不同加工工藝對番薯多糖和蛋白質(zhì)含量的影響

李勤霞　胡文凱　薛曉東

摘要 ［目的］提高商洛番薯的生產(chǎn)加工品質(zhì)，研究不同加工工藝番薯主要理化性質(zhì)，探討不同加工工藝處理對番薯多糖和蛋白質(zhì)含量的影響。［方法］采用不同熱風(fēng)加工、微波加工、水煮加工、蒸制加工這4種加工方式，運(yùn)用9分制分別對番薯外觀、質(zhì)地、口感、殘留纖維4項感官指標(biāo)進(jìn)行打分，利用苯酚-濃硫酸法測定番薯多糖含量，考馬斯亮藍(lán)法測定番薯蛋白質(zhì)含量。［結(jié)果］不同加工工藝下番薯在外觀、質(zhì)地、口感、殘留纖維等方面均有所差異。不同加工方法處理后的番薯多糖含量不同，蒸制6 min 60 ℃干燥>微波30 W干燥>60 ℃熱風(fēng)干燥>水煮4 min 60 ℃干燥。不同加工工藝蛋白質(zhì)含量也不同，微波30 W干燥>50 ℃熱風(fēng)干燥>蒸制6 min 60 ℃干燥>水煮4 min 60 ℃干燥。［結(jié)論］蒸制60 ℃熱風(fēng)干燥的加工方式其多糖含量保存最多，經(jīng)過微波30 W干燥后的蛋白質(zhì)含量保存最多。蒸制6 min 60 ℃干燥至恒重番薯感官品質(zhì)特征優(yōu)于其他加工工藝。

關(guān)鍵詞 番薯；加工方法；感官評價；多糖；蛋白質(zhì)

中圖分類號 TS 255 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2023）15-0157-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.15.039

Effect of Different Processing Technology on Polysaccharide and Protein Content of Ipomoea batatas

LI Qin-xia，HU Wen-kai，XUE Xiao-dong

（College of Biological Pharmacy and Food Engineering， Shangluo University， Shangluo，Shaanxi 726000）

Abstract ［Objective］ To improve the production and processing quality of Shangluo Ipomoea batatas， research the main physicochemical properties of Ipomoea batatas under different processing techniques， and explore the effects of different processing techniques on the polysaccharide and protein content of Ipomoea batatas. ［Method］ Four processing methods， namely， hot air processing， microwave processing， water boiling processing and steaming processing， were used to score the appearance， texture， taste and residual fiber of Ipomoea batatas using 9-point system. The polysaccharide content in Ipomoea batatas was determined by phenol concentrated sulfuric acid method， and the protein content in Ipomoea batatas was determined by Coomassie brilliant blue. ［Result］ There were differences in appearance， texture， taste and residual fiber of Ipomoea batatas under different processing techniques. The polysaccharide content of Ipomoea batatas treated with different processing methods varies，steaming for 6 minutes at 60 ℃ for drying>microwave drying at 30 W>hot air drying at 60 ℃>water boiling for 4 minutes at 60 ℃ for drying. The protein content varied with different processing techniques， with microwave drying at 30 W>hot air drying at 50 ℃>steaming for 6 min and then drying at 60 ℃>boiling for 4 min and drying at 60 ℃. ［Conclusion］ The processing method of steaming and hot air drying at 60 ℃ preserves the most polysaccharide content， and the protein content is preserved the most after microwave drying at 30 W. The sensory quality characteristics of Ipomoea batatas steamed for 6 min at 60 ℃ and dried to constant weight are superior to other processing techniques.

Key words Ipomoea batatas;Processing method;Sensory evaluation;Polysaccharide;Protein

番薯［Ipomoea batatas（L.）Lam.］又名紅薯、地瓜或甘薯，是旋花科一年生草本植物，含有豐富的膳食纖維、維生素、氨基酸、礦物質(zhì)等［1-2］。在番薯的主要成分中，淀粉約占90%，其次是蛋白質(zhì)、脂肪、糖、維生素以及鈣、磷、鐵等物質(zhì)，約占10%［3-5］。多糖是番薯的主要功能性成分，具有抗氧化、降血糖、免疫調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)腸道菌群等功效［6］。番薯蛋白具有抗氧化性、提高免疫力、降血脂、降高血壓和抗癌發(fā)病率、預(yù)防糖尿病等作用［7］。目前番薯多糖和蛋白已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域、食品和動物營養(yǎng)。

