淮山淀粉性質及其與粉條品質的相關性

鄒金浩 李 燕 李文佳 蘇小軍，2 宋 勇 胡新喜 李清明，2

(湖南農業大學食品科學與技術學院1，長沙 410128)(湖南省發酵食品工程技術研究中心2，長沙 410128)(湖南農業大學園藝園林學院3，長沙 410128)

淮山是全球除馬鈴薯、木薯、紅薯外的第四大薯類作物，據FAO統計，2017年全球淮山的總產量為0.73億t[1]。目前淮山研究主要集中在淀粉性質、功能活性成分與提取工藝等方面，在淮山粉[2]、淮山面條[3]等產品開發也有研究報道，但淮山淀粉尚未得到充分利用。

粉條主要生產原料是豆類和谷物類淀粉，馬鈴薯、木薯、紅薯淀粉等薯類淀粉也廣泛用于粉條加工[4，5]。粉條品質與直鏈淀粉含量、糊化性質和凝膠特性密切相關。Wang等[6]研究發現，直鏈淀粉浸出率與粉條的烹煮損失、內聚性極顯著正相關。廖盧艷等[7]研究表明，淀粉的糊化特性和凝膠質構特性與粉條品質密切相關。淀粉是淮山中主要營養物質，在淮山中質量分數(干基)高達60%～85%[8]。Otegbavo等[9]研究表明，43種淮山淀粉的直鏈淀粉質量分數為15.08%～27.07%，與馬鈴薯、木薯淀粉等直鏈淀粉含量相當，且凝膠能力強，在淀粉質量分數為8%時，就可以形成穩定的凝膠。Freitas等[10]研究發現淮山淀粉的直鏈淀粉含量比木薯淀粉高，且凝膠能力比木薯淀粉強。因此淮山淀粉具有開發成粉條的潛力，但目前鮮有關于淮山粉條的研究報道。因此，本研究以紅薯淀粉、木薯淀粉為對照，通過測定不同品種的淮山淀粉的成分、理化特性及其粉條的品質，進一步了解淮山淀粉性質與其粉條品質之間的相關性，為淮山粉條的加工和淮山產業的發展提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

1.1.1 淀粉的提取

參照Li等[11]的方法從表1所列的7個品種的薯類原料中提取淀粉，首先將新鮮的薯類原料洗凈、去皮，切碎后加水打漿，漿液過120目篩，篩子上殘留的物料用蒸餾水反復沖洗過濾，然后把過濾后的漿液沉降12 h，去掉上清液，得到的淀粉用蒸餾水重懸，重復沉降和重懸5次后，將淀粉取出置于烘箱中45 ℃干燥48 h，再用粉碎機粉碎過100目篩置于干燥器中備用。

表1 7種薯類淀粉品種及來源

1.1.2 儀器與設備

DGH-9246A電熱恒溫鼓風干燥箱；RVA-S/N 2112681快速黏度分析儀；TA.XT.plus物性測定儀；kinexus Pro超級旋轉流變儀。

1.2 方法

1.2.1 淀粉成分的測定

各薯類淀粉樣品的水分、脂肪、直鏈淀粉含量分別參照GB 5009.3—2016、GB 5009.6—2016、GB/T 15683—2008的方法測定。

1.2.2 淀粉的糊化特性

采用GB 24853—2010標準程序1的溫度模式，測定各薯類淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、回生值、崩解值、糊化溫度和峰值時間等參數。

1.2.3 淀粉動態流變

配制0.1 g/mL的淀粉懸浮液于95 ℃水浴鍋中加熱糊化15 min，取一小勺淀粉糊放入Kinexus pro+型流變儀測定平臺，用40 mm直徑的平板，設定平板間距為1 mm，壓平淀粉糊并刮去平板外多余樣品，加上蓋板，于25 ℃、頻率變化范圍0.1～10 Hz，測定樣品的黏彈性。

1.2.4 淀粉的溶解度及膨潤力

準確稱取0.4 g薯類淀粉和40 mL蒸餾水于離心管中，在55、65、75、85、95 ℃條件下水浴加熱并攪拌15 min，取出后快速冷卻，以4 000 r/min離心20 min，將上清液倒入干燥培養皿中，于105 ℃烘干至恒重，稱量沉淀物質量及上清液恒重后的質量，分別按照式(1)、式(2)計算溶解度和膨潤力。

(1)

(2)

式中：m0為烘干到恒重后的上清液質量/g；m1為沉淀物質量/g；m2為淀粉樣品質量/g(干基)；S為樣品的溶解力/%。

1.2.5 淀粉粉條的制備

參照廖盧艷等[7]的方法，取3.0 g淀粉樣品加20 mL水在沸水中糊化，再加入25 g淀粉和適量的水分別調制成總含水量為45%的淀粉粉團，將粉團倒入直徑為20 cm的小烤盤中攤平靜置5 min。然后放入裝有沸水的蒸鍋中蒸5 min后迅速放入冷水中1 min后立即取出。4 ℃存放 17 h，揭皮切成寬度為1 cm、厚度為1 mm 的粉條，40 ℃干燥成品。

