湖南湘西百合營養及淀粉理化特性研究

李林靜 唐漢軍 李高陽 呂桂芝

（湖南省農業科學院作物淀粉化學及代謝組學創新團隊1，長沙 410125）（中南大學隆平分院2，長沙 410125）（湖南省農業科學院農產品加工研究所3，長沙 410125）

湖南湘西百合營養及淀粉理化特性研究

李林靜1，2，3唐漢軍1李高陽2，3呂桂芝2

（湖南省農業科學院作物淀粉化學及代謝組學創新團隊1，長沙 410125）（中南大學隆平分院2，長沙 410125）（湖南省農業科學院農產品加工研究所3，長沙 410125）

為探討湖南湘西食用百合（BJBH）的品質特性，本試驗系統分析其主要營養成分，生、熟百合質構特性，全粉與精制淀粉的膨脹勢和凝膠質構及淀粉理化特性。結果表明：在研究變幅內，BJBH的蛋白、淀粉及膳食纖維等主要成分含量表示出不同；煮熟后其質構特性變化主要是由大分子物質（淀粉、膳食纖維）吸水膨脹引起；全粉和淀粉膨脹勢分別為6.2和14.5 g/g，纖維素等不溶性多糖是導致兩者凝膠質構顯著不同的主要因素；BJBH淀粉顆粒粒徑集中分布在9.09～34.57μm，平均粒徑19.28μm；衍射類型屬B型，相對結晶度為 54.4%；DSC曲線中 TO、TP、TC和 ΔHgel分別為 54.0、63.2、75.0℃和 13.3 J/g；淀粉顆粒酶解速率先快后慢，72 h后分解速率趨于穩定；淀粉顆粒的吸水速率先減慢后升快，在相對濕度為100%時吸水量約為215 mg/g。

百合 營養成分 質構 淀粉 理化特性

百合（Lilium spp.）是百合科（Liliaceae）百合屬（Lilium）藥食兩用多年生草本球根植物。百合的食用部分為長于地下的球形鱗莖，由眾多鱗片抱和而成，肉質白嫩，營養豐富[1]。百合鱗莖中碳水化合物約占干基總量80%（淀粉約占60%），剩余的20%包括脂肪、蛋白、灰分、維生素等。此外，百合鱗莖中膳食纖維等功能性成分含量豐富，其在抗癌、抗腫瘤、增強免疫力等方面有一定作用[2－3]。

中國是世界百合屬植物的分布中心，現存約47個品種（占世界品種50%以上，包括18個變種），主要分布在湖南、江蘇、江西、山東、甘肅等地區，不同地區不同氣候不同類型品種均有差異，因此針對性研究更具參考意義[4－5]。本試驗選擇湖南湘西代表性食用百合品種為研究材料（營養成分等未見報道），提取、分析、比較其主要營養和功能性成分的含量及相關品質特性，并對該品種淀粉的理化特性進行較詳細的研究，為充分利用湘西地區夏季冷涼多雨的氣候資源，因地制宜地發展百合營養食品產業提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

保靖百合（BJBH，湘西代表性食用百合）采于湖南湘西自治州保靖縣。

CT3－4500型質構儀：美國 Brookfield公司；SP－756PC型上海光譜紫外可見分光光度計：上海燕恒實業有限公司；LS－POP型激光粒度分析儀：歐美克科技有限公司；D/max－rA型轉靶X射線衍射儀：日本理學電機株式會社；7000型差示掃描熱量計（DSC）：日本精工電子有限公司；TGL－20M型高速冷凍離心機：長沙平凡儀器儀表有限公司。

1.2 基本營養成分測定

水分：常壓干燥法[6]；蛋白質：微量凱氏定氮法[6]；脂肪：索氏提取法[6]；膳食纖維：酶 －重量法[6]；灰分：馬福爐灼燒法[6]；糖類：按下式計算糖類物質含量。

式中：S表示糖類物質/%；T為蛋白質、脂肪、膳食纖維及灰分含量（干基）總和/%。

1.3 百合全粉制備及精制淀粉的提取

1.3.1 百合全粉的制備

參照參考文獻[7]的方法，全粉水分質量分數控制在10%以下，存于干燥器中備用。

1.3.2 精制淀粉的提取

采用Tang等[8]改良后的方法：切碎新鮮原料100 g，收集到1 000 mL燒杯，攪拌5～10 min后，過80目篩。在低溫室靜置24～48 h后，撇掉上清液。加入0.1%NaOH溶液至500 mL，攪拌10 min，在低溫室靜置24～48 h。上述操作反復3次。

