NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥品質(zhì)特性的影響

王相甜，木泰華，馬夢(mèng)梅

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052）

（2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

隨著小麥供給形勢(shì)緊張，全球糧食安全面臨巨大考驗(yàn)。馬鈴薯作為第四大重要糧食作物，富含淀粉、蛋白質(zhì)、膳食纖維等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值全球公認(rèn)[1]。我國(guó)馬鈴薯資源豐富，種植面積和產(chǎn)量均居世界首位[2]，在保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家糧食安全方面發(fā)揮著重要作用。自2015年我國(guó)啟動(dòng)馬鈴薯主食化戰(zhàn)略以來(lái)，以馬鈴薯全粉為原料生產(chǎn)饅頭、面條等主食產(chǎn)品已成為現(xiàn)實(shí)[3]。然而，馬鈴薯全粉加工能耗大、成本高，且全粉中的淀粉已完全糊化，加工適宜性差。因此，研發(fā)加工能耗低及品質(zhì)特性好的新型馬鈴薯泥代替馬鈴薯全粉至關(guān)重要。

淀粉是馬鈴薯泥的主要成分[4]，因缺乏面筋蛋白，無(wú)法形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其加工制品易出現(xiàn)黏度及硬度大、彈性小、凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松散等瓶頸問(wèn)題[5]。已有研究表明，Na+、K+等可顯著改善馬鈴薯淀粉、玉米淀粉和小麥淀粉的凝膠強(qiáng)度[6,7]，提高木瓜蛋白的硬度及黏附性[8]，而Ca2+、Mg2+等可降低玉米淀粉、大米淀粉的回生速率[9]，提高蛋清蛋白及大豆蛋白的凝膠強(qiáng)度[10]；這與鹽離子可改變淀粉與蛋白質(zhì)分子的溶解度、靜電相互作用、水合作用等有關(guān)[9]。此外，當(dāng)pH由2增大至10時(shí)，玉米淀粉的凝膠硬度及馬鈴薯淀粉的糊化溫度、峰值黏度可顯著增大[7]；而pH由6.5增大至12.5時(shí)，大豆乳清蛋白的亮度降低，果膠-乳清蛋白溶液黏度逐漸減小[11,12]。這可能是因?yàn)閜H通過(guò)影響淀粉或蛋白質(zhì)的氫鍵形成能力來(lái)改變凝膠體系的色澤和糊化特性[11]。據(jù)此，我們推測(cè)，通過(guò)添加鹽離子或調(diào)節(jié)pH可改善馬鈴薯泥的品質(zhì)特性，然而該方面研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

本研究以蒸制熟化的馬鈴薯為對(duì)象，研究不同NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥色澤、流變學(xué)特性、質(zhì)構(gòu)特性、微觀(guān)結(jié)構(gòu)等的影響規(guī)律，并揭示其對(duì)馬鈴薯泥品質(zhì)特性的作用機(jī)制，從而為馬鈴薯泥應(yīng)用于主食及休閑食品的生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯（品種：新大坪）由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

淀粉試劑盒，愛(ài)爾蘭Megazyme公司；異硫氰酸熒光素（FITC）、羅丹明B熒光染色液，北京索萊寶科技有限公司；二甲基亞砜（DMSO），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

CD-07型電動(dòng)捶泥機(jī)，長(zhǎng)沙昌合機(jī)械有限公司；MesoMR23-060H-I型核磁共振分析系統(tǒng)，上海紐邁電子科技有限公司；DigiEye數(shù)慧眼圖像顏色管理系統(tǒng)（電子眼分析儀），英國(guó)Verivide公司；MCR-301型應(yīng)變控制流變儀，奧地利安東帕公司；TA-XT2i型物性測(cè)試儀，英國(guó)Stable Micro System公司；Leica TCS SP2型激光共聚焦顯微鏡，德國(guó)Leica公司；S-3400掃描電子顯微鏡，株式會(huì)社日立制作所；TENSOR27型傅里葉紅外光譜儀，德國(guó)布魯克光譜儀器公司；XPert PRO多用途粉末衍射儀，荷蘭帕納科公司。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯泥的制作

