不同加工工艺对番薯多糖和蛋白质含量的影响

李勤霞　胡文凯　薛晓东

摘要 ［目的］提高商洛番薯的生产加工品质，研究不同加工工藝番薯主要理化性质，探讨不同加工工艺处理对番薯多糖和蛋白质含量的影响。［方法］采用不同热风加工、微波加工、水煮加工、蒸制加工这4种加工方式，运用9分制分别对番薯外观、质地、口感、残留纤维4项感官指标进行打分，利用苯酚-浓硫酸法测定番薯多糖含量，考马斯亮蓝法测定番薯蛋白质含量。［结果］不同加工工艺下番薯在外观、质地、口感、残留纤维等方面均有所差异。不同加工方法处理后的番薯多糖含量不同，蒸制6 min 60 ℃干燥>微波30 W干燥>60 ℃热风干燥>水煮4 min 60 ℃干燥。不同加工工艺蛋白质含量也不同，微波30 W干燥>50 ℃热风干燥>蒸制6 min 60 ℃干燥>水煮4 min 60 ℃干燥。［结论］蒸制60 ℃热风干燥的加工方式其多糖含量保存最多，经过微波30 W干燥后的蛋白质含量保存最多。蒸制6 min 60 ℃干燥至恒重番薯感官品质特征优于其他加工工艺。

关键词 番薯；加工方法；感官评价；多糖；蛋白质

中图分类号 TS 255 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）15-0157-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.15.039

Effect of Different Processing Technology on Polysaccharide and Protein Content of Ipomoea batatas

LI Qin-xia，HU Wen-kai，XUE Xiao-dong

（College of Biological Pharmacy and Food Engineering， Shangluo University， Shangluo，Shaanxi 726000）

Abstract ［Objective］ To improve the production and processing quality of Shangluo Ipomoea batatas， research the main physicochemical properties of Ipomoea batatas under different processing techniques， and explore the effects of different processing techniques on the polysaccharide and protein content of Ipomoea batatas. ［Method］ Four processing methods， namely， hot air processing， microwave processing， water boiling processing and steaming processing， were used to score the appearance， texture， taste and residual fiber of Ipomoea batatas using 9-point system. The polysaccharide content in Ipomoea batatas was determined by phenol concentrated sulfuric acid method， and the protein content in Ipomoea batatas was determined by Coomassie brilliant blue. ［Result］ There were differences in appearance， texture， taste and residual fiber of Ipomoea batatas under different processing techniques. The polysaccharide content of Ipomoea batatas treated with different processing methods varies，steaming for 6 minutes at 60 ℃ for drying>microwave drying at 30 W>hot air drying at 60 ℃>water boiling for 4 minutes at 60 ℃ for drying. The protein content varied with different processing techniques， with microwave drying at 30 W>hot air drying at 50 ℃>steaming for 6 min and then drying at 60 ℃>boiling for 4 min and drying at 60 ℃. ［Conclusion］ The processing method of steaming and hot air drying at 60 ℃ preserves the most polysaccharide content， and the protein content is preserved the most after microwave drying at 30 W. The sensory quality characteristics of Ipomoea batatas steamed for 6 min at 60 ℃ and dried to constant weight are superior to other processing techniques.

Key words Ipomoea batatas;Processing method;Sensory evaluation;Polysaccharide;Protein

番薯［Ipomoea batatas（L.）Lam.］又名红薯、地瓜或甘薯，是旋花科一年生草本植物，含有丰富的膳食纤维、维生素、氨基酸、矿物质等［1-2］。在番薯的主要成分中，淀粉约占90%，其次是蛋白质、脂肪、糖、维生素以及钙、磷、铁等物质，约占10%［3-5］。多糖是番薯的主要功能性成分，具有抗氧化、降血糖、免疫调节和调节肠道菌群等功效［6］。番薯蛋白具有抗氧化性、提高免疫力、降血脂、降高血压和抗癌发病率、预防糖尿病等作用［7］。目前番薯多糖和蛋白已广泛应用于医药领域、食品和动物营养。