多糖提取的方法有很多，常用測定多糖的方法一般有比色法、色譜法、紅外光譜分析多糖法、紫外分光光度法［8-10］。其中，苯酚硫酸-比色法［11］是一種簡便、快速測定多糖含量的方法，已被應(yīng)用于各種研究中；蔡群虎等［12］將該方法用于三七中多糖含量測定方法的比較。而目前常用的蛋白質(zhì)測定方法有色譜法［13］、分光光度法、滴定法、酶聯(lián)免疫吸附法、聯(lián)合測定法、氨基酸折算法［14］。王艾平等［15］利用紫外-可見分光光度法測定茶籽多糖中蛋白質(zhì)含量。目前，國內(nèi)外對番薯多糖和蛋白質(zhì)方面研究相對較少，明玥等［16］在番薯的功能成分及其開發(fā)利用方法中提到了番薯多糖、番薯蛋白等物質(zhì)，已經(jīng)對這些物質(zhì)的功能和保健功能進(jìn)行了簡單研究。陸國權(quán)等［17］研究了50個番薯品種及經(jīng)烘干、曬干、蒸煮和烘烤加工處理后的塊根主要營養(yǎng)成分含量，其中涉及番薯淀粉、還原糖、粗蛋白和粗纖維含量的變化。布會敏等［18］研究確定了多糖是番薯的重要成分之一，不同多糖因其結(jié)構(gòu)、成分和理化性質(zhì)不同而具有不同的生物學(xué)功能。Bovell-benjamin［19］研究了番薯多糖的生物活性，其在人體免疫調(diào)節(jié)中具有重要作用。

根據(jù)中國傳統(tǒng)的飲食習(xí)慣，人們食用番薯時，經(jīng)常采用蒸、煮、烘干、微波等加工方式，不同的加工方式得到的結(jié)果不同，營養(yǎng)損失也不同。一般來說，煮番薯的口感較淡，更軟，水分比較充足，但是營養(yǎng)損失較大；水蒸番薯的口感較軟，含水量較低，甜味充足。烘干的番薯失水量比較大，保存時間長，干爽香甜；微波處理保留了番薯中水分，保留了番薯的香氣和甜味。加工工藝的不同，導(dǎo)致番薯生產(chǎn)過程中所處的溫度、濕度等物理因素有所差異，使番薯的外觀、質(zhì)地、口感、殘留纖維和生化成分等都可能產(chǎn)生較大的變化。由此可見，不同的加工方法對番薯營養(yǎng)價值的影響至關(guān)重要。該研究主要以商洛本地番薯為原材料，用不同的加工工藝（水蒸、煮制、熱風(fēng)、微波）對番薯進(jìn)行不同的預(yù)處理，測定其多糖和蛋白質(zhì)含量，對比評價不同工藝對番薯感官評價的影響，探討4種加工工藝條件下番薯多糖和蛋白質(zhì)的含量，盡可能地保留更多的營養(yǎng)物質(zhì)，為商洛本地番薯后期利用奠定基礎(chǔ)，也為番薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更廣闊的空間。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試劑與設(shè)備。該研究所用的主要試驗設(shè)備和試驗試劑如表1～2所示。

1.1.2 試材與處理。

商洛本地番薯，取新鮮番薯經(jīng)過不同加工工藝處理，番薯的處理如下：

①薯切片5 mm在50、60、70、80 ℃烘干至恒重，粉碎過60目篩；

②番薯切片5 mm水煮4、7、10、13 min，在60 ℃烘干至恒重，粉碎過60目篩；

③番薯切片5 mm蒸制6、12、18、24 min，在60 ℃烘干至恒重，粉碎過60目篩；

④番薯切片5 mm微波30、50、80、100 W處理至恒重，粉碎過60目篩。

1.2 試驗方法

1.2.1 感官評價。

對番薯產(chǎn)品進(jìn)行評定，結(jié)果采用打分的方式進(jìn)行統(tǒng)計。采用9分制［20］分別對番薯外觀、質(zhì)地、口感、殘留纖維4項感官指標(biāo)進(jìn)行打分，參考鮮食甘薯食用品質(zhì)感官評價評分標(biāo)準(zhǔn)［21］，外觀9分，質(zhì)地9分，口感9分，殘留纖維9分。經(jīng)不同加工工藝條件制作的番薯，選經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)并掌握評價番薯感官特性方法的10人，作為該番薯感官評價小組成員。將試驗樣品放置于編號的紙盤中，評價人員在光線良好的實驗室中對番薯的外觀、質(zhì)地、口感和殘留纖維進(jìn)行評定并給出相應(yīng)分?jǐn)?shù)。通過品評員喜好程度和感官品質(zhì)評分，給每個待測樣品數(shù)量化賦值，綜合排序。

