4個馬鈴薯品種淀粉的理化特性

王 穎，潘哲超，梁淑敏，楊瓊芬，李先平，白建明，隋啟君

（云南省農業科學院經濟作物研究所，云南省馬鈴薯工程技術研究中心，云南昆明650205）

4個馬鈴薯品種淀粉的理化特性

王 穎，潘哲超，梁淑敏，楊瓊芬，李先平，白建明，隋啟君＊

（云南省農業科學院經濟作物研究所，云南省馬鈴薯工程技術研究中心，云南昆明650205）

為選育出適合食品工業加工的優良品種，促進馬鈴薯產業發展，利用快速黏度測定儀、粒度儀等測定4個馬鈴薯品種的淀粉性質。結果表明：4個馬鈴薯品種淀粉的粒徑均呈雙峰狀分布；云薯606的透明度最好，黏度和熱糊穩定性較好，其透明度、黏度和破損值分別為61．37%、（1 630±21．13）cP和（94± 6．51）cP；紫云1號的淀粉糊凍融穩定性最好，其析水率最大，為12．88%，不易發生凝沉，72h后，上清液體積為7．25mL，其黏度最大，為（3 956±27．78）cP，冷糊穩定性最好，其回生值為（87±6．11）cP，且易糊化，糊化溫度73℃。紫云1號和云薯606適合應用于食品工業。

馬鈴薯；淀粉；理化性質；食品工業

馬鈴薯（Solanum tuberosumL．）是茄科（Solanaceae）、茄屬（Solanum）1年生草本作物，起源于安第斯山脈，因塊莖中富含礦物質元素、膳食纖維和維他命C，被譽為地下蘋果和第二面包，被廣泛種植于歐洲、亞洲、非洲、南美洲等157個國家［1］，是公認的世界性糧食。在現實生活中，人們直接消費薯類多于玉米，因此，馬鈴薯是第三大糧食作物［2］。馬鈴薯塊莖中含淀粉15%～24%［3］，全世界馬鈴薯淀粉的年產總值僅次于玉米淀粉，位于所有植物淀粉的第2位。因此，馬鈴薯淀粉是最重要的植物淀粉之一。淀粉不僅是人們攝取能量的主要來源，同時也是一種重要的工業品，廣泛用于造紙、紡織、醫藥、石油、食品和發酵工業，是目前研究的熱點之一。2015年農業部啟動的馬鈴薯主食化戰略，推進把馬鈴薯加工成饅頭、面條、米粉等主食，馬鈴薯將成小麥、水稻、玉米外的又一主糧，亟需選育適合不同加工方式的馬鈴薯新品種。馬鈴薯作為主糧，不管是加工成饅頭、面條，還是成為國家糧庫的儲備糧、戰備糧，都需要先把馬鈴薯加工成全粉，而馬鈴薯全粉中最主要的成分為淀粉，其理化性質直接影響全粉的品質。馬鈴薯品種較多，不同品種的淀粉在結構上存在差異，繼而影響其應用性能。長期以來，馬鈴薯育種工作的主導思想是以追求高產穩產為目標，所育成的品種以產量、鮮食及抗病為主，忽視了加工品種的選育，從而造成我國馬鈴薯產業中育種和精深加工環節脫節，制約我國馬鈴薯產業的發展。因此，研究馬鈴薯不同品種淀粉性質的差異，對馬鈴薯淀粉產業的發展具有重要意義。試驗以4種馬鈴薯品種為材料，研究其淀粉的理化性質，以期為食品領域充分利用馬鈴薯淀粉提供理論依據。

1材料與方法

1．1試驗材料

馬鈴薯：4個馬鈴薯品種分別為云薯401、合作88、云薯606和紫云1號，其品種特點及選育單位見表1。

表1 4個馬鈴薯品種的特點及選育單位Table 1 Characteristics of four potato varieties and their breeding units

儀器設備：RVA－3D型快速黏度測定儀（澳大利亞Newsport Scientific儀器公司），BT－9300H型激光粒度分布儀（丹東百特儀器有限公司），101－2AB型電熱鼓風干燥箱（天津泰斯特儀器有限公司），Multiskan Go全波長讀數儀（美國Thermo Fisher公司），差示掃描量熱儀（DSC，美國PerkinElmer公司），Biofuge Stratos全能臺式高速冷凍離心機（美國Thermo Fisher公司）。

1．2馬鈴薯淀粉的提取

每個品種選取3個表皮光滑無疤的馬鈴薯，切塊磨漿，過濾薯渣，4 000r／min離心10min，將表面褐色沉淀除去，加水溶解后再次離心，直到褐色沉淀不再出現為止。

1．3馬鈴薯淀粉含量測定

淀粉測定參照GB／T 5009．9—2008，直鏈淀粉測定參照GB／T15683—2008馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉含量測定。

