果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)馬鈴薯泥干燥特性及生粉加工特性的影響

李志洪， 申光輝， 宋春怡， 劉穎清， 魯家璇， 李小萌，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)

馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)豐富，是世界第四大糧食作物[1]。中國(guó)是馬鈴薯栽培和消費(fèi)大國(guó)，其產(chǎn)量位居世界首位[2]。為了保障國(guó)家糧食安全，改善居民膳食營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，中國(guó)政府2015年開(kāi)始實(shí)施馬鈴薯主食化戰(zhàn)略，馬鈴薯主食化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和應(yīng)用取得了較大的進(jìn)展。馬鈴薯全粉作為一種脫水馬鈴薯加工制品，包括雪花全粉和顆粒全粉，相對(duì)鮮薯具有品質(zhì)穩(wěn)定，方便儲(chǔ)運(yùn)等優(yōu)勢(shì)，是全球馬鈴薯產(chǎn)品深加工的重要原料[3-4]。中國(guó)馬鈴薯全粉的加工生產(chǎn)起步較晚，技術(shù)相對(duì)落后，且以熟全粉為主。馬鈴薯熟全粉不僅加工能耗高，市場(chǎng)價(jià)格遠(yuǎn)高于小麥面粉等傳統(tǒng)谷物粉，且其中主要為高糊化度淀粉，在面包、饅頭、面條主食加工中的適用性較差[5]，限制了高品質(zhì)馬鈴薯主食產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)銷售。為了降低馬鈴薯全粉生產(chǎn)成本，改善全粉加工特性，研究者主要關(guān)注于不同干燥技術(shù)方法和設(shè)備開(kāi)發(fā)，如微波干燥、低溫冷凍干燥、低壓過(guò)熱蒸汽干燥、閃蒸干燥、射頻干燥等[6-7]，但這些技術(shù)相關(guān)設(shè)備較傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥復(fù)雜，投資成本高，生產(chǎn)中的應(yīng)用普及率并不高。目前對(duì)縮短馬鈴薯等原料干燥時(shí)間的前處理技術(shù)研究相對(duì)較少。

馬鈴薯生全粉是將護(hù)色后的新鮮馬鈴薯在淀粉糊化溫度以下經(jīng)脫水干燥而成。相較于馬鈴薯熟全粉，生全粉省去了蒸煮熟化工藝環(huán)節(jié)，加工能耗較低，同時(shí)生全粉中淀粉結(jié)構(gòu)完整性好，糊化度低，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)破壞程度低，更適宜用作面條、饅頭等傳統(tǒng)中式主食的加工原料。研究表明，使用馬鈴薯生全粉制作的面條蒸煮品質(zhì)(蒸煮時(shí)間和斷條率等)優(yōu)于馬鈴薯熟全粉，高達(dá)50%的添加量對(duì)面條的蒸煮性質(zhì)、質(zhì)構(gòu)及感官評(píng)價(jià)影響均較小[8]。果膠是植物細(xì)胞中主要的非淀粉多糖成分，對(duì)果蔬等農(nóng)產(chǎn)品干燥過(guò)程中水分的擴(kuò)散遷移具有限制效應(yīng)。馬鈴薯細(xì)胞壁果膠占細(xì)胞壁多糖物質(zhì)的50%[9]。果膠酶是食品飲料工業(yè)等領(lǐng)域廣泛使用的加工酶助劑，可通過(guò)水解果膠提高果蔬出汁率[10]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外不少研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)果膠酶酶解預(yù)處理可降低植物組織中果膠含量，減弱水分子與果膠的親和力，提高組織內(nèi)部水分在干燥過(guò)程中的遷移速率，有效提高果蔬制品及其加工副產(chǎn)物的干燥速率和干燥效率[11-13]。因此，水解馬鈴薯薄壁細(xì)胞果膠質(zhì)分子，可能有助于提高生粉干燥過(guò)程中水分的擴(kuò)散速率，縮短干燥時(shí)間，降低干燥能耗。目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)采用果膠酶酶解預(yù)處理改善馬鈴薯生粉加工干燥特性的報(bào)道，果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)制備的生全粉主要物質(zhì)組成及其加工特性的影響尚不清楚。

