淮山淀粉性质及其与粉条品质的相关性

邹金浩 李 燕 李文佳 苏小军，2 宋 勇 胡新喜 李清明，2

(湖南农业大学食品科学与技术学院1，长沙 410128)(湖南省发酵食品工程技术研究中心2，长沙 410128)(湖南农业大学园艺园林学院3，长沙 410128)

淮山是全球除马铃薯、木薯、红薯外的第四大薯类作物，据FAO统计，2017年全球淮山的总产量为0.73亿t[1]。目前淮山研究主要集中在淀粉性质、功能活性成分与提取工艺等方面，在淮山粉[2]、淮山面条[3]等产品开发也有研究报道，但淮山淀粉尚未得到充分利用。

粉条主要生产原料是豆类和谷物类淀粉，马铃薯、木薯、红薯淀粉等薯类淀粉也广泛用于粉条加工[4，5]。粉条品质与直链淀粉含量、糊化性质和凝胶特性密切相关。Wang等[6]研究发现，直链淀粉浸出率与粉条的烹煮损失、内聚性极显著正相关。廖卢艳等[7]研究表明，淀粉的糊化特性和凝胶质构特性与粉条品质密切相关。淀粉是淮山中主要营养物质，在淮山中质量分数(干基)高达60%～85%[8]。Otegbavo等[9]研究表明，43种淮山淀粉的直链淀粉质量分数为15.08%～27.07%，与马铃薯、木薯淀粉等直链淀粉含量相当，且凝胶能力强，在淀粉质量分数为8%时，就可以形成稳定的凝胶。Freitas等[10]研究发现淮山淀粉的直链淀粉含量比木薯淀粉高，且凝胶能力比木薯淀粉强。因此淮山淀粉具有开发成粉条的潜力，但目前鲜有关于淮山粉条的研究报道。因此，本研究以红薯淀粉、木薯淀粉为对照，通过测定不同品种的淮山淀粉的成分、理化特性及其粉条的品质，进一步了解淮山淀粉性质与其粉条品质之间的相关性，为淮山粉条的加工和淮山产业的发展提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器

1.1.1 淀粉的提取

参照Li等[11]的方法从表1所列的7个品种的薯类原料中提取淀粉，首先将新鲜的薯类原料洗净、去皮，切碎后加水打浆，浆液过120目筛，筛子上残留的物料用蒸馏水反复冲洗过滤，然后把过滤后的浆液沉降12 h，去掉上清液，得到的淀粉用蒸馏水重悬，重复沉降和重悬5次后，将淀粉取出置于烘箱中45 ℃干燥48 h，再用粉碎机粉碎过100目筛置于干燥器中备用。

表1 7种薯类淀粉品种及来源

1.1.2 仪器与设备

DGH-9246A电热恒温鼓风干燥箱；RVA-S/N 2112681快速黏度分析仪；TA.XT.plus物性测定仪；kinexus Pro超级旋转流变仪。

1.2 方法

1.2.1 淀粉成分的测定

各薯类淀粉样品的水分、脂肪、直链淀粉含量分别参照GB 5009.3—2016、GB 5009.6—2016、GB/T 15683—2008的方法测定。

1.2.2 淀粉的糊化特性

采用GB 24853—2010标准程序1的温度模式，测定各薯类淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、回生值、崩解值、糊化温度和峰值时间等参数。

1.2.3 淀粉动态流变

配制0.1 g/mL的淀粉悬浮液于95 ℃水浴锅中加热糊化15 min，取一小勺淀粉糊放入Kinexus pro+型流变仪测定平台，用40 mm直径的平板，设定平板间距为1 mm，压平淀粉糊并刮去平板外多余样品，加上盖板，于25 ℃、频率变化范围0.1～10 Hz，测定样品的黏弹性。

1.2.4 淀粉的溶解度及膨润力

准确称取0.4 g薯类淀粉和40 mL蒸馏水于离心管中，在55、65、75、85、95 ℃条件下水浴加热并搅拌15 min，取出后快速冷却，以4 000 r/min离心20 min，将上清液倒入干燥培养皿中，于105 ℃烘干至恒重，称量沉淀物质量及上清液恒重后的质量，分别按照式(1)、式(2)计算溶解度和膨润力。

(1)

(2)

式中：m0为烘干到恒重后的上清液质量/g；m1为沉淀物质量/g；m2为淀粉样品质量/g(干基)；S为样品的溶解力/%。

1.2.5 淀粉粉条的制备

参照廖卢艳等[7]的方法，取3.0 g淀粉样品加20 mL水在沸水中糊化，再加入25 g淀粉和适量的水分别调制成总含水量为45%的淀粉粉团，将粉团倒入直径为20 cm的小烤盘中摊平静置5 min。然后放入装有沸水的蒸锅中蒸5 min后迅速放入冷水中1 min后立即取出。4 ℃存放 17 h，揭皮切成宽度为1 cm、厚度为1 mm 的粉条，40 ℃干燥成品。