1.2.2 營養(yǎng)指標(biāo)的測定。

番薯多糖含量測定采用苯酚-濃硫酸法［22］；

番薯蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍(lán)法［23］。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

運(yùn)用IBM SPSS Statistics 22和Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，且每組試驗均重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加工工藝對番薯感官評價的影響

2.1.1 不同加工工藝對番薯外觀的影響。通過對不同的加工工藝處理方法進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表3），不同加工工藝下番薯顏色總體呈現(xiàn)為白色、黃色、黃白色、棕黃色，番薯部位分為整體、中間、邊緣。在不同的加工工藝下，對比番薯的外觀形態(tài)發(fā)現(xiàn)，熱風(fēng)、水煮、蒸制、微波每種處理下的不同溫度、不同時間、不同功率間差別較小，而4種不同工藝處理下差別較大，熱風(fēng)干燥和微波處理番薯白色占大部分，水煮和蒸制黃色占大部分。

2.1.2 不同加工工藝對番薯感官評分的影響。

對不同加工工藝處理下的番薯進(jìn)行感官評價，結(jié)果如表4所示。由表4可知，根據(jù)番薯外觀、質(zhì)地、口感和殘留纖維等方面的試驗，不同加工工藝所生產(chǎn)的番薯，感官評分之間存在較大差異。蒸制6 min 60 ℃干燥至恒重工藝所加工的番薯評分最高，總分達(dá)到30.2分。在番薯質(zhì)地方面，其彈性、韌性強(qiáng)，切面完整光滑，切面孔洞較少，結(jié)構(gòu)致密；在口感方面，其表現(xiàn)為口感順滑，無明顯顆粒感。而水煮4 min 60 ℃干燥至恒重工藝生產(chǎn)的番薯外表整體棕黃色，中間帶有白色條紋，色澤不均勻，其番薯質(zhì)地較硬，薯肉松散感較強(qiáng)，口感比較粗糙，香味較淡，殘留纖維較多，有輕微的渣粒感，咀嚼粗糙感稍明顯，其評分最低，相對其他工藝顯得較為粗糙。由此可見，不同加工方法對番薯的感官評價有不同程度的影響。

2.2 不同加工工藝對番薯多糖含量的影響

2.2.1 不同熱風(fēng)干燥溫度對番薯多糖含量的影響。

從圖1可以看出，不同溫度下番薯多糖含量都會受到影響，其中50 ℃番薯多糖含量損失最大，多糖含量僅為7.90%；60 ℃多糖含量損失最小，多糖含量為13.10%。隨著熱風(fēng)干燥溫度的不斷增加，多糖含量不斷變化，當(dāng)熱風(fēng)干燥溫度達(dá)到60 ℃時，番薯多糖含量最高，當(dāng)干燥溫度超過60 ℃時，番薯多糖含量逐漸降低。由此可知，經(jīng)60 ℃熱風(fēng)干燥的番薯，其多糖含量最高。

2.2.2 不同蒸制時間對番薯多糖含量的影響。

從圖2可以看出，隨著蒸制時間的增加，番薯多糖含量整體呈現(xiàn)下降趨勢，蒸制時間越長，多糖含量越低。在蒸制6 min時，多糖含量達(dá)到最高，為19.66%，蒸制24 min含量最低，為8.40%。由此可見，溫度可能會破壞多糖的結(jié)構(gòu)并影響其生物活性。

2.2.3 不同水煮時間對番薯多糖含量的影響。

從圖3可以看出，隨著水煮時間的延長，番薯多糖含量呈先降低后升高的趨勢。番薯多糖含量最高的是水煮4 min，含量為12.84%；其次是水煮13 min，其多糖含量為11.47%；水煮7 min含量最低，為9.37%。水煮時高溫和時間會使細(xì)胞壁變軟，甚至被破壞，從而導(dǎo)致多糖不同程度的缺失，因此控制好時間、溫度是很關(guān)鍵的，4 min是水煮的最佳時間。

