紫甘薯初加工產品糊化過程中花青素的浸出特性

魏傳斌 張萍

摘要 [目的]探索紫甘薯高效開發利用的方法。[方法]對2種特定溫度下烘干的紫甘薯初加工試樣進行模擬糊化，測定糊化不同階段糊化醪中花青素的浸出量。[結果]紫甘薯粉在糊化時，90 ℃程序升溫至95 ℃過程，花青素的浸出速率最大。95 ℃保溫結束時，達到最大浸出量。相比110 ℃烘干，紫甘薯60 ℃烘干試樣花青素保留量大，最大浸出量大，最大浸出率高。[結論]紫甘薯通過較低溫度烘干加工，同時適當縮短90 ℃程序升溫前的糊化程序有利于花青素的保留與浸出。

關鍵詞 紫甘薯；花青素；糊化；浸出

中圖分類號 S632 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）31-11075-03

Anthocyanins Infusion Character in Gelatinization of Solanum tuberdsm Primary Processing Product

WEI Chuanbin， ZHANG Ping

（College of Life Science， Jianghan University， Wuhan， Hubei 430056）

Abstract [Objective] To explore the method of Solanum tuberdsms high effectively development and utilization.[Method] We gelatinize two Solanum tuberdsm product in specific centigrade and examine the amount of infused anthocyanin during different periods. [Result] After gelatinization， anthocyanin has the highest rate of infusion during 90 ℃ to 95 ℃. Compared with drying on 110 ℃， Solanum tuberdsm has the highest preserved content and infusion rate on 60 ℃. [Conclusion] For Solanum tuberdsm， drying working at low centigrade， with shortening the time of gelatinization before 90 ℃， may be useful for the preservation and infusion of anthocyanin.

Key words Solanum tuberdsm； Anthocyanin； Starch gelatinization； Extraction

紫甘薯（Solanum tuberdsm）富含淀粉，可作為糧食及食品工業的原料。同時，它含有比普通甘薯更多的一些人體必需的微量元素、賴氨酸等^[1]，尤其是含有豐富的花青素，是一種天然食品調色原料^[2]，也對人體具有確定的保健功能^[3]。因此，紫甘薯已在近年得到廣泛推廣種植，也逐漸成為人們熟悉、認可的一種新型保健食品。 食品加工過程中，淀粉必需經過糊化，才能更好地被糖化酶作用，為機體消化、吸收、利用^[4]。花青素也只有從原料內部浸出，才能被機體吸收，對機體產生保健效果。但是，花青素在紫甘薯的加工過程中容易流失或浸出不充分，使得紫甘薯的應用及其保健功能的充分發揮受到了限制。

紫甘薯生產季節性強，貯存不方便、運輸成本高，因此，紫甘薯通常經過初加工，制成加工原料后再用于其他方面。筆者旨在通過對2種特定溫度烘干的紫甘薯制成初加工原料（紫甘薯粉），對其中的花青素在模擬糊化條件下的浸出特性進行研究，探索具有較高花青素保留量、浸出率的紫甘薯高效開發利用方法，為紫甘薯的深加工提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試原料 由武漢潤農科技公司種植并提供供試紫甘薯（渝紫263）。

1.2 試驗方法

1.2.1 紫甘薯烘干初加工試樣的制備。

根據花青素的熱穩定性性質，花青素在60 ℃以下比較穩定^[2]。谷物、糧食及其他植物組織材料等進行干物質量測定，一般采用110 ℃快速烘干脫水干燥^[5]，因此，試驗選擇60、110 ℃ 2個特定溫度對紫甘薯進行初加工試材的制備。

鮮紫甘薯洗凈、瀝干、去皮、切片（0.3～0.4 mm厚），60和110 ℃鼓風干燥至恒重（記錄烘干前、后的質量，計算含水率），粉碎（50目），裝瓶備用（分別為試樣1和試樣2）。

由于花青素具有高活性，溫度、pH、氧氣、抗壞血酸、金屬離子等因素都能對花青素的穩定性產生影響。所以，初加工試驗樣品制備時，使用塑料砧板與陶瓷刀具，并且操作速度要快。

1.2.2 紫甘薯烘干初加工試樣花青素含量的測定。參考劉桂玲等的方法^[6]，采用檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液法抽提并測定、計算。

