菠萝蜜种子主要化学成分和加工性能研究

尹道娟，张国治，薛 慧，范鸿雁，台建祥，吕飞杰*

（1.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001；2.中国农业科学院 作物科学研究所，北京 100081；3.海南省农业科学院 果树所，海南 海口 570100）

0 前言

菠萝蜜作为典型的热带水果之一，产量较高，目前对菠萝蜜的加工利用主要是粗加工，直接鲜食其果肉，而果皮和种子均被丢弃，这样既造成环境的污染，也降低了菠萝蜜产业整体的经济效益.因此对菠萝蜜种子的加工利用研究有助于菠萝蜜副产物的综合利用，提高菠萝蜜产业的产值.同时，菠萝蜜种子富含淀粉，蛋白质含量也较高，可煮食或炒食[1]，若能作为粮食替代品利用，在一定程度上可以缓解粮食危机.作者对菠萝蜜种子的主要组成成分及18 种常见氨基酸进行了检测并对其加工性能进行了研究，从而为其在食品加工业上的应用提供依据.

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

菠萝蜜种子，购于海南；α-淀粉酶：北京奥博星生物科技有限公司；冰醋酸、醋酸钠、氢氧化钠、酒石酸钠、亚硫酸钠、苯酚等试剂均为分析纯.

1.2 仪器与设备

752 紫外可见分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；AL104 分析天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；FW177 中草药粉碎机：天津泰斯特仪器有限公司；Kjieltec 8400 全自动凯氏定氮仪：瑞士福斯公司；Sykam S-433D 型全自动氨基酸分析仪：德国塞卡姆公司；DF205 电热鼓风干燥箱：北京西城医疗机械二厂；Sorvall RC-5C Plus 离心机：美国Sorvall 公司；HI98103 笔式pH 计：意大利Hanna 公司；HH-S21-4-S 电热恒温水浴锅：上海博泰实验设备有限公司.

1.3 试验方法

1.3.1 菠萝蜜种子粉的制作

菠萝蜜种子→去皮→切片→烘干→磨粉→过筛→菠萝蜜种子粉.

1.3.2 菠萝蜜种子淀粉的制备

取菠萝蜜鲜种子置于打浆机中，反复打浆多次，浆液先静置至其分层，然后依次用80 目、180 目纱布过滤；滤渣再打浆，过滤，至淀粉被充分析出.滤液以3 000 r/min 离心15 min，倾去上清液，并除去底部上层的有色物质，再加入适量蒸馏水，离心，至底部沉淀密实且为白色或近乎白色为止，45 ℃下烘干.

1.3.3 菠萝蜜中主要化学成分的测定

1.3.3.1 粗淀粉含量的测定

参照NY/T 11—1985 谷物籽粒中粗淀粉测定方法.

1.3.3.2 直链淀粉含量的测定

参照NY/T 55—1987 水稻、玉米、谷子籽粒直链淀粉测定法.

1.3.3.3 粗蛋白含量的测定

采用凯式定氮法.

1.3.3.4 粗脂肪的测定

参照GB/T 14772—2008.

1.3.3.5 还原糖含量的测定

参照GB/T 5009.7—2008.

1.3.3.6 水分含量的测定

水分测定采用直接干燥法，参照GB/T 5009.3—2010.

1.3.3.7 氨基酸的测定

采用氨基酸自动分析仪进行测定.

1.3.4 菠萝蜜种子粉加工性能的测定

1.3.4.1 黏度性能测定

采用快速黏度分析仪测定菠萝蜜种子粉及其淀粉的黏度特性，并将菠萝蜜种子粉的黏度与弱筋小麦粉、强筋小麦粉比较，同时将菠萝蜜种子淀粉的黏度与玉米淀粉、马铃薯淀粉黏度进行比较.

1.3.4.2 热稳定性测定

采用差示量热扫描仪测定菠萝蜜种子淀粉的热稳定性，并和玉米淀粉、马铃薯淀粉进行比较.

1.3.5 体外消化试验

1.3.5.1 葡萄糖标准曲线的制作

溶液的配制：1.0 g/mL 葡萄糖标准溶液的制备：称取大于0.5 g 的葡萄糖，70 ℃干燥至恒质量.然后准确称取0.5 g 葡萄糖于烧杯中，用蒸馏水溶解后，转移至500 mL 的容量瓶中，定容，摇匀.

DNS 溶液的制备：称取3，5-二硝基水杨酸1.575 g，将其溶于125 mL 0.27 g/mL 的酒石酸钠热溶液中，并向溶液中加入65.5 mL 2 mol/L 的NaOH 溶液，摇匀.再向其中加入1.25 g 结晶酚和1.25 g 亚硫酸钠，摇匀，冷却后用蒸馏水定容至250 mL，然后将其转移至棕色试剂瓶中，放置1 周后备用.

标准曲线的制作：取7 支25 mL 具塞的刻度试管，按表1 加入溶液和蒸馏水.在这些试管中各加入3，5-二硝基水杨酸溶液1.5 mL，摇匀后，沸水浴中加热5 min，取出后用流动水迅速冷却至室温，然后用蒸馏水定容至25 mL.摇匀后，利用分光光度计，以0 号试管调零，测定在540 nm 处的吸光值.再以葡萄糖质量为横坐标，吸光值为纵坐标，绘制标准曲线.

