馬鈴薯生全粉物化性質(zhì)與應(yīng)用特性研究

鄧 峰

（深圳市育新學(xué)校，廣東深圳 518107）

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.），又名土豆、洋芋，原產(chǎn)地位于南美洲的安第斯山脈，因此具有較強(qiáng)的抗逆性和增產(chǎn)潛力，迅速被全世界各個(gè)國(guó)家種植推廣，當(dāng)前已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)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(guò)多的酸性食品的酸度，具有維持人體內(nèi)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是一種公認(rèn)的全營(yíng)養(yǎng)食品。

馬鈴薯全粉指的是除薯皮以外的全部干物質(zhì)，其具有營(yíng)養(yǎng)豐富、水分含量低以及存儲(chǔ)方便的優(yōu)點(diǎn)。馬鈴薯全粉可以根據(jù)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(chǎn)品形式，是以新鮮馬鈴薯為原材料，經(jīng)過(guò)清洗、去皮和蒸煮等一系列處理之后所得到的產(chǎn)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(guò)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(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的引進(jìn)以及生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，馬鈴薯全粉的年產(chǎn)量也在不斷上升，市場(chǎng)上也相繼出現(xiàn)了許多馬鈴薯全粉產(chǎn)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(nóng)場(chǎng)；氫氧化鈉、鹽酸、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、無(wú)水乙醚、石油醚、酒石酸鉀鈉、乙酸鋅和冰醋酸。

1.2 儀器與設(shè)備

干燥器、石英坩堝、自動(dòng)索氏抽提器、自動(dòng)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(jì)、FEIsirion掃描電鏡、差示掃描量熱儀和流變儀。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 理化成分分析

水分含量按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》（GB 5009.3—2016）中的常壓加熱干燥法測(cè)定；蛋白質(zhì)含量按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》（GB 5009.5—2016）凱氏定氮法測(cè)定；粗脂肪含量按照《飼料中粗脂肪的測(cè)定》（GB/T 6433—2006）的索氏抽提法進(jìn)行測(cè)定；灰分含量按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測(cè)定》（GB 5009.4—2016）進(jìn)行測(cè)定；淀粉含量使用淀粉含量試劑盒測(cè)定[1]。

1.3.2 顯微結(jié)構(gòu)分析

將準(zhǔn)備好的樣品顆粒，取少量涂抹到提前準(zhǔn)備好的貼有導(dǎo)電膠布的鋁制載物臺(tái)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(zhì)測(cè)定

測(cè)定樣品的糊化性質(zhì)要使用流變儀，要按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品中水分測(cè)定方法》（GB 5009.3—2016）中的常壓加熱干燥法測(cè)定樣品中的水分含量，再結(jié)合測(cè)定結(jié)果計(jì)算去離子水的添加量，然后依據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)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(shí)記錄樣品的變化。

1.3.4 熱力學(xué)性質(zhì)分析

樣品的熱力學(xué)性質(zhì)測(cè)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(nèi)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(cè)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4000 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(zhǔn)備好的稱重鋁盒中，升溫至104 ℃進(jìn)行烘干，與此同時(shí)，稱取并計(jì)算離心管中沉淀物的質(zhì)量，吸水系數(shù)、溶解度的計(jì)算公式為

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(nèi)沉淀物質(zhì)量，g；m2代表離心管表面清液中干物質(zhì)質(zhì)量，g；ma代表樣品質(zhì)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3000 r·min-1的速度進(jìn)行離心20 min，稱取表面清液質(zhì)量，計(jì)算析水率，公式為

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

1.3.7 持油性

稱取2 g樣品置于離心機(jī)內(nèi)，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(duì)其進(jìn)行稱重，計(jì)算吸油系數(shù)，公式為

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

2 結(jié)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(zhì)、脂肪與淀粉的含量卻顯著低于雪花粉。

表1 馬鈴薯全粉理化成分表

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(guò)對(duì)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(duì)淀粉粒結(jié)構(gòu)造成的影響極小，保持了淀粉粒的完整；而雪花全粉經(jīng)過(guò)高溫加熱糊化后致使體積膨脹，嚴(yán)重破壞了淀粉顆粒結(jié)構(gòu)。

圖1 不同馬鈴薯全粉電鏡掃描圖

2.3 糊化性質(zhì)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(shí)與水發(fā)生反應(yīng)所呈現(xiàn)出來(lái)的糊狀液體[5]。由表2可知，兩種全粉的糊化性質(zhì)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(jù)則均顯著高于雪花全粉。

表2 馬鈴薯全粉糊化性質(zhì)分析表

2.4 熱力學(xué)性質(zhì)分析

馬鈴薯全粉中淀粉晶體結(jié)構(gòu)在受熱的破壞過(guò)程中所表現(xiàn)出的熱力學(xué)性質(zhì)通常用差式掃描熱量?jī)x來(lái)測(cè)定。淀粉會(huì)在水溶液中隨著溫度的升高而發(fā)生形變，整個(gè)淀粉顆粒會(huì)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(jié)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(dòng)，這就說(shuō)明雪花粉內(nèi)部結(jié)晶結(jié)構(gòu)在前期加工過(guò)程中就已經(jīng)發(fā)生裂解。

圖2 不同馬鈴薯全粉的DSC圖

2.5 應(yīng)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(shuō)明馬鈴薯生全粉具有良好的凍融穩(wěn)定性，適合進(jìn)行速凍食品加工。

表3 馬鈴薯全粉應(yīng)用特性分析

3 結(jié)論

通過(guò)觀察顯微鏡下的淀粉形態(tài)以及對(duì)其應(yīng)用特性的數(shù)據(jù)分析，馬鈴薯生全粉的蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在加工過(guò)程中所受到的損傷相對(duì)較小。另外，從馬鈴薯全粉的糊化性質(zhì)與熱力學(xué)性質(zhì)方面的數(shù)據(jù)分析得出，馬鈴薯生全粉糊化溫度相對(duì)較低，并保持完整的淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)，在主食化生產(chǎn)方面更具優(yōu)勢(shì)。