新鮮馬鈴薯經(jīng)清洗、去皮、切片（2～3 mm）、蒸制15 min并冷卻至室溫后，分別添加0%、0.5%、1.0% NaCl（m/m，以薯泥計(jì)），或用食品級(jí)檸檬酸調(diào)節(jié)馬鈴薯泥的pH至6、小蘇打調(diào)整馬鈴薯泥的pH至7、8后，放入自動(dòng)捶泥機(jī)，在頻率為72次/min下捶打30 min。

新鮮馬鈴薯泥用于測(cè)定色澤、流變學(xué)特性、質(zhì)構(gòu)特性以及水分含量、水分分布狀態(tài)、激光共聚焦顯微鏡。冷凍干燥的馬鈴薯泥用于測(cè)定直鏈淀粉/支鏈淀粉含量比例（直/支比）、相對(duì)結(jié)晶度、傅里葉變換紅外光譜等。

1.3.2 馬鈴薯泥的色澤測(cè)定

電子眼分析儀開(kāi)機(jī)穩(wěn)定10 min，使用5 mm光圈，待校正結(jié)束后，將馬鈴薯泥放置儀器正中，逐個(gè)采集圖像及數(shù)據(jù)。

1.3.3 馬鈴薯泥的流變學(xué)特性

采用平板-平板測(cè)量系統(tǒng)，探頭（PP25）起始高度為70 mm，設(shè)置間隙1.5 mm，溫度25 ℃，將馬鈴薯泥放置在平行板上并覆蓋硅油，防止測(cè)試過(guò)程中水分損失[5,13]。

1.3.3.1 靜態(tài)流變學(xué)特性

剪切速率掃描范圍0.01～10 rad/s，測(cè)定樣品的黏度（η）隨剪切速率（γ）變化情況。剪切應(yīng)力（τ）與剪切速率（γ）的關(guān)系可采用Power-Law模型分析：

式中：

k——黏度系數(shù)，Pa·sn；

n——流體指數(shù)。

1.3.3.2 動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性

應(yīng)變掃描范圍為0.01%～10%，測(cè)定儲(chǔ)能模量（G′）及損耗模量（G″）隨應(yīng)變（Strain）變化情況。用RHEOPLUS/32軟件確定線(xiàn)性粘彈性區(qū)間（LVR）。

在LVR范圍內(nèi)，角頻率（ω）由0.1增大到10 rad/s，得到G′及G″隨頻率變化的結(jié)果。馬鈴薯泥的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性采用Power Law模型分析：

式中：

z′——G′對(duì)ω的依賴(lài)程度；

k——強(qiáng)度。

1.3.4 馬鈴薯泥的質(zhì)構(gòu)特性分析

采用質(zhì)地剖面分析（TPA）模式，P/36R探頭進(jìn)行測(cè)定。測(cè)試前、測(cè)試時(shí)、測(cè)試后速度分別為2.0 mm/s、1.0 mm/s、1.0 mm/s，觸發(fā)力5 g，壓縮比40%[8]。

1.3.5 馬鈴薯泥的微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析

1.3.5.1 激光掃描共聚焦顯微鏡（CLSM）分析

取適量馬鈴薯泥，分別用濃度為0.25%（m/m）的FITC和0.025%（m/m）的羅丹明B熒光染液進(jìn)行染色，于顯微鏡下觀(guān)察。物鏡放大倍數(shù)20×，目鏡放大倍數(shù)10×，F(xiàn)ITC和羅丹明B的激發(fā)波長(zhǎng)分別為488和568 nm，發(fā)射波長(zhǎng)分別為518和625 nm[14]。