本研究利用果膠酶對(duì)生馬鈴薯泥進(jìn)行酶解預(yù)處理，結(jié)合離心脫水工藝，考察不同酶解預(yù)處理時(shí)間對(duì)生馬鈴薯泥熱風(fēng)干燥特性的影響，同時(shí)分析酶解預(yù)處理對(duì)制備的馬鈴薯生粉(pectinase-treated native potato flour, PNPF)基本理化特性和加工特性的影響，希望為開(kāi)發(fā)新的馬鈴薯生粉干燥前預(yù)處理技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯，希森6號(hào)品種，采購(gòu)自雅安市雨城區(qū)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。食品級(jí)液體果膠酶(5萬(wàn)U/mL)，河北滄州夏盛酶生物技術(shù)有限公司。檸檬酸、抗壞血酸、亞硫酸鈉、咔唑等，分析純，成都科隆試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Satorius CP225D型電子天平，英國(guó)賽多利斯公司；SS300型三足式上部卸料離心機(jī)，張家港市永泰離心機(jī)制造有限公司；DK- 8D型電熱恒溫水浴鍋，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；FW400A型超微粉碎機(jī)，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；UV- 3100型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海美普達(dá)儀器有限公司；Zeiss EVO- 18型電子掃描顯微鏡，德國(guó)卡爾蔡司公司；DHR- 1型流變儀，美國(guó)TA儀器公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1果膠酶酶解預(yù)處理及生粉的制備

將馬鈴薯去皮，切成2 mm厚薄片，浸入護(hù)色液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.08%的亞硫酸、質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的檸檬酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05%的抗壞血酸)護(hù)色10 min。將護(hù)色馬鈴薯片稍瀝干，放入料理機(jī)破碎20 s，收集薯泥，用0.5 mol/L檸檬酸調(diào)節(jié)pH值至3.5，按100 g/袋分裝至塑封袋，添加5 mL酶活單位為2萬(wàn)U/mL果膠酶溶液，密封后置于45 ℃水浴鍋內(nèi)酶解60、120、180 min。酶解結(jié)束后立即冷卻，將樣品轉(zhuǎn)入200目尼龍纖維濾袋，用三足式上部卸料離心機(jī)離心脫水2 min，濾袋內(nèi)的馬鈴薯泥均勻鋪于搪瓷盤內(nèi)，50 ℃熱風(fēng)干燥至干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，粉碎過(guò)100目檢驗(yàn)篩，分別制得60 min酶解預(yù)處理生粉(PNPF60)、120 min酶解預(yù)處理生粉(PNPF120)和180 min酶解預(yù)處理生粉(PNPF180)。將相同條件下制備的薯泥直接離心脫水2 min，50 ℃熱風(fēng)干燥至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%(干基)，并粉碎過(guò)100目檢驗(yàn)篩，制備獲得馬鈴薯生粉(native potato flour, NPF)。將干燥至干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的不同馬鈴薯生粉保存于干燥器內(nèi)備用。

1.3.2生粉中果膠的定性與定量分析

采用剛果紅染色法[14]，結(jié)合光學(xué)顯微鏡對(duì)生粉中的果膠多糖進(jìn)行觀察拍照。取0.1 g馬鈴薯生粉樣品溶解在2 mL蒸餾水中，加入2 mL 10 mg/mL的剛果紅染料，混勻，靜置5 min，4 000 r/min離心5 min。用蒸餾水反復(fù)洗滌沉淀至上清液無(wú)色透明，向沉淀物加入2 mL蒸餾水混勻，滴于載玻片，加蓋玻片于40×物鏡觀察細(xì)胞壁(剛果紅染色)的殘留情況。將干燥生粉粉末粘于導(dǎo)電雙面膠表面，真空噴金處理后，使用掃描電鏡觀察生粉淀粉顆粒結(jié)構(gòu)及細(xì)胞壁殘片。

采用堿提取法制備果膠提取液，咔唑硫酸比色法[15]測(cè)定生粉中果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3.3薯泥干燥特性分析

