二倍體馬鈴薯淀粉及直鏈淀粉含量對糊化特性的影響

段思凡 李富婷 許賽賽

摘要 對二倍體馬鈴薯表觀淀粉、直鏈淀粉含量及淀粉糊化特性之間的關系進行了探討，以期對二倍體馬鈴薯淀粉加工應用品質作出初步評價。利用乙醇沉淀法提取二倍體馬鈴薯淀粉，進而采用雙波長比色法測定直鏈淀粉含量和快速黏度分析儀測定淀粉糊化特征值。直鏈淀粉含量與淀粉糊化特征值崩解值、谷值黏度、糊化時間及溫度四者均呈極顯著相關（P<0.01）;與消減值及最終黏度呈顯著相關（P<0.05）。表觀淀粉與直鏈淀粉含量呈極顯著相關（P<0.01）。結合淀粉、直鏈淀粉含量與二倍體馬鈴薯淀粉糊化特征值可初步判斷出淀粉糊的穩定性及凝沉性，便于淀粉的加工利用。該研究通過對二倍體馬鈴薯淀粉、直鏈淀粉含量及糊化特性的相關性分析，為馬鈴薯淀粉加工應用和品質改善提供了理論參考。

關鍵詞 二倍體馬鈴薯;淀粉;直鏈淀粉;糊化特性;相關性

中圖分類號 S532 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2020）18-0165-04

Abstract To investigate the relationship between the contents of apparent starch， amylose and starch gelatinization in diploid potato， so as to evaluate the quality of starch paste.Diploid potato starch was extracted by ethanol precipitation method， then amylose content was determined by dualwavelength colorimetric method and starch gelatinization characteristic value was determined by rapid viscosity analyzer. Amylose content was significantly correlated with the disintegration value， valley viscosity， gelatinization time and temperature of starch gelatinization （P<0.01）.There was a significant correlation with reduction value and final viscosity （P<0.05）.The apparent starch was significantly correlated （P<0.01） with amylose content.The combination of starch and amylose content and the characteristic value of starch gelatinization in diploid potato can preliminarily judge the stability and setting property of starch paste， which is convenient for the processing and utilization of starch.This study provides a theoretical reference for potato starch processing and quality improvement by analyzing the correlation between the contents of diploid potato starch and amylose and the gelatinization characteristics.

Key words Diploid potato;Starch;Amylose;Gelatinization characteristics;Correlation

淀粉是馬鈴薯塊莖干物質的主要成分，馬鈴薯淀粉的深加工和產品開發是提高馬鈴薯產業鏈價值的重要環節[1]。馬鈴薯淀粉大多數以淀粉糊的形式參與加工和利用，其糊化特性很大程度上決定了淀粉加工產品特性和品質[2]。直鏈淀粉為馬鈴薯淀粉的基本組成結構之一，馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉的比例決定了淀粉的糊化特性[3-5]。已有研究表明淀粉中直鏈含量的高低影響淀粉糊化特性及產品的加工[6-7]，淀粉、直鏈淀粉含量作為馬鈴薯淀粉品質研究的重要表型[8]，其含量的差異會影響淀粉糊化特性，進而影響產品的加工[9]。

二倍體馬鈴薯是豐富的種質資源，以二倍體馬鈴薯為基礎進行育種可打破傳統育種周期長、效率低的“瓶頸”。二倍體馬鈴薯育種的優點在于后代具有簡單的分離比例[10]，容易對多基因控制的性狀進行分析，能夠在不損失產量和破壞淀粉原有品質的條件下加快新品種選育進程，提高育種效率[11]。二倍體馬鈴薯淀粉、直鏈淀粉含量及糊化關系之間的研究能夠更直接地反映出淀粉糊化表型特征，利用二倍體馬鈴薯為試驗對象探究淀粉、直鏈淀粉含量對淀粉糊化特征表型值的影響，能為研究淀粉糊加工應用提供重要的理論基礎。

該研究擬測定二倍體馬鈴薯薯塊表觀淀粉、直鏈淀粉含量及其糊化特性值，并分析糊化過程中淀粉、直鏈淀粉含量對二倍體馬鈴薯淀粉糊化特性的影響。通過選取二倍體馬鈴薯淀粉的某些特征值作為評價馬鈴薯淀粉糊品質優劣的標準，以期為馬鈴薯淀粉的生產加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

將從國際馬鈴薯中心引入的C系列二倍體馬鈴薯材料薯塊種植于德宏試驗基地。以無病害、無發芽、無腐爛的124份二倍體馬鈴薯材料（2019年3月末收獲于德宏州芒市冬作）為試驗對象。收獲的材料存貯于云南師范大學校園基地4 ℃冷庫，于收獲后7 d進行薯塊淀粉、直鏈淀粉含量及淀粉糊化特性的測定。

