竹芋淀粉的提取工藝研究

薛娟萍，朱昌三，安家成

（廣西生態工程職業技術學院，廣西柳州545004）

竹 芋（Maranta arundinacea L.），英 文 名 Arrowroot，為竹芋科直立草本。竹芋（Maranta arundinacea L.）屬竹芋科（Mrantaceae）單子葉多年生草本植物，別名細米薯，全世界約有31個屬，500余個品種，它原產于南美洲熱帶地區，主要生產國為西印度圣文森特島[1]。果長圓形，長7 mm。花期夏秋[2-3]。其地下根莖肉質，長20 cm～30 cm，直徑 3 cm～5 cm，先端較粗，基部較細或較短成紡錘形，一般每株產10個～20個。竹芋地下根莖含水67%～75%，淀粉20%～28%，蛋白質1%～2%，灰分1.3%～1.4%，纖維0.6%～1.3%及少許糖分[4-5]。竹芋比馬鈴薯、木薯等的淀粉含量高，且塊莖不含有毒物質。一般馬鈴薯和木薯淀粉含量分別為l2%～20%和20%～25%[6]，而竹芋淀粉含量為22%～28%，高的淀粉含量意味著淀粉加工廠可得到高的淀粉提取率，從而提高經濟效益。竹芋淀粉除與一般淀粉的用途相似外，適于制造非常光滑質優的啫喱（果凍）及作化妝品撲粉的基質及高粘度粘合劑；又由于極易消化，特別適合嬰孩和病人（尤其是消化道患者）的食品[7]。淀粉的提取技術在我國的食品行業有很大的應用市場，對竹芋的深加工將帶來很大的發展空間，從而帶動我國食品添加劑的發展。

目前，對竹芋淀粉的提取研究基本沒有報道，對竹芋的深加工和利用是非常不利的。本文對竹芋中淀粉的提取進行研究，在竹芋的淀粉提取方面有一定的現實意義。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

竹芋：試驗基地提供；高速萬能粉碎機：北京市永光明醫療儀器廠；電子萬用爐：天津市泰斯特儀器有限公司；電子天平：梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司；數顯恒溫水浴鍋：常州國華電器有限公司；電熱恒溫干燥箱：上海躍進醫療器械有限公司；冷凝回流裝置等。

1.2 試驗方法

1.2.1 竹芋淀粉工藝流程

綜合參考其他淀粉質材料的工藝流程特點，對竹芋深加工提取竹芋粉的工藝提出如下工藝路線。

竹芋→清洗、去皮→切塊→粉碎打漿→竹芋漿液→浸提→竹芋液體→超濾→固體→干燥→烘干→竹芋粗淀粉

1.2.2 竹芋淀粉提取條件優化

根據竹芋淀粉的性質與預試驗結果，選擇料液比、浸提時間、浸提溫度和漿液pH為參考因素，以淀粉提取率為評價指標，研究各因素對竹芋淀粉提取的影響。

根據單因素試驗結論，按表1設計因素水平，選用L9（34）正交設計表安排正交試驗。

1.3 檢測方法

1.3.1 淀粉含量測定

淀粉含量測定參照GB/T5009.9-2008《食品中淀粉的測定》。

2 結果與討論

2.1 料液比對淀粉提取率的影響

探索料液比對淀粉提取率的影響情況，設定浸提溫度35℃、浸提時間1 h、漿液pH8的條件下，料液比分別為 1 ∶4、1∶5、1∶6、1 ∶7、1 ∶8的條件下進行淀粉提取試驗，結果如圖1。

圖1 料液比對淀粉提取率的影響Fig.1 Effects of sample to water on the extraction rate of the starch

圖1 表明隨著料液比的變化，淀粉的提取率先減小后增大然后再減小，在料液比為1∶7時，淀粉提取率達到最大值。

2.2 浸提時間對淀粉提取率的影響

探索浸提時間對淀粉提取率的影響情況，設定浸提溫度 35℃、料液比 1∶6（g/mL）、漿液 pH8的條件下，浸提時間分別為 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h 的條件下進行淀粉提取試驗，結果如圖2。