參照文獻(xiàn)[16]方法測(cè)定薯泥干燥過(guò)程中水分變化并繪制曲線：將薯泥裝入濾布，三足式上部卸料離心機(jī)離心2 min，離心分離后的薯泥鋪開(kāi)于50 ℃熱風(fēng)干燥，每20 min稱重一次，干燥結(jié)束后，測(cè)定各樣品含水量，并按式(1)和式(2)計(jì)算干燥過(guò)程中不同干燥時(shí)間的干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和水分比。以干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)干燥時(shí)間做干燥過(guò)程曲線，并采用Page干燥模型[式(3)]進(jìn)行擬合處理。根據(jù)擬合數(shù)據(jù)，代入Ct=10%及k、n值，按式(4)計(jì)算樣品干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)至10%時(shí)所用干燥時(shí)間。

(1)

式(1)中：Ct為t時(shí)刻樣品的干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；mt為t時(shí)刻樣品的質(zhì)量，g；m為樣品干燥后的質(zhì)量，g。

(2)

式(2)中：MR為水分比；Ct為t時(shí)刻樣品的干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；C0為初始時(shí)刻樣品的干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；Ce為干燥平衡時(shí)樣品的干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

MR=exp(-k·tn)。

(3)

式(3)中：k為干燥速率常數(shù)，1/h；n為待定常數(shù)；t為干燥時(shí)間，h。

(4)

式(4)中：T為干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至10%時(shí)所用干燥時(shí)間，h。

1.3.4生粉基本理化特性測(cè)定

參考GB 5009.3—2016[17]測(cè)定水分含量，參考GB 5009.5—2016[18]中凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量，參考GB 5009.4—2016[19]中淀粉類食品灰分測(cè)量方法測(cè)定灰分，參考雙波長(zhǎng)比色法[20]測(cè)定直鏈淀粉和支鏈淀粉含量，并計(jì)算總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)。參照文獻(xiàn)[21]方法測(cè)定生粉碘藍(lán)值。采用X-射線衍射(X-ray diffraction patterns，XRD)分析樣品相對(duì)結(jié)晶度變化，測(cè)試條件和相對(duì)結(jié)晶度計(jì)算參考Chen等[22]的方法。

1.3.5生粉加工特性分析

1)溶解度和溶脹度測(cè)定。參考Kim等[14]的方法，分別測(cè)定50、60、70、80、90 ℃下生粉樣品溶解度和溶脹度。

2)持水性和持油性測(cè)定。參考文獻(xiàn)[23]測(cè)定生粉樣品持水性和持油性。

3)凍融穩(wěn)定性測(cè)定。參考張艷榮等[23]的方法，以析水率(%)表示凍融穩(wěn)定性。

4)糊化特性的測(cè)定。采用DHR- 1流變儀測(cè)定樣品糊化性質(zhì)。準(zhǔn)確配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的生粉水溶液，測(cè)定前使用磁力攪拌器使樣液充分混合均勻。采用40 mm平板夾具，平板間隙1 000 μm，添加樣品后邊緣涂抹甲基硅油防止測(cè)試過(guò)程水分蒸發(fā)。測(cè)試角速度1.0 rad/s，采點(diǎn)間隔10.0 s。采用Leivas等[24]設(shè)定的升溫程序。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)處理均重復(fù)3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示；數(shù)據(jù)采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行方差分析(ANOVA)，Duncan法進(jìn)行多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)薯泥干燥特性的影響

圖1是果膠酶酶解預(yù)處理不同時(shí)間的馬鈴薯泥50 ℃熱風(fēng)干燥曲線。由圖1可知，整個(gè)干燥過(guò)程水分比MR呈下降趨勢(shì)，未酶解處理薯泥樣品(NPF)水分比下降較緩慢，而果膠酶酶解預(yù)處理薯泥(PNPF)相對(duì)較快。