撇掉上清液，加入蒸餾水至500mL，用1mol/L的HCl溶液調整pH值至7.0。過140目篩后，在低溫室靜置24～48 h。撇掉上清液，加入蒸餾水至400mL，再加入100 mL的戊醇，低溫（控制室溫約15℃）下用均質機攪拌10 min后，低溫室靜置24～48 h。重復這個操作直到戊醇層變透明為止。

撇掉戊醇層，過400目篩后在低溫室靜置24～48 h。撇掉部分上清液后加乙醇至70%濃度，攪勻后靜置2 h。用G－4砂心過濾器過濾，99.5%乙醇沖洗1～2次后加適量乙醚沖洗干燥。

1.4 百合樣品的質構分析

1.4.1 生、熟百合樣品質構分析

新鮮百合鱗莖經去泥沖洗后，隨機抽取一片無褐色壞死斑塊百合鱗片，拭去表面水分后固定在基臺支架上，采用TA－39探頭，觸發點負載2 g，探頭推進速度0.5 mm/s，在壓縮距離2 mm的條件進行分析，單循環且距離中心點1 mm處測定4次。

挑選完整的百合鱗片，100℃蒸煮20 min至鱗片完全氧化發黑，10℃冷卻約10 min后拭去表面水分進行質構測試，測試條件同上。

1.4.2 百合全粉和淀粉膨脹勢

膨脹勢的測定采用 Tang等[9]改良的方法；將0.25 g樣品（甘薯粉末或淀粉）置入預先稱重10 mL離心管，加5 mL蒸餾水，混勻；先70℃晃動水浴10 min（使淀粉顆粒充分分散），再移至100℃沸騰水浴10 min（不搖晃）；冷水（10℃以下）冷卻5 min后，1 700×g離心4 min，小心吸去上清液，稱重；按下式計算膨脹勢。

式中：SP為膨脹勢/g/g；M為吸收膨脹后的總質量/g；m為離心管質量/g；w表示樣品質量/g。

1.4.3 百合全粉和淀粉凝膠質構

小心移出上述離心管中的全粉和淀粉凝膠，取相同厚度的凝膠體（約4 mm，表面平整且不破壞膠體結構），采用TA－16探頭，觸發點負載2 g，探頭推進速度0.5 mm/s，在壓縮距離1 mm的條件進行分析，雙循環測定且在中心處壓縮測定4次。

1.5 百合淀粉理化特性

1.5.1 淀粉顆粒粒徑分布

在50 mL量杯內加入約25 mL的懸浮液（本試驗懸浮液為水），攪拌樣品使其均勻一致，用取樣勺有代表性地取適量待測樣品投入量杯中，每個樣品取樣量不要相差太多；量杯放入超聲波清洗機震蕩5 min左右使其充分分散，（超聲波清洗槽內的液面達到量杯總高度的1/2左右），打開電腦電源遮光比控制在5%～25%（各個樣品遮光比一樣），將量杯中的懸浮液（充分分散）倒入旋轉容器中至淀粉完全沉浸水，通過粒度分析儀平行測定2次。

1.5.2 X－射線衍射分布

采用銅轉靶，加速電壓為40 kV，管電流200 mA，掃描范圍2θ＝3°～70°，步長 0.02°，掃描速度為8（°）/min，石墨單色器，λ＝1.540 56A。

1.5.3 差示掃描量熱分析

采用差示掃描量熱分析儀測定，溫度范圍20～100℃，升溫速率10 cel/min。用配套熱處理軟件計算 T0、TP、TC及焓值 ΔHgel，每個樣品重復2次。

1.5.4 淀粉消化特性

取樣約25 mg，分別依次加入1 mL pH＝6.0的0.05 mol/L磷酸緩沖液、20單位的ɑ－淀粉酶，在37℃恒溫震蕩水浴鍋內反應 0～63 h（24、38、48、63、72 h各測1次），加入50μL 1 mol/L的 HCl，1 mol/L的NaOH調整pH到7.0，加入0.5 mL 95%酒精（移液槍吸取），1 500 g離心10 min，取上清液適量，空白試驗不加淀粉酶，其余條件相同。采用苯酚硫酸法每個時間點重復測定2次計算含糖量m[8]，按下式計算分解率。

式中：H為消化率；m為淀粉分解成小分子糖（葡萄糖為主）的總量/g；M為干淀粉總質量/g。

1.5.5 淀粉吸水特性

取淀粉樣品1 g左右，放入已知質量的干燥皿中（空白不放樣品），20℃條件下，分別在相對濕度為23.11%（乙酸鉀飽和溶液）、33.07%（氯化鎂飽和溶液）、55.87% （硝酸鎂飽和溶液）、75.47%（氯化鈉飽和溶液）、94.62%（硝酸鉀飽和溶液）及100%（水溶液）的干燥器中放置7 d后稱重。按下式計算淀粉吸水（量）率。