多糖提取的方法有很多，常用测定多糖的方法一般有比色法、色谱法、红外光谱分析多糖法、紫外分光光度法［8-10］。其中，苯酚硫酸-比色法［11］是一种简便、快速测定多糖含量的方法，已被应用于各种研究中；蔡群虎等［12］将该方法用于三七中多糖含量测定方法的比较。而目前常用的蛋白质测定方法有色谱法［13］、分光光度法、滴定法、酶联免疫吸附法、联合测定法、氨基酸折算法［14］。王艾平等［15］利用紫外-可见分光光度法测定茶籽多糖中蛋白质含量。目前，国内外对番薯多糖和蛋白质方面研究相对较少，明玥等［16］在番薯的功能成分及其开发利用方法中提到了番薯多糖、番薯蛋白等物质，已经对这些物质的功能和保健功能进行了简单研究。陆国权等［17］研究了50个番薯品种及经烘干、晒干、蒸煮和烘烤加工处理后的块根主要营养成分含量，其中涉及番薯淀粉、还原糖、粗蛋白和粗纤维含量的变化。布会敏等［18］研究确定了多糖是番薯的重要成分之一，不同多糖因其结构、成分和理化性质不同而具有不同的生物学功能。Bovell-benjamin［19］研究了番薯多糖的生物活性，其在人体免疫调节中具有重要作用。

根据中国传统的饮食习惯，人们食用番薯时，经常采用蒸、煮、烘干、微波等加工方式，不同的加工方式得到的结果不同，营养损失也不同。一般来说，煮番薯的口感较淡，更软，水分比较充足，但是营养损失较大；水蒸番薯的口感较软，含水量较低，甜味充足。烘干的番薯失水量比较大，保存时间长，干爽香甜；微波处理保留了番薯中水分，保留了番薯的香氣和甜味。加工工艺的不同，导致番薯生产过程中所处的温度、湿度等物理因素有所差异，使番薯的外观、质地、口感、残留纤维和生化成分等都可能产生较大的变化。由此可见，不同的加工方法对番薯营养价值的影响至关重要。该研究主要以商洛本地番薯为原材料，用不同的加工工艺（水蒸、煮制、热风、微波）对番薯进行不同的预处理，测定其多糖和蛋白质含量，对比评价不同工艺对番薯感官评价的影响，探讨4种加工工艺条件下番薯多糖和蛋白质的含量，尽可能地保留更多的营养物质，为商洛本地番薯后期利用奠定基础，也为番薯产业的发展提供更广阔的空间。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试剂与设备。该研究所用的主要试验设备和试验试剂如表1～2所示。

1.1.2 试材与处理。

商洛本地番薯，取新鲜番薯经过不同加工工艺处理，番薯的处理如下：

①薯切片5 mm在50、60、70、80 ℃烘干至恒重，粉碎过60目筛；

②番薯切片5 mm水煮4、7、10、13 min，在60 ℃烘干至恒重，粉碎过60目筛；

③番薯切片5 mm蒸制6、12、18、24 min，在60 ℃烘干至恒重，粉碎过60目筛；

④番薯切片5 mm微波30、50、80、100 W处理至恒重，粉碎过60目筛。

1.2 试验方法

1.2.1 感官评价。

对番薯产品进行评定，结果采用打分的方式进行统计。采用9分制［20］分别对番薯外观、质地、口感、残留纤维4项感官指标进行打分，参考鲜食甘薯食用品质感官评价评分标准［21］，外观9分，质地9分，口感9分，残留纤维9分。经不同加工工艺条件制作的番薯，选经过专业培训并掌握评价番薯感官特性方法的10人，作为该番薯感官评价小组成员。将试验样品放置于编号的纸盘中，评价人员在光线良好的实验室中对番薯的外观、质地、口感和残留纤维进行评定并给出相应分数。通过品评员喜好程度和感官品质评分，给每个待测样品数量化赋值，综合排序。

1.2.2 营养指标的测定。

番薯多糖含量测定采用苯酚-浓硫酸法［22］；

番薯蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝法［23］。

1.3 数据处理及分析

运用IBM SPSS Statistics 22和Excel 2010软件进行数据处理分析，且每组试验均重复3次。

2 结果与分析

2.1 不同加工工艺对番薯感官评价的影响

2.1.1 不同加工工艺对番薯外观的影响。通过对不同的加工工艺处理方法进行研究，结果发现（表3），不同加工工艺下番薯颜色总体呈现为白色、黄色、黄白色、棕黄色，番薯部位分为整体、中间、边缘。在不同的加工工艺下，对比番薯的外观形态发现，热风、水煮、蒸制、微波每种处理下的不同温度、不同时间、不同功率间差别较小，而4种不同工艺处理下差别较大，热风干燥和微波处理番薯白色占大部分，水煮和蒸制黄色占大部分。

