超聲波和環(huán)氧丙烷改性馬鈴薯全粉的制備與性能研究

李小婉 李 晶 黎杉珊 申光輝 羅擎英 吳賀君 陳安均 張志清

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安 625014)

馬鈴薯(Solanum tuberosum)富含淀粉、蛋白質(zhì)、維生素和膳食纖維，且脂肪含量低，有利于控制體重增長，預(yù)防高血壓、高膽固醇及糖尿病等，是全球公認(rèn)的全營養(yǎng)食品。馬鈴薯全粉以馬鈴薯鮮薯為原料，經(jīng)清洗、去皮、切片、漂洗、蒸煮、冷卻、搗泥等工序加工而成[1]，包含了新鮮馬鈴薯除薯皮以外的全部干物質(zhì)，很大程度地保存了馬鈴薯的營養(yǎng)物質(zhì)。2015年農(nóng)業(yè)部確定了馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，馬鈴薯全粉作為馬鈴薯重要的深加工產(chǎn)品之一，其風(fēng)味佳、質(zhì)量穩(wěn)定性好且具有較好的加工特性，同時便于貯藏和運(yùn)輸，常作為基本原料和添加劑用于食品加工或者馬鈴薯全粉類食品開發(fā)，在國內(nèi)外均得到了快速的應(yīng)用及發(fā)展[2]。但馬鈴薯全粉普遍存在面筋蛋白含量低，凍融穩(wěn)定性差、易老化等缺點，限制了其應(yīng)用范圍，阻礙了馬鈴薯主糧化的推進(jìn)。

超聲波具有方向性好、能量高、穿透力強(qiáng)、安全性高、操作簡單的特點，是一種常用的物理改性方法[3]。超聲波通過空化和機(jī)械振動作用，可以使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)瞬間破裂，同時伴隨著熱效應(yīng)，不僅可以縮短改性時間，而且能避免高溫對原料的影響[4]。孫巖[5]利用超聲法對天然芋頭淀粉進(jìn)行改性，結(jié)果表明超聲處理時間為10 min、淀粉乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時，可獲得溶解度較好的超聲改性淀粉。羥丙基改性是一種常用的化學(xué)改性方式，多用于淀粉改性，環(huán)氧丙烷的醚化作用可以提高淀粉粘度穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性。目前羥丙基淀粉作為添加劑已在食品工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[6]。馬鈴薯全粉成分復(fù)雜，為改善其加工特性，拓寬其應(yīng)用范圍，通過物理或化學(xué)的方法對其進(jìn)行改性，在技術(shù)難度上較單純馬鈴薯淀粉改性更加困難，其改性后的全粉性質(zhì)和結(jié)構(gòu)變化也更加復(fù)雜。但由于馬鈴薯全粉極大程度地保留了馬鈴薯除薯皮以外的全部干物質(zhì)，較單純的馬鈴薯淀粉而言，具備更多的營養(yǎng)物質(zhì)，比起制備馬鈴薯淀粉過程，減少了其余物質(zhì)的浪費和損失，使馬鈴薯的利用更加高值化。目前許多研究仍停留在實驗室或中試階段，學(xué)者們主要針對馬鈴薯全粉的加工制備工藝和馬鈴薯全粉產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)行研究[7-9]，而鮮有對超聲波和環(huán)氧丙烷改性馬鈴薯全粉的報道。