1.3.5.2 掃描電子顯微鏡（SEM）分析

干燥后的馬鈴薯泥切取橫切面（長(zhǎng)×寬×高=5 mm×5 mm×1 mm），固定于導(dǎo)電金屬樣品臺(tái)上，真空條件下噴金處理，噴金厚度為15 nm。樣品臺(tái)置于5 kV加速電壓下觀(guān)測(cè)，放大倍數(shù)為150×[5]。

1.3.6 馬鈴薯泥的水分含量及水分分布狀態(tài)測(cè)定

1.3.6.1 水分含量

將干燥的空鋁盒及蓋玻片放置于快速水分測(cè)定儀中恒重調(diào)零，取出蓋玻片將馬鈴薯泥（0.600～0.700 g）均勻平鋪在蓋玻片上，放置于快速水分干燥儀中干燥20～30 min。

1.3.6.2 水分分布狀態(tài)（1H NMR）

稱(chēng)取30.0 g馬鈴薯泥放置于永久磁場(chǎng)中心位置，用CPMG脈沖序列進(jìn)行掃描，磁體輕度（BO）=0.47 T，線(xiàn)圈直徑60 mm，磁體溫度32 ℃。共振頻率SF=23.2 MHz，采樣間隔時(shí)間17 μs，回波時(shí)間400 μs，循環(huán)時(shí)間1500 ms，回波數(shù)NECH=5000，累加次數(shù)NS=4次[15]。

1.3.7 馬鈴薯泥的X-射線(xiàn)衍射（XRD）測(cè)定

凍干后的馬鈴薯粉于XRD下進(jìn)行分析檢測(cè)，掃描電壓40 kV掃描電流40 mA，用CuKα輻射源，λ=1.5406，衍射角2θ掃描角度為5～40 °，掃描速度0.17 °/s。采用JADE 6.5計(jì)算淀粉相對(duì)結(jié)晶度[16]。

式中：

Dc——相對(duì)結(jié)晶度，%；

Ac——結(jié)晶區(qū)；

Aa——非晶區(qū)。

1.3.8 馬鈴薯泥中淀粉直鏈/支鏈比值測(cè)定

利用淀粉試劑盒并參照使用說(shuō)明書(shū)方法進(jìn)行測(cè)定。簡(jiǎn)述如下：粉碎后的樣品用DMSO在沸水浴中溶解15 min，并間歇漩渦混合防止凝膠沉淀，室溫下靜置5 min，加入95%（V/V）乙醇形成淀粉沉淀物，靜置15 min后離心，棄上清液，加入DMSO使之溶解，分別于510 nm下讀取直鏈淀粉及總淀粉吸光度。

1.3.9 馬鈴薯泥的傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析

馬鈴薯泥凍干粉與KBr（1:50，m/m）混合研磨20 s后壓片。在4000～400 cm-1頻數(shù)范圍內(nèi)，累計(jì)掃描64次，掃描分辨率為4 cm-1。采用OriginPro8.5計(jì)算蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)[5]。

1.3.10 統(tǒng)計(jì)分析

所有試驗(yàn)重復(fù)測(cè)定三次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。用SPSS 21軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行方差分析，p＜0.05時(shí)具有顯著性差異，利用OriginPro 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥色澤的影響

圖1 不同NaCl添加量（a）及pH（b）的馬鈴薯泥電子眼分析儀掃描圖Fig.1 Effects of NaCl addition (a) and pH (b) on the digieye of mashed potatoes

不同NaCl添加量對(duì)馬鈴薯泥色澤影響見(jiàn)圖1a，隨著NaCl添加量的增加，馬鈴薯泥的亮度（L*）增大。為了定量研究NaCl添加量對(duì)馬鈴薯泥亮度、紅度（a*）、黃度（b*）的影響，采用電子眼分析儀自帶軟件計(jì)算L*、a*、b*，結(jié)果見(jiàn)表1。當(dāng)NaCl添加量為1.0%時(shí)，與未添加NaCl相比，L*增加了2.44，a*增加了1.03；而b*隨NaCl添加量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。白潔等[17]研究發(fā)現(xiàn)，添加KAl(SO4)2（0.5%、1.0%，m/m）可顯著提高豌豆淀粉凝膠L*，但a*、b*無(wú)顯著性差異。其原因是鹽離子可增加蛋白質(zhì)分子表面的電荷，增強(qiáng)蛋白質(zhì)與水分子的作用力，發(fā)生鹽溶現(xiàn)象[18]，從而提高亮度。