2.1.2 不同加工工艺对番薯感官评分的影响。

对不同加工工艺处理下的番薯进行感官评价，结果如表4所示。由表4可知，根据番薯外观、质地、口感和残留纤维等方面的试验，不同加工工艺所生产的番薯，感官评分之间存在较大差异。蒸制6 min 60 ℃干燥至恒重工艺所加工的番薯评分最高，总分达到30.2分。在番薯质地方面，其弹性、韧性强，切面完整光滑，切面孔洞较少，结构致密；在口感方面，其表现为口感顺滑，无明显颗粒感。而水煮4 min 60 ℃干燥至恒重工艺生产的番薯外表整体棕黄色，中间带有白色条纹，色泽不均匀，其番薯质地较硬，薯肉松散感较强，口感比较粗糙，香味较淡，残留纤维较多，有轻微的渣粒感，咀嚼粗糙感稍明显，其评分最低，相对其他工艺显得较为粗糙。由此可见，不同加工方法对番薯的感官评价有不同程度的影响。

2.2 不同加工工艺对番薯多糖含量的影响

2.2.1 不同热风干燥温度对番薯多糖含量的影响。

从图1可以看出，不同温度下番薯多糖含量都会受到影响，其中50 ℃番薯多糖含量损失最大，多糖含量仅为7.90%；60 ℃多糖含量损失最小，多糖含量为13.10%。随着热风干燥温度的不断增加，多糖含量不断变化，当热风干燥温度达到60 ℃时，番薯多糖含量最高，当干燥温度超过60 ℃时，番薯多糖含量逐渐降低。由此可知，经60 ℃热风干燥的番薯，其多糖含量最高。

2.2.2 不同蒸制时间对番薯多糖含量的影响。

从图2可以看出，随着蒸制时间的增加，番薯多糖含量整体呈现下降趋势，蒸制时间越长，多糖含量越低。在蒸制6 min时，多糖含量达到最高，为19.66%，蒸制24 min含量最低，为8.40%。由此可见，温度可能会破坏多糖的结构并影响其生物活性。

2.2.3 不同水煮时间对番薯多糖含量的影响。

从图3可以看出，随着水煮时间的延长，番薯多糖含量呈先降低后升高的趋势。番薯多糖含量最高的是水煮4 min，含量为12.84%；其次是水煮13 min，其多糖含量为11.47%；水煮7 min含量最低，为9.37%。水煮时高温和时间会使细胞壁变软，甚至被破坏，从而导致多糖不同程度的缺失，因此控制好时间、溫度是很关键的，4 min是水煮的最佳时间。

2.2.4 不同微波功率对番薯多糖含量的影响。从图4可以看出，不同微波功率均导致番薯多糖的损失，在100 W时，多糖含量最低，为8.40%；在30 W时，多糖含量最高，为17.35%；随着功率的增加整体处于下降趋势。选择微波处理番薯，应控制微波功率在30 W。

2.3 不同加工工艺对番薯蛋白质含量的影响

2.3.1 不同热风干燥温度对番薯蛋白质含量的影响。

从图5可以看出，在50 ℃热风处理时番薯蛋白质含量最高，为1.15%，随后热风干燥温度的不断增加，蛋白质含量整体呈缓慢下降趋势，但是其中的差异不是很明显。说明热风干燥温度对番薯蛋白含量影响不大，在加工番薯时可以适当选择不用考虑热风温度。

2.3.2 不同蒸制时间对番薯蛋白质含量的影响。

从图6可以看出，不同蒸制时间对番薯蛋白质含量的影响差异明显，随着时间的增加蛋白质含量逐渐减少，整体呈现下降趋势。在蒸制6 min时，蛋白质含量最高，为1.10%，在蒸制18 min时，蛋白质含量最低，为0.25%。由此可见，蒸番薯应控制其在6 min左右，若时间过长番薯蛋白质损失会增加。

2.3.3 不同水煮时间对番薯蛋白质含量的影响。

从图7可以看出，不同水煮时间会影响番薯蛋白质含量，水煮4 min蛋白质含量最高，为0.79%，水煮13 min蛋白质含量最少，为0.52%。随着水煮时间的延长，番薯蛋白质含量整体呈现下降趋势，在水煮10 min时蛋白质含量稍有增加，可能是在处理原料时没有至恒重。

2.3.4 不同微波功率对番薯蛋白质含量的影响。

从图8可以看出，微波30 W时蛋白质含量达到最高，为1.21%，微波100 W时蛋白质含量最低，为0.29%。随着微波功率的增大，番薯蛋白质含量呈现下降趋势，蛋白质损失越来越大，100 W处理至恒重，因温度较高，会发生焦化，导致蛋白质含量最低。

