竹芋淀粉的提取工艺研究

薛娟萍，朱昌三，安家成

（广西生态工程职业技术学院，广西柳州545004）

竹 芋（Maranta arundinacea L.），英 文 名 Arrowroot，为竹芋科直立草本。竹芋（Maranta arundinacea L.）属竹芋科（Mrantaceae）单子叶多年生草本植物，别名细米薯，全世界约有31个属，500余个品种，它原产于南美洲热带地区，主要生产国为西印度圣文森特岛[1]。果长圆形，长7 mm。花期夏秋[2-3]。其地下根茎肉质，长20 cm～30 cm，直径 3 cm～5 cm，先端较粗，基部较细或较短成纺锤形，一般每株产10个～20个。竹芋地下根茎含水67%～75%，淀粉20%～28%，蛋白质1%～2%，灰分1.3%～1.4%，纤维0.6%～1.3%及少许糖分[4-5]。竹芋比马铃薯、木薯等的淀粉含量高，且块茎不含有毒物质。一般马铃薯和木薯淀粉含量分别为l2%～20%和20%～25%[6]，而竹芋淀粉含量为22%～28%，高的淀粉含量意味着淀粉加工厂可得到高的淀粉提取率，从而提高经济效益。竹芋淀粉除与一般淀粉的用途相似外，适于制造非常光滑质优的啫喱（果冻）及作化妆品扑粉的基质及高粘度粘合剂；又由于极易消化，特别适合婴孩和病人（尤其是消化道患者）的食品[7]。淀粉的提取技术在我国的食品行业有很大的应用市场，对竹芋的深加工将带来很大的发展空间，从而带动我国食品添加剂的发展。

目前，对竹芋淀粉的提取研究基本没有报道，对竹芋的深加工和利用是非常不利的。本文对竹芋中淀粉的提取进行研究，在竹芋的淀粉提取方面有一定的现实意义。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

竹芋：试验基地提供；高速万能粉碎机：北京市永光明医疗仪器厂；电子万用炉：天津市泰斯特仪器有限公司；电子天平：梅特勒—托利多仪器（上海）有限公司；数显恒温水浴锅：常州国华电器有限公司；电热恒温干燥箱：上海跃进医疗器械有限公司；冷凝回流装置等。

1.2 试验方法

1.2.1 竹芋淀粉工艺流程

综合参考其他淀粉质材料的工艺流程特点，对竹芋深加工提取竹芋粉的工艺提出如下工艺路线。

竹芋→清洗、去皮→切块→粉碎打浆→竹芋浆液→浸提→竹芋液体→超滤→固体→干燥→烘干→竹芋粗淀粉

1.2.2 竹芋淀粉提取条件优化

根据竹芋淀粉的性质与预试验结果，选择料液比、浸提时间、浸提温度和浆液pH为参考因素，以淀粉提取率为评价指标，研究各因素对竹芋淀粉提取的影响。

根据单因素试验结论，按表1设计因素水平，选用L9（34）正交设计表安排正交试验。

1.3 检测方法

1.3.1 淀粉含量测定

淀粉含量测定参照GB/T5009.9-2008《食品中淀粉的测定》。

2 结果与讨论

2.1 料液比对淀粉提取率的影响

探索料液比对淀粉提取率的影响情况，设定浸提温度35℃、浸提时间1 h、浆液pH8的条件下，料液比分别为 1 ∶4、1∶5、1∶6、1 ∶7、1 ∶8的条件下进行淀粉提取试验，结果如图1。

图1 料液比对淀粉提取率的影响Fig.1 Effects of sample to water on the extraction rate of the starch

图1 表明随着料液比的变化，淀粉的提取率先减小后增大然后再减小，在料液比为1∶7时，淀粉提取率达到最大值。

2.2 浸提时间对淀粉提取率的影响

探索浸提时间对淀粉提取率的影响情况，设定浸提温度 35℃、料液比 1∶6（g/mL）、浆液 pH8的条件下，浸提时间分别为 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h 的条件下进行淀粉提取试验，结果如图2。

图2 浸提时间对淀粉提取率的影响Fig.2 Effects of extracting time on the extraction rate of the starch

图2 表明随着浸提时间的延长，淀粉的提取率先增大后减小，在浸提时间为1.5 h时，淀粉提取率达到最大值。

2.3 提温度对淀粉提取率的影响

探索浸提温度对淀粉提取率的影响情况，设定料液比1∶6 g/mL、浸提时间1 h、浆液pH8的条件下，浸提温度分别为 30、35、40、45、50 ℃的条件下进行淀粉提取试验，结果如图3。

图3 浸提温度对淀粉提取率的影响Fig.3 Effects of extracting temperature on the extraction rate of the starch

图3 表明随着浸提温度的升高，淀粉的提取率先增大后减小，在浸提温度为40℃时，淀粉提取率达到最大值。

2.4 浆液pH对淀粉提取率的影响

探索浆液pH对淀粉提取率的影响情况，设定浸提温度 35 ℃、浸提时间 1 h、料液比 1∶6（g/mL）的条件下，浆液pH分别为5、6、7、8、9的条件下进行淀粉提取试验，结果如图4。

图4 浆液pH对淀粉提取率的影响Fig.4 Effects of pH on the extraction rate of the starch

图4 表明随着浆液pH的升高，淀粉的提取率先减小后增大，在浆液pH为9时，淀粉提取率在浆液pH从5～9的变化中是最大的。

2.5 竹芋淀粉提取最佳工艺确定

为了探讨竹芋淀粉提取率受以上4种因素的影响，进行L9（34）正交试验，其因素水平将表1，结果见表2。

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

表2 正交试验表L9（34）Table 2 Results of the orthogonal test

由表2可知：竹芋淀粉提取率的影响因素大小顺序为：A＞C＞B＞D，各因素均显著影响竹芋淀粉的提取率，其中料液比的影响最大，相对而言，浆液pH影响最小；竹芋淀粉提取率最优组合为A1B2C1D1，即料液比为 1∶6 g/mL，浸提时间 1.5 h，浸提温度 35℃，浆液pH8，为竹芋淀粉提取的最优工艺。

2.6 优化结果验证试验

在最优工艺条件下，提取竹芋淀粉，测竹芋淀粉提取率，结果如表3。

由表3可知：竹芋淀粉进行三次重复试验，提取率可达80.0%。

表3 优化验证试验Table 3 Validation of the orthogonal test results

3 结论

通过对单因素和正交试验结果进行分析，得到竹芋淀粉提取的最佳工艺条件为：料液比1∶6 g/mL，浸提时间1.5 h，浸提温度35℃，浆液pH8，淀粉提取率达80.0%。

[1]宋新南,宋爽.纤维素生物燃料酒精技术的现状及发展方向[J].酿酒科技,2007(9):86-87

[2]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志[M].北京:科学出版社,1981:167-168

[3]中国科学院中国植物志编辑委员会.云南植物志[M].北京:科学出版社,1981:798-804

[4]庄馥萃.值得开发的淀粉作物-竹芋 [J].技术开发与引进,1992(3):13-14

[5]徐雄译.竹芋-粮食、饲料、燃料和纤维的来源[J].野生植物研究,1985(3):12-19

[6]c G Oates.块根与块茎淀粉[J].淀粉与淀粉糖,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