表1 不同NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥色澤的影響Table 1 Effects of NaCl addition and pH on the color of mashed potatoes

不同pH對(duì)馬鈴薯泥色澤的影響見(jiàn)圖1b，當(dāng)pH由6增加至8時(shí)，馬鈴薯泥逐漸變暗。從表1中也可以看出，隨pH的增加，馬鈴薯泥的L*由88.74降低至74.76，a*由-0.72增大至2.04，b*由21.41降低至11.37。陳海英等[19]采用不同pH（1～10）對(duì)水蜜桃進(jìn)行浸漬，結(jié)果顯示水蜜桃L*值在堿性溶液中降低，這是由于水蜜桃中的酚類(lèi)物質(zhì)被氧化成苯醌，并生成褐色物質(zhì)。在堿性條件下捶制馬鈴薯泥，使其細(xì)胞壁通透性增強(qiáng)，細(xì)胞中的酚類(lèi)物質(zhì)、色素類(lèi)物質(zhì)（如花色苷等）被釋放[20]，易被氧化形成褐色物質(zhì)。

2.2 NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥流變學(xué)特性的影響

2.2.1 NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥靜態(tài)流變學(xué)特性的影響

靜態(tài)流變學(xué)主要研究剪切應(yīng)力和表觀(guān)黏度隨剪切速率變化的規(guī)律。由圖2a可知，未添加及添加NaCl后，馬鈴薯泥的黏度均隨剪切速率的增加而減小，呈現(xiàn)剪切變稀的現(xiàn)象。在NaCl添加量為0.5%時(shí)，馬鈴薯泥的表觀(guān)黏度最大。用公式（1）對(duì)圖2a進(jìn)行擬合，n為流動(dòng)特征指數(shù)，n值越小，假塑性越強(qiáng)；k為稠度系數(shù)，k值越大說(shuō)明稠度越高[21]。從表2中可以看出，R2均大于0.90，說(shuō)明方程擬合較好。同時(shí)，該結(jié)果也表明，NaCl添加量對(duì)馬鈴薯泥的n值無(wú)顯著性影響，但可顯著提高馬鈴薯泥的稠度系數(shù)（p＜0.05），當(dāng)NaCl添加量為0.5%時(shí)，稠度系數(shù)最大（605.88 Pa·sn）。可能的原因是，陽(yáng)離子的交聯(lián)作用使淀粉、蛋白質(zhì)等分子間的纏繞作用增強(qiáng)或陰陽(yáng)離子間的靜電作用力增加，從而使體系流動(dòng)阻力增大[22]。鄭桐等[23]研究表明，添加NaCl、KCl（0.1～1.0 mol/L）對(duì)豌豆淀粉的n值影響較小，但k值均增大，說(shuō)明鹽離子對(duì)淀粉體系有增稠作用，這與本研究結(jié)果相似。

圖2 不同NaCl添加量（a）及pH（b）對(duì)馬鈴薯泥靜態(tài)流變學(xué)特性的影響Fig.2 Effects of NaCl addition (a) and pH (b) on static rheological parameters of mashed potatoes

表2 不同NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥靜態(tài)流變學(xué)參數(shù)的影響Tabel 2 Effects of NaCl addition and pH on static rheological parameters of mashed potatoes