式中：MC為淀粉顆粒的吸水率/g/g；Mm為淀粉顆粒吸水后總質量（包括干燥皿）/g；M為吸水前干燥皿的質量/g；v為吸水前后干燥皿的增質量/g。

1.6 數據處理

采用 Excel 2007、SPSS 17.0和 JADE 5.0處理數據。

2 結果與討論

2.1 百合主要營養成分

如表1所示，BJBH的水分、蛋白、脂肪、灰分及淀粉質量分數均在研究變幅內，其中水分質量分數偏低，灰分和脂肪質量分數偏高；蛋白質量分數適中（9.6%），但高于馬鈴薯（約 2.6%）[11]、甘薯（約4.5%）[13]等薯類；BJBH淀粉質量分數（14.2%）較低且和蘭州百合（約15.0%）[12]相似，而蘭州百合是我國最佳的食用百合品種[12]之一。

表1 百合主要營養成分/%

膳食纖維是人體健康飲食不可缺少的功能活性物質之一[15]，包括可溶性和不溶性膳食纖維2種，不溶性膳食纖維主要包括纖維素、半纖維素及木質素等，可溶性膳食纖維包括果膠及其他植物膠等[17]，可溶性膳食纖維具有功能性作用。由表1可知，BJBH的可溶性膳食纖維含量大于不溶性膳食纖維（P＜0.005），BJBH總膳食纖維質量分數高于馬鈴薯（22.6%）[17]和甘薯（18%）[18]。本試驗采用酶－重法測定膳食纖維，而國內目前對膳食纖維的研究主要集中于果膠（1.9%～6.8%）和粗纖維（1.5%～7.6%）。

綜上所述，百合BJBH的主要營養成分均在國內外研究變幅范圍內，水分偏低而灰分和脂肪含量偏高，淀粉含量較低且接近蘭州百合，蛋白含量豐富（高于薯類），膳食纖維含量可觀，該品種百合營養均衡，且適用于膳食纖維類產品的加工，如百合奶粉、膳食纖維固體飲料等，其薯渣（高脂肪）可用于喂養牲畜。

2.2 百合質構特性

硬度是指到達指定形變所需的力，壓縮功反映樣品的內部鍵力，兩者都是反應相關制品品質的重要指標[20]，如圖1所示硬度代表正峰值，壓縮功代表正向總面積（面積1），黏力代表負峰值，黏性代表負向總面積（面積4），單循環上升曲線的起伏程度代表脆性，起伏越大脆性越大。圖1分別列出了生百合與熟百合在相同參數條件下的質構圖譜，由圖1可知：生、熟百合的單循環完成時間相同，煮熟后脆性及硬度顯著降低，正向總面積和正向峰值及負向總面積和負向峰值均減小；這是因為百合中主要成分淀粉加熱后發生糊化，分枝結構彼此牽連且分子重新排列，導致其黏性增加，硬度降低；生百合與熟百合的質構參數（見表2）與其質構圖譜相對應，且由表2可知生百合與熟百合的恢復性均較差且煮熟前后恢復性基本不變。

圖1 生、熟百合質構圖

表2 百合質構參數

2.3 百合凝膠質構特性（淀粉和全粉）

膨脹勢指淀粉分子通過氫鍵結合水分子的能力，影響膨脹勢的因素不僅包括本身淀粉分子粒徑大小也包括淀粉分子中的脂肪酸和其他化學成分[9]，如圖2所示BJBH淀粉膨脹勢為（14.5±0.4）g/g，低于甘薯淀粉（約 22 g/g）[20]和山藥淀粉（約 40 g/g）[21]。BJBH全粉的膨脹勢為 （6.2±0.2）g/g，低于淀粉膨脹勢（P＜0.001），且由圖2可知全粉與淀粉凝膠質構的單循環完成時間不同，雙循環正峰值及負峰值也表現出不同；這是因為全粉中能夠吸水膨脹的部分主要是淀粉，但也受其他物質的影響，如纖維素和木質素等不溶性高分子多糖等，因此，為了定量理解全粉的膨脹特性，后續工作中有必要建立全粉膨脹勢與淀粉及其他成分相互關系的數學模型。

圖2 淀粉與全粉凝膠質構圖

黏性、彈性、黏聚性、膠著性等是評價凝膠組織結構的重要指標。BJBH的淀粉和全粉凝膠質構參數如表3所示。由表3可知全粉與淀粉凝膠質構均表示出黏性、彈性、黏聚性、膠著性等特性，且與淀粉凝膠相比全粉凝膠的黏性及黏聚性較高，彈性稍低而膠著性較低，其中全粉與淀粉凝膠的膠著性差別最大。

