不同中薯系列馬鈴薯淀粉組成與理化性質(zhì)的差異分析

周童童 梁 單 劉 偉 張婷婷 張 良 劉倩楠 胡小佳 胡宏海

(中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室， 北京 100193)

馬鈴薯(Solanumtuberosum)又名土豆、洋芋等，屬茄科，為世界第四大糧食作物，同時也是重要的植物淀粉來源，新鮮馬鈴薯中淀粉含量一般為9%～25%[1]。與其他薯類、禾谷類淀粉相比，馬鈴薯淀粉顆粒的粒徑偏大，粒徑分布范圍廣，支鏈淀粉、磷等礦物質(zhì)含量高，具有糊化初始溫度低、成糊黏度和透明度高、吸水能力好及膨脹度高等特點。馬鈴薯淀粉在食品領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，可作為膨化食品、方便食品的優(yōu)質(zhì)原料，可改善肉制品的流變性質(zhì)、減少水分流失、提升產(chǎn)品口感且不產(chǎn)生異味[2]。

馬鈴薯淀粉的組成、結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)決定了其在食品工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用效果，不同品種馬鈴薯淀粉間的理化性質(zhì)、加工適宜性的差異性研究備受關(guān)注[3]。王子逸等[1]比較了不同品種(華薯1號、0623、0687、中薯5號和9728-04)馬鈴薯淀粉的晶體結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、糊化特性以及淀粉凝膠的質(zhì)構(gòu)特性，發(fā)現(xiàn)馬鈴薯淀粉結(jié)構(gòu)與淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)特性具有一定的相關(guān)性。汪蘭等[4]發(fā)現(xiàn)不同品種(華恩1號、南中552、鄂薯3號、費烏瑞它、中薯5號、米拉、雙豐5號和魯引1號)馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉含量與磷含量差異較大，直鏈淀粉含量和磷含量分別與儲能模量最大值溫度、儲能模量峰值、糊化起始溫度、峰值溫度、終止溫度、溶解度和膨潤力呈正相關(guān)，與結(jié)晶度呈負相關(guān)。Dos Santos等[5]發(fā)現(xiàn)不同品種(Asterix、Atlantic、BRS Clara、gata、Mustang和Fontane)馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉含量存在顯著性差異，通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉含量與淀粉起始糊化溫度、最高糊化溫度和終止糊化溫度呈負相關(guān)，磷含量與淀粉的結(jié)晶度、峰值黏度和崩解值呈負相關(guān)。

馬鈴薯淀粉的開發(fā)和利用對馬鈴薯產(chǎn)業(yè)增值至關(guān)重要，其產(chǎn)品品質(zhì)與馬鈴薯品種密切相關(guān)。中薯系列馬鈴薯是中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所培育的優(yōu)良品種，已有學者對其農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、抗病性等方面開展了廣泛研究[6]。然而，關(guān)于中薯系列馬鈴薯的加工適宜性，特別是其淀粉結(jié)構(gòu)與性質(zhì)及其相關(guān)性的研究鮮有報道。探明中薯系列馬鈴薯淀粉組成、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)的差異對篩選適合不同烹飪加工要求的專用化馬鈴薯品種，推動中薯系列馬鈴薯多樣化利用具有重要指導意義?；诖?，本試驗以15個不同中薯系列馬鈴薯淀粉為原料，對其組成和理化性質(zhì)及其相關(guān)性展開系統(tǒng)研究，以期為馬鈴薯加工品種選育和中薯系列馬鈴薯淀粉在食品中的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

15個不同中薯系列馬鈴薯原料(中薯3、4、5、6、9、11、13、15、17、18、19、20、21、22、26號)，由中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所察北馬鈴薯試驗基地提供；試驗中所用化學試劑(濃硫酸、硼酸、無水乙醚、石油醚等均為分析純)，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