不同pH下馬鈴薯泥也呈現(xiàn)剪切變稀特性（圖2b），pH為6時(shí)，馬鈴薯泥的表觀(guān)黏度最大。由表2看出，隨pH的增加，馬鈴薯泥的稠度由1020.20 Pa·sn降低至315.25 Pa·sn，說(shuō)明馬鈴薯泥的流動(dòng)性增強(qiáng)。陳政等[13]研究發(fā)現(xiàn)，蓮子淀粉糊在pH為5時(shí)表觀(guān)黏度最大，且k值隨pH的增加而減小，這與本研究的趨勢(shì)一致。這是因?yàn)?，在弱酸性條件下馬鈴薯泥中淀粉、蛋白質(zhì)等大分子的氫鍵結(jié)合能力增加，形成更有序的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使馬鈴薯泥較為粘稠，不易流動(dòng)，穩(wěn)定性增強(qiáng)[24]。

2.2.2 NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的影響

動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性可以反映凝膠體系的穩(wěn)定性，其中，儲(chǔ)存模量（G′）反映凝膠發(fā)生形變后恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)的能力，損耗模量（G″）反映凝膠為了抵抗黏性阻力而損失的能量[25]。由圖3a、b可以看出，G′＞G″，說(shuō)明馬鈴薯泥表現(xiàn)為彈性行為，且NaCl添加量為0.5%時(shí)，馬鈴薯泥G′和G″最大。用公式（2）進(jìn)行擬合得到流變學(xué)參數(shù)，其中，z′表示馬鈴薯泥的頻率依賴(lài)程度及分子間相互作用的類(lèi)型：z′=0，分子間的作用力由共價(jià)鍵主導(dǎo)，z′＞0，分子間為非共價(jià)鍵相互作用；k為馬鈴薯泥中各物質(zhì)相互作用的強(qiáng)度，k值越大說(shuō)明分子間相互作用力越強(qiáng)[25]。由數(shù)據(jù)擬合結(jié)果（表3）可以看出，隨著NaCl添加量的增加，LVR由6.02%增大至7.97%，說(shuō)明馬鈴薯泥結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越強(qiáng)；z′減小且均大于0，表明分子間為非共價(jià)鍵作用。當(dāng)NaCl添加量為0.5%時(shí)，馬鈴薯泥z′、k值最大，分別為0.24、3.20 Pa·sn，說(shuō)明此時(shí)馬鈴薯泥分子間氫鍵、疏水作用等非共價(jià)鍵結(jié)合作用最強(qiáng)。這是因?yàn)樯倭康柠}離子與馬鈴薯泥中含負(fù)電荷的磷酸酯基團(tuán)產(chǎn)生靜電屏蔽效應(yīng)，增強(qiáng)分子間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但過(guò)量的鹽離子使蛋白質(zhì)分子變性，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得松散[26]。莊遠(yuǎn)紅等[27]在對(duì)魔芋多糖-蛋白質(zhì)凝膠體系的研究中也發(fā)現(xiàn)相同規(guī)律，當(dāng)NaCl、KCl、ZnCl2添加量為0%～0.6%時(shí)可增大復(fù)合體系的凝膠強(qiáng)度，但鹽離子添加量大于0.6%時(shí)會(huì)使復(fù)合體系的凝膠強(qiáng)度降低。

表3 不同NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥動(dòng)態(tài)流變學(xué)參數(shù)的影響Table 3 Effects of NaCl addition and pH on dynamic rheological parameters of mashed potatoes

表4 不同NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥TPA的影響Table 4 Effects of NaCl addition and pH on TPA of mashed potatoes

由圖3c、d可以看出，當(dāng)pH為6時(shí)，馬鈴薯泥G′和G″最大，表3則顯示，LVR隨pH的增加先減小后增加，z′值由0.23增大至0.27，k值由3.23 Pa·sn減小至2.99 Pa·sn；當(dāng)pH為6時(shí)，馬鈴薯泥LVR、k值最大，分別為9.78%、3.23 Pa·sn，說(shuō)明馬鈴薯泥在酸性條件下的穩(wěn)定性最高。這是因?yàn)樵趬A性條件下，靜電斥力大，從而影響蛋白質(zhì)、淀粉等形成穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)[16]。JEFFREY等[28]發(fā)現(xiàn)在高直鏈玉米淀粉-棕櫚酸鈉復(fù)合物中加入醋酸，隨著pH的增加（5.6～7.2），復(fù)合物L(fēng)VR減小，pH為6.3時(shí)儲(chǔ)存模量最大，凝膠結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。