本研究利用超聲波和環(huán)氧丙烷分別制備超聲波改性馬鈴薯全粉(ultrasonic modified potato flour，UF)和羥丙基馬鈴薯全粉(hydroxypropyl potato flour，HF)，并將正常馬鈴薯全粉(potato flour，PF)作為對照，研究其性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的差異變化，以期在馬鈴薯全粉的實際加工應(yīng)用中，提供更加符合品質(zhì)需求的改性全粉，為馬鈴薯全粉的綜合開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯(品種為青薯九號)，購于浦江縣李氏人家農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社；濃硫酸、硼酸、氫氧化鈉、甲基紅、溴甲酚綠、乙醇、碘、碘化鉀、鹽酸、乙酸鉛、乙醚、硫酸銅、硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀、亞甲藍(lán)、葡萄糖、1，2-丙二醇、茚三酮等(分析純)，環(huán)氧丙烷(化學(xué)純)，成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-2 數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇榮華儀器制造有限公司；101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，北京永光明醫(yī)療儀器有限公司；UV-3100PC 型紫外可見分光光度計，上海美譜達(dá)儀器有限公司；X-射線衍射儀，美國布魯克D8；ST16R 冷凍離心機(jī)、IS100 型傅里葉變換紅外光譜儀，美國賽默飛世爾科技；Q200DSC 差示掃描量熱儀，美國TA 儀器公司；PL-S80T 康士潔超聲波清洗機(jī)，東莞康士潔超聲波科技有限公司；Ultra 型掃描電子顯微鏡，德國卡爾-蔡司股份公司。

1.3 試驗方法

1．3．1 馬鈴薯全粉及改性全粉的制備

1．3．1．1 PF 的制備 馬鈴薯→挑選→去皮、清洗、切片→漂洗護(hù)色→蒸煮→冷凍(-20℃)→烘箱解凍(30～35℃)→離心脫水(7、8 min)→烘干(70 ～80℃)→磨碎→過篩(100 目)→PF。

1．3．1．2 UF 的制備 稱取100 g 馬鈴薯全粉，用蒸餾水調(diào)節(jié)至水分含量為25%，放入燒杯，密封后在室溫下平衡水分24 h。啟用數(shù)控超聲設(shè)備，設(shè)定頻率40 kHz，功率400 W，在40℃條件下超聲60 min，然后放在恒溫鼓風(fēng)干燥箱中40℃烘干，再用粉碎機(jī)粉碎，過100 目篩，待用。

1．3．1．3 HF 的制備 稱取一定量的馬鈴薯全粉和10%(占馬鈴薯全粉質(zhì)量分?jǐn)?shù))無水Na2SO4和1%(占馬鈴薯全粉質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaOH 于蒸餾水中，制成25%全粉乳；再緩慢加入9%(占馬鈴薯全粉質(zhì)量分?jǐn)?shù))環(huán)氧丙烷，混合均勻，密封，在40℃條件下恒溫反應(yīng)15 h，反應(yīng)完畢立即加入1 mol.L-1稀硫酸，將反應(yīng)產(chǎn)物中和至pH 值6．5，過濾，再用蒸餾水洗滌數(shù)次，在40℃烘箱中烘干，粉碎過篩，待用。根據(jù)《GB 29930-2013 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 羥丙基淀粉》[10]的要求檢測本試驗制得的HF，其色澤、狀態(tài)及氣味均符合感官要求，羥丙基含量為0．246 4%，符合國標(biāo)要求(＜7%)。

1．3．2 理化性能指標(biāo)測定及結(jié)構(gòu)表征

1．3．2．1 理化性能指標(biāo)測定 碘藍(lán)值的測定參考冷明新等[11]的方法。持油性的測定參考朱新鵬等[12]的方法。溶脹能力的測定參考劉駿[13]的方法。凍融穩(wěn)定性的測定參考黃巖等[14]的方法。透明度的測定參考陳佩等[15]的方法。

1．3．2．2 結(jié)構(gòu)表征分析 1)掃描電鏡分析(scanning electron microscopy，SEM)。將1．3．1．1、1．3．1．2 和

1．3．1．3 制備的全粉粘于薄層雙面膠，真空噴涂鉑金，采用掃描電鏡在10～15 kV 電壓的電子束中觀察全粉顆粒形態(tài)，并拍照。

2) 熱力學(xué)性質(zhì)分析( differential scanning calorimetry，DSC)。精確稱取5 mg 樣品于坩堝中，加入15 μL 蒸餾水，密封壓蓋后室溫下平衡24 h，然后置于差示掃描量熱儀中測定全粉的熱力學(xué)特性，升溫速度10℃.min-1，溫度掃描范圍為20～250℃。