1．4馬鈴薯淀粉糊的透明度

分別配置質量濃度為1g／100mL的云薯401、合作88、云薯606和紫云1號淀粉乳，在沸水浴中攪拌加熱15min，并加入蒸餾水以保持淀粉糊原有體積，待淀粉完全糊化后，冷卻至室溫，以蒸餾水為空白，在620nm下測定淀粉糊的透光率［4－6］。

1．5馬鈴薯淀粉糊的凍融穩定性

分別配置質量濃度為6g／100mL的云薯401、合作88、云薯606和紫云1號淀粉乳，在沸水浴中攪拌加熱15min，并加入蒸餾水以保持淀粉糊原有體積，待淀粉完全糊化后，冷卻至室溫，放置在－20℃冰箱冷凍24h，取出自然解凍，在4 000r／min下離心15min，除去上層清液，稱取沉淀物質量。按下式計算析水率［7－9］。

式中，I為析水率／g，m1為淀粉糊質量／g，m2為沉淀物質量／g。

1．6馬鈴薯淀粉糊的凝沉性

分別配置質量濃度為6g／100mL的云薯401、合作88、云薯606和紫云1號淀粉乳，在沸水浴中攪拌加熱15min，并加入蒸餾水以保持淀粉糊原有體積，待淀粉完全糊化后，冷卻至室溫，置于25mL的具塞刻度試管中，在30℃靜置，每隔2h記錄上清液的體積，繪制上清液體積分數對時間的變化曲線［10］。

1．7馬鈴薯淀粉的粒度分布

取50mg淀粉懸浮于水中，超聲波分散后進樣，用BT－9300H型激光粒度分布儀進行自動測量其分布狀況，經計算機軟件自動處理分析得樣品粒徑分布數據［11］。

1．8馬鈴薯淀粉糊的糊化特性

稱取含水量14．0%的淀粉2．0g，加蒸餾水25．0mL，50℃下保溫1min，在3．7min內升溫至95℃，保持2．5min，然后在3．8min內冷卻至50℃，保持2min，前10s內以960r／min攪拌，之后的整個過程以160r／min攪拌［12－13］。

1．9數據處理

用統計軟件SAS9．0對試驗數據進行處理，OriginPro7．0繪圖。

2結果與分析

2．1 4個馬鈴薯品種直、支淀粉的含量

淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉比例的不同，會影響淀粉的特性及品質［14］。由表2可知，云薯606的直鏈淀粉含量最高，為28．26%，直、支淀粉比例為1∶2．5，合作88的直鏈淀粉含量最低，為18．16%，直、支淀粉比例約為1∶4．5。因此，不同馬鈴薯品種淀粉理化特性存在明顯差異。

表2 4個馬鈴薯品種淀粉中直、支鏈淀粉的含量Table 2 Amylose and amylopectin content in starch of four potato varieties

2．2 4個馬鈴薯品種淀粉粒度的分布

根據史春余等［15］的方法，按照淀粉直徑大小可將淀粉粒分為3類：直徑＜1μm的顆粒為小型淀粉粒，1～15μm的顆粒為中型淀粉粒，＞15μm的顆粒為大型淀粉粒。由表3可知，馬鈴薯淀粉主要為中、大型淀粉粒，其大小范圍主要集中在2．5～38．0μm 和38．0～114．5μm。云薯401、合作88、云薯606和紫云1號的淀粉顆粒大小分別集中在38．0～114．5μm 和2．5～38．0μm、38．0～114．5μm和2．5～38．0μm、38．0～114．5μm和2．5～38．0μm、38．0～114．5μm和2．5～38．0μm，其占比分別為56．14%和26．18%、55．57%和16．64%、47．46%和37．05%、55．23%和32．27%。可見，4個馬鈴薯品種淀粉粒度的分布趨勢基本相似，呈雙峰狀分布。

表3 4個馬鈴薯品種淀粉顆粒的分布Table 3 Starch particle size distribution of four potato varieties

2．3 4個馬鈴薯品種淀粉的透明度與凍融穩定性

2．3．1淀粉透明度 淀粉糊的透明度是反映食品加工品質的一個方面，直接關系到淀粉及淀粉產品的外觀和用途，從而進一步影響產品的可接受性［16］。常用透光率來表示淀粉糊透明度的高低，從而顯示其與水結合能力的強弱［17］。圖1顯示，品種間淀粉糊的透明度存在顯著差異，云薯606透明度最大，為61．37%，比合作88（23．08%）高165．90%；其次為云薯401和紫云1號，其透明度分別為39．30%和34．39%。云薯606的淀粉糊透明度優于云薯401、合作88和紫云1號。