BGZ-140 電熱鼓風干燥箱，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；S-570 掃描電子顯微鏡，日本日立公司；K1100/K1100F 全自動凱氏定氮儀，濟南海能儀器股份有限公司；SER 148/6索式抽提儀，意大利 VELP公司；Microtrac S3500激光粒徑分析儀，麥奇克(美國)有限公司；Q200 差示量熱掃描儀，美國TA公司；傅立葉變換紅外光譜儀，德國TENSOR27公司；Brabender微型黏度糊化儀，德國布拉本德公司；Vista Pro ICP-OES電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，美國Varian Pty公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 馬鈴薯淀粉的制備 選取新鮮、無病、無腐爛的馬鈴薯，清洗、去皮、切成小塊，置入蒸餾水中，打漿機破碎得到馬鈴薯漿。用100目濾布過濾馬鈴薯漿，自然沉降后，傾去上清液得到馬鈴薯淀粉粗提物。蒸餾水反復清洗6～7次，除去褐粉層，40℃干燥至恒重，粉碎過100 目篩，得到馬鈴薯淀粉[4]。

1.3.2 成分分析 蛋白質(zhì)含量測定：參照Zaidul等[7]的方法；灰分含量測定：參照Ye等[8]的方法；脂質(zhì)含量測定：參照Zaidul等[7]的方法；磷含量測定：參照徐芬[9]的方法；直鏈淀粉含量的測定：參照徐芬[9]的方法，采用Megazyme直鏈淀粉試劑盒測定。

1.3.3 淀粉顆粒形貌分析

1.3.3.1 光學顯微鏡分析 將馬鈴薯淀粉樣品按2.0%的比例調(diào)成淀粉乳，滴一滴于載玻片上，蓋上蓋玻片，放到載物臺上，放大400倍，在自然光下觀察樣品的顆粒形貌并拍照[4]。

1.3.3.2 掃描電鏡分析 將淀粉均勻地撒在粘有導電膠的載物臺上，用吸耳球吹去多余的淀粉顆粒。在真空條件下噴金處理，最后將處理好的淀粉放入樣品室觀察樣品的顆粒形貌，并拍照[1]。

1.3.4 粒徑測定 將約1.25 mg馬鈴薯淀粉分散于25 mL蒸餾水中形成5.0%淀粉乳液，采用激光粒徑分析儀進行粒徑分布測定。參數(shù)設(shè)置：散射光角度固定90°，溫度為25℃，光源為固定激光，運行20 s。顆粒的折射指數(shù)為1.53[10]。

1.3.5 紅外光譜分析 將1 mg淀粉樣品與120 mg 溴化鉀(KBr)混合，充分研磨均勻后，放入模具中壓片。然后在掃描分辨率4 cm-1、掃描次數(shù)32次、掃描波數(shù)范圍400～4 000 cm-1的測試條件下進行紅外光譜測定[11]。

1.3.6 膨潤力和溶解度的測定 參照Xie等[12]的方法。將0.5 g馬鈴薯淀粉均勻分散于25 mL蒸餾水中，80℃水浴條件下加熱20 min。水浴加熱過程中對樣品進行攪拌，避免糊化不均勻。糊化后的馬鈴薯淀粉在冰水浴中冷卻至常溫，9 000×g條件下離心15 min。收集上層清液并完全轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中，在105℃條件下干燥至恒重，稱取干物質(zhì)與底部沉淀物的質(zhì)量。按照公式(1)、(2)計算膨潤力和溶解度：

溶解度=(上清液干物質(zhì)質(zhì)量/樣品干物質(zhì)質(zhì)量) ×100%

(1)

膨潤力(g·g-1)=(沉淀部物質(zhì)質(zhì)量)/[(樣品干物質(zhì)質(zhì)量×(100%-溶解度)]

(2)

1.3.7 熱力學測定 參照Dos Santos等[5]的方法。分別準確稱取不同品種馬鈴薯淀粉3.0 mg于鋁盒內(nèi)，加入10 μL超純水后密封鋁盒，常溫下平衡24 h。以空鋁盒做空白對照，設(shè)置溫度范圍為25～90℃，升溫速率為5 ℃·min-1，可得到樣品的糊化初始溫度(To)、糊化峰值溫度(Tp)、糊化終止溫度(Tc)及糊化焓值(ΔH)。