表3 百合凝膠質構參數

2.4 百合淀粉的理化特性

2.4.1 淀粉顆粒粒徑分布

BJBH淀粉顆粒粒徑分布（微分分布和累積分布）如圖3所示，其微分分布呈明顯的三峰分布，峰值分別出現在1.36、4.24和23.5μm處，粒徑分布范圍0.1～61.28μm，由累積分布圖可知在粒徑范圍9.09～34.57μm（曲線切點橫坐標）內，粒徑累計變化最為明顯（6.81%～95.31%），這表明BJBH淀粉顆粒主要集中分布在9.09～34.57μm的范圍內。BJBH淀粉平均粒徑（D50，表示累計分布達50%時的粒徑）為（19.28±0.13）μm（P＜0.005），高于甘薯淀粉的粒徑（約 14.88μm）[20]低于山藥淀粉（約24.05μm）[21]；通過粒徑分布曲線還可計算出體積平均粒徑 D（4，3）為（19.73±0.11）μm（P＜0.005）；表面積平均粒徑 D（3，2）為（14.26±2.04）μm（P＜0.05）；比 表 面 積 為 （0.43±0.04）m2/c.c（P＜0.001）；徑距為（1.03±0.04）（P＜0.005），徑距用以表征樣品粒徑的均勻程度，徑距越小表明樣品顆粒越均勻。

圖3 淀粉顆粒粒徑分布

2.4.2 淀粉顆粒X－ray分析

圖4 淀粉顆粒X－ray分布

如圖4所示，BJBH淀粉的衍射峰主要出現在2θ＝5.4°、14.8°、17.0°、19.2°、21.9°及 23.7°處；5.5°、15°、17°、22°及 24°屬 B型淀粉（馬鈴薯淀粉）的特征衍射角；15°、17°、18°及23°屬 A型淀粉（小麥淀粉）特征衍射角；由此判斷BJBH淀粉衍射類型屬B型，這與吳雪輝等[22]研究結果相一致。

淀粉的結晶區是由直鏈淀粉和支鏈淀粉通過氫鍵共同形成，由于支鏈淀粉的相對分子質量較大，常穿過淀粉顆粒的結晶區和非結晶區而起到骨架作用，因此，結晶區的形成主要依賴支鏈淀粉的組成及含量[9]。峰型擬合積分計算所得相對結晶度為（54.4±0.04）%（P＜0.05），其值高于甘薯淀粉（C型，約 35.0%）[21]和小麥淀粉（A型，19.7%）[9]。如圖4所示晶格間距0.44 nm處被認為是直鏈淀粉脂肪復合物的特征吸收強度[24]，BJBH淀粉在此處呈現相對明顯的吸收強度（19.2°），高于 Tang等[8]發現的豆類淀粉和小麥淀粉。

2.4.3 淀粉顆粒DSC曲線分布

BJBH淀粉顆粒的DSC曲線分布如圖5所示，吸熱峰的起始溫度（T0）、峰值溫度（TP）和最后溫度（TC）分別為 54.0、63.2及 75.0℃，焓變（ΔHgel）為13.3 J/g，高于甘薯淀粉（9.8 J/g）[20]和小麥淀粉（10.3 J/g）[8]而低 于 山 藥 淀 粉 （20.3 J/g）[21]。Czuchajowska等[24]認為第 1個吸熱峰（大峰）主要和淀粉的結晶度有關，而第2個吸熱小峰和直鏈淀粉脂肪復合物有關；由圖4已知BJBH淀粉在0.44 nm呈現明顯的吸收強度，表明該品種淀粉直鏈淀粉脂肪復合物含量可觀，而本試驗并未出現第2個小峰，這可能是由于該小峰出現在100℃之后。

圖5 淀粉顆粒DSC曲線分布

2.4.4 淀粉顆粒酶解特性

BJBH淀粉顆粒的酶解特性是反應淀粉可消化特性的重要指標，本試驗采用常見的ɑ－淀粉酶結合苯酚硫酸法測定不同時間內的酶解情況。BJBH淀粉顆粒的酶解特性（淀粉酶分解）如圖6所示，該品種淀粉的酶解速率逐漸降低，0～24 h速率最快，24 h時分解率達到 （18.3±0.5）%（P＜0.005），48～72 h速率最慢，48 h時分解率為（24.0±0.6）%（P＜0.001），72 h時分解率為 （27.4±0.4）%（P＜0.001），且72 h后分解速率趨于穩定。淀粉酶的活性隨著環境變化而逐漸減弱，其酶解速率也逐漸降低。酶解后淀粉顆粒的表觀結構（SEM觀察）會在后續研究中報道。