1.2 儀器與設備

冷凍干燥機（丹麥Labogene公司，coolsafe 110-4）、RVA快速黏度測定儀（波通RVA4500，TechMaster RVA）、微孔板讀板機（Molecular Devices公司，VersaMax型號）、組織破碎儀（上海，DS-1高速組織搗碎機）、pH計（梅特勒托利多—SevenCompact S220-K）、榨汁機（Midea，WJE2802D型）、電子天平（沈陽龍騰電子有限公司，JD200-3型號）。

1.3 方法

1.3.1 二倍體馬鈴薯淀粉的制備。

將二倍體馬鈴薯鮮薯洗凈削皮，稱重記錄。利用組織破碎儀以50 Hz粉碎5 min，塊莖破碎后進行榨汁分離，取馬鈴薯汁液。粗渣用50 mL蒸餾水進行2次濾洗，得到濾洗液。將濾洗液和馬鈴薯汁液混勻，利用0.2%KOH調至pH=6.5[12]。然后，加入5 mL 95%乙醇，加速淀粉沉淀[13]。倒去上清液，濕淀粉用95%乙醇進行洗滌，每次20 mL，反復洗滌3次。洗滌后將濕淀粉放置在-80 ℃條件下冷凍12 h，轉移至冷凍干燥機進行冷凍干燥48 h，過40目篩進行分裝和保存。

1.3.2 淀粉糊化特性的測定。

參考GB/T 24853—2010，準確稱?。?.00±0.01）g樣品于干燥潔凈的樣品筒中，按14%濕基矯正，加入25 mL蒸餾水。將攪拌器置于樣品筒中并上下快速攪動15次，使樣品充分分散。然后按以下程序在RVA上測試：初始攪拌速率為960 r/min，10 s后形成均勻懸濁液，轉率保持在160 r/min。在50 ℃條件下保持 1 min，再以12 ℃/min 由50 ℃上升至95 ℃并恒溫3 min，之后以160 r/min 的速率由95 ℃下降至50 ℃，并恒溫3 min，測試結束[14]。黏滯性用單位RVU表示，RVA譜特征用5個一級數據峰值黏度（PKV）、谷值黏度（HPV）、峰值時間（Peak time）、糊化溫度（PT）和最終黏度（CPV），3個二級數據崩解值（BDV）、消減值（SBV）以及回復值（CSV）來表示。

1.3.3 直鏈淀粉的測定。

制作直鏈淀粉的標準曲線[15]。稱取直鏈淀粉標準品0.100 0 g至50 mL離心管中，加入10 mL 0.5 mol/L KOH，于沸水浴中充分混勻反應10 min，加雙蒸水定容至50 mL，搖勻后靜置[16]。分別取0.3、0.5、0.7、0.9、1.1、1.3、1.5、1.7 mL于50 mL離心管中，加雙蒸水25 mL，以0.1 mol/L HCl調節pH至3.5，加入0.5 mL碘染液，并加雙蒸水定容至50 mL，常溫靜置20 min。吸取反應液250 μL于96孔微型板中，雙波長535～570 nm測定吸光度[17-18]，根據公式計算，得到直鏈淀粉的標準曲線。

樣品直鏈淀粉含量的測定。稱取樣品0.100 0 g至50 mL離心管中，加入10 mL 0.5 mol/L KOH，沸水浴10 min混勻反應，雙蒸水50 mL進行定容。吸取樣品液2.5 mL至新的50 mL 離心管中，加入雙蒸水25 mL混勻，0.1 mol/L HCl調節pH至3.5，加入0.5 mL的碘試劑，雙蒸水定容至50 mL，常溫靜置20 min（3次重復）。每一個編號取反應液250 μL（3次重復求平均值），進行吸光度測定[19]。利用公式計算出直鏈淀粉含量。

W=（A570-A535）-0.001 40.010 4×M×（1-X）×10

式中，W為直鏈淀粉含量（%）;M為樣品質量（g）;X為淀粉含水量（g）;10為單位換算系數。

1.4 數據處理

數據均采用SPSS 19.0軟件和Excel表格進行處理（每個數據為3次重復的平均值）。

2 結果與分析

2.1 二倍體馬鈴薯表觀淀粉含量的測定

德宏地區收獲的124份二倍體馬鈴薯經乙醇沉淀法提取，表觀淀粉含量的結果如圖1所示。表觀淀粉含量的最大值為23.74%，最小值為3.99%，平均值為10.97%。124份材料中大于平均表觀淀粉含量的有62份，占試驗材料的50%。表觀淀粉含量的中位數值為10.98%，眾數值為8.75%，標準差為3.12%。