花青素含量C=1/958×V/100×1/m×A525×1 000 000

式中，C為花青素含量（mg/kg鮮薯）；1/958為花青素的經驗吸收系數；V為定容體積（100 ml）；m為與試驗稱取試樣相當的鮮薯質量（g）；A525為試驗測定時，花青素抽提液在525 nm處吸光度；1 000 000為單位轉換校正值。

分別稱取1 g左右的紫甘薯初加工試樣（試樣1、試樣2），分別放入50 ml帶刻度、帶塞的玻璃質離心管中，加抽提液（0.1 mol/L檸檬酸標準溶液：0.2 mol/L磷酸氫二鈉標準溶液=15.89∶4.11V/V）至50 ml刻度，蓋塞，在60 ℃恒溫水浴鍋中保溫2 h，取出自然冷卻后，用100 ml容量瓶定容，避光靜置2 h（其間多次搖勻）。然后取適量混合液于離心管中，4 000 r/min離心3 min，取上清液，以抽提液為參比，測定其在525 nm時（1 cm厚度比色皿）的吸光度（A525）。每個試樣的測定重復3次，分別計算出花青素含量后，取平均值，為試樣花青素含量的最終結果。

1.2.3 紫甘薯烘干初加工試樣的糊化及糊化過程中花青素浸出的測定。

1.2.3.1 試樣的模擬糊化。

糊化程序參考常宗明等的方法^[7]。

分別稱取20 g試樣（試樣1、試樣2），加200 ml蒸餾水（即料水比為1∶10 g/ml）于500 ml三角瓶中，攪拌配成樣品乳，置于程序控溫水浴鍋中，按以下設定程序進行糊化。①

50 ℃保溫30 min→②程序升溫（升溫速度1.5 ℃/min）至90 ℃→③90 ℃保溫20 min→④程序升溫（升溫速度1.5 ℃/min）至95 ℃→⑤95 ℃保溫15 min→⑥自然冷卻至50 ℃，模擬糊化試驗結束。

1.2.3.2 花青素的浸出量、浸出率、浸出速率的測定。

糊化樣品乳置于程序控溫水浴鍋后，分別在50 ℃保溫30 min末（糊化過程1）、升溫至90 ℃初（糊化過程2）、90 ℃保溫20 min末（糊化過程3）、程序升溫至95 ℃初（糊化過程4）、95 ℃保溫15 min末（糊化過程5）、自然冷卻至50 ℃（糊化過程6）時，用吸管取適量的糊化樣品乳，置于離心管中，4 000 r/min離心3 min（樣品乳黏度過大時，根據黏度情況用去離子水按一定比例稀釋，后續計算時注意校正），再取離心后的上清液在波長525 nm條件下按要求測定吸光度A525。

花青素浸出量的計算：

C1=1/958×V1×1/m1×A′525×10 000

式中，C1為不同階段的糊化樣品乳離心后上清液中花青素浸出量（mg/kg鮮薯），m1為試樣質量（g），V1 為配制糊化樣品乳總體積（ml）；A′525 為在糊化不同階段的樣品乳離心后上清液的吸光度（此式由劉桂玲等的方法中的計算公式經試樣的稀釋倍數調整后得到）。

花青素最大浸出率的計算：

花青素最大浸出率（%）= 花青素最大浸出量（mg/kg鮮薯）/花青素含量（mg/kg鮮薯）×100

花青素在各糊化程序的浸出速率的計算：

花青素的浸出速率[mg/（kg鮮薯·min）]= 花青素浸出量差/浸出時間

2 結果與分析

將試樣1與試樣2 經過操作、測定、計算后得到的花青素含量、糊化試驗過程不同時期花青素浸出量結果轉換為圖1； 試樣1與試樣2在糊化試驗過程不同時期花青素的浸出率結果轉換為圖2； 試樣1與試樣2在糊化試驗不同程序段花青素浸出速率結果轉換為圖3。

2.1 模擬糊化過程中花青素浸出量對比分析

從圖1可以看到，在模擬糊化過程中，試樣1花青素的總含量為180.83 mg/kg（鮮薯），最大浸出量（95 ℃保溫15 min）為158.26 mg/kg（鮮薯）；試樣2花青素的總含量為80.83 mg/kg（鮮薯），最大浸出量（95 ℃保溫15 min）為66.54 mg/kg（鮮薯）。2種試樣花青素的最大浸出均出現在95 ℃保溫15 min結束時。