3)傅里葉變換紅外光譜分析(fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR)。采用KBr 粉末壓片法，將全粉樣品分散在KBr 中壓成透明薄片，采用紅外光譜儀在400 ～4 000 cm-1范圍內(nèi)進(jìn)行測定。并利用OMNIC 軟件對樣品的紅外光譜圖進(jìn)行分析。

4)X-射線衍射分析(X-ray diffraction，XRD)。采用X-射線衍射儀測定，測試條件：特征射線Cu Kα，管壓40 kV，電流100 mA，掃描速率4°.min-1，測量角度2θ ＝5～60°，步長0．02°，發(fā)散狹縫1°，防發(fā)散狹縫1°，接收狹縫0．16 mm[16]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 23．0、Origin 9．0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種類馬鈴薯全粉的理化性能指標(biāo)

碘藍(lán)值表征馬鈴薯全粉中游離淀粉與碘結(jié)合的能力，其值越大，說明結(jié)合碘的能力越強(qiáng)。由圖1-A 可知，與PF 相比，UF 和HF 的碘藍(lán)值分別顯著降低至8．10 和6．61(P＜0．05)。究其原因，可能在超聲波和環(huán)氧丙烷處理過程中，游離淀粉之間相互形成了致密的結(jié)晶，結(jié)晶的淀粉分子相互包裹，與碘作用的機(jī)會減少；或是經(jīng)改性后，游離淀粉顆粒中的直鏈淀粉分子剛性增強(qiáng)，不能較好地與碘分子形成復(fù)合物，所以其碘藍(lán)值降低[17-18]?？梢姡? 種處理方式均對PF 中淀粉產(chǎn)生了一定的影響。

由圖1-B 可知，UF 的持油性(3．07%) 與PF(3．10%)相比差異不顯著(P＞0．05)。Chen 等[19]發(fā)現(xiàn)經(jīng)超聲處理后的馬鈴薯全粉顆粒尺寸增大，有效接觸面積減小，導(dǎo)致持油性顯著降低。本試驗與前人研究結(jié)果不同可能是品種不同導(dǎo)致的。而本試驗中HF的持油性(3．86%)較PF 顯著提高，分析認(rèn)為是醚化反應(yīng)使得淀粉斷裂，引入羥丙基基團(tuán)，導(dǎo)致親油基團(tuán)增多，且細(xì)胞破裂增加了與油相互作用的表面積，最終使其持油性升高[16]。

圖1 不同種類馬鈴薯全粉的加工性能指標(biāo)變化Fig.1 The changes of processing properties of different types of potato flour

溶解度反映樣品與水之間作用的大小，溶解度越高，相容性越好。由圖1-C 可知，與PF 相比，UF(18．33%)和HF(17．33%)的溶解度顯著升高，原因是在超聲作用下，水分子裂解為自由基作用于淀粉，淀粉斷裂增加了短鏈分子數(shù)量，增強(qiáng)了其與水分子的作用，導(dǎo)致溶解度升高[20]。Jackson 等[21]用中等強(qiáng)度的超聲波處理淀粉發(fā)現(xiàn)淀粉的水溶性提高，與本研究結(jié)果一致。說明一定的超聲波作用可以提高馬鈴薯全粉的溶解度，超聲波改性馬鈴薯全粉可作為高水分含量食品的原料，且在使用時可縮短蒸煮加熱時間。膨脹度反映顆粒內(nèi)鍵的結(jié)合程度[22]。由圖1-D 可知，與PF 的膨脹度(14．73%)相比，UF 的膨脹度(14．53%)無顯著差異，而HF 的膨脹度(15．47%)顯著提高。這與Yang等[23]研究羥丙基玉米淀粉的結(jié)果一致，羥丙基化淀粉溶脹能力的增加表明摻入羥丙基會破壞淀粉鏈內(nèi)和淀粉鏈之間的分子內(nèi)和分子間氫鍵，從而削弱顆粒結(jié)構(gòu)并增加水的可及性。