2.4 不同加工工艺多糖最优值的比较

根据番薯的4种加工工艺，对获得多糖含量最高的条件进行比较，得到图9。由图9可知，4种不同加工工艺中，蒸制6 min后得到的番薯中多糖含量最高，达19.66%，其多糖含量略高于其他3种加工；微波30 W处理后得到的多糖含量较高，为17.35%；60 ℃热风干燥和水煮4 min处理得到的多糖含量较低，并且两者多糖含量之间无较大差异。蒸制6 min对番薯多糖影响最小，使其保存的多糖含量最高，其次为微波30 W，而60 ℃热风处理和水煮4 min对番薯多糖的影响较大。

2.5 不同加工工艺蛋白质最优值比较

根据番薯的4种加工工艺，对获得蛋白质含量最高的条件进行比较，得到图10。由图10可知，微波30 W处理对番薯蛋白质保存最好，含量为1.21%，50 ℃热风干燥处理、蒸制6 min处理对番薯蛋白质含量的影响较次，水煮4 min对番薯蛋白质影响最大，使得番薯蛋白质损失较多，可能是由于水煮过程中番薯蛋白质发生水解作用，使得大量氨基酸溶于水中，破坏了植物细胞壁并导致水溶性蛋白质流入了水中，从而导致蛋白质的流失。

3 结论与讨论

不同加工工艺会影响番薯品质及营养成分，但其营养成分仍受到大众的广泛关注，并发现其中很多物质具有抗癌、延缓衰老、增强抵抗力等作用。该试验通过研究4种热风温度、4种水煮时间、4种蒸制时间、4种微波功率这几种不同加工工艺，探讨其对番薯多糖和蛋白质含量的影响，结果显示，不同加工工艺对番薯的感官评价有不同程度的影响，蒸制6 min 60 ℃干燥至恒重番薯感官品质特征优于其他加工工艺。加工工艺不同，番薯的多糖和蛋白质含量也不同，其中60 ℃热风干燥、水煮4 min对番薯多糖影响较大，蒸制6 min、微波30 W处理对番薯多糖影响较少，多糖含量表现为蒸制6 min 60 ℃干燥>微波30 W干燥>60 ℃热风干燥>水煮4 min 60 ℃干燥。而50 ℃热风干燥、微波30 W、蒸制6 min对番薯蛋白质影响较小，水煮4 min对其影响最大，其蛋白质含量表现为微波30 W干燥>50 ℃热风干燥>蒸制6 min 60 ℃干燥>水煮4 min 60 ℃干燥。因此番薯食用时可以采用蒸制或者微波处理，这样可以较多地保存番薯的营养。

热风干燥处理下，番薯的外表会硬化，但是随着温度的变化，物质会糊化、焦化，对蛋白质和糖类有一定的影响。水煮法保留了番薯原有的清甜味，质地松软、适合老人和小孩食用，但是水煮时间过长，番薯中含有的糖分、蛋白质等营养成分就会流入水中，导致营养损失。蒸制番薯是用水加热产生蒸汽，蒸汽接触番薯放热将番薯蒸熟，温度高于水的沸点，由于番薯与蒸汽基本在一个封闭的锅内，营养物质和风味物质损失较少，因此可选用蒸番薯，以保存其营养价值。微波能使番薯组织中极性分子（如水分子、蛋白质等）和离子摩擦，振荡并产生热量，微波加热使得组织疏松、加热速度快、受热均匀，微波对食物营养成分的损失较小。而处理原材料也会伴随着焦化、糊化以及美拉德反应，若这些现象较为强烈，对营养成分的影响就会随之增加，所以控制好微波功率也是至关重要的。该研究发现微波30 W处理时番薯蛋白质保存较好，其研究结果为番薯的开发利用奠定了基础。

该研究表明，蒸制6 min 60 ℃干燥至恒重番薯感官品质特征优于其他加工工艺，蒸制6 min的多糖含量最多，其次是微波30 W处理，热风干燥和水煮处理多糖含量较少，可能是在微波处理时，要干燥至恒重，使得原材料发生了糊化，对其中所含的营养物质影响较大。微波30 W处理蛋白质损失最少，其次为50 ℃热风干燥和蒸制6 min处理，水煮4 min损失最大，因为番薯蛋白质容易水解，煮沸时氨基酸和水分容易融合，导致蛋白质流失。总之，不同的加工工艺处理都会对番薯的营养成分造成不同程度的影响，在食品加工应用中应该降低加工工艺的不利影响，发挥积极作用，确保食品的营养和品质。

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基金项目 陕西省教育厅重点科学研究计划项目（21JY008）；陕西省科技创新团队（2022TD-56）；商洛学院科学与技术研究基金项目（20SKY010）。

作者简介 李勤霞（1988—），女，河南三门峡人，助理实验师，硕士，从事生态学、遗传育种相关研究。

*通信作者，讲师，博士，从事细胞生物学相关研究。

收稿日期 2022-08-28