圖1 4個馬鈴薯品種淀粉糊的透明度Fig．1 Transparency of starch paste of four potato varieties

2．3．2淀粉凍融穩定性 凍融穩定性是指淀粉糊經過一段時間的冷凍之后，再自然解凍，淀粉糊仍可保持原來膠體結構的性質。在冷凍期間，淀粉分子之間容易發生取向排列，形成氫鍵，使淀粉分子間的水分子擠壓出來，導致淀粉的抗冷凍和持水能力變差，使含淀粉質食品不能保持原有的質構，影響品質。由表4可知，經過反復凍融，馬鈴薯淀粉糊的析水率逐漸降低。第1次凍融后，析水率以云薯401的最高，為39．12%；其次是云薯606和合作88；紫云1號最低，為12．88%。第2次凍融后，析水率以云薯60最高，為4．07%；紫云1號最低，為1．46%。第3次凍融后，析水率以云薯606最高，為2．88%；紫云1號最低，為0．25%。經過3次凍融后，紫云1號的析水率最低，說明凍融穩定性最好，適合應用于冷凍食品加工。

表4 4個馬鈴薯品種淀粉糊凍融3次的析水率Table 4 Syneresis rate of starch paste of four potato varieties after three times of freeze thawing%

2．4 4個馬鈴薯品種淀粉的凝沉性

圖2 4個馬鈴薯品種淀粉糊的凝沉曲線Fig．2 Retrogradation curve of starch paste of four potato varieties

凝沉是由于淀粉乳受熱，淀粉顆粒吸水膨脹、破裂而發生糊化，在冷卻過程中，淀粉分子進行重排，分子鏈之間以氫鍵結合，使淀粉分子脫水收縮，黏附性能下降，保水性減弱所致。上清液體積越大，表示該淀粉越易沉降［18］。由圖2可知，隨著靜置時間的延長，4個馬鈴薯品種淀粉糊的上清液體積逐漸增加，20h后基本達到穩定。在前4h內，云薯401的凝沉速度最快，云薯606其次，紫云1號最慢，這是由于淀粉中的直鏈淀粉呈鏈狀結構，在溶液中空間障礙小，易于取向，尤其是中等長度的直鏈淀粉易回生。因此，直鏈淀粉含量高的云薯401最易發生凝沉，而紫云1號淀粉中基本是支鏈淀粉，呈樹狀結構，在溶液中空間障礙大，不易取向，故不易凝沉。凝沉性試驗表明，經過72h的凝沉，紫云1號的上清液體積為7．25mL，淀粉糊的穩定性優于其他3個品種，這一特性有利于紫云1號淀粉在糕點加工中保存食物水分，不易造成產品干裂、粗糙的現象。

2．5 4個馬鈴薯品種淀粉的糊化特性

淀粉糊峰值黏度大小反映了淀粉的膨脹能力，破損值是峰值黏度和谷值黏度之差，可以反映淀粉糊熱穩定性的好壞，回升值是終黏度與谷值黏度之差，可以反映淀粉冷糊的穩定性和老化能力。由表5可知，4個馬鈴薯品種淀粉的快速黏度測定（RVA譜）特征值差異顯著，紫云1號具有最高峰值黏度〔（3 956±27．78）cP〕、最高破損值〔（912±10．69）cP〕和最低回生值〔（87±6．11）cP〕，云薯401的峰值黏度最低，為（1 030±12．86）cP，但破損值和回生值較高，分別為（179±3．60）cP和（1 146±10．60）cP。合作88和云薯606的峰值黏度分別為（1 566± 27．10）cP和（1 630±21．13）cp其破損值分別為（73±9．29）cP和（94±6．51）cp，二者的峰值黏度和破損值較接近，但云薯606的回生值為（1 307±8．54）cP，顯著高于合作88。由此可知，紫云1號的淀粉糊黏度最大，易于糊化，冷糊穩定性較好，但熱糊穩定性差，即加熱后的淀粉糊比其他3個品種易于老化。云薯606的黏度、熱糊穩定性較好，但冷糊穩定性最差，即淀粉糊加熱糊化再冷卻后易于老化。合作88的黏度較好，熱糊穩定性最好，冷糊穩定性較好，同時糊化溫度最低，最易于糊化。云薯401的黏度最低，熱糊穩定性和冷糊穩定性均較差，并且糊化溫度最高，最不易糊化。

表5 4個馬鈴薯品種淀粉的RVA譜特征值Table 5 Starch RVA characteristic values of four potato varieties