凍融穩(wěn)定性反映冷凍貯存食品的品質(zhì)，用每克樣品的析水力體現(xiàn)，析水力越小，凍融穩(wěn)定性越好。由圖1-E 可知，UF 和HF 的析水力(均為0．28%)均顯著低于PF(0．34%)，說明超聲波處理和環(huán)氧丙烷醚化處理能提高馬鈴薯全粉的凍融穩(wěn)定性。UF 析水力降低的原因可能是在超聲作用下，馬鈴薯全粉中溶劑(水)分子運(yùn)動加快，導(dǎo)致其與不太運(yùn)動的淀粉大分子間的摩擦加大，進(jìn)而破壞C-C 鍵，使得淀粉分子鏈發(fā)生斷裂，這些斷裂的淀粉分子鏈又重新排列形成有序的結(jié)構(gòu)[24]，使其不易析出水分。另外，Hu 等[25]指出高強(qiáng)度的超聲波處理能增強(qiáng)蛋白的持水能力，從而增強(qiáng)全粉的鎖水能力，導(dǎo)致其析水能力變?nèi)?。HF 析水力降低可能是羥丙基龐大的空間效應(yīng)阻止了淀粉鏈的正確排列，并且親水性羥丙基阻止了全粉糊中水的釋放[23]，導(dǎo)致析水力減弱，凍融穩(wěn)定性增強(qiáng)。

由圖1-F 可知，PF 經(jīng)超聲波處理和與環(huán)氧丙烷反應(yīng)后，其透明度從71．06%分別顯著升高至76．9%(UF)和90．14%(HF)。直鏈淀粉含量多的淀粉分子易形成卷曲形態(tài)的分子內(nèi)氫鍵，因此全粉糊的透明度低[26]。超聲波處理降低了直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)從而減少了直鏈淀粉間的氫鍵締合，另外，由于結(jié)構(gòu)障礙，支鏈淀粉側(cè)鏈氫鍵形成度不高，利于透明度增加[27]。此外，淀粉糊透明度與溶脹、分散程度也有一定的聯(lián)系，分散程度越大越均勻，透明度越大[28]。羥丙基基團(tuán)的引入使得HF 的透明度較PF 有顯著提高，說明其溶脹性能較好，與前文HF 溶脹度的結(jié)果分析相符。與Yang 等[23]探究羥丙基化糯米淀粉得到了相同的結(jié)果。這是因為羥丙基基團(tuán)中的羧基是親水性基因，其會與直鏈淀粉中的羥基形成分子內(nèi)氫鍵，破壞直鏈淀粉分子的直線性結(jié)構(gòu)，也會在支鏈淀粉分支部分產(chǎn)生空間障礙，阻礙淀粉分子間氫鍵的形成，使其不易重新排列和締合[28]。

2.2 不同種類馬鈴薯全粉的結(jié)構(gòu)表征

由SEM 分析可知， PF 呈塊狀、碎片狀和絮狀等不規(guī)則形狀，表面或光滑、或凹凸不平、或有明顯裂紋，可見區(qū)域無完整淀粉顆粒存在(圖2-A)。這是由于在制備全粉的過程中，加熱使淀粉顆粒結(jié)構(gòu)被破壞[29]。UF 絮狀和片狀大幅度減少，表面粗糙，并有明顯的褶皺，顆粒尺寸變大，有明顯的黏結(jié)現(xiàn)象(圖2-B)。這是因為超聲波劇烈的振動作用增大了水分子動能，促使其從中心向表面遷移，而馬鈴薯全粉表面含有過量的水分，使其在熱能作用下發(fā)生糊化，黏度增大，導(dǎo)致黏結(jié)現(xiàn)象。藍(lán)平等[30]在微波-超聲波輔助制備羥丙基木薯淀粉的表征中也出現(xiàn)了較為明顯的黏結(jié)現(xiàn)象。HF碎片狀和絮狀形態(tài)消失，表面相對更光滑，同樣出現(xiàn)了黏結(jié)現(xiàn)象(圖2-C)。這與醚化劑用量及反應(yīng)體系的加堿量有關(guān)，淀粉顆粒受到堿性試劑的影響，導(dǎo)致形態(tài)改變和部分糊化[28]。

圖2 不同種類馬鈴薯全粉的電鏡掃描結(jié)果Fig.2 Scanning electron microscopy results of different types of potato flour