圖6 淀粉顆粒酶解曲線

2.4.5 淀粉顆粒水分吸收特性

通過重量法測定了BJBH淀粉的水分吸收特性，其水分吸收等溫線如圖7所示，由圖7可知BJBH淀粉在20%～60%相對濕度范圍內吸水速率較緩慢，60%～80%范圍內吸水速率最慢，80%～100%范圍內吸水速率增快，類似立方拋物線分布且在相對濕度為100%條件下最大吸水量約為（215±1.3）mg/g，低于甘薯淀粉（280 mg/g）和小麥淀粉（350 mg/g）[8]。

圖7 百合淀粉顆粒水分吸收等溫線（20℃）

3 結論

本試驗從營養成分特性、質構特性及主要營養成分淀粉的理化特性3個方面系統分析了湖南湘西百合的品質特性；BJBH的營養成分中水分含量偏低，灰分和脂肪含量偏高，蛋白含量適中且高于甘薯和馬鈴薯，淀粉含量相對偏低且接近蘭州百合，膳食纖維的含量可觀；BJBH煮熟后其質構特性的顯著變化主要是由大分子物質（淀粉、膳食纖維）吸水膨脹引起；BJBH全粉和淀粉膨脹勢分別為6.2 g/g和14.5 g/g，并在此基礎上測定了全粉和淀粉的凝膠質構特性。

BJBH淀粉顆粒粒徑成明顯的三峰分布，粒徑分布范圍0.1～61.28μm，集中分布在9.09～34.57 μm，平均粒徑19.28μm，高于甘薯淀粉的粒徑而低于山藥淀粉，徑距為1.03；BJBH淀粉的衍射類型屬B型，相對結晶度為54.4%；BJBH淀粉顆粒的DSC曲線中TO、TP和 TC分別為54.0、63.2及75.0℃，ΔHgel為13.3 J/g；BJBH淀粉顆粒的酶解速率先高后低，0～24 h速率最快，48～72 h速率最慢且72 h后分解速率趨于穩定；BJBH淀粉顆粒吸水等溫線類似立方拋物線分布，在20%～60%相對濕度范圍內吸水速率較緩慢，而在80%～100%范圍內吸水速率增快且在相對濕度為100%條件下最大吸水量約為 215 mg/g。

此外，關于BJBH淀粉顆粒的DSC曲線在100℃后出現小峰（和直鏈淀粉含量有關）及酶解后淀粉顆粒的電子顯微結構會在后續研究中報道。

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Nutritional and Starch Physicochemical Properties of Lily Grown in Xiangxi of Hunan

Li Linjing1，2，3Tang Hanjun1Li Gaoyang2，3LüGuizhi2

（Research Team of Crop Starch Chemistry and Metabonomics Hunan Academy of Agricultural Sciences1，Changsha 410125）（Longping Graduate School Central South University2，Changsha 410125）（Hunan Agricultural Product Processing Institute3，Changsha 410125）

In order to evaluate nutritional quality of BJBH（edible lily）from Hunan Province，themajor nutrients，texture properties of fresh and cooked lily，gel texture and swelling power of flour and starch have been studied in the experiment aswell as starch physicochemical properties.Themajor nutrients including protein，starch and DF showed significant differences compared with existing research achievements.The variation of texture properties after prepared wasmainly caused by gelatinization of the macromolecular substances including starch and DF，etc.The values of swelling power for flour and starch was6.2 g/g and 14.5 g/g respectively.Difference of gel texture between flour and starch occurred by cellulose and other insoluble polysaccharide.The sizes granules ranged from 9.09 to 34.57μm and themedian size was 19.28μm.The crystal structure was type B and the relative crystallinity was 54.4%.T0，TP，TCandΔHgelwere 54.0，63.2，75.0℃ and 13.3 J/g respectively.Enzyme hydrolysis rate of starch granuleswas first quick then slowed down，and then it kept stability after 72 h.Thewater absorption of starch granuleswas first slow and then fast，and themaximum water absorption was 215 mg/g at humidity of 100%.

lily，nutrient composition，texture，starch，physicochemical properties

TS231

A

1003－0174（2015）10－0025－07

“十二五”國家科技支撐計劃（2012BAK17B17），湖南省科技重大專項（2010FJ1009）

2013－12－05

李林靜，男，1987年出生，碩士，糧油加工

李高陽，男，1971年出生，研究員，農產品精深加工與質量安全