馬鈴薯生全粉物化性質與應用特性研究

鄧峰

摘 要：本文針對馬鈴薯生全粉的理化成分、淀粉形態(tài)、糊化性質、熱力學性質、吸水性和溶解度等方面的特性進行研究，并與馬鈴薯雪花全粉進行比較。結果表明，馬鈴薯的生全粉營養(yǎng)物質含量略低于雪花全粉，其淀粉顆粒受加工工藝破壞影響較小，從馬鈴薯全粉的糊化性質與熱力學性質方面的數(shù)據分析得出，生全粉糊化溫度、持油性、析水率以及吸水性均低于雪花粉，并保持完整的淀粉結晶結構。

關鍵詞：馬鈴薯生全粉；物化性質；應用特征

Study on the Physicochemical Properties and Application Characteristics of Potato Raw Whole Powder

DENG Feng

（Shenzhen Yuxin School， Shenzhen 518107， China）

Abstract： This paper mainly studied the physicochemical composition， starch morphology， gelatinization properties， thermodynamic properties， water absorption and solubility of raw potato whole powder， and compared it with potato snowflake whole powder. The results showed that the nutrient content of raw potato whole powder was slightly lower than that of snowflake whole powder， and its starch particles were less affected by processing technology damage. According to the data analysis of gelatinization and thermodynamic properties of potato whole powder， the pasting temperature， oil retention， water extraction rate and water absorption of potato whole powder are lower than snowflake powder， and the complete starch crystal structure is maintained.

Keywords： potato raw whole powder; physicochemical property; application characteristics

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.），又名土豆、洋芋，原產地位于南美洲的安第斯山脈，因此具有較強的抗逆性和增產潛力，迅速被全世界各個國家種植推廣，當前已經成為世界范圍內繼小麥、玉米和水稻之后的第四大糧食作物。作為一種堿性食品，馬鈴薯能中和人體攝入過多的酸性食品的酸度，具有維持人體內酸堿平衡的作用。此外，馬鈴薯還含有人體所需的維生素C、維生素B、類胡蘿卜素以及纖維素等各種營養(yǎng)物質，是一種公認的全營養(yǎng)食品。

馬鈴薯全粉指的是除薯皮以外的全部干物質，其具有營養(yǎng)豐富、水分含量低以及存儲方便的優(yōu)點。馬鈴薯全粉可以根據其不同的處理方式分為馬鈴薯生全粉以及馬鈴薯熟全粉，而馬鈴薯雪花粉則是馬鈴薯熟全粉的一種產品形式，是以新鮮馬鈴薯為原材料，經過清洗、去皮和蒸煮等一系列處理之后所得到的產品。而馬鈴薯生全粉是將馬鈴薯去皮、搗碎、沖洗留取濾液、靜置沉淀后過濾即得。馬鈴薯雪花粉與馬鈴薯生全粉的制作工藝雖然不同，但有著很多相似之處。隨著先進生產設備的引進以及生產工藝的優(yōu)化，馬鈴薯全粉的年產量也在不斷上升，市場上也相繼出現(xiàn)了許多馬鈴薯全粉產品。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯生全粉、馬鈴薯雪花全粉，黑龍江省克山農場；氫氧化鈉、鹽酸、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、無水乙醚、石油醚、酒石酸鉀鈉、乙酸鋅和冰醋酸。

1.2 儀器與設備

干燥器、石英坩堝、自動索氏抽提器、自動凱氏定氮儀、THZ-32恒溫振蕩器、BS-224S電子天平、SP-722E紫外分光光度計、FEIsirion掃描電鏡、差示掃描量熱儀和流變儀。

1.3 實驗方法

1.3.1 理化成分分析

水分含量按照《食品安全國家標準 食品中水分的測定》（GB 5009.3—2016）中的常壓加熱干燥法測定；蛋白質含量按照《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》（GB 5009.5—2016）凱氏定氮法測定；粗脂肪含量按照《飼料中粗脂肪的測定》

（GB/T 6433—2006）的索氏抽提法進行測定；灰分含量按照《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》

（GB 5009.4—2016）進行測定；淀粉含量使用淀粉含量試劑盒測定[1]。

1.3.2 顯微結構分析

將準備好的樣品顆粒，取少量涂抹到提前準備好的貼有導電膠布的鋁制載物臺上，涂抹均勻，在電壓14 kV的電子束中用電子顯微鏡觀察樣品的淀粉形態(tài)，并拍攝照片。

1.3.3 糊化性質測定

測定樣品的糊化性質要使用流變儀，要按照國家標準《食品中水分測定方法》（GB 5009.3—2016）中的常壓加熱干燥法測定樣品中的水分含量，再結合測定結果計算去離子水的添加量，然后依據計算結果來稱取樣品，將樣品與去離子水混合均勻，將溫度控制在45 ℃以下保持恒溫3 min，隨后以每分鐘升溫5 ℃的速度加熱至100 ℃，維持該溫度5 min，再將其緩慢降溫至50 ℃，保溫3 min，同時記錄樣品的變化。