PF 的糊化水平用△H 表示，其值越高，糊化度越低[31]。馬鈴薯脫水制品的可再加工性與糊化特性密切相關(guān)，糊化水平越高，可再加工性越差，越難以應(yīng)用于我國傳統(tǒng)的蒸煮主食[31]。糊化溫度取決于分子間的結(jié)合力以及淀粉結(jié)晶區(qū)的分子結(jié)構(gòu)等。TC-To反映了淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)晶體的多樣化程度，其值越大，多樣化程度越高[24]。由表1 可知，與PF 相比，UF 的To顯著增加。超聲波可使淀粉大分子鏈降解，分子量變小并趨于某一特定范圍，淀粉結(jié)構(gòu)變得更有序，較難發(fā)生熔融，需要更高的溫度來破壞其有序結(jié)構(gòu)[24，32]；此外，經(jīng)超聲波處理后馬鈴薯全粉中的蛋白體緊密包裹在淀粉體周圍，阻止了水分的進(jìn)入，需要更多的初始能量來破壞這一結(jié)合體，表現(xiàn)為To升高[31]?！鱄 主要反映雙螺旋結(jié)構(gòu)的破壞程度[24]。與PF 相比，UF 的△H 顯著降低，表明在超聲處理過程中淀粉顆粒內(nèi)無定型區(qū)的一些雙螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，雙螺旋結(jié)構(gòu)間的作用力減弱[31]，淀粉在糊化過程中無需較多的熱量去解旋雙螺旋結(jié)構(gòu)，所以△H 降低[24]；或是全粉中的脂質(zhì)與淀粉顆粒中的直鏈淀粉形成復(fù)合物，使淀粉顆粒無定型區(qū)的崩潰加速，直接表現(xiàn)為△H 降低[33]。本研究結(jié)果與羅志剛等[24]改性玉米淀粉的結(jié)果一致，而趙奕玲等[32]發(fā)現(xiàn)超聲處理木薯淀粉的△H 基本不變，推測與原料不同有關(guān)。與PF相比，HF 的△H 顯著升高，表明雙螺旋結(jié)構(gòu)未被破壞，甚至加強(qiáng)了其雙螺旋結(jié)構(gòu)之間的作用力，或者反應(yīng)過程中分子物質(zhì)再聚合[34]，導(dǎo)致其糊化需要更多的熱量，△H 升高。另外，HF 的TC- To值較PF 增大，說明馬鈴薯全粉經(jīng)環(huán)氧丙烷醚化后，得到的羥丙基馬鈴薯全粉中淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)晶體的多樣化程度變大，更能說明在此過程中全粉顆粒內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)增加。這與李芬芬等[35]研究西米淀粉熱性質(zhì)的結(jié)果相似。

表1 不同種類馬鈴薯全粉的熱特性參數(shù)Table 1 Thermal parameters of different types of potato flour

由圖3 可知，3 個樣品的紅外圖譜均主要為單峰，且UF 與PF 相比無明顯差別，各特征基團(tuán)的吸收峰位置、形狀大致相同，兩者在3 425．76 cm-1處出現(xiàn)強(qiáng)且寬的吸收峰，是羥基締合的O-H 伸縮振動，為薯類作物特有的吸收峰[29]，而HF 的O-H 伸縮振動峰向低波數(shù)偏移，且峰強(qiáng)度較PF 減弱，說明環(huán)氧丙烷處理改變了氫鍵的作用力；3 個樣品均在2 928 cm-1附近出現(xiàn)中等強(qiáng)度的吸收峰，此位置代表-CH2-的不對稱伸縮振動[29]，HF 的-CH2-振動減弱，這可能是由于其淀粉晶體發(fā)生了變化[32]；PF 在1 618 ～1 560、1 520 ～1 470、1 400～1 390 cm-1處具有強(qiáng)到中等的吸收峰，是C ＝C 環(huán)拉伸振動的結(jié)果；UF 在1 370～1 470 cm-1出現(xiàn)的吸收峰代表-CH3-的變形振動，其中不對稱的-CH3的變形吸收頻帶與-CH2的剪刀振動重疊，-CH2的剪刀振動發(fā)生在1 490～1 440 cm-1處，因為1 500～1 200 cm-1是蛋白質(zhì)和多糖的混合振動吸收區(qū)[29]，說明超聲處理在一定程度上改變了馬鈴薯全粉中蛋白質(zhì)或多糖的結(jié)構(gòu)；此外，在UF 中出現(xiàn)了以720 cm-1為中心的-CH2搖擺吸收，而當(dāng)相鄰的亞甲基基團(tuán)達(dá)到10 個左右時，這種吸收才會分裂為2 個帶，說明超聲處理增加了亞甲基基團(tuán)；HF 在1 110．8 cm-1處出現(xiàn)了新的吸收峰，這是醚振動的特征峰，表明醚化反應(yīng)確實發(fā)生。