圖1 果膠酶酶解預(yù)處理生馬鈴薯泥熱風(fēng)干燥曲線

果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)薯泥干燥Page模型方程參數(shù)和干燥時(shí)間的影響，分析結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，不同樣品干燥曲線模型的決定系數(shù)R2>0.98，表明Page模型適合描述馬鈴薯泥熱風(fēng)干燥過(guò)程。干燥速率常數(shù)k是Page干燥模型中用于描述干燥快慢的參數(shù)，k值越大，干燥速率越快。與未酶解處理相比，3個(gè)酶解預(yù)處理馬鈴薯泥樣品的Page模型參數(shù)k值均顯著提高，表明果膠酶酶解預(yù)處理可顯著提高生馬鈴薯泥干燥速率。薯泥干燥速率的提高可能與馬鈴薯薄壁細(xì)胞壁及細(xì)胞間隙的果膠被水解，使細(xì)胞間隙增大，水分向外遷移速率提高有關(guān)。由表1可知，與未酶解處理相比，酶解預(yù)處理薯泥樣品初始水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低。較低的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)是由于果膠酶分解了薄壁細(xì)胞間的果膠，使細(xì)胞間隙增大，在薯泥離心時(shí)水分更易分離。因此當(dāng)薯泥干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，PNPF干燥所用時(shí)間較NPF減少了6.32%～7.81%。

表1 果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)生馬鈴薯泥干燥Page模型參數(shù)及干燥時(shí)間的影響

2.2 果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)馬鈴薯生粉基本理化特性的影響

2.2.1果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)生粉微觀形貌和果膠含量的影響

植物細(xì)胞壁果膠等大分子具有較強(qiáng)的吸水和持水能力，為觀察果膠酶酶解預(yù)處理后馬鈴薯薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁中果膠分子分布的變化，采用剛果紅進(jìn)行染色觀察，結(jié)果見(jiàn)圖2。圖2中PC為殘留的馬鈴薯薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁，ST為淀粉顆粒。

圖2中紅色為剛果紅染色后的果膠等細(xì)胞壁成分，其中NPF細(xì)胞壁果膠物質(zhì)量最多[圖2(a)]，而PNPF[圖2(b)、圖2(c)、圖2(d)]細(xì)胞壁果膠等非淀粉多糖物質(zhì)明顯減少；且隨著酶解時(shí)間增加，細(xì)胞壁果膠質(zhì)越來(lái)越少。

紅色物質(zhì)PC為殘留的馬鈴薯薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁，ST為淀粉顆粒。

不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉掃描電鏡下微觀結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。圖3中PC為殘留的馬鈴薯薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁，ST為淀粉顆粒。由圖3可見(jiàn)，不同預(yù)處理?xiàng)l件下制備的生馬鈴薯粉中的淀粉顆粒呈規(guī)則的橢球形，結(jié)構(gòu)完整，表面光滑，與天然馬鈴薯淀粉顆粒相似[25]。生粉制備過(guò)程存在機(jī)械破碎處理，因此生粉中淀粉絕大部分以游離淀粉顆粒形式存在，同時(shí)可見(jiàn)薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁殘留物，部分黏結(jié)在淀粉顆粒表面[圖3(a)]，經(jīng)果膠酶酶解預(yù)處理制備的生粉中細(xì)胞壁殘留物明顯減少，且酶解時(shí)間越長(zhǎng)，細(xì)胞壁殘留越少[圖3(b)、圖3(c)、圖3(d)]。對(duì)不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的生粉中的果膠定量分析結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可知，馬鈴薯生粉的果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨果膠酶酶解預(yù)處理時(shí)間增加而顯著降低。

PC為殘留的馬鈴薯薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁，ST為淀粉顆粒。

不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。

2.2.2果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)生粉水分、蛋白質(zhì)和灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉水分、蛋白和灰分等成分的影響結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，未酶解處理馬鈴薯生粉NPF與3個(gè)不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉PNPF水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)無(wú)顯著性差異(P>0.05)；經(jīng)過(guò)果膠酶酶解處理，生粉中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.95%～1.56%，減少了24.64%～54.11%。生粉中蛋白質(zhì)的減少可能是薯泥離心過(guò)程中可溶性蛋白質(zhì)流失至離心汁液導(dǎo)致的。PNPF在酶解后完整的薄壁細(xì)胞結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)更容易從細(xì)胞內(nèi)流出，且隨著酶解時(shí)間的增長(zhǎng)，薄壁細(xì)胞破損程度越大，蛋白質(zhì)損失越多?；曳质菬o(wú)機(jī)鹽類及其氧化物，由表2可知，酶解預(yù)處理降低了馬鈴薯生粉的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，表明酶解預(yù)處理使薯泥中無(wú)機(jī)鹽類成分更多地進(jìn)入了離心汁液中。酶解預(yù)處理結(jié)合離心雖然能降低物料初始含水量，縮短干燥時(shí)間，但損失了部分游離淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸及礦物質(zhì)離子等成分，導(dǎo)致加工得率降低。因此，如何采取有效措施(如膜分離等)降低馬鈴薯生粉制作過(guò)程中離心環(huán)節(jié)導(dǎo)致的干物質(zhì)損失，盡量減小對(duì)制備得率帶來(lái)的不利影響，是該工藝應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。此外，研究離心環(huán)節(jié)產(chǎn)生的富含各類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)成分汁液的再次轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，將其作為生粉加工的配套技術(shù)，也將促進(jìn)該工藝的推廣應(yīng)用。