2.3 NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥質(zhì)構(gòu)特性的影響

馬鈴薯泥的質(zhì)構(gòu)特性中，硬度表示軟硬程度；黏附性為加壓變形后表面的黏性；彈性指形變后恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)的能力[16]。由表4可以看出，隨NaCl添加量的增加，馬鈴薯泥的硬度由551.72 g增大至784.28 g、回復(fù)性由6.98%增大至8.59%，而內(nèi)聚性及彈性無(wú)顯著性變化（p＜0.05），當(dāng)NaCl添加量為0.5%時(shí)，馬鈴薯泥的黏附性最大（920.52 g·sec）?？赡艿脑蚴?，鹽離子的電離作用抑制水分子的流動(dòng)，賦予淀粉分子更緊密的結(jié)構(gòu)[16]，這與本文水分分布狀態(tài)的結(jié)果一致（表5、圖6）。李莎等[29]研究指出，添加NaCl可增加大米淀粉、板栗淀粉凝膠的硬度和黏附性，而對(duì)凝膠的彈性、回復(fù)性無(wú)顯著影響。

隨著pH的增加（表4），馬鈴薯泥的硬度呈先降低后升高的趨勢(shì)，回復(fù)性由7.11%增大至9.44%，彈性由81.44%降低至75.96%，內(nèi)聚性無(wú)顯著性變化（p＜0.05），當(dāng)pH為6時(shí)馬鈴薯的黏附性最大（761.20 g·sec）。張兆琴等[30]報(bào)道，隨著pH（3～10）的增加，大米淀粉糊的硬度增大，黏附性、彈性降低。淀粉凝膠的彈性、黏附性等取決于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的緊密程度，在酸性條件，淀粉分子與H+靜電作用力增強(qiáng)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得致密，使彈性、黏附性增強(qiáng)[31]。

2.4 NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響

圖4 不同NaCl添加量下馬鈴薯泥的SEM（a）、CLSM（b）掃描圖Fig.4 SEM (a) and CLSM (b) images of mashed potatoes from NaCl addition

圖5 不同pH下馬鈴薯泥的SEM（a）、CLSM（b）掃描圖Fig.5 SEM (a) and CLSM (b) images of mashed potatoes from pH

SEM（圖4a）結(jié)果顯示，不同NaCl添加量下的馬玲薯泥均有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成。進(jìn)一步通過(guò)CLSM（圖4b）觀(guān)察可以看出，馬鈴薯泥中淀粉顆粒由橢圓形變?yōu)椴灰?guī)則多邊形，鑲嵌在淀粉顆粒中的蛋白質(zhì)減少，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞。Peng等[32]研究也發(fā)現(xiàn)，隨NaCl濃度的增加（0%～3%），小麥面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到破壞，結(jié)構(gòu)坍塌。這可能是因?yàn)镹a+與淀粉中的羥基發(fā)生反應(yīng)，阻礙淀粉與蛋白質(zhì)分子的交聯(lián)。

圖5a、5b為不同pH下馬鈴薯泥的微觀(guān)形態(tài)，由SEM可以看出，在酸性、中性及堿性條件下，馬鈴薯泥均能形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；而CLSM則顯示，pH為6時(shí)，馬鈴薯泥淀粉分子排列最為緊密，蛋白質(zhì)分子均勻鑲嵌在淀粉分子內(nèi)部，說(shuō)明此時(shí)馬鈴薯泥凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最致密、凝膠強(qiáng)度最強(qiáng)。這一現(xiàn)象很好的解釋了動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性中LVR與k值隨pH的增大而減小的規(guī)律。Lydia等[21]在pH對(duì)干酪中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH由9降低到5時(shí)，蛋白凝膠的微觀(guān)結(jié)構(gòu)更加致密。