圖3 不同種類馬鈴薯全粉的紅外光譜圖Fig.3 Infrared spectrum of different types of potato flour

X-射線衍射圖反映樣品的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，衍射譜圖中的峰高(衍射強(qiáng)度)和半峰寬(衍射角)與內(nèi)部結(jié)晶區(qū)的晶粒大小有關(guān)，晶粒越大，衍射峰越高，半峰寬越小[32]。由圖4 可知，UF 在13°～20°范圍附近，出峰位置和峰形與PF 相似，仍保持了PF 原有的晶型，但峰強(qiáng)度稍增強(qiáng)，說明其結(jié)晶度增加，這與閆巧珍[16]的結(jié)果類似，可能是在超聲處理過程中，淀粉大分子鏈被破壞變短，然后短鏈分子相互作用，晶體間間距縮小，導(dǎo)致結(jié)晶結(jié)構(gòu)更加緊密。Zhu[3]也指出超聲處理對馬鈴薯淀粉的多晶型影響不大。與PF 的X-射線衍射圖譜相比，HF 的衍射吸收峰并未發(fā)生明顯變化，說明醚化過程并未破壞淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)；彌散區(qū)的衍射強(qiáng)度增強(qiáng)，表明發(fā)生反應(yīng)后，淀粉保持原有的結(jié)晶區(qū)，反應(yīng)主要發(fā)生無定型區(qū)。藍(lán)平等[30]在微波-超聲波輔助制備羥丙基木薯淀粉及表征中也有相同的發(fā)現(xiàn)，李芬芬等[35]也發(fā)現(xiàn)西米淀粉經(jīng)羥丙基醚化后，結(jié)晶結(jié)構(gòu)與晶型無明顯變化。

圖4 不同種類馬鈴薯全粉的X-射線衍射圖Fig.4 X-ray diffractometry of different types of potato flour

3 討論

近年來，學(xué)者們關(guān)于馬鈴薯全粉的研究主要停留在馬鈴薯全粉的品種篩選、制備工藝和馬鈴薯全粉產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域[7-9，36]，而對于馬鈴薯全粉的性質(zhì)及改性研究鮮有報道。本試驗采用超聲波和環(huán)氧丙烷醚化2種處理方式對馬鈴薯全粉進(jìn)行改性，并比較分析了3種全粉的加工性能，初步探究了不同馬鈴薯全粉的功能性質(zhì)差異，結(jié)果表明超聲波改性馬鈴薯全粉和羥丙基馬鈴薯全粉的碘藍(lán)值和析水力均顯著低于未改性馬鈴薯全粉，表明2 種改性方式都提高了其凍融穩(wěn)定性和全粉品質(zhì)，這2 種改性的馬鈴薯全粉更適用于加工冷凍產(chǎn)品，如速凍薯泥和速凍水餃等。閆巧珍等[37]認(rèn)為膨脹度降低是由于超聲波使淀粉鏈斷裂，蛋白質(zhì)變性等，短鏈分子與脂肪、變性蛋白等物質(zhì)發(fā)生交聯(lián)，形成淀粉-脂肪和淀粉-變性蛋白等抑制膨脹的物質(zhì)；而羅志剛等[24]用超聲波處理玉米淀粉后則出現(xiàn)了膨脹度增大的情況。本研究結(jié)果與上述報道不一致可能是由于原料、品種的差異[38]，同時可能與改性處理條件也有一定的關(guān)系。超聲波改性馬鈴薯全粉和羥丙基馬鈴薯全粉的透明度較未改性馬鈴薯全粉均顯著提高。對于制造凝膠狀食品、臘腸、果凍等產(chǎn)品來說，透明度越高越好。