1.3.8 糊化特性測定 分別配制4%的淀粉乳100 mL，混勻后移入Brabender微型黏度糊化儀測量杯中，從30℃開始升溫，以3℃·min-1的速率升溫到95℃后保溫5 min，再以3℃·min-1的速率降溫到50℃后保溫15 min，得到Brabender黏度曲線[13]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗均重復測定3次，數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±標準差表示，利用Origin 8.0軟件制圖。用SAS 9.2軟件進行相關(guān)性分析和方差分析，并得到Pearson相關(guān)系數(shù)，檢驗的顯著水平分別為P<0.05或P<0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種馬鈴薯淀粉化學成分

不同品種馬鈴薯淀粉基本成分如表1所示。中薯系列馬鈴薯淀粉蛋白質(zhì)含量范圍為0.016%(中薯22號)～0.092%(中薯11號)，灰分含量范圍為0.20%(中薯21號)～0.35%(中薯18號)，脂質(zhì)含量范圍為0.047%(中薯26號)～0.172%(中薯9號)，直鏈淀粉含量范圍為22.1%(中薯21號)～26.8%(中薯6號)，磷含量范圍為0.490‰～0.936‰，中薯20號和中薯21號馬鈴薯淀粉中磷含量較高，分別為0.936‰和0.902‰，直鏈淀粉含量較低，分別為22.9%和22.1%。結(jié)果表明不同品種馬鈴薯的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、灰分、磷和直鏈淀粉含量之間差異顯著。

表1 不同品種馬鈴薯淀粉化學成分Table 1 Chemical composition of starches from different varieties of potatoes

2.2 不同品種馬鈴薯淀粉顆粒形貌和粒徑分布

如圖1-A、B所示，不同品種馬鈴薯顆粒的表面光滑、形態(tài)完整，表觀形態(tài)相似。多數(shù)大顆粒形狀呈橢圓形、拉長形以及不規(guī)則形，而小顆粒多呈卵球形，這與前人關(guān)于馬鈴薯淀粉顆粒形態(tài)的研究報道相一致[8]。不同品種馬鈴薯淀粉顆粒大小分布存在差異，其中，中薯3號、18號、20號顆粒大小較為均勻；中薯15號、17號、19號、21號顆粒大小差異較為明顯；中薯4號、15號、17號存在部分不規(guī)則顆粒。

圖1 不同品種馬鈴薯淀粉的光學顯微鏡圖(A)和掃描電鏡圖(B)Fig.1 The optical microscopy(A) and scanning electron microscopy(B) of starches from different varieties of potatoes

d10代表小于當前數(shù)值的淀粉顆粒占到10%，d50代表小于當前數(shù)值的淀粉顆粒占到50%，d90代表小于當前數(shù)值的淀粉顆粒占到90%，對應(yīng)不同品種馬鈴薯淀粉的分布范圍依次為28.57～44.88 μm、63.46～76.76 μm、97.95～131.00 μm。D[4,3]代表淀粉顆粒體積加權(quán)平均直徑，D[3,2]表示淀粉顆粒表面積加權(quán)平均直徑，D[3,2]和D[4,3]越接近表明樣品的形狀越規(guī)則，粒徑分布越集中[14]。由表2可知，不同品種馬鈴薯淀粉的粒徑分布指標存在差異。中薯18號的平均粒徑最大(D[3,2] 82.06 μm，D[4,3] 58.27 μm)，中薯3號的平均粒徑最小(D[4,3] 65.33 μm，D[3,2] 44.67 μm)。

表2 不同品種馬鈴薯淀粉的粒徑分布Table 2 The granule size distribution of starch from different varieties of potatoes