2.2.3果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)生粉淀粉及其組成的影響

不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉淀粉及其組成分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，果膠酶酶解處理制備的馬鈴薯生粉(PNPF)直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于未酶解處理生粉(NPF)。隨著酶解預(yù)處理時(shí)間增加，PNPF直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈上升趨勢(shì)，可能是因?yàn)樵诿附獾乃嵝原h(huán)境(pH值=3.5)中，在檸檬酸的作用下，支鏈淀粉的A鏈脫離結(jié)晶區(qū)，成為游離的直連淀粉，同時(shí)B鏈也可能發(fā)生脫離C鏈或者斷裂，形成了更多的直連淀粉[26]；酶解和離心預(yù)脫水處理使水溶性蛋白和果膠等物質(zhì)損失，導(dǎo)致制備的生粉總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果略有升高。

表2 果膠酶酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉理化特性

2.2.4果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)生粉晶體結(jié)構(gòu)的影響

圖5是不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉XRD圖譜。由圖5可知，與未酶解處理馬鈴薯生粉(PNPF)相比較，酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉(NPF)的吸收峰寬和峰型發(fā)生明顯改變，與傳統(tǒng)馬鈴薯全粉相比差異明顯。由于馬鈴薯熟全粉(cooked potato flour, CPF)在加工過(guò)程中經(jīng)高溫蒸汽熟化處理，淀粉糊化程度高，結(jié)晶結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，其XRD圖譜呈饅頭狀[27]。生粉樣品均呈現(xiàn)典型的B型淀粉特征，在5.6°、17.0°、23.0°和24.0°有較強(qiáng)的衍射峰出現(xiàn)。隨著酶解時(shí)間增加，5.6°的衍射峰減弱，這可能是由于酶解過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間的較高溫度和酸性環(huán)境使淀粉發(fā)生酸改性，導(dǎo)致淀粉結(jié)晶區(qū)被破壞[28-29]。

圖5 果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)馬鈴薯生粉晶體結(jié)構(gòu)的影響

不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉相對(duì)結(jié)晶度分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，未酶解處理馬鈴薯生粉的相對(duì)結(jié)晶度最高，為26.29%，經(jīng)果膠酶酶解預(yù)處理后生粉的結(jié)晶度隨著酶解時(shí)間的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。酶解過(guò)程中淀粉分子結(jié)晶區(qū)緩慢解體，相對(duì)結(jié)晶度在120 min降低至20.89%，隨后淀粉分子重結(jié)晶，結(jié)晶度上升至24.45%。

2.2.5果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)生粉碘藍(lán)值的影響

碘藍(lán)值是衡量馬鈴薯生粉中游離淀粉多少的指標(biāo)，反映了馬鈴薯細(xì)胞的破損程度[30]。不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉碘藍(lán)值分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，所有樣品碘藍(lán)值處于5.07～12.17，均符合馬鈴薯生粉國(guó)標(biāo)限量(小于50)，其中PNPF樣品的碘藍(lán)值為5.07～5.60，顯著低于NPF的12.17，這是因?yàn)槊附馄茐谋”诩?xì)胞細(xì)胞壁，游離淀粉更多地進(jìn)入離心汁液中。