2.2 二倍體馬鈴薯直鏈淀粉含量的測定

利用雙波長比色法測定二倍體馬鈴薯薯塊直鏈淀粉含量的結果如圖2所示。直鏈淀粉含量的最大值為19.65%，最小值為1.25%，平均值為7.78%，高于平均直鏈淀粉含量的材料占試驗材料的46.78%，直鏈淀粉含量的中位數值為7.71%，眾數值為9.82%，標準差為3.73%。

2.3 二倍體馬鈴薯淀粉一級糊化特征值的測定

二倍體馬鈴薯淀粉有5個一級糊化指標。其中，PKV、HPV和DPV的測定結果如圖3所示，平均值分別為8 094.46、3 808.64和4 799.89 RVU。PKV的最大值為11 091 RVU，最小值為2 711 RVU。HPV的最大值為6 004 RVU，最小值為876 RVU。DPV的最大值為6 894 RVU，最小值為2 440 RVU。其中，PKV、HPV和DPV高于平均值的比例均占總材料的49.19%。標準差分別為1 225.23、781.84、853.28 RVU，中位數值分別為8 079、3 805、4 700 RVU，眾數值分別為2 711、3 236、4 342 RVU。

二倍體馬鈴薯淀粉糊化時間與溫度測定結果分別如圖4、5所示。二倍體馬鈴薯最長的糊化時間為5.00 min，最短時間為3.40 min，平均糊化時間為3.84 min。最高糊化溫度為73.50 ℃，最低糊化溫度為50.20 ℃，平均糊化溫度為64.65 ℃。糊化時間與溫度的標準差分別為0.27 min、4.38 ℃，中位數值分別為3.8 min、65.32 ℃，眾數值分別為4.0 min、67.00 ℃。

2.4 二倍體馬鈴薯淀粉二級糊化特征值的測定

淀粉二級糊化指標作為淀粉糊凝沉性和穩定性的評判指標，為淀粉糊化過程中重要的參考指標。二倍體馬鈴薯二級糊化特征值的測定結果如圖6所示。BDV最大值和最小值分別為8 661、726 RVU，平均大小為4 285.82 RVU，SBV最大值和最小值分別為1 849、-7 573 RVU，平均值為-3 294.57 RVU。CSV最大值和最小值分別為3 159、-55 RVU，平均值為991.25 RVU。BDV、SBV和CSV高于平均值的比例分別占總材料的45.16%、51.61%和39.52%。3個二級糊化特征值的標準差分別為1 360.72、1 522.52、544.12 RVU，中位數值分別為4 151.50、-3 251.00、894.50 RVU，眾數值分別為3 486、-5 252、737 RVU。

2.5 二倍體馬鈴薯淀粉一級糊化特征值與表觀淀粉、直鏈淀粉含量的關系

二倍體馬鈴薯表觀淀粉、直鏈淀粉含量及一級糊化特征值數據經Pearson相關分析，結果如表1所示。二倍體馬鈴薯淀粉糊化特征值與表觀淀粉、直鏈淀粉含量數據經變量相關分析可知，表觀淀粉含量與直鏈淀粉含量呈顯著負相關，與淀粉一級糊化特征值無顯著相關性。直鏈淀粉含量與一級糊化特征值HPV、DPV、PT及糊化時間存在顯著正相關，與表觀淀粉含量呈顯著負相關。HPV、DPV分別與PT、糊化時間存在顯著正相關，PKV與PT、糊化時間存在顯著負相關，PKV、HPV及DPV三者間只有HPV與DPV存在著顯著相關。

2.6 二倍體馬鈴薯淀粉二級糊化特征值與表觀淀粉、直鏈淀粉含量的關系

淀粉糊化過程中主要涉及BDV、SBV及CSV這3個二級特征值，這3個特征值的大小表征著二倍體馬鈴薯淀粉的不同生理特性。3個糊化特征值的計算關系如下：

BDV=PKV-HPV

SBV=DPV-PKV

CSV=DPV-HPV

馬鈴薯淀粉質地與RVA譜特征值存在密切關系，SBV與二倍體馬鈴薯直鏈淀粉含量呈正相關，與表觀淀粉含量呈負相關。對不同二倍體馬鈴薯淀粉進行糊化特性的測定依據SBV便可有效區分出二倍體馬鈴薯表觀淀粉、直鏈淀粉含量高低。淀粉糊化特性的測定不需化學試劑反應，依賴溫度變化和儀器探頭接觸到的混合物，操作簡單易行，可利于二倍體馬鈴薯表觀淀粉、直鏈淀粉含量無化學污染、高效快速地鑒定。