1.2.6 淀粉粉条的断条率

将长10 cm 的粉条样品20根在500 mL蒸馏水中分别煮沸30 min，记录断条数，计算断条率。

断条率=(断条数/20)×100%

(3)

1.2.7 淀粉粉条的烹煮损失

参照杨书珍等[12]的方法。称取3 g(干基) 粉条于250 mL 烧杯中，加入100 mL 沸腾的蒸馏水，用电炉加热15 min，期间不断搅拌。然后将粉条放置在纱布上沥干5 min，用吸水纸吸去粉条表面的水分后称质量。再将粉条放入烘箱在105 ℃ 下烘干至恒重，并称质量。分别按公式计算粉条的膨胀系数和烹饪损失。

(4)

(5)

1.2.8 粉条的质构特性

1.2.8.1 粉条的TPA测试

取约5 cm长的样品粉条20根在500 mL蒸馏水中煮沸10 min，捞出，冷却，进行质构测定。测定条件：选取TPA 模式，P/36R型探头，测试前速率2.0 mm/s，测试速率1.0 mm/s，测试后速率 1.0 mm/s，压缩程度40%，触发力5 g。

1.2.8.2 粉条拉伸性能的测定

取约5 cm长的样品粉条20根在500 mL蒸馏水中煮沸10 min，捞出，冷却，用KIE型探头，采用TDT测试法对粉条进行2次拉伸，来测定粉条的拉伸性能。测定条件：测试前速度2.0 mm/s，测试速度2.0 mm/s，测试后速度2.0 mm/s，首次拉伸距离2 mm，保持时间20 s，第2次拉伸粉条至拉断为止，触发力5 g。根据KIE曲线，分别得到拉伸功、拉断力及弹性性能。

1.2.9 统计分析方法

2 结果与分析

2.1 淀粉成分分析

7种薯类淀粉的含水量、直链淀粉和脂肪含量结果见表2。7种薯类淀粉的基本成分存在显著性差异(P<0.05)。各薯类淀粉中直链淀粉质量分数与Otegbavo等[9]报道43种淮山淀粉的直链淀粉质量分数(15.08%～27.07%)接近，高于赵小梅等[13]报道的4种淮山淀粉的直链淀粉质量分数(9.30%～13.61%)，略低于D.rotundata和D.alata淀粉(30.26%和31.02%)[9]。各薯类淀粉中的脂肪(干基)质量分数均在0.5%以下，说明淀粉提取的纯度较高。原料淀粉中直链淀粉含量直接影响粉条的感官品质与蒸煮特性，直链淀粉比例越高，粉条品质越高，GY2的直链淀粉含量高于其他薯类淀粉，说明其具备作为粉条原料的开发潜力。

表2 不同品种薯类淀粉的基本成分

2.2 淀粉的糊化特性

不同品种薯类淀粉的糊化特征值见图1。淮山淀粉的糊化温度高于木薯淀粉和红薯淀粉，与Otegbavo等[9]报道的淮山淀粉糊化温度(82～88.35 ℃)相近。从图1可以看出，淮山淀粉和红薯淀粉的崩解值小于木薯淀粉，表明淮山和红薯淀粉热糊稳定性高于木薯淀粉。回生值影响最终产品的韧性[7]，GY2和MPY的回生值与木薯淀粉(SC9和SC205)接近，略高于XSSP，但远低于LMC、SFY，表明GY2和MPY冷糊稳定性与SC9和SC205接近，具有较好的冷糊稳定性。热糊稳定性好的淀粉制作的粉条蒸煮损失低，而冷糊的稳定性较好的淀粉制作的粉条断条率低[6]。

图1 不同品种薯类淀粉的糊化特性

2.3 淀粉动态流变特性

弹性模量越大，淀粉凝胶的弹性越强，黏性模量越大，则越不易流动，tanδ值越大，体系流动性越强[14-15]。从图2中可以看出，各淀粉的流变学性质差异显著，GY2和MPY的弹性模量远高于其他5种薯类淀粉，淮山淀粉和红薯淀粉的tanδ均比木薯淀粉小，表明GY2和MPY淀粉凝胶更趋于稳定的固态，且弹性更强。流变学性质与淀粉的粒径形状、直链淀粉的含量和脂肪含量有关[16]。淮山淀粉凝胶性强，可以提高鱼糜[17]、年糕[18]等食品的凝胶能力，改善粉条的品质。

图2 不同品种薯类淀粉糊弹性模量G′、黏性模量G″及损耗正切角tanδ随频率变化曲线

2.4 淀粉的溶解度及膨润力

淀粉的溶解度和膨润力影响粉条在烹煮过程中的膨胀程度和糊汤情况[19]。由图3可知，各淀粉的溶解度和膨润力均随温度的升高而增大。当温度高于75 ℃后，木薯淀粉的溶解度和膨润力快速升高，显著大于红薯淀粉和淮山淀粉(P<0.05)，这与木薯淀粉的糊化温度低有关。GY2在65～75 ℃中，溶解度明显增加，在75 ℃时的溶解度与木薯淀粉(SC9、SC205、LMC)接近且高于红薯淀粉(XSSP)，这可能是由于GY2的直链淀粉含量较高所致。