2.3 果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)馬鈴薯生粉加工特性的影響

2.3.1果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)生粉溶解度和溶脹度的影響

不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉溶解度和溶脹度分析結(jié)果見(jiàn)圖6。由圖6(a)可知，生粉溶解度隨溫度的上升而逐漸提高，這與Lu等[31]的研究結(jié)果一致。升溫至70 ℃時(shí)，溶解度達(dá)到峰值，且此溫度下PNPF180樣品溶解度為30.00%，顯著高于NPF(溶解度22.00%)。不同PNPF溶解度均高于NPF，這與酶解預(yù)處理破壞薄壁細(xì)胞細(xì)胞壁，使淀粉等成分更易溶于熱水有關(guān)。此外，在pH值3.0、45 ℃水浴酶解預(yù)處理時(shí)，淀粉顆粒與水接觸，在此期間淀粉可能發(fā)生檸檬酸酸改性。淀粉分子與檸檬酸發(fā)生酯化，淀粉的交叉鏈接增加，從而提高淀粉分子在水中的溶解度[28-29]。隨著酶解時(shí)間延長(zhǎng)，淀粉酸改性程度增強(qiáng)，溶解度逐漸提高。

圖6 果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)馬鈴薯生粉溶解度和溶脹度的影響

由圖6 (b)可見(jiàn)，馬鈴薯生粉溶脹度隨著溫度升高而增大，這與Gunaratne等[32]研究結(jié)果一致。PNPF樣品的溶脹度在70～90℃范圍內(nèi)高于NPF，這可能與PNPF樣品中的支鏈淀粉含量較高有關(guān)。Tester等[33]研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致淀粉膨脹的主要原因之一是淀粉顆粒中的支鏈淀粉含量。此外，Shi等[34]發(fā)現(xiàn)，果膠等陰離子多糖的陰離子基團(tuán)和馬鈴薯支鏈淀粉分子上的磷酸基團(tuán)相互排斥能抑制馬鈴薯淀粉顆粒的膨脹。因此，酶解預(yù)處理導(dǎo)致生粉溶脹度的增大還與果膠分子被水解，解除了其對(duì)淀粉膨脹的抑制效應(yīng)有關(guān)。

2.3.2果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)生粉持水性和持油性的影響

持水力的差異主要是由淀粉分子內(nèi)部羥基與分子鏈或水形成氫鍵和共價(jià)結(jié)合所致，羥基與淀粉分子結(jié)合的作用大于與水分子的結(jié)合，表示持水力低，反之則表示持水力高[23]。馬鈴薯生粉的持水能力對(duì)其在食品配料中的應(yīng)用有一定的參考意義，應(yīng)用較強(qiáng)持水特性的原料加工的產(chǎn)品能夠保持良好的質(zhì)地特性，延長(zhǎng)貨架期。不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉持水力分析結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，PNPF的持水性為16.55～17.62 g/g，較NPF(持水性11.78 g/g)提高了40.49%～49.58%，這是因?yàn)槊附馓幚硎贡”诩?xì)胞內(nèi)容物流出，大量淀粉暴露出來(lái)，增加了比表面積，使得在淀粉分子內(nèi)部羥基和水的親和力不變的情況下，更多的游離淀粉使得PNPF持水能力大大增加。

生粉的持油性在其加工應(yīng)用中發(fā)揮著非常重要的作用，生粉的吸油性高可幫助減少脂肪滲出，可增強(qiáng)產(chǎn)品風(fēng)味，改善口感，延長(zhǎng)保質(zhì)期，特別是在焙烤食品和肉制品中。不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉持油性結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，PNPF的持油性為1.09～1.26 g/g，均低于NPF(持油性1.33 g/g)，其中PNPF60持油性相對(duì)較高，且隨酶解時(shí)間增加持油性呈下降趨勢(shì)，這與酶解破壞薄壁細(xì)胞細(xì)胞壁有關(guān)。這是因?yàn)槊附鈺r(shí)間越長(zhǎng)，薄壁細(xì)胞破壞程度越大，含非極性尾端的蛋白質(zhì)等大分子隨水分在離心時(shí)損失越多，持油能力降低。

