塊莖大小與馬鈴薯淀粉粒度分布的關系

婁樹寶，徐洪巖，李慶全，田國奎，王立春，牛志敏，李鳳云，盛萬民

（黑龍江省農業科學院克山分院，黑龍江 克山 161606）

淀粉也稱團粉、生粉或芡粉，是植物通過光合作用天然合成的一種多糖高分子化合物，是碳水化合物貯藏的主要形式，廣泛存在于植物的果實、根、莖中，禾谷類植物和豆類的種子、薯類的塊莖中淀粉的貯藏量較大[1]。植物類淀粉主要有兩類，以玉米淀粉、小麥淀粉為代表的禾谷類淀粉和以馬鈴薯淀粉、木薯淀粉為代表的薯類淀粉，前者也被稱為地上淀粉，后者為地下淀粉。中國的商品淀粉主要是玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、小麥淀粉和木薯淀粉[2]。

雖然從各種植物所得淀粉的總體結構大致相同，但它們的顆粒形狀、結構及物化性質還是存在較大的差異[3]。根莖類特別是馬鈴薯，是僅次于谷類作物的主要淀粉來源，其淀粉特性也開始引起了廣泛重視[4]。

目前關于馬鈴薯淀粉的特性研究很多，但關于馬鈴薯塊莖大小與淀粉粒度分布情況之間的關系尚鮮見報道，本研究旨在明確馬鈴薯不同品種不同塊莖大小粒度分布情況，為淀粉加工企業選擇品種及塊莖大小提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試品種

克新13號（A）、克新18號（B）、克新19號（C）、克新20號（D）、克新21號（E），所有品種均為原種一代。

1.2 試驗方法

塊莖大小按質量劃分。1：75 g以下；2：75～150 g；3：150～250 g；4：250 g以上。

淀粉制備的流程：鮮薯→清洗→去皮→粉碎→篩分→蛋白分離（自然沉淀）→干燥→淀粉。

稱取500 g新鮮馬鈴薯，清洗、剝皮并切塊，用植物組織搗碎機搗碎成泥，然后將適量試樣放于100目過濾篩網上沖洗，其纖維素等不溶性物質殘留于篩網上，蛋白質、無機鹽和糖等可溶性物質留于蒸餾水中，淀粉沉淀于下層。將沉淀物用蒸餾水充分洗滌后，再過100目篩網，靜止6～7 h。經脫水后的淀粉放于干燥箱中進行干燥，干燥溫度為≤40℃，干燥時間為25～60 min。

粒度大小的測定：采用BT－9300 S激光粒度分布儀（丹東百特公司生產），校正好儀器后，根據儀器要求將制備好的淀粉樣品加入到循環樣品池中，濃度控制在30%左右，以超聲波分散3 min，按照粒度分布儀的程序測定淀粉粒徑。每個樣品取4次重復。

1.3 數據統計

數據分析選取淀粉顆粒的中位徑及邊界粒徑，各參數定義如下：

中位徑：記作D50，表示樣品中小于它和大于它的顆粒各占50%，是反映淀粉顆粒大小的一個重要指標。可以認為D50是平均粒徑的另一種表示形式。

邊界粒徑：用來表示樣品粒度分布的范圍，即分布寬度，由一對特征粒徑組成，例如（X3，X98）。

離散度：用來描述粒度分布的相對寬度或不均勻程度，離散度是反映淀粉顆粒分布情況的重要指標。

離散度=分布寬度/平均粒度

采用農博士系列軟件進行單因素完全隨機方差分析。

2 結果與分析

2.1 同一品種不同大小塊莖平均粒徑比較

如圖1所示，克新13號塊莖質量大于250 g時其淀粉的平均粒徑最大為61.18 μm，塊莖質量小于75 g時其淀粉的平均粒徑最小為43.60 μm，方差分析見表1。克新13號塊莖質量大于250 g的淀粉其平均粒徑與塊莖質量在75～250 g之間淀粉的平均粒徑差異極顯著，塊莖質量在75～250 g之間其淀粉的平均粒徑與塊莖質量小于75 g淀粉的平均粒徑差異極顯著。

表1 同一品種不同大小塊莖淀粉平均粒徑差異顯著性分析Table 1 Significance test for starch particle diameter of different tuber sizes of the same variety

克新18號塊莖質量在150～250 g之間其淀粉的平均粒徑最大為50.98 μm，塊莖質量小于75 g時其淀粉的平均粒徑最小為46.15 μm；塊莖質量大于150 g其淀粉的平均粒徑與塊莖質量小于150 g的淀粉平均粒徑差異極顯著。

克新19號塊莖質量大于250 g時其淀粉的平均粒徑最大為57.28 μm，塊莖質量小于75 g時其淀粉的平均粒徑最小為 44.62 μm；不同大小的塊莖其淀粉的平均粒徑差異均極顯著。