表1 葡萄糖标准曲线的制作

1.3.5.2 样品还原糖的测定

（1）试样的制备：取5 支50 mL 离心管，分别编号0、1、2、3、4，然后各称取0.16 g 菠萝蜜种子淀粉样品置于离心管中，然后向每支离心管加入8 mL pH 6.9 的醋酸钠缓冲溶液，摇匀.再向编号为4 的离心管中加入α-淀粉酶0.20 g，摇匀后将其置于37 ℃水浴中，酶解4 h.3、2、1 号离心管分别在间隔1、2、3 h 时加入等量的酶，摇匀后置于同一水浴锅中，并不时振荡摇匀.之后以5 000 r/min离心10 min，离心3 次，并将各管各次上清液合并置于50 mL 容量瓶中，以蒸馏水定容，摇匀，以3，5—二硝基水杨酸法测定还原糖的含量.

（2）样品中还原糖的测定：取6 支25 mL 具塞试管，其中5 支分别编号0、1、2、3、4，并向这5 支试管中分别加入蒸馏水和样液各1 mL，DNS 溶液1.5 mL，摇匀.另一支试管做空白对照，加入蒸馏水2 mL 和DNS 溶液1.5 mL.摇匀后，将试管置于沸水浴中加热5 min，取出后用流动水迅速冷却至室温.然后用蒸馏水定容至25 mL，摇匀，利用分光光度计，以空白对照试管调零，测定在540 nm处的吸光值.再根据测定结果，由葡萄糖标准曲线算出相应的葡萄糖质量，计算出转化葡萄糖所占的百分比.

2 结果与分析

2.1 菠萝蜜种子粉营养性能评价

2.1.1 菠萝蜜种子粉主要化学成分比较

菠萝蜜种子粉的主要化学成分含量与小麦粉对比，如表2 所示.

表2 菠萝蜜种子粉与小麦粉的化学成分比较 %

从表2 可以看出，菠萝蜜种子粉的主要化学成分含量与小麦粉接近，菠萝蜜种子与小麦粉的主要化学成分均为淀粉，含量均达到60%以上.菠萝蜜种子粉的蛋白质含量高于小麦粉，达到12%以上，而还原糖含量则低于小麦粉，二者的脂肪含量均较低，不到1.5%，属于低脂食品原料.

碳水化合物是人体生命活动的主要能量来源，是机体不可缺少的重要物质.菠萝蜜种子粉富含淀粉，因此可以作为碳水化合物的来源来利用.同时，菠萝蜜种子蛋白质含量较高，能够很好地提供蛋白源.所以，菠萝蜜种子可以成为一种粮食资源，为人们提供足够的能量和营养.

2.1.2 直链淀粉与支链淀粉含量

菠萝蜜种子粉与其他作物的直链/支链淀粉比值如表3 所示.

表3 菠萝蜜种子粉与其他作物的直链/支链淀粉比值

由表3 可以看出，菠萝蜜种子粉中直链淀粉含量较高，淀粉中直链淀粉与支链淀粉含量直接影响其加工性能，如糊化性质，黏度性质[2].此外直链淀粉与支链淀粉的比例还影响其加工工艺及制品的品质，限制其使用范围.菠萝蜜种子直链淀粉含量较高，且是高淀粉原料，可以用来生产抗性淀粉[3].

2.1.3 菠萝蜜种子粉与其他作物氨基酸含量（表4）

表4 菠萝蜜种子粉与其他作物氨基酸的含量g/100g

从表4 可以看出，菠萝蜜种子粉中18 种氨基酸的含量整体上比小麦粉、马铃薯高，这是因为菠萝蜜种子中蛋白质含量较高.菠萝蜜种子粉中除各氨基酸含量相对较高外，8 种必需氨基酸占总氨基酸的比例也较高，接近50%.

氨基酸分（Amino acid score，AAS）是FAO/WHO 于1973 年提出的氨基酸评分标准模式，也是目前应用较为广泛的一种食物蛋白质营养评价方法，表示的是被测食物每克氮或蛋白质氨基酸含量与参考蛋白质氨基酸含量的比值，意义是被测食物每克氮或蛋白质氨基酸含量与参考蛋白质氨基酸含量的接近程度，比值较低者为限制氨基酸[4].作者参照此评分模式计算菠萝蜜种子蛋白的氨基酸分（AAS）和必需氨基酸指数（EAAI），对菠萝蜜种子蛋白营养进行评价，计算公式为：

式中：aa1，aa2，aa3，…，aai分别为试验蛋白质中必需氨基酸的比率（A/E）（指某种必需氨基酸占必需氨基酸总量的百分数）；AA1，AA2，AA3，…，AAi分别为参考蛋白中的必需氨基酸比率；n 为必需氨基酸个数，当n=6～12 时，EAAI＞0.95 为优质蛋白源，0.86 ＜EAAI ≤0.95为良好蛋白源，0.75 ＜EAAI ≤0.86 为可用蛋白源，EAAI＜0.75 为不适蛋白源[5].文中n=8.计算所得菠萝蜜种子氨基酸评分及必需氨基酸指数如表5 所示.