2.3 不同品種馬鈴薯淀粉的溶解度和膨潤力

如圖2所示，不同品種馬鈴薯淀粉的溶解度和膨潤力存在差異，溶解度范圍為25.92%～30.60%，膨潤力范圍為4.90～6.26 g·g-1。中薯21號的溶解度最低，為25.92%，中薯13號的溶解度最高，為30.60%。與溶解度相比，不同馬鈴薯淀粉之間膨潤力的差異更加明顯。其中，中薯4號的膨潤力最低，為4.90 g·g-1；中薯18號的膨潤力最高，為6.26 g·g-1。溶解度和膨潤力分別用于表征淀粉顆粒在水中經(jīng)過加熱、冷卻和離心處理后的水溶性和持水能力[15]，主要與淀粉鏈之間的相互作用有關(guān)。

圖2 不同品種馬鈴淀粉的溶解度和膨潤力Fig.2 Water solubility and swelling power of starches from different varieties of potatoes

2.4 不同品種馬鈴薯淀粉的熱力學特性

由表3可知，不同品種馬鈴薯淀粉的熱力學性質(zhì)存在差異，糊化初始溫度、糊化峰值溫度、糊化終止溫度和糊化焓值的范圍分別為61.44～65.55℃、64.49～68.69℃、67.87～72.54℃、7.21～13.49 J·g-1。其中，中薯20號的糊化初始溫度(65.55℃)、糊化峰值溫度(68.69℃)和糊化終止溫度(72.54℃)以及糊化焓值(13.49 J·g-1)均最高，表明其不易糊化，且糊化過程中需要消耗的能量最多。而中薯18號的糊化初始溫度(61.44℃)、糊化峰值溫度(64.49℃)和糊化終止溫度(67.87℃)最低，中薯11號的糊化焓值最低(7.21℃)。

表3 不同品種馬鈴薯淀粉的熱力學特性Table 3 Thermal properties of starch from different varieties of potatoes

2.5 不同品種馬鈴薯淀粉的糊化特性

如表4所示，不同品種馬鈴薯淀粉的糊化特性參數(shù)存在差異，成糊溫度、峰值黏度、峰谷黏度、最終黏度、崩解值和回生值的范圍分別為63.2～67.8℃、2 499.3～3 220.4 BU、1 002.2～2 099.3 BU、1 403.6～2 887.0 BU、 514.0～2 218.4 BU、401.0～884.1 BU。其中，成糊溫度反映淀粉在高溫條件下溶脹形成均勻糊狀物質(zhì)、黏度迅速上升的溫度，主要與直鏈淀粉含量、結(jié)晶度和支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)[16]。不同馬鈴薯淀粉中，中薯11號的成糊溫度最高(67.8℃)，而中薯6號的成糊溫度最低(63.2℃)。峰值黏度可以反映淀粉在糊化過程中淀粉顆粒的溶脹程度，主要與支鏈淀粉含量、淀粉顆粒粒徑有關(guān)[17]。中薯6號的峰值黏度最高(3 220.4 BU)，表明其在糊化過程中溶脹程度較高。在持續(xù)的高溫作用下，淀粉糊由凝膠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z狀態(tài)，淀粉分子之間的距離變大，相互作用減弱，導致黏度迅速下降，達到的最低值為峰谷黏度[18]。峰谷黏度可以反映淀粉在高溫條件下的耐剪切能力，不同馬鈴薯淀粉中，中薯19號的峰谷黏度最高(2 099.3 BU)， 而中薯6號的峰谷黏度最低(1 002.2 BU)。崩解值為峰值黏度和峰谷黏度的差值，可以反映高溫條件下淀粉糊的抗剪切能力和淀粉的熱糊穩(wěn)定性，崩解值越大，表明淀粉糊的抗剪切能力和淀粉的熱糊穩(wěn)定性越差[19]。不同馬鈴薯淀粉中，中薯6號的崩解值最高(2 218.4 BU)，說明該淀粉的黏度降低速率高[20]；中薯11號的崩解值最低(514.0 BU)?；厣祫t反映了淀粉的冷糊穩(wěn)定性和老化趨勢，其值越小，表明冷糊穩(wěn)定性越好，不易老化[21]。不同馬鈴薯淀粉中，中薯11號的回生值最高(884.1 BU)，中薯6號的回生值最低(401.0 BU)。