图3 不同品种薯类淀粉在不同温度下的溶解度和膨润力

2.5 粉条的质构特性

蒸煮后粉条的硬度要适中，具有一定的咀嚼性和爽滑的口感[20，21]。从表3可以看出，各粉条的质构特性差异显著(P<0.05)。淮山粉条和红薯粉条的黏附性均低于木薯粉条，其回复性均大于木薯粉条。 MPY粉条的硬度、咀嚼性最大，说明其粉条的口感较硬，且耐咀嚼。木薯粉条(SC205、LMC)的拉断力、拉伸功明显高于其他几种粉条。通过淀粉复配等方法可以提高粉条的品质，Sandhu等[22]将马铃薯淀粉与大米淀粉1∶1复配，改善了粉条的质构品质。

表3 不同品种薯类粉条的TPA、TDT质构特性参数

2.6 淀粉粉条的烹煮性质

由表4可见，不同品种粉条的断条率、烹煮损失、膨胀系数存在显著差异(P<0.05)。MPY、SFY的断条率、烹煮损失、膨胀系数均高于木薯淀粉和红薯淀粉，但GY2的断条率、烹煮损失、膨胀系数较小，拥有较好的烹煮品质。MPY、SFY粉条的烹煮性质较差，可以通过改性处理来提高其粉条的烹煮性质，如Muhammad等[23]将木薯淀粉磷酸化用于粉条的加工，降低了粉条的烹煮损失、膨胀系数。

表4 不同品种薯类粉条的烹煮性质

2.8 淀粉理化特性与粉条品质的相关性

淀粉的理化特性与粉条品质的相关性见表5。淀粉的糊化温度、峰值时间、谷值黏度、崩解值与粉条的品质有显著的相关性(P<0.05)。淮山淀粉峰值时间长，其粉条硬度高，Bhattacharya等[24]的研究亦表明，大米淀粉峰值时间与米粉的硬度呈显著正相关。廖卢艳等[7]研究发现，谷值黏度、回生值与粉条品质密切相关。谭洪卓等[19，25]研究表明，谷值黏度、最终黏度等参数可作为预测甘薯粉丝品质的重要指标，糊化温度与甘薯粉丝间没有相关性，而蚕豆粉丝的弹韧性由淀粉的糊化温度所决定。这主要是因为淀粉的糊化性质受淀粉中直链淀粉含量、淀粉的晶型和结构等诸多因素的影响。

表5 不同品种薯类淀粉的化学成分、理化特性与其粉条品质的相关系数

从表5中可以看出，直链淀粉含量、溶解度、膨润力、黏弹性与粉条品质显著相关(P<0.05)。谭洪卓等[19]、余树玺等[26]研究认为直链淀粉含量与峰值黏度、谷值黏度和崩解值之间均存在极显著正相关，是影响粉丝品质的重要因素。但也有研究认为，直链淀粉含量对粉条品质影响不显著，而直链淀粉的直链淀粉链与分支数与支链淀粉的外侧链长度、数量与短链长度等分子结构的不同也会对粉条的品质产生显著的影响[20]。结合粉条的质构特性分析得知，tanδ越小，体系越趋于一个固体的状态，粉条的硬度越大，黏性模量越低、tanδ越大，体系的流动性更强，粉条的拉伸性能越好，这也正是GY2和MPY粉条较硬，LMC粉条较软、拉伸性能较好的原因。

糊化温度、膨润力、峰值时间、tanδ是影响粉条品质的重要指标，可以用于粉条品质特性的预测。粉条的品质还受淀粉的粒径、分子质量大小、结晶度[27]等结构性质影响，对淀粉结构与粉条品质间的相互关系有待深入研究。

3 结论

以木薯淀粉、红薯淀粉为对照，研究了淮山淀粉的理化性质、糊化特性、流变特性及其与粉条品质间的关系。结果表明淮山淀粉与木薯淀粉、红薯淀粉性质存在明显差异，淮山淀粉的糊化温度高，膨润力、溶解度和tanδ小。薯类淀粉性质与粉条品质密切相关，其中糊化温度、膨润力、峰值时间、损耗正切角(tanδ)是影响粉条品质的主要指标。

淮山粉条与木薯、红薯粉条品质存在显著差异。淮山粉条的硬度、咀嚼性、回复性比木薯粉条高，黏附性、拉伸功比木薯粉条低。SFY、MPY粉条的断条率、烹煮损失、膨胀系数明显大于木薯粉条和红薯粉条，其蒸煮性质较差，但GY2粉条的蒸煮性质与红薯粉条和木薯粉条接近，可以作为淮山粉条的原料。