表5 菠萝蜜种子氨基酸评分及必需氨基酸指数

由表5 可以看出，菠萝蜜种子蛋白质氨基酸含量除蛋氨酸和胱氨酸总量低于FAO/WHO 标准外，其他必需氨基酸含量基本均符合标准，其中苯丙氨酸和酪氨酸的含量超出标准1 倍多.蛋氨酸和胱氨酸为第一限制氨基酸，亮氨酸为第二限制氨基酸.在使用时可搭配食用一些蛋氨酸、胱氨酸和亮氨酸含量丰富的食物，如玉米面等，以使氨基酸更均衡.

菠萝蜜种子蛋白EAAI=1.15＞0.95，由此可见，菠萝蜜种子蛋白是优质蛋白源，能为人体提供丰富的营养.

2.2 菠萝蜜种子粉加工性能评价

2.2.1 黏度性能

菠萝蜜种子粉与强筋小麦粉、弱筋小麦粉黏度曲线对比如图1 所示.

图1 菠萝蜜种子粉、弱筋面粉和强筋面粉的黏度曲线

由图1 可以看出，菠萝蜜种子粉峰值黏度介于弱筋小麦粉和强筋小麦粉之间，最终黏度高于弱筋小麦粉和强筋小麦粉，黏度曲线的整体趋势更接近弱筋小麦粉，这说明菠萝蜜种子粉的黏度特性和弱筋小麦粉相似.菠萝蜜种子淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的黏度曲线如图2 所示.

图2 菠萝蜜种子淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉的黏度曲线

由图2 可以看出，菠萝蜜种子淀粉黏度低于马铃薯和玉米淀粉黏度，更接近于玉米淀粉.峰值时间长，这说明菠萝蜜种子淀粉较难糊化.保温时，菠萝蜜种子淀粉黏度变化不大，说明其热稳定性好.冷却时，黏度继续上升，说明其凝胶性好[6].

2.2.2 热稳定性（图3）

由图3 可以看出，菠萝蜜种子淀粉的糊化起始温度，终止温度，糊化焓变等均小于玉米淀粉和马铃薯淀粉，这可能是因为淀粉颗粒结构及直链淀粉的含量的不同.

图3 菠萝蜜种子淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉的热稳定性

2.2.3 菠萝蜜种子粉体外消化特性

2.2.3.1 葡萄糖标准曲线（图4）

图4 葡萄糖标准曲线

2.2.3.2 菠萝蜜种子淀粉的体外消化情况

淀粉类食物所含淀粉的消化情况直接影响其被人体消化吸收利用的情况，现对菠萝蜜种子淀粉做体外消化试验，试验结果以菠萝蜜种子淀粉在α-淀粉酶作用下转化为葡萄糖的百分比表示.菠萝蜜种子淀粉在0～4 h 的酶解情况（以还原糖的百分含量表示）如表6 所示.

表6 菠萝蜜种子淀粉在0～4 h 的酶解情况

由表6 可以看出，菠萝蜜种子淀粉的酶解情况比玉米淀粉差，说明菠萝蜜种子难消化[7].

3 结论

通过对菠萝蜜种子粉的主要化学成分、18 种氨基酸及其加工性能的测定，得出结论为：

（1）菠萝蜜种子富含淀粉，是碳水化合物的重要来源；蛋白质含量较高，且氨基酸组成较为合理，是优质蛋白源，基本能够满足人体的需求.

（2）菠萝蜜种子粉黏度特性和弱筋小麦粉接近，故菠萝蜜种子粉不宜用作面条、面包等对黏弹性要求较高的食品，可尝试开发饼干、糕点类食品.

（3）菠萝蜜种子淀粉较难糊化，且糊黏度低，但热稳定性好，凝胶性好.

（4）菠萝蜜种子粉中直链淀粉含量较高，可尝试用来生产抗性淀粉.

［1］谭乐和，郑维全.菠萝蜜种子淀粉提取及其理化性质测定［J］.海南大学学报：自然科学版，2000，18（4）:300-390.

［2］李秀娟，钟敏.菠萝蜜种子淀粉颗粒性质的研究［J］.食品科学，2004，25（6）:69-73.

［3］高俊鹏.抗性淀粉的制备工艺及理化性质的研究［D］.长春：吉林农业大学，2005.

［4］钱爱萍，颜孙安，陆鹏，等.11 种罗非鱼饲料原料必需氨基酸的营养评价［J］.中国农学通报，2011，27（29）:54-58.

［5］冯东勋.必需氨基酸指数（EAAI）在饲料中的应用［J］.饲料工业，1997，18（3）:21-22.

［6］陈福泉，张本山.菠萝蜜种子淀粉颗粒的物化特性研究［J］.食品工业科技，2009，30（10）:65-67.

［7］陈福泉，张本山，卢海凤.菠萝蜜种子淀粉消化特性与糊性质的研究［J］.食品与发酵工业，2009，35（4）:43-46.