1.3.4 熱力學性質分析

樣品的熱力學性質測定需要使用差示掃描量熱儀（Differential Scanning Calorimetry，DSC）。稱取

2.0 mg的樣本置于石英坩堝中，再加入5.0 μL的蒸餾水，密封在室內溫度下放置24 h，隨后將樣品置于DSC中以每分鐘9 ℃的速度升溫至92 ℃，并記錄20～92 ℃樣品DSC數(shù)值變化情況[2]。

1.3.5 吸水性和溶解度測定

稱取樣品0.45 g并量取5.50 mL的蒸餾水將其混勻后置于離心管，放置于30 ℃的清水中保持

30 min，在4 000 r·min-1下離心18 min，將離心管表面的清液用滴管吸至提前準備好的稱重鋁盒中，升溫至104 ℃進行烘干，與此同時，稱取并計算離心管中沉淀物的質量，吸水系數(shù)、溶解度的計算公式為

（1）

（2）

式中：WAI代表吸水系數(shù)，g·g-1；WS代表溶解度，%；m1代表離心管內沉淀物質量，g；m2代表離心管表面清液中干物質質量，g；ma代表樣品質量，g。

1.3.6 凍融性分析

本文用析水率衡量馬鈴薯全粉的凍融穩(wěn)定性。稱取3 g馬鈴薯全粉樣品置于燒杯中，然后向其中加入50 mL的蒸餾水，將其配制成6%的溶液，加熱至沸騰后保持18 min，隨后冷卻至室溫[3]。稱取

30 g混合溶液置于離心管中，置于-20 ℃下放置24 h，解凍后以3 000 r·min-1的速度進行離心20 min，稱取表面清液質量，計算析水率，公式為

（3）

式中：SR為析水率， g·g-1；m3為樣品表面清液的質量，g；me為冷凍前加入的溶液質量，g。

1.3.7 持油性

稱取2 g樣品置于離心機內，然后再向其中加入40 mL色拉油，攪拌均勻后高速離心20 min，然后將離心管倒置，靜止5 min后再對其進行稱重，計算吸油系數(shù)，公式為

（4）

式中：OAI為吸油系數(shù)，g·g-1；m5為沉淀物質量，g；m為樣品質量，g。

2 結果與分析

2.1 理化成分

由表1可知，兩種樣品中的理化成分存在明顯差異，馬鈴薯生全粉中的水分含量和灰分含量顯著高于雪花粉，而蛋白質、脂肪與淀粉的含量卻顯著低于雪花粉。

2.2 顯微鏡下淀粉形態(tài)

由圖1可知，兩種樣品的微觀圖存在很大的差異，圖1（a）中生全粉的淀粉形態(tài)可以看出是許多不規(guī)則的橢圓形，而圖1（b）中雪花全粉的表面形態(tài)表現(xiàn)出不規(guī)則的紋路和孔洞[4]。通過對二者微觀圖的比較可以得出，馬鈴薯生全粉采用低溫干燥的加工方式對淀粉粒結構造成的影響極小，保持了淀粉粒的完整；而雪花全粉經過高溫加熱糊化后致使體積膨脹，嚴重破壞了淀粉顆粒結構。

2.3 糊化性質分析

糊化是淀粉顆粒遇水膨脹后，伴隨著溫度的不斷上升，淀粉分子中的氫鍵逐漸斷裂，并同時與水發(fā)生反應所呈現(xiàn)出來的糊狀液體[5]。由表2可知，兩種全粉的糊化性質存在顯著差異，其中，生全粉的糊化溫度和峰值溫度相較于雪花粉較低，而其他數(shù)據則均顯著高于雪花全粉。

2.4 熱力學性質分析

馬鈴薯全粉中淀粉晶體結構在受熱的破壞過程中所表現(xiàn)出的熱力學性質通常用差式掃描熱量儀來測定。淀粉會在水溶液中隨著溫度的升高而發(fā)生形變，整個淀粉顆粒會因吸水膨脹而呈現(xiàn)淀粉糊狀[6]。由圖2可知，馬鈴薯生全粉從開始到結束是一條完整的DSC曲線，而馬鈴薯雪花粉DSC曲線則出現(xiàn)了較大波動，這就說明雪花粉內部結晶結構在前期加工過程中就已經發(fā)生裂解。

2.5 應用特性分析

析水率的高低反映的是馬鈴薯全粉的凍融性，析水率越低，代表其凍融穩(wěn)定性越高，具備良好的速凍效果。由表3可以看出，馬鈴薯生全粉的析水率、吸水性以及持油性都顯著低于雪花粉，說明馬鈴薯生全粉具有良好的凍融穩(wěn)定性，適合進行速凍食品加工。

3 結論

通過觀察顯微鏡下的淀粉形態(tài)以及對其應用特性的數(shù)據分析，馬鈴薯生全粉的蛋白質、脂肪和淀粉等營養(yǎng)物質在加工過程中所受到的損傷相對較小。另外，從馬鈴薯全粉的糊化性質與熱力學性質方面的數(shù)據分析得出，馬鈴薯生全粉糊化溫度相對較低，并保持完整的淀粉結晶結構，在主食化生產方面更具優(yōu)勢。

參考文獻

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