2.2.4 不同微波功率對番薯多糖含量的影響。從圖4可以看出，不同微波功率均導(dǎo)致番薯多糖的損失，在100 W時，多糖含量最低，為8.40%；在30 W時，多糖含量最高，為17.35%；隨著功率的增加整體處于下降趨勢。選擇微波處理番薯，應(yīng)控制微波功率在30 W。

2.3 不同加工工藝對番薯蛋白質(zhì)含量的影響

2.3.1 不同熱風(fēng)干燥溫度對番薯蛋白質(zhì)含量的影響。

從圖5可以看出，在50 ℃熱風(fēng)處理時番薯蛋白質(zhì)含量最高，為1.15%，隨后熱風(fēng)干燥溫度的不斷增加，蛋白質(zhì)含量整體呈緩慢下降趨勢，但是其中的差異不是很明顯。說明熱風(fēng)干燥溫度對番薯蛋白含量影響不大，在加工番薯時可以適當(dāng)選擇不用考慮熱風(fēng)溫度。

2.3.2 不同蒸制時間對番薯蛋白質(zhì)含量的影響。

從圖6可以看出，不同蒸制時間對番薯蛋白質(zhì)含量的影響差異明顯，隨著時間的增加蛋白質(zhì)含量逐漸減少，整體呈現(xiàn)下降趨勢。在蒸制6 min時，蛋白質(zhì)含量最高，為1.10%，在蒸制18 min時，蛋白質(zhì)含量最低，為0.25%。由此可見，蒸番薯應(yīng)控制其在6 min左右，若時間過長番薯蛋白質(zhì)損失會增加。

2.3.3 不同水煮時間對番薯蛋白質(zhì)含量的影響。

從圖7可以看出，不同水煮時間會影響番薯蛋白質(zhì)含量，水煮4 min蛋白質(zhì)含量最高，為0.79%，水煮13 min蛋白質(zhì)含量最少，為0.52%。隨著水煮時間的延長，番薯蛋白質(zhì)含量整體呈現(xiàn)下降趨勢，在水煮10 min時蛋白質(zhì)含量稍有增加，可能是在處理原料時沒有至恒重。

2.3.4 不同微波功率對番薯蛋白質(zhì)含量的影響。

從圖8可以看出，微波30 W時蛋白質(zhì)含量達(dá)到最高，為1.21%，微波100 W時蛋白質(zhì)含量最低，為0.29%。隨著微波功率的增大，番薯蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)下降趨勢，蛋白質(zhì)損失越來越大，100 W處理至恒重，因溫度較高，會發(fā)生焦化，導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量最低。

2.4 不同加工工藝多糖最優(yōu)值的比較

根據(jù)番薯的4種加工工藝，對獲得多糖含量最高的條件進(jìn)行比較，得到圖9。由圖9可知，4種不同加工工藝中，蒸制6 min后得到的番薯中多糖含量最高，達(dá)19.66%，其多糖含量略高于其他3種加工；微波30 W處理后得到的多糖含量較高，為17.35%；60 ℃熱風(fēng)干燥和水煮4 min處理得到的多糖含量較低，并且兩者多糖含量之間無較大差異。蒸制6 min對番薯多糖影響最小，使其保存的多糖含量最高，其次為微波30 W，而60 ℃熱風(fēng)處理和水煮4 min對番薯多糖的影響較大。

2.5 不同加工工藝蛋白質(zhì)最優(yōu)值比較

根據(jù)番薯的4種加工工藝，對獲得蛋白質(zhì)含量最高的條件進(jìn)行比較，得到圖10。由圖10可知，微波30 W處理對番薯蛋白質(zhì)保存最好，含量為1.21%，50 ℃熱風(fēng)干燥處理、蒸制6 min處理對番薯蛋白質(zhì)含量的影響較次，水煮4 min對番薯蛋白質(zhì)影響最大，使得番薯蛋白質(zhì)損失較多，可能是由于水煮過程中番薯蛋白質(zhì)發(fā)生水解作用，使得大量氨基酸溶于水中，破壞了植物細(xì)胞壁并導(dǎo)致水溶性蛋白質(zhì)流入了水中，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)的流失。