表4 不同品種馬鈴薯淀粉的糊化特性參數(shù)Table 4 Pasting properties of starch from different varieties of potatoes

2.6 不同品種馬鈴薯淀粉的短程有序結(jié)構(gòu)

如圖3-A所示，不同品種馬鈴薯淀粉的原始紅外光譜圖在4 000～400 cm-1有幾乎相同的吸收峰頻帶，僅在吸收峰強度和峰位上有微小差異。其中，3 400 cm-1附近為O-H鍵的伸縮振動；2 931 cm-1附近為-CH2的反對稱伸縮振動；1 641 cm-1附近為淀粉吸附水中無定型區(qū)域的吸收峰；紅外光譜在1 200～800 cm-1區(qū)代表C-C和C-O鍵的伸縮振動以及C-H鍵的彎曲振動，對于淀粉短程有序的分子重排較為敏感[22]。

圖3 不同馬鈴淀粉的紅外光譜圖(A)和去卷積的紅外光譜圖(B)Fig.3 Fourier transform infrared spectroscopy(A) and deconvoluted spectroscopy(B) of starches from different varieties of potatoes

對原始紅外光譜圖1 200～800 cm-1譜段進行去卷積處理，半峰寬設(shè)置為58.5，增強因子設(shè)置為3.0，得到不同品種馬鈴薯淀粉去卷積后的紅外光譜圖。如圖3-B所示，1 045 cm-1附近的吸收峰是淀粉結(jié)晶區(qū)的結(jié)構(gòu)特征，對應(yīng)于淀粉聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中的有序結(jié)構(gòu)；1 020 cm-1附近的吸收峰則是淀粉非晶區(qū)的結(jié)構(gòu)特征，對應(yīng)于淀粉大分子的無規(guī)線團結(jié)構(gòu)；990 cm-1附近的吸收峰主要是由于C-OH的彎曲振動引起的，對應(yīng)于淀粉中羥基間所形成的氫鍵結(jié)構(gòu)。1 045 cm-1和1 022 cm-1的峰強度比值用于表征淀粉的有序程度，其比值越大，有序度越高。而1 022 cm-1和995 cm-1的峰強度比值用于表征淀粉中有序結(jié)構(gòu)中無定型區(qū)的比例，其比值越大，無定形區(qū)的比例越高[23]。如表5所示，1 045/1 022 cm-1的范圍為0.680～0.832，中薯22號最低(0.680)，中薯18號最高(0.832)。1 022/995 cm-1的范圍為0.711～0.864，中薯3號最低(0.711)，中薯15號最高(0.864)。

2.7 相關(guān)性分析

不同品種馬鈴薯淀粉組成與性質(zhì)之間的相關(guān)性分析結(jié)果如表6所示。不同馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉含量與峰值黏度等糊化特性參數(shù)無顯著相關(guān)性，磷含量與峰谷黏度呈顯著正相關(guān)(r=0.524，P<0.05)，與溶解度呈顯著負相關(guān)(r=-0.529，P<0.05)。另外，平均粒徑D[4,3]與1 045/1 022 cm-1(r=0.688，P<0.01)和1 022/995 cm-1(r=0.721，P<0.01)均呈極顯著正相關(guān)；同樣，平均粒徑D[3,2]也與之呈極顯著正相關(guān)。To與Tp(r=0.967，P<0.01)和Tc(r=0.896，P<0.01)呈正相關(guān)。成糊溫度與峰值黏度(r=-0.804，P<0.01)和崩解值(r=-0.807，P<0.01)均呈極顯著負相關(guān)，與峰谷黏度(r=0.533，P<0.05)、最終黏度(r=0.576，P<0.05)和回生值(r=0.641，P<0.01)均呈顯著正相關(guān)。脂質(zhì)含量與溶解度呈極顯著正相關(guān)(r=0.707，P<0.01)。膨潤力與峰谷黏度(r=0.849，P<0.01)、最終黏度(r=0.866，P<0.01)和回生值(r=0.823，P<0.01)均呈極顯著正相關(guān)，與崩解值(r=-0.803，P<0.01)呈極顯著負相關(guān)。