2.5 NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥水分含量及水分分布狀態(tài)的影響

表5 不同NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥水分分布狀態(tài)的影響Table 5T2 relaxation parameters of mashed potatoes with different NaCl addition and pH

圖6 不同NaCl添加量（a）及pH（b）對(duì)馬鈴薯泥弛豫時(shí)間的影響Fig.6 Distributions ofT2relaxation times of mashed potatoes as affected by NaCl addition (a) and pH (b)

不同NaCl添加量對(duì)馬鈴薯泥水分分布的影響見(jiàn)圖6a，對(duì)應(yīng)的弛豫時(shí)間及峰面積見(jiàn)表5。T2為自旋-自旋弛豫時(shí)間，在水分分布圖譜中存在三個(gè)不同的峰，T21、T22和T23分別代表蛋白質(zhì)及淀粉等大分子間的結(jié)合水、淀粉顆粒間的多層水及自由水的弛豫時(shí)間；A21、A22、A23分別代表上述三種不同水分的相對(duì)面積。表5結(jié)果表明，隨NaCl添加量的增加，馬鈴薯泥的特征峰向左移動(dòng)，即T2減小，A22從7.73%增加到7.86%，表明水與大分子的結(jié)合更緊密[15]。有研究表明，魚(yú)糜中加入食鹽后，T2隨著食鹽添加量（1%～3%，W/W，以魚(yú)糜計(jì)）的增加而減小[33]，這是因?yàn)榕c蛋白質(zhì)和淀粉等相比，NaCl更易與水分子結(jié)合。

由圖6b及表5可以看出，當(dāng)pH為6、7時(shí)，T2無(wú)顯著性變化；當(dāng)pH為8時(shí)，T21消失，與pH為6時(shí)相比，A22減小0.59%，A23增大2.45%，任菲[34]研究不同pH下（5、7、9）木薯變性淀粉-乳清分離蛋白凝膠體系的水分分布狀態(tài)時(shí)也發(fā)現(xiàn)pH為9時(shí)，體系中不易流動(dòng)水含量減少（A21、A22），可移動(dòng)水含量（A23）升高?？赡艿脑蚴?，pH通過(guò)影響蛋白質(zhì)分子表面電荷數(shù)量改變蛋白質(zhì)表面基團(tuán)與水分子的相互作用[34]，在堿性條件下，蛋白質(zhì)表面電荷減少，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松，凝膠孔徑變大，水在凝膠網(wǎng)絡(luò)中的流動(dòng)性變強(qiáng)，自由水含量增加。

2.6 NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥直/支比及結(jié)晶度的影響

由圖7a所示，NaCl對(duì)馬鈴薯泥淀粉晶型無(wú)顯著性影響。通過(guò)公式（3）計(jì)算馬鈴薯泥的相對(duì)結(jié)晶度可知（表6），隨NaCl添加量的增加，馬鈴薯泥的相對(duì)結(jié)晶度先減小后增大，直/支比由26.17%減小到14.28%。有研究發(fā)現(xiàn)LiCl、CaCl2和Ca(NO3)2可使木薯淀粉的相對(duì)結(jié)晶度及直鏈淀粉含量均下降[35]。因此可以推斷，NaCl可使直鏈淀粉發(fā)生降解，打破淀粉分子的有序排列[24]，降低馬鈴薯泥的結(jié)晶度。

表6 不同NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥相對(duì)結(jié)晶度及直/支比的影響Table 6 Effects of NaCl addition and pH on relative crystallinity and direct/branch ratio of mashed potatoes