2.2 模擬糊化過程中花青素浸出率的對比分析

從圖2可以看出，2種試樣中的花青素從材料內部浸出，試樣1主要發生在90 ℃程序升溫至95 ℃期間（實現浸出93.20 mmg/kg，完成最大浸出量的58.89%），試樣2主要發生在95 ℃保溫15 min期間（實現浸出31.39 mmg/kg，完成最大浸出量的47.17%）。糊化程序的其他階段，雖然持續時間較長，但花青素的浸出速率較低。

2.3 模擬糊化過程中花青素浸出速率對比分析 從圖3可以看到，在模擬糊化過程中，試樣1花青素的浸出速率最大為27.96 mg/（kg·min），發生在90 ℃升溫至95 ℃期間，其次為1.66 mg/（kg·min）（50 ℃保溫30 min）、1.11 mg/（kg·min）（95 ℃保溫15 min）。試樣2花青素的浸出速率最大為3.63 mg/（kg·min），發生在90 ℃升溫至95 ℃期間，其次為2.09 mg/（kg·min）（95 ℃保溫15 min）、0.80 mg/（kg·min）（50 ℃保溫30 min）。2種試樣花青素浸出的最大速率均發生在90 ℃升溫至95 ℃期間。

此外還可以看到，在糊化程序的程序升溫至90 ℃期間，花青素的浸出量出現下降，浸出速率出現負值的現象，是因為在此期間，花青素的浸出量少，而溫度的作用導致花青素的降解^[4]大于其浸出的緣故。

3 結論與討論

食品原料中的淀粉為生淀粉，存在于淀粉顆粒內。初加工時的熱作用，會改變淀粉顆粒的結構（顆粒的緊密性），溫度不同，淀粉顆粒的緊密性也不同，這些改變都會影響其在糊化過程中淀粉的溶出（糊化）^[8]以及進入淀粉顆粒內部花青素的溶出（浸出）。110 ℃快速烘干相比60 ℃快速烘干，淀粉顆粒更加緊密，在糊化過程中，花青素浸出時間滯后，而且浸出速度慢、最大浸出率低。殘留在淀粉顆粒內部的沒有浸出的花青素，很難為機體吸收與利用，雖然此時的花青素依然具有其生物活性，但它對于機體來說，基本上是無效的。

同時，初加工溫度不同，也會改變花青素的保留量。陳香穎等對不同烘干溫度的紫甘薯材料花青素的測定分析表明，花青素的測定值存在極顯著差異^[9]。60 ℃快速烘干后，紫甘薯粉花青素的保留值為180.83 mg/kg（鮮薯），110 ℃快速烘干后，紫甘薯粉花青素的保留值為80.43 mg/kg（鮮薯）。

另外，在糊化結束時，試樣1和試樣2的糊化樣品乳由95 ℃自然降溫至50 ℃后，離心上清液花青素含量均低于最大浸出時的花青素含量，原因是糊化淀粉冷卻時形成淀粉凝膠重新吸附浸出于液體中的花青素所致。

從該試驗可以看到，樣品在模擬糊化過程中，90 ℃前的糊化程序結束時，花青素的浸出效果不顯著。但是，90 ℃前的糊化程序對90 ℃后的糊化程序中花青素浸出產生如何影響。另外，料水比對花青素的提取（浸出）會產生影響^[10]，但料水比改變對糊化過程中花青素的浸出特性是如何產生影響等問題，有待進一步研究。

利用紫甘薯開發具有保健功能的新型食品，除了要考慮活性物質的含量之外，還要考慮活性物質是否能被機體有效利用的情況。因此，根據該試驗的結果，建議紫甘薯在初加工時，在考慮生產周期、生產成本的前提下，盡可能地選擇較低溫度進行初加工，以提高初加工產品花青素的保留量。紫甘薯初加工制品在后續加工的過程中，在保證淀粉糊化和花青素浸出效果的前提下，不可缺少90～95 ℃的溫度作用，適當地縮短90 ℃前的加工時程。

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