3 結(jié)論與討論

不同加工工藝會影響番薯品質(zhì)及營養(yǎng)成分，但其營養(yǎng)成分仍受到大眾的廣泛關(guān)注，并發(fā)現(xiàn)其中很多物質(zhì)具有抗癌、延緩衰老、增強(qiáng)抵抗力等作用。該試驗通過研究4種熱風(fēng)溫度、4種水煮時間、4種蒸制時間、4種微波功率這幾種不同加工工藝，探討其對番薯多糖和蛋白質(zhì)含量的影響，結(jié)果顯示，不同加工工藝對番薯的感官評價有不同程度的影響，蒸制6 min 60 ℃干燥至恒重番薯感官品質(zhì)特征優(yōu)于其他加工工藝。加工工藝不同，番薯的多糖和蛋白質(zhì)含量也不同，其中60 ℃熱風(fēng)干燥、水煮4 min對番薯多糖影響較大，蒸制6 min、微波30 W處理對番薯多糖影響較少，多糖含量表現(xiàn)為蒸制6 min 60 ℃干燥>微波30 W干燥>60 ℃熱風(fēng)干燥>水煮4 min 60 ℃干燥。而50 ℃熱風(fēng)干燥、微波30 W、蒸制6 min對番薯蛋白質(zhì)影響較小，水煮4 min對其影響最大，其蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為微波30 W干燥>50 ℃熱風(fēng)干燥>蒸制6 min 60 ℃干燥>水煮4 min 60 ℃干燥。因此番薯食用時可以采用蒸制或者微波處理，這樣可以較多地保存番薯的營養(yǎng)。

熱風(fēng)干燥處理下，番薯的外表會硬化，但是隨著溫度的變化，物質(zhì)會糊化、焦化，對蛋白質(zhì)和糖類有一定的影響。水煮法保留了番薯原有的清甜味，質(zhì)地松軟、適合老人和小孩食用，但是水煮時間過長，番薯中含有的糖分、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分就會流入水中，導(dǎo)致營養(yǎng)損失。蒸制番薯是用水加熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽接觸番薯放熱將番薯蒸熟，溫度高于水的沸點，由于番薯與蒸汽基本在一個封閉的鍋內(nèi)，營養(yǎng)物質(zhì)和風(fēng)味物質(zhì)損失較少，因此可選用蒸番薯，以保存其營養(yǎng)價值。微波能使番薯組織中極性分子（如水分子、蛋白質(zhì)等）和離子摩擦，振蕩并產(chǎn)生熱量，微波加熱使得組織疏松、加熱速度快、受熱均勻，微波對食物營養(yǎng)成分的損失較小。而處理原材料也會伴隨著焦化、糊化以及美拉德反應(yīng)，若這些現(xiàn)象較為強(qiáng)烈，對營養(yǎng)成分的影響就會隨之增加，所以控制好微波功率也是至關(guān)重要的。該研究發(fā)現(xiàn)微波30 W處理時番薯蛋白質(zhì)保存較好，其研究結(jié)果為番薯的開發(fā)利用奠定了基礎(chǔ)。

該研究表明，蒸制6 min 60 ℃干燥至恒重番薯感官品質(zhì)特征優(yōu)于其他加工工藝，蒸制6 min的多糖含量最多，其次是微波30 W處理，熱風(fēng)干燥和水煮處理多糖含量較少，可能是在微波處理時，要干燥至恒重，使得原材料發(fā)生了糊化，對其中所含的營養(yǎng)物質(zhì)影響較大。微波30 W處理蛋白質(zhì)損失最少，其次為50 ℃熱風(fēng)干燥和蒸制6 min處理，水煮4 min損失最大，因為番薯蛋白質(zhì)容易水解，煮沸時氨基酸和水分容易融合，導(dǎo)致蛋白質(zhì)流失?？傊煌募庸すに囂幚矶紩Ψ淼臓I養(yǎng)成分造成不同程度的影響，在食品加工應(yīng)用中應(yīng)該降低加工工藝的不利影響，發(fā)揮積極作用，確保食品的營養(yǎng)和品質(zhì)。

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基金項目 陜西省教育廳重點科學(xué)研究計劃項目（21JY008）；陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊（2022TD-56）；商洛學(xué)院科學(xué)與技術(shù)研究基金項目（20SKY010）。

作者簡介 李勤霞（1988—），女，河南三門峽人，助理實驗師，碩士，從事生態(tài)學(xué)、遺傳育種相關(guān)研究。

*通信作者，講師，博士，從事細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)研究。

收稿日期 2022-08-28