1.2.6 淀粉粉條的斷條率

將長10 cm 的粉條樣品20根在500 mL蒸餾水中分別煮沸30 min，記錄斷條數，計算斷條率。

斷條率=(斷條數/20)×100%

(3)

1.2.7 淀粉粉條的烹煮損失

參照楊書珍等[12]的方法。稱取3 g(干基) 粉條于250 mL 燒杯中，加入100 mL 沸騰的蒸餾水，用電爐加熱15 min，期間不斷攪拌。然后將粉條放置在紗布上瀝干5 min，用吸水紙吸去粉條表面的水分后稱質量。再將粉條放入烘箱在105 ℃ 下烘干至恒重，并稱質量。分別按公式計算粉條的膨脹系數和烹飪損失。

(4)

(5)

1.2.8 粉條的質構特性

1.2.8.1 粉條的TPA測試

取約5 cm長的樣品粉條20根在500 mL蒸餾水中煮沸10 min，撈出，冷卻，進行質構測定。測定條件：選取TPA 模式，P/36R型探頭，測試前速率2.0 mm/s，測試速率1.0 mm/s，測試后速率 1.0 mm/s，壓縮程度40%，觸發力5 g。

1.2.8.2 粉條拉伸性能的測定

取約5 cm長的樣品粉條20根在500 mL蒸餾水中煮沸10 min，撈出，冷卻，用KIE型探頭，采用TDT測試法對粉條進行2次拉伸，來測定粉條的拉伸性能。測定條件：測試前速度2.0 mm/s，測試速度2.0 mm/s，測試后速度2.0 mm/s，首次拉伸距離2 mm，保持時間20 s，第2次拉伸粉條至拉斷為止，觸發力5 g。根據KIE曲線，分別得到拉伸功、拉斷力及彈性性能。

1.2.9 統計分析方法

2 結果與分析

2.1 淀粉成分分析

7種薯類淀粉的含水量、直鏈淀粉和脂肪含量結果見表2。7種薯類淀粉的基本成分存在顯著性差異(P<0.05)。各薯類淀粉中直鏈淀粉質量分數與Otegbavo等[9]報道43種淮山淀粉的直鏈淀粉質量分數(15.08%～27.07%)接近，高于趙小梅等[13]報道的4種淮山淀粉的直鏈淀粉質量分數(9.30%～13.61%)，略低于D.rotundata和D.alata淀粉(30.26%和31.02%)[9]。各薯類淀粉中的脂肪(干基)質量分數均在0.5%以下，說明淀粉提取的純度較高。原料淀粉中直鏈淀粉含量直接影響粉條的感官品質與蒸煮特性，直鏈淀粉比例越高，粉條品質越高，GY2的直鏈淀粉含量高于其他薯類淀粉，說明其具備作為粉條原料的開發潛力。

表2 不同品種薯類淀粉的基本成分

2.2 淀粉的糊化特性

不同品種薯類淀粉的糊化特征值見圖1。淮山淀粉的糊化溫度高于木薯淀粉和紅薯淀粉，與Otegbavo等[9]報道的淮山淀粉糊化溫度(82～88.35 ℃)相近。從圖1可以看出，淮山淀粉和紅薯淀粉的崩解值小于木薯淀粉，表明淮山和紅薯淀粉熱糊穩定性高于木薯淀粉。回生值影響最終產品的韌性[7]，GY2和MPY的回生值與木薯淀粉(SC9和SC205)接近，略高于XSSP，但遠低于LMC、SFY，表明GY2和MPY冷糊穩定性與SC9和SC205接近，具有較好的冷糊穩定性。熱糊穩定性好的淀粉制作的粉條蒸煮損失低，而冷糊的穩定性較好的淀粉制作的粉條斷條率低[6]。

圖1 不同品種薯類淀粉的糊化特性

2.3 淀粉動態流變特性

彈性模量越大，淀粉凝膠的彈性越強，黏性模量越大，則越不易流動，tanδ值越大，體系流動性越強[14-15]。從圖2中可以看出，各淀粉的流變學性質差異顯著，GY2和MPY的彈性模量遠高于其他5種薯類淀粉，淮山淀粉和紅薯淀粉的tanδ均比木薯淀粉小，表明GY2和MPY淀粉凝膠更趨于穩定的固態，且彈性更強。流變學性質與淀粉的粒徑形狀、直鏈淀粉的含量和脂肪含量有關[16]。淮山淀粉凝膠性強，可以提高魚糜[17]、年糕[18]等食品的凝膠能力，改善粉條的品質。

圖2 不同品種薯類淀粉糊彈性模量G′、黏性模量G″及損耗正切角tanδ隨頻率變化曲線

2.4 淀粉的溶解度及膨潤力

淀粉的溶解度和膨潤力影響粉條在烹煮過程中的膨脹程度和糊湯情況[19]。由圖3可知，各淀粉的溶解度和膨潤力均隨溫度的升高而增大。當溫度高于75 ℃后，木薯淀粉的溶解度和膨潤力快速升高，顯著大于紅薯淀粉和淮山淀粉(P<0.05)，這與木薯淀粉的糊化溫度低有關。GY2在65～75 ℃中，溶解度明顯增加，在75 ℃時的溶解度與木薯淀粉(SC9、SC205、LMC)接近且高于紅薯淀粉(XSSP)，這可能是由于GY2的直鏈淀粉含量較高所致。