2.3.3果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)生粉凍融穩(wěn)定性的影響

凍融處理后生粉析水率可反映其凍融穩(wěn)定性。不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉凍融析水率見(jiàn)表3。由表3可知，PNPF凍融析水率均低于NPF，較NPF(析水率53.76%)降低了26.23%～62.11%，表明PNPF的凍融穩(wěn)定性優(yōu)于NPF，其中PNPF180的析水率為20.37%，凍融穩(wěn)定性能最佳。淀粉質(zhì)原料良好的凍融穩(wěn)定性對(duì)低溫加工淀粉制品品質(zhì)的保持具有積極作用，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)果膠酶酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉凍融穩(wěn)定性顯著改善，更適用于速凍水餃、湯圓等速凍米面制品的加工，可顯著降低此類產(chǎn)品的凍裂率，改善產(chǎn)品食用品質(zhì)。

表3 馬鈴薯生粉持水性、持油性及凍融穩(wěn)定性

2.3.4果膠酶酶解預(yù)處理對(duì)生粉糊化特性的影響

不同酶解時(shí)間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉糊化特性參數(shù)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，所有樣品糊化溫度均在64.6～64.9 ℃，樣品間無(wú)顯著性差異。PNPF的峰值黏度隨著酶解時(shí)間呈現(xiàn)先降低再升高，最后下降的趨勢(shì)，其中酶解PNPF120峰值黏度最大(5.72 Pa·s)。馬鈴薯生粉黏度的變化不僅與淀粉的吸水膨脹有關(guān)，還與其中非淀粉類的果膠、蛋白質(zhì)等分子含量有關(guān)。PNPF60黏度的降低，可能主要與其中蛋白質(zhì)和果膠分子含量的降低有關(guān)；隨著酶解時(shí)間的增加，PNPF120黏度的增加可能是由于果膠分子大量水解而導(dǎo)致淀粉顆粒更易吸水膨脹；隨著酶解處理時(shí)間的延長(zhǎng)至180 min，部分淀粉分子與檸檬酸可能發(fā)生一定程度的酯化反應(yīng)而發(fā)生酸改性，峰值黏度略有降低[28-29]。此外，酶解預(yù)處理顯著降低了生粉峰值溫度，縮短了峰值時(shí)間，所制備的生粉谷值黏度、最終黏度和回生值顯著降低。黏度是評(píng)價(jià)饅頭、面包等產(chǎn)品感官優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。研究表明，在馬鈴薯生全粉添加量超過(guò)20%后，饅頭黏度上升，比容下降，綜合感官評(píng)分呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[2]。與傳統(tǒng)方法制備的馬鈴薯全粉相比，通過(guò)酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉(PNPF)因其最終黏度和回生值低，有較強(qiáng)的加工性能優(yōu)勢(shì)，可用于加工低黏度，不易回生的馬鈴薯主食產(chǎn)品。崩解值反映淀粉糊的熱穩(wěn)定性, 崩解值越大, 則淀粉糊穩(wěn)定性越差。酶解預(yù)處理制備的生粉崩解值均顯著高于未酶解處理樣品，表明酶解預(yù)處理降低了馬鈴薯粉糊的熱穩(wěn)定性。

表4 馬鈴薯生粉糊化特性參數(shù)

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，果膠酶酶解預(yù)處理60～180 min減少了生馬鈴薯泥果膠含量，提高薯泥低溫(55 ℃)熱風(fēng)干燥速率，干燥時(shí)間縮短了6.32%～7.81%，果膠酶酶解預(yù)處理有助于進(jìn)一步降低馬鈴薯粉生產(chǎn)成本。果膠酶酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉相對(duì)結(jié)晶度、蛋白質(zhì)含量、溶脹度、碘藍(lán)值和持油性降低，持水性提高，凍融析水率降低，說(shuō)明果膠酶酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉持水能力增強(qiáng)，凍融穩(wěn)定性能提高，在速凍食品生產(chǎn)中具有潛在加工優(yōu)勢(shì)，有助于改善速凍淀粉類食品持水能力，降低產(chǎn)品流通中的開(kāi)裂現(xiàn)象。糊化特性研究結(jié)果表明，果膠酶酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉峰值溫度下降，峰值時(shí)間縮短，崩解值上升，最終黏度降低，回生值下降，在改善中式馬鈴薯主食產(chǎn)品口感，提高產(chǎn)品品質(zhì)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。果膠酶酶解預(yù)處理可作為一種前處理技術(shù)改善馬鈴薯泥的干燥特性及所制備的生全粉加工特性。