁香酸和黃酮含量最高，分別達(dá) 0.58 mg/g和 0.94 mg/g，其余品種含量接近。小麥粉的淀粉含量約為70%，馬鈴薯粉的淀粉含量約為 70～80%[26]，本試驗(yàn)選用的淮山全粉淀粉含量略低于小麥粉和馬鈴薯淀粉，蛋白質(zhì)含量與小麥粉、馬鈴薯粉接近，是一種重要的碳水化合物來(lái)源，并且含有尿囊素、黃酮類化合物和多酚類物質(zhì)等活性成分，具備部分替代小麥粉用于食品加工中的應(yīng)用潛力。

表4 不同品種淮山全粉中活性成分（mg/g）Table 4 Active components of yam flours of six yam varieties

3 結(jié)論

6個(gè)品種淮山全粉的理化特性存在顯著差異。6個(gè)品種全粉中淀粉、總糖和蛋白質(zhì)含量分別為60.36～62.63%、72.32～78.77%和 12.0～13.0%，灰分為3.05～3.25%，脂肪含量約為0.5%，尿囊素、兒茶素、丁香酸和黃酮含量分別為26.48～69.08 mg/g、0.25～1.64 mg/g、0.32～0.58 mg/g和0.31～0.94 mg/g?；瓷饺鄣钠胶夂康停降葴鼐€屬于BET分類中的Ⅱ型吸附等溫線。桂淮6號(hào)、桂淮2號(hào)和桂淮3號(hào)淮山全粉平衡含水量高于其他品種。桂淮5號(hào)色澤最佳，碘藍(lán)值和白度最高，且丁香酸和黃酮含量最高。桂淮4號(hào)的持水力最佳，兒茶素含量最高。桂淮6號(hào)最短的分散時(shí)間，尿囊素含量最高，桂淮2號(hào)穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)，但分散時(shí)間最長(zhǎng)。桂淮1號(hào)凍融穩(wěn)定性最好，適合于用于冷凍食品加工。不同品種淮山全粉的性質(zhì)的差異可為品種選育、品種鑒定和開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供多種選擇，可根據(jù)不同加工領(lǐng)域的應(yīng)用需要，選擇不同品種淮山全粉。

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