圖7 不同NaCl（a）添加量及pH（b）的馬鈴薯泥XRD掃描圖Fig.7 XRD images of mashed potatoes from NaCl addition (a) and pH (b)

由圖7b、表6可以看出，不同pH下馬鈴薯泥晶型未發(fā)生改變，但相對(duì)結(jié)晶度、直/支比隨pH的增加逐漸減小，與pH為6時(shí)相比，分別減小3.57%、8.34%。據(jù)報(bào)道，小麥淀粉結(jié)晶度隨OH-濃度的增加（0.1 mol/L～1.0 mol/L）而下降[16]。Knhyama[36]等研究顯示，隨直鏈淀粉含量降低，淀粉凝膠硬度增大，彈性減小，這與本研究中馬鈴薯泥在pH為6時(shí)直鏈淀粉含量最高，黏附性、彈性最大具有一致性。在堿性條件下，馬鈴薯直鏈淀粉分子上的羥基會(huì)發(fā)生部分解離，改變淀粉分子內(nèi)、水-淀粉分子間的的氫鍵作用，破壞淀粉原始晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致淀粉分子雙螺旋重排，使得直鏈淀粉含量、結(jié)晶度均降低[15]。

2.7 NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥官能團(tuán)及蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

圖8 不同NaCl（a）添加量及pH（b）的馬鈴薯泥FTIR掃描圖Fig.8 FTIR spectra images of mashed potatoes from NaCl addition (a) and pH (b)

傅里葉變化紅外光譜可以在分子水平上獲得馬鈴薯泥的官能團(tuán)及蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)等信息。其中，1700～1600 cm-1為酰胺I，主要由肽鍵的C＝O伸展振動(dòng)構(gòu)成，與蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)之間有直接的相關(guān)性。其中，在1660～1650 cm-1存在α-螺旋吸收峰，1640～1620 cm-1以及1675 cm-1為β-折疊吸收峰，1695～1660 cm-1為β-轉(zhuǎn)角吸收峰，在1650到1640 cm-1之間為蛋白質(zhì)的無(wú)規(guī)則卷曲[5]。從圖8a中可以看出，NaCl對(duì)馬鈴薯泥蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響較為顯著。與未添加NaCl相比，α-螺旋減少1.96%，β-折疊及不規(guī)則卷曲分別增加0.58%、2.87%（表7）。α-螺旋為最有序的二級(jí)結(jié)構(gòu)，含有大量氫鍵，有利于蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而不規(guī)卷曲為無(wú)序的蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)，這說(shuō)明NaCl對(duì)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)有破壞作用，使其向不規(guī)則方向轉(zhuǎn)變[37]。唐宇[38]研究也發(fā)現(xiàn)，隨NaCl添加量的增加（0%～2%），面筋蛋白中α-螺旋降低，β-折疊、無(wú)規(guī)則卷曲增加，使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)趨于無(wú)序化。

不同pH對(duì)馬鈴薯泥官能團(tuán)及蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)均無(wú)顯著影響（圖8b、表7）。曾琪等[39]研究也顯示pH為6～8時(shí)，黑豆分離蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)無(wú)明顯變化，說(shuō)明此條件下蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。

表7 不同NaCl添加量及pH對(duì)馬鈴薯泥蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響Table 7 Effects of NaCl addition and pH on the secondary structural contents of mashed potatoes

3 結(jié)論

本研究探討了不同NaCl添加量（0%、0.5%、1.0%，m/m，以薯泥計(jì)）與pH（6、7、8）對(duì)馬鈴薯泥流變學(xué)、質(zhì)構(gòu)特性及微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。結(jié)果表明：當(dāng)不添加NaCl且pH為6時(shí)，馬鈴薯泥的亮度最大，硬度最小，彈性最大，基質(zhì)間結(jié)合緊密，形成了穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有最佳的加工特性。本文可為生產(chǎn)高品質(zhì)馬鈴薯泥或采用馬鈴薯泥制備主食及休閑食品提供理論依據(jù)。