3 討論

淀粉的提取方法包括水提法、堿提法、酶解法、超聲法等，不同提取方法對于淀粉中蛋白質(zhì)、灰分、脂質(zhì)等組分的含量有顯著影響[24]。本研究采用水提法提取馬鈴薯淀粉，不同品種馬鈴薯淀粉中蛋白質(zhì)、灰分、脂質(zhì)的總含量低于0.50%，表明淀粉的提取純度較高[10]。本研究中不同品種馬鈴薯的淀粉組成差異較大，馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉含量為22.1%～26.8%，其中中薯6號的含量最高，中薯20號和中薯21號較低，分別為22.9%和22.1%。張攀峰[25]對下寨65號、費烏瑞它、青6號、青168號、青2號等10個品種馬鈴薯的淀粉組成進行測定，直鏈淀粉含量范圍為23.6%～34.8%。Singh等[26]檢測了印度42個品種的馬鈴薯淀粉組成成分，發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉的含量范圍為9.5%～32.2%?？梢姡R鈴薯的生長地區(qū)、品種對直鏈淀粉含量有一定影響。楊麗萍[27]發(fā)現(xiàn)3種不同顏色馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉及磷的含量有顯著性差異，且呈負相關(guān)。Noda等[28]檢測了96個品種馬鈴薯淀粉中磷的含量，范圍為0.541‰～1.334‰。汪蘭等[4]檢測了8個品種馬鈴薯淀粉中磷的含量，范圍為0.156‰～0.256‰。不同品種馬鈴薯淀粉中磷的含量差異較大，在前人研究的基礎(chǔ)上，本試驗發(fā)現(xiàn)磷含量的范圍為0.490‰～0.936‰。該結(jié)果與Noda等[28]的結(jié)果范圍較接近，其中中薯20號和中薯21號馬鈴薯淀粉中磷含量較高，分別為0.936‰和0.902‰。同時，這兩個品種的直鏈淀粉含量偏低，可能與馬鈴薯淀粉顆粒中磷酸基團多結(jié)合在支鏈淀粉上有關(guān)。

淀粉粒徑分布是指不同粒徑范圍的淀粉顆粒個數(shù)與總顆粒數(shù)的比值[8]，主要與品種、生長環(huán)境、生長部位、成熟程度等因素有關(guān)[29]。在本試驗中，不同品種馬鈴薯淀粉粒徑范圍約為20～120 μm，平均粒徑為63.46～76.76 μm。Martínez等[30]測定了秘魯安第斯山脈地區(qū)3個品種(Imilla blanca，Imilla negra和Loc’ka)馬鈴薯淀粉的粒徑，發(fā)現(xiàn)Loc’ka淀粉粒徑分布范圍為11.2～51.8 μm；Imilla negra淀粉粒徑分布范圍為0.6～58.9 μm；Imilla blanca淀粉粒徑分布范圍為0.013～272 μm。張攀峰[25]對國內(nèi)10個不同品種(青薯168號、青薯2號、青薯5號、青薯6號、青薯8號、青薯9號、青薯10號、隴薯3號、下寨65號、費烏瑞它)馬鈴薯淀粉的粒徑進行測定，發(fā)現(xiàn)淀粉顆粒的平均粒徑范圍為38.44～50.62 μm。由此可見，不同品種馬鈴薯淀粉的粒徑分布范圍具有明顯差異。以不同系列馬鈴薯淀粉之間的粒徑范圍差異較為顯著，而同一系列馬鈴薯淀粉的粒徑范圍較為接近，這不僅與馬鈴薯的品種有關(guān)，更與其種植地區(qū)，生長環(huán)境，氣候變化，采集狀態(tài)等多種因素有關(guān)。