克新20號塊莖質量在150～250 g之間其淀粉的平均粒徑最大為48.06 μm，塊莖質量小于75 g時其淀粉的平均粒徑最小為 41.18 μm；不同大小的塊莖其淀粉的平均粒徑差異均極顯著。

克新21號塊莖質量大于250 g時其淀粉的平均粒徑最大為50.83 μm，塊莖質量小于75 g時其淀粉的平均粒徑最小為 44.03 μm；塊莖質量大于150 g其淀粉的平均粒徑與塊莖質量小于150 g的淀粉平均粒徑差異顯著。

由此可知，各品種總的趨勢都是隨著塊莖增大，其淀粉的平均粒徑也增大，其中克新13號與克新19號趨勢相同，克新18號與克新20號趨勢相同，克新13號與克新19號最大粒徑和最小粒徑相差較大。

2.2 不同品種相同大小塊莖的平均粒徑比較

5個品種間平均粒徑比較表明在同樣大小塊莖時克新20號淀粉的平均粒徑最小，克新18號在塊莖質量小于75 g時其淀粉的平均粒徑最大，克新13號在塊莖質量大于75 g時其淀粉的平均粒徑最大。總的來說，克新13號與克新19號具有較大的粒徑，這兩個品種均為黑龍江省主栽品種，可以作為大顆粒馬鈴薯淀粉制備的原材料（圖2）。

2.3 同一品種不同大小塊莖粒度分布均勻情況

克新13號、克新18號、克新19號、克新21號在塊莖質量大于250 g時離散度最小，此時淀粉的粒度分布最均勻，克新20號塊莖質量在150～2 50 g之間時離散度最小，此時淀粉的粒度分布最均勻；克新13號、克新18號、克新19號、克新20號在塊莖質量小于75 g時離散度最大，此時淀粉的粒度分布最不均勻，克新21號塊莖質量在75～150 g之間時離散度最大，此時淀粉的粒度分布最不均勻。總的趨勢還是塊莖越大其淀粉的粒度分布越均勻，塊莖越小其淀粉的粒度分布越不均勻，所以說進行淀粉加工時要選擇較大塊莖的馬鈴薯作為原料（圖3）。

3 討論

淀粉粒是由許多直鏈和支鏈淀粉分子構成的聚合體。一般顆粒大或結構松散的淀粉較顆粒小的、結構較緊密的淀粉易于糊化。各種淀粉顆粒的大小不一樣，同一種淀粉的顆粒大小也是有差別的。馬鈴薯淀粉顆粒大，結構松散，吸水膨脹力大，結晶結構消失的早，淀粉粒在較低的溫度下容易互相接觸，變成粘稠狀的糊漿，這是其容易糊化的結構基礎。馬鈴薯淀粉一般在25～100 μm之間，粒徑分布近乎正態分布[5－6]。

本研究的結果表明，不同大小塊莖的淀粉粒徑與品種特性有關，塊莖越小其淀粉的平均粒徑越小，有些品種不同大小塊莖的淀粉粒徑差異不明顯。本試驗中克新13號與克新19號的淀粉具有較大的粒徑，其淀粉在生產上具有廣泛的用途。5個品種中不論塊莖大小均以克新20號的淀粉粒徑最小，而克新20號淀粉含量最高，因此馬鈴薯淀粉含量與其粒徑大小的關系有待于進一步研究。

在不同的應用領域，對淀粉顆粒大小的要求不同，例如在方便面及粉絲等的加工時，大顆粒的馬鈴薯淀粉為最合適的原料。淀粉粒徑大、糊化溫度相對較低，有利于提高方便面及粉絲的勁道，增加粉絲制品的透明度，使表面光滑色澤好[7]。我國的淀粉加工還很落后，因此了解馬鈴薯不同品種淀粉的粒度分布情況，可以為企業有針對性地加工淀粉提供依據，更好地做到專種專用。

[1] 閻隆飛,李明啟.基礎生物化學[M].北京:農業科技出版社, 1985:21－23.

[2] 高嘉安.淀粉及淀粉工藝學[M].北京:中國農業科技出版社, 2001:22－50.

[3] 趙萍.馬鈴薯加工技術[M].蘭州:甘肅科技出版社,1999:54－57.

[4] Peter E,Forrest S,Emperatryz P.Characterization of some properties of starches from Xanthosoma sagittifolium(tannia)and Colocassia esculenta(taro)[J].Cargbohydrate Polymers,2005,60(2): 139－145.

[5]于天峰,夏平.馬鈴薯淀粉特性及其利用研究[J].中國農學通報,2005,21(1):55－58.

[6]潘明.馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的特性及其應用比較[J].中國馬鈴薯,2001,15(4):222－226.

[7] 魏晶石.馬鈴薯淀粉的特性及其對粉絲生產性狀的影響[J].馬鈴薯雜志,1990,4(3):167－169.