3結論與討論

4個馬鈴薯品種淀粉的粒徑范圍主要集中在2．5～38．0μm和38．0～114．5μm，均呈雙峰狀分布，粒徑比稻米、玉米、小麥的淀粉顆粒大，這與張攀峰等［19－21］的研究結果相同。云薯606的透明度最好，黏度和熱糊穩定性較好，其透明度、峰值黏度和破損值分別為61．37%、（1 630±21．13）cP和（94±6．51）cP；紫云1號的淀粉糊凍融穩定性最好，其析水率最大，為12．88%，不易發生凝沉，72h后，上清液體積為7．25mL，其黏度最大，為（3 956±27．78）cP，冷糊穩定性最好，其回生值為（87±6．11）cP，且易于糊化，糊化溫度73℃。

淀粉糊的透明度是反映食品外觀加工品質的一個重要方面，可直接影響到淀粉糊的品質和加工應用，并且在一定程度上反映了淀粉分子與水分子結合的能力。結果顯示，云薯606的淀粉透明度最高，比合作88高165．9%，這可能是因為云薯606淀粉中的支鏈淀粉含量較高，分子間的締合作用減弱了光的反射，使透明度較好［20］。隨著凍融次數的增加，4個馬鈴薯品種淀粉的析水率呈逐漸降低的趨勢，同時紫云1號的析水率最低。說明，淀粉的凍融穩定性不僅由直鏈淀粉含量決定，還由淀粉分子量、分子量分布、淀粉含磷量、半結晶層狀結構排列有序程度等共同作用。因此，紫云1號淀粉的凍融穩定性好，非常適合應用于冷凍食品加工。同時，紫云1號淀粉糊不易發生凝沉，穩定性好，可以作為香腸、冰激凌等的凝固劑［19］。淀粉的糊化特性結果顯示，紫云1號的淀粉糊黏度最大，易于糊化，冷糊穩定性較好，但熱糊穩定性差，即加熱后的淀粉糊比其他3個品種易老化。云薯606的黏度、熱糊穩定性較好，但冷糊穩定性最差，即淀粉糊加熱糊化再冷卻后易老化。合作88的黏度較好，熱糊穩定性最好，冷糊穩定性較好，同時糊化溫度最低，最易糊化。云薯401的黏度最低，熱糊穩定性和冷糊穩定性均較差，并且糊化溫度最高，最不易糊化。綜上所述，云薯606的透明度最高，適合應用于對感官要求較高的食品加工。紫云1號優越的凍融穩定性和糊化特性使其非常適用于馬鈴薯全粉、速食薯泥、速凍食品及香腸、冰激凌等的加工。

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（責任編輯：孫小嵐）

Starch Physicochemical Property of Four Potato Varieties

WANG Ying，PAN Zhenchao，LIANG Shumin，YANG Qiongfen，LI Xianping，BAI Jianming，SUI Qijun＊

（Yunnan Technological Center for Potato Engineering，Institute of Economic Crops，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Kunming，Yunnan 650205，China）

The starch property of four potato varieties was determined by the rapid viscosity meter and particle size analyzer to breed good potato varieties for food industry and promote development of potato industry．Results：The particle diameter of four potato varieties all shows a double－peak distribution．The transparency，viscosity and breakdown value of Yunshu 606with the best transparency，good stability of viscosity and good hot stability of paste are 1．37%，（1 630±21．13）cP and（94±6．51）cP respectively．The syneresis rate，supernatant volume after 72h，viscosity，retrogradation value and gelatinization point of potato starch paste of Ziyun 1are 12．88%，7．25mL，（3 956±27．78）cP，（87±6．11）cP and 73℃separately，which indicates that Ziyun 1has advantages of the best freeze－thaw stability，difficult to retrogradation，maximum viscosity，best cold paste stability and easy gelatinization．In conclusion，Ziyun 1and Yunshu 606should be suitably used in food industry．

potato；starch；physicochemical property；food industry

S516．099；TS235．1

A

1001－3601（2016）11－0456－0024－05

2016－07－02；2016－11－02修回

國家自然科學基金項目“四倍體馬鈴薯SNP遺傳圖譜的構建及重要農藝性狀的關聯分析”（31460368）；云南省應用基礎研究計劃項目“基于NBS－Profiling的馬鈴薯野生種抗病基因同源序列分析”（2013FZ152），“馬鈴薯抗晚疫病主效位點GP21－GP179區域的等位變異發掘”（2013FB091），“云南省馬鈴薯地方品種食味性狀與SSR標記的關聯分析”（2015FD061）；云南省農業科學院經濟作物研究所青年基金項目“不同生態條件下馬鈴薯結薯與淀粉積累規律研究”（jzsqnjj003）

王 穎（1987－），女，助理研究員，從事馬鈴薯栽培及品質研究。E－mail：fengzheng1669＠126．com

＊通訊作者：隋啟君（1964－），男，研究員，從事馬鈴薯遺傳育種研究。E－mail：1073480661＠qq．com