圖2 浸提時間對淀粉提取率的影響Fig.2 Effects of extracting time on the extraction rate of the starch

圖2 表明隨著浸提時間的延長，淀粉的提取率先增大后減小，在浸提時間為1.5 h時，淀粉提取率達到最大值。

2.3 提溫度對淀粉提取率的影響

探索浸提溫度對淀粉提取率的影響情況，設定料液比1∶6 g/mL、浸提時間1 h、漿液pH8的條件下，浸提溫度分別為 30、35、40、45、50 ℃的條件下進行淀粉提取試驗，結果如圖3。

圖3 浸提溫度對淀粉提取率的影響Fig.3 Effects of extracting temperature on the extraction rate of the starch

圖3 表明隨著浸提溫度的升高，淀粉的提取率先增大后減小，在浸提溫度為40℃時，淀粉提取率達到最大值。

2.4 漿液pH對淀粉提取率的影響

探索漿液pH對淀粉提取率的影響情況，設定浸提溫度 35 ℃、浸提時間 1 h、料液比 1∶6（g/mL）的條件下，漿液pH分別為5、6、7、8、9的條件下進行淀粉提取試驗，結果如圖4。

圖4 漿液pH對淀粉提取率的影響Fig.4 Effects of pH on the extraction rate of the starch

圖4 表明隨著漿液pH的升高，淀粉的提取率先減小后增大，在漿液pH為9時，淀粉提取率在漿液pH從5～9的變化中是最大的。

2.5 竹芋淀粉提取最佳工藝確定

為了探討竹芋淀粉提取率受以上4種因素的影響，進行L9（34）正交試驗，其因素水平將表1，結果見表2。

表1 因素水平表Table 1 Facters and levels of the orthogonal test

表2 正交試驗表L9（34）Table 2 Results of the orthogonal test

由表2可知：竹芋淀粉提取率的影響因素大小順序為：A＞C＞B＞D，各因素均顯著影響竹芋淀粉的提取率，其中料液比的影響最大，相對而言，漿液pH影響最小；竹芋淀粉提取率最優組合為A1B2C1D1，即料液比為 1∶6 g/mL，浸提時間 1.5 h，浸提溫度 35℃，漿液pH8，為竹芋淀粉提取的最優工藝。

2.6 優化結果驗證試驗

在最優工藝條件下，提取竹芋淀粉，測竹芋淀粉提取率，結果如表3。

由表3可知：竹芋淀粉進行三次重復試驗，提取率可達80.0%。

表3 優化驗證試驗Table 3 Validation of the orthogonal test results

3 結論

通過對單因素和正交試驗結果進行分析，得到竹芋淀粉提取的最佳工藝條件為：料液比1∶6 g/mL，浸提時間1.5 h，浸提溫度35℃，漿液pH8，淀粉提取率達80.0%。

[1]宋新南,宋爽.纖維素生物燃料酒精技術的現狀及發展方向[J].釀酒科技,2007(9):86-87

[2]中國科學院中國植物志編輯委員會.中國植物志[M].北京:科學出版社,1981:167-168

[3]中國科學院中國植物志編輯委員會.云南植物志[M].北京:科學出版社,1981:798-804

[4]莊馥萃.值得開發的淀粉作物-竹芋 [J].技術開發與引進,1992(3):13-14

[5]徐雄譯.竹芋-糧食、飼料、燃料和纖維的來源[J].野生植物研究,1985(3):12-19

[6]c G Oates.塊根與塊莖淀粉[J].淀粉與淀粉糖,1997(1):15-19

[7]Elevina E Perez,William M Breene,Yousria A,Bahnassey,Variation in the Gelatinization Profiles of Cassava,Sagu and Arrowpoot Native Starches as Measured with Different Thermal and Mechanical Methods[J].Starch/Stark,1998,50:2-3