本試驗進(jìn)一步對3 種馬鈴薯全粉的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，掃描電鏡發(fā)現(xiàn)，與未改性馬鈴薯全粉相比，超聲波和羥丙基醚化處理后，馬鈴薯全粉的碎片狀和絮狀形態(tài)消失，都有明顯的黏結(jié)現(xiàn)象，這與田鑫[29]和藍(lán)平等[30]的研究一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，超聲波改性馬鈴薯全粉的表面更加粗糙，而羥丙基馬鈴薯全粉的表面相對光滑，2 種改性處理方式對馬鈴薯全粉的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了不同的影響。DSC 結(jié)果表明，超聲波改性馬鈴薯全粉和羥丙基馬鈴薯全粉的糊化起始溫度均比未改性馬鈴薯全粉高，說明2 種改性處理改善了其熱穩(wěn)定性，與羅志剛等[24]和李芬芬等[35]的研究結(jié)果相似。從紅外光譜圖和X-射線衍射圖可以看出，3 種馬鈴薯全粉的峰型有一定的差異，峰強(qiáng)度均增強(qiáng)，與未改性馬鈴薯全粉相比，2 種改性全粉的結(jié)晶度增大，可驗證DSC 熱穩(wěn)定性提高的結(jié)果。熱穩(wěn)定性影響食品可再加工性，熱穩(wěn)定性越高，可再加工性越好。

隨著主糧化戰(zhàn)略的推進(jìn)，馬鈴薯全粉因很大程度地保留了馬鈴薯除薯皮以外的營養(yǎng)物質(zhì)，且具有耐儲存，便于運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點，在深加工產(chǎn)品中越來越受到重視，但其凍融穩(wěn)定性差、易老化、在產(chǎn)品中添加量低等缺點，限制了馬鈴薯全粉的應(yīng)用。本研究采用超聲波和環(huán)氧丙烷醚化作用對馬鈴薯全粉進(jìn)行改性處理，并對其加工功能性指標(biāo)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，可為馬鈴薯全粉的實際加工應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)，研發(fā)更加符合品質(zhì)需求的改性全粉，如本試驗制得的2 種改性馬鈴薯全粉的凍融穩(wěn)定性、溶解度和透明度更優(yōu)，適用于制作冷凍類或凝膠類的馬鈴薯全粉產(chǎn)品，或?qū)⑵浼尤氘a(chǎn)品中可提高產(chǎn)品加工品質(zhì)，或在產(chǎn)品配方中替代凍融穩(wěn)定性、溶解度和透明度較優(yōu)良的改性馬鈴薯淀粉，有助于改善產(chǎn)品品質(zhì)。

4 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)超聲波和環(huán)氧丙烷醚化過程對馬鈴薯全粉的功能性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)等均有明顯影響。超聲波和環(huán)氧丙烷處理均顯著降低了馬鈴薯全粉的碘藍(lán)值，提高了其凍融穩(wěn)定性、透明度和溶解度，環(huán)氧丙烷處理均顯著增加了其膨脹度和持油性。掃描電鏡表明，2 種改性全粉的碎片和絮狀形態(tài)消失，均出現(xiàn)了黏結(jié)現(xiàn)象，X-射線衍射表明改性后的全粉結(jié)晶度較未改性馬鈴薯全粉增大，反應(yīng)主要發(fā)生在無定型區(qū)，超聲和環(huán)氧丙烷處理均提高了馬鈴薯全粉的熱穩(wěn)定性?？梢?，超聲波技術(shù)和環(huán)氧丙烷的醚化作用對馬鈴薯全粉功能性質(zhì)和結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生了明顯影響。