二倍體馬鈴薯表觀淀粉、直鏈淀粉含量及糊化二級特征值數據經Pearson變量相關分析，結果如表2所示，表觀淀粉含量與BDV存在顯著正相關，與SBV存在顯著負相關。直鏈淀粉含量與二級糊化特征值BDV存在顯著負相關，與SBV存在顯著正相關。表明二倍體馬鈴薯淀粉在糊化過程中表觀淀粉含量高、直鏈淀粉含量低，BDV高;表觀淀粉含量低、直鏈淀粉含量高，SBV高。表觀淀粉、直鏈淀粉含量與CSV無顯著關聯，說明二倍體馬鈴薯淀粉糊化過程中BDV與SBV兩個二級糊化指標特征值在很大程度上可以反映其表觀淀粉、直鏈淀粉含量的高低。

二倍體馬鈴薯淀粉在糊化過程中，糊化曲線的特征值能夠反映其直鏈淀粉、淀粉含量的高低，通過淀粉糊化特性可快速鑒定二倍體馬鈴薯淀粉的含量、直鏈淀粉含量。RVA譜的測定條件是模擬馬鈴薯淀粉蒸煮過程，旨在發展一套輔助選擇技術，為育種定向篩選提供了一定的理論基礎，也為馬鈴薯淀粉品質研究鑒定工作提供參考。

3 討論

馬鈴薯淀粉相比其他作物類淀粉具有糊化溫度低、黏度大、彈性高、不易老化等特點，在一些行業中起到不可替代的作用[20]。直鏈/支鏈分子淀粉是構成馬鈴薯淀粉的結構基礎，直鏈淀粉含量可以在一定程度上反映淀粉的食用品質[21]，直鏈淀粉含量與淀粉糊化回生老化程度有關[22]。淀粉含量直接影響著馬鈴薯塊莖淀粉品質，因此淀粉含量也是馬鈴薯淀粉重要的品質性狀之一。

淀粉含量除受多基因控制的遺傳因素影響外，還受到各地不同的氣候和培養栽培措施綜合影響[23]。直鏈含量是評價馬鈴薯淀粉品質的一個重要指標，直鏈淀粉含量與淀粉的黏性、凝膠能力、回生老化程度等存有密切的關系[24-25]。為測定二倍體馬鈴薯淀粉蒸煮食味品質，可通過測定淀粉的糊化特征值和直鏈淀粉含量來預測[26]。

馬鈴薯淀粉糊化過程中，PKV是指淀粉顆粒耐受熱膨脹的能力，PKV越大，淀粉越不易變性[27]。HPV與淀粉顆粒在糊化過程中顆粒破裂程度有關，HPV越大，表觀淀粉量越高。DPV能夠反映淀粉形成糊的能力大小，可利用其差異進行黏稠劑的開發[28]。淀粉BDV的大小決定著淀粉糊的穩定性，BDV愈大，淀粉糊愈穩定[29]。SBV為PKV與HPV的差值，易受直鏈淀粉含量高低的影響，也易受外界環境差異影響。SBV在一定程度上能夠反映出相應直鏈淀粉含量、淀粉凝沉性強度。CSV大小表示的是淀粉形成不溶性沉淀能力的大小、老化程度。

RVA測定條件模擬了馬鈴薯蒸煮過程，測定的淀粉糊黏度能夠貼切反映馬鈴薯的口感和質地[30]。RVA譜的特征值結合淀粉、直鏈淀粉的測定可作為評價淀粉加工產品的理化標值，為優質馬鈴薯淀粉的定向選育提供強有力的理論基礎。

4 結論

（1）根據二倍體馬鈴薯表觀淀粉糊化特征值BDV、SBV、HPV及DPV等，可快速比較不同二倍體馬鈴薯直鏈淀粉含量的高低。

（2）淀粉大多數是經糊化后投入生產應用的，了解和掌握淀粉糊的性質和影響淀粉糊的因素是十分必要的。二倍體馬鈴薯直鏈淀粉含量與糊化一級特征值HPV、DPV、PT及糊化時間存在顯著正相關，與表觀淀粉含量呈顯著負相關。表觀淀粉、直鏈淀粉含量的高低，影響淀粉糊化二級指標特征值中BDV和SBV。但表觀淀粉、直鏈淀粉含量與CSV無顯著關聯。

（3）二倍體馬鈴薯淀粉PKV越大越不易被改性，HPV越大，淀粉對外界環境變化產生抗性淀粉的能力越強，淀粉DPV越高，形成糊的能力越大，PT越高，糊化時間越長。BDV愈大，淀粉糊性質愈穩定，有利于加工;SBV越高，直鏈淀粉含量愈高，淀粉凝沉性愈強。

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