圖3 不同品種薯類淀粉在不同溫度下的溶解度和膨潤力

2.5 粉條的質構特性

蒸煮后粉條的硬度要適中，具有一定的咀嚼性和爽滑的口感[20，21]。從表3可以看出，各粉條的質構特性差異顯著(P<0.05)。淮山粉條和紅薯粉條的黏附性均低于木薯粉條，其回復性均大于木薯粉條。 MPY粉條的硬度、咀嚼性最大，說明其粉條的口感較硬，且耐咀嚼。木薯粉條(SC205、LMC)的拉斷力、拉伸功明顯高于其他幾種粉條。通過淀粉復配等方法可以提高粉條的品質，Sandhu等[22]將馬鈴薯淀粉與大米淀粉1∶1復配，改善了粉條的質構品質。

表3 不同品種薯類粉條的TPA、TDT質構特性參數

2.6 淀粉粉條的烹煮性質

由表4可見，不同品種粉條的斷條率、烹煮損失、膨脹系數存在顯著差異(P<0.05)。MPY、SFY的斷條率、烹煮損失、膨脹系數均高于木薯淀粉和紅薯淀粉，但GY2的斷條率、烹煮損失、膨脹系數較小，擁有較好的烹煮品質。MPY、SFY粉條的烹煮性質較差，可以通過改性處理來提高其粉條的烹煮性質，如Muhammad等[23]將木薯淀粉磷酸化用于粉條的加工，降低了粉條的烹煮損失、膨脹系數。

表4 不同品種薯類粉條的烹煮性質

2.8 淀粉理化特性與粉條品質的相關性

淀粉的理化特性與粉條品質的相關性見表5。淀粉的糊化溫度、峰值時間、谷值黏度、崩解值與粉條的品質有顯著的相關性(P<0.05)。淮山淀粉峰值時間長，其粉條硬度高，Bhattacharya等[24]的研究亦表明，大米淀粉峰值時間與米粉的硬度呈顯著正相關。廖盧艷等[7]研究發現，谷值黏度、回生值與粉條品質密切相關。譚洪卓等[19，25]研究表明，谷值黏度、最終黏度等參數可作為預測甘薯粉絲品質的重要指標，糊化溫度與甘薯粉絲間沒有相關性，而蠶豆粉絲的彈韌性由淀粉的糊化溫度所決定。這主要是因為淀粉的糊化性質受淀粉中直鏈淀粉含量、淀粉的晶型和結構等諸多因素的影響。

表5 不同品種薯類淀粉的化學成分、理化特性與其粉條品質的相關系數

從表5中可以看出，直鏈淀粉含量、溶解度、膨潤力、黏彈性與粉條品質顯著相關(P<0.05)。譚洪卓等[19]、余樹璽等[26]研究認為直鏈淀粉含量與峰值黏度、谷值黏度和崩解值之間均存在極顯著正相關，是影響粉絲品質的重要因素。但也有研究認為，直鏈淀粉含量對粉條品質影響不顯著，而直鏈淀粉的直鏈淀粉鏈與分支數與支鏈淀粉的外側鏈長度、數量與短鏈長度等分子結構的不同也會對粉條的品質產生顯著的影響[20]。結合粉條的質構特性分析得知，tanδ越小，體系越趨于一個固體的狀態，粉條的硬度越大，黏性模量越低、tanδ越大，體系的流動性更強，粉條的拉伸性能越好，這也正是GY2和MPY粉條較硬，LMC粉條較軟、拉伸性能較好的原因。

糊化溫度、膨潤力、峰值時間、tanδ是影響粉條品質的重要指標，可以用于粉條品質特性的預測。粉條的品質還受淀粉的粒徑、分子質量大小、結晶度[27]等結構性質影響，對淀粉結構與粉條品質間的相互關系有待深入研究。

3 結論

以木薯淀粉、紅薯淀粉為對照，研究了淮山淀粉的理化性質、糊化特性、流變特性及其與粉條品質間的關系。結果表明淮山淀粉與木薯淀粉、紅薯淀粉性質存在明顯差異，淮山淀粉的糊化溫度高，膨潤力、溶解度和tanδ小。薯類淀粉性質與粉條品質密切相關，其中糊化溫度、膨潤力、峰值時間、損耗正切角(tanδ)是影響粉條品質的主要指標。

淮山粉條與木薯、紅薯粉條品質存在顯著差異。淮山粉條的硬度、咀嚼性、回復性比木薯粉條高，黏附性、拉伸功比木薯粉條低。SFY、MPY粉條的斷條率、烹煮損失、膨脹系數明顯大于木薯粉條和紅薯粉條，其蒸煮性質較差，但GY2粉條的蒸煮性質與紅薯粉條和木薯粉條接近，可以作為淮山粉條的原料。