不同品種馬鈴薯淀粉的熱力學性質(zhì)主要與淀粉顆粒大小、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉精細結(jié)構(gòu)及晶體結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)[31]。在本研究中，不同品種馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉含量與糊化初始溫度等熱力學指數(shù)呈一定的負相關(guān)性。同樣，楊麗萍[27]發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉含量與糊化初始溫度、糊化峰值溫度、糊化終止溫度呈負相關(guān)。Singh等[26]報道支鏈淀粉長鏈(DP19-30)比例與糊化初始溫度、糊化峰值溫度、糊化終止溫度成正相關(guān)，而支鏈淀粉中短鏈(DP6-12)含量與之呈負相關(guān)，可能與支鏈淀粉長鏈有利于淀粉晶體形成更加緊密而有序的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)[16]。Kim等[32]發(fā)現(xiàn)磷含量對于淀粉的熱力學特性沒有顯著影響，本研究結(jié)果與之一致。根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果可知，平均粒徑與短程有序參數(shù)1 045/1 022 cm-1和1 022/995 cm-1呈正相關(guān)，該結(jié)果與Zhang等[33]針對不同品種甘薯淀粉的研究結(jié)果相一致。根據(jù)本研究中相關(guān)性分析結(jié)果可知，直鏈淀粉的含量對淀粉的糊化和老化性質(zhì)沒有影響。Ganga等[34]和Wiesenborn等[35]發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉的含量對馬鈴薯淀粉的峰值黏度沒有顯著性影響，與本研究結(jié)果一致。然而也有研究認為直鏈淀粉通過抑制支鏈淀粉雙螺旋發(fā)生斷裂，抑制淀粉顆粒發(fā)生溶脹從而導致淀粉峰值黏度降低[5, 36]。這可能與試驗條件有關(guān)，當水分含量充裕時部分抑制作用被忽視。

與禾谷類淀粉相比較，馬鈴薯淀粉中磷含量較高，其主要組成為磷酸酯[37]。磷酸酯通過共價鍵結(jié)合在支鏈淀粉上，可以顯著提高淀粉黏度[7]。根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果可知，磷含量與峰谷黏度呈顯著正相關(guān)(r=0.524，P<0.05)，與溶解度呈顯著負相關(guān)(r=-0.529，P<0.05)。這可能是由于帶負電的磷酸酯基團引起相互排斥作用，促進淀粉顆粒發(fā)生溶脹，導致淀粉糊的黏度增加[37]。Noda等[38]發(fā)現(xiàn)隨著磷含量增加，馬鈴薯淀粉膨潤力、峰值黏度顯著增加，可能與磷酸酯基團具有較好的親水性有關(guān)。同樣，Lu等[39]發(fā)現(xiàn)不同馬鈴薯淀粉中磷含量與峰值黏度、峰谷黏度呈正相關(guān)。Dos Santos等[5]發(fā)現(xiàn)磷含量與峰值黏度、崩解值呈正相關(guān)，表明磷含量與馬鈴薯淀粉糊化、老化特性有關(guān)。而且馬鈴薯淀粉的磷酸基團帶負電，這賦予其電解質(zhì)的性質(zhì)，導致淀粉糊具有較高的透明度[40]。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，15個不同品種馬鈴薯淀粉的化學組成、微觀形貌、粒徑分布、溶解度、膨潤力、熱力學性質(zhì)和有序結(jié)構(gòu)等方面存在差異。其中，中薯6號馬鈴薯淀粉糊化后黏度下降速率快，而中薯18號馬鈴薯淀粉易于溶脹糊化。中薯20、21號馬鈴薯淀粉分別具有最高的磷含量和最低的直鏈淀粉含量，同時具有較高的糊化溫度和糊化焓，成糊的最終黏度也相對較高。相關(guān)性分析結(jié)果表明，與直鏈淀粉含量相比，磷含量對馬鈴薯淀粉糊化特性的影響更顯著。