4个马铃薯品种淀粉的理化特性

王 颖，潘哲超，梁淑敏，杨琼芬，李先平，白建明，隋启君

（云南省农业科学院经济作物研究所，云南省马铃薯工程技术研究中心，云南昆明650205）

4个马铃薯品种淀粉的理化特性

王 颖，潘哲超，梁淑敏，杨琼芬，李先平，白建明，隋启君＊

（云南省农业科学院经济作物研究所，云南省马铃薯工程技术研究中心，云南昆明650205）

为选育出适合食品工业加工的优良品种，促进马铃薯产业发展，利用快速黏度测定仪、粒度仪等测定4个马铃薯品种的淀粉性质。结果表明：4个马铃薯品种淀粉的粒径均呈双峰状分布；云薯606的透明度最好，黏度和热糊稳定性较好，其透明度、黏度和破损值分别为61．37%、（1 630±21．13）cP和（94± 6．51）cP；紫云1号的淀粉糊冻融稳定性最好，其析水率最大，为12．88%，不易发生凝沉，72h后，上清液体积为7．25mL，其黏度最大，为（3 956±27．78）cP，冷糊稳定性最好，其回生值为（87±6．11）cP，且易糊化，糊化温度73℃。紫云1号和云薯606适合应用于食品工业。

马铃薯；淀粉；理化性质；食品工业

马铃薯（Solanum tuberosumL．）是茄科（Solanaceae）、茄属（Solanum）1年生草本作物，起源于安第斯山脉，因块茎中富含矿物质元素、膳食纤维和维他命C，被誉为地下苹果和第二面包，被广泛种植于欧洲、亚洲、非洲、南美洲等157个国家［1］，是公认的世界性粮食。在现实生活中，人们直接消费薯类多于玉米，因此，马铃薯是第三大粮食作物［2］。马铃薯块茎中含淀粉15%～24%［3］，全世界马铃薯淀粉的年产总值仅次于玉米淀粉，位于所有植物淀粉的第2位。因此，马铃薯淀粉是最重要的植物淀粉之一。淀粉不仅是人们摄取能量的主要来源，同时也是一种重要的工业品，广泛用于造纸、纺织、医药、石油、食品和发酵工业，是目前研究的热点之一。2015年农业部启动的马铃薯主食化战略，推进把马铃薯加工成馒头、面条、米粉等主食，马铃薯将成小麦、水稻、玉米外的又一主粮，亟需选育适合不同加工方式的马铃薯新品种。马铃薯作为主粮，不管是加工成馒头、面条，还是成为国家粮库的储备粮、战备粮，都需要先把马铃薯加工成全粉，而马铃薯全粉中最主要的成分为淀粉，其理化性质直接影响全粉的品质。马铃薯品种较多，不同品种的淀粉在结构上存在差异，继而影响其应用性能。长期以来，马铃薯育种工作的主导思想是以追求高产稳产为目标，所育成的品种以产量、鲜食及抗病为主，忽视了加工品种的选育，从而造成我国马铃薯产业中育种和精深加工环节脱节，制约我国马铃薯产业的发展。因此，研究马铃薯不同品种淀粉性质的差异，对马铃薯淀粉产业的发展具有重要意义。试验以4种马铃薯品种为材料，研究其淀粉的理化性质，以期为食品领域充分利用马铃薯淀粉提供理论依据。

1材料与方法

1．1试验材料

马铃薯：4个马铃薯品种分别为云薯401、合作88、云薯606和紫云1号，其品种特点及选育单位见表1。

表1 4个马铃薯品种的特点及选育单位Table 1 Characteristics of four potato varieties and their breeding units

仪器设备：RVA－3D型快速黏度测定仪（澳大利亚Newsport Scientific仪器公司），BT－9300H型激光粒度分布仪（丹东百特仪器有限公司），101－2AB型电热鼓风干燥箱（天津泰斯特仪器有限公司），Multiskan Go全波长读数仪（美国Thermo Fisher公司），差示扫描量热仪（DSC，美国PerkinElmer公司），Biofuge Stratos全能台式高速冷冻离心机（美国Thermo Fisher公司）。

1．2马铃薯淀粉的提取

每个品种选取3个表皮光滑无疤的马铃薯，切块磨浆，过滤薯渣，4 000r／min离心10min，将表面褐色沉淀除去，加水溶解后再次离心，直到褐色沉淀不再出现为止。

1．3马铃薯淀粉含量测定

淀粉测定参照GB／T 5009．9—2008，直链淀粉测定参照GB／T15683—2008马铃薯淀粉中直链淀粉含量测定。

1．4马铃薯淀粉糊的透明度

分别配置质量浓度为1g／100mL的云薯401、合作88、云薯606和紫云1号淀粉乳，在沸水浴中搅拌加热15min，并加入蒸馏水以保持淀粉糊原有体积，待淀粉完全糊化后，冷却至室温，以蒸馏水为空白，在620nm下测定淀粉糊的透光率［4－6］。

1．5马铃薯淀粉糊的冻融稳定性

分别配置质量浓度为6g／100mL的云薯401、合作88、云薯606和紫云1号淀粉乳，在沸水浴中搅拌加热15min，并加入蒸馏水以保持淀粉糊原有体积，待淀粉完全糊化后，冷却至室温，放置在－20℃冰箱冷冻24h，取出自然解冻，在4 000r／min下离心15min，除去上层清液，称取沉淀物质量。按下式计算析水率［7－9］。

式中，I为析水率／g，m1为淀粉糊质量／g，m2为沉淀物质量／g。

1．6马铃薯淀粉糊的凝沉性

分别配置质量浓度为6g／100mL的云薯401、合作88、云薯606和紫云1号淀粉乳，在沸水浴中搅拌加热15min，并加入蒸馏水以保持淀粉糊原有体积，待淀粉完全糊化后，冷却至室温，置于25mL的具塞刻度试管中，在30℃静置，每隔2h记录上清液的体积，绘制上清液体积分数对时间的变化曲线［10］。

1．7马铃薯淀粉的粒度分布

取50mg淀粉悬浮于水中，超声波分散后进样，用BT－9300H型激光粒度分布仪进行自动测量其分布状况，经计算机软件自动处理分析得样品粒径分布数据［11］。

1．8马铃薯淀粉糊的糊化特性

称取含水量14．0%的淀粉2．0g，加蒸馏水25．0mL，50℃下保温1min，在3．7min内升温至95℃，保持2．5min，然后在3．8min内冷却至50℃，保持2min，前10s内以960r／min搅拌，之后的整个过程以160r／min搅拌［12－13］。

1．9数据处理

用统计软件SAS9．0对试验数据进行处理，OriginPro7．0绘图。

2结果与分析

2．1 4个马铃薯品种直、支淀粉的含量

淀粉中直链淀粉和支链淀粉比例的不同，会影响淀粉的特性及品质［14］。由表2可知，云薯606的直链淀粉含量最高，为28．26%，直、支淀粉比例为1∶2．5，合作88的直链淀粉含量最低，为18．16%，直、支淀粉比例约为1∶4．5。因此，不同马铃薯品种淀粉理化特性存在明显差异。

表2 4个马铃薯品种淀粉中直、支链淀粉的含量Table 2 Amylose and amylopectin content in starch of four potato varieties

2．2 4个马铃薯品种淀粉粒度的分布

根据史春余等［15］的方法，按照淀粉直径大小可将淀粉粒分为3类：直径＜1μm的颗粒为小型淀粉粒，1～15μm的颗粒为中型淀粉粒，＞15μm的颗粒为大型淀粉粒。由表3可知，马铃薯淀粉主要为中、大型淀粉粒，其大小范围主要集中在2．5～38．0μm 和38．0～114．5μm。云薯401、合作88、云薯606和紫云1号的淀粉颗粒大小分别集中在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，其占比分别为56．14%和26．18%、55．57%和16．64%、47．46%和37．05%、55．23%和32．27%。可见，4个马铃薯品种淀粉粒度的分布趋势基本相似，呈双峰状分布。

表3 4个马铃薯品种淀粉颗粒的分布Table 3 Starch particle size distribution of four potato varieties

2．3 4个马铃薯品种淀粉的透明度与冻融稳定性

2．3．1淀粉透明度 淀粉糊的透明度是反映食品加工品质的一个方面，直接关系到淀粉及淀粉产品的外观和用途，从而进一步影响产品的可接受性［16］。常用透光率来表示淀粉糊透明度的高低，从而显示其与水结合能力的强弱［17］。图1显示，品种间淀粉糊的透明度存在显著差异，云薯606透明度最大，为61．37%，比合作88（23．08%）高165．90%；其次为云薯401和紫云1号，其透明度分别为39．30%和34．39%。云薯606的淀粉糊透明度优于云薯401、合作88和紫云1号。

图1 4个马铃薯品种淀粉糊的透明度Fig．1 Transparency of starch paste of four potato varieties

2．3．2淀粉冻融稳定性 冻融稳定性是指淀粉糊经过一段时间的冷冻之后，再自然解冻，淀粉糊仍可保持原来胶体结构的性质。在冷冻期间，淀粉分子之间容易发生取向排列，形成氢键，使淀粉分子间的水分子挤压出来，导致淀粉的抗冷冻和持水能力变差，使含淀粉质食品不能保持原有的质构，影响品质。由表4可知，经过反复冻融，马铃薯淀粉糊的析水率逐渐降低。第1次冻融后，析水率以云薯401的最高，为39．12%；其次是云薯606和合作88；紫云1号最低，为12．88%。第2次冻融后，析水率以云薯60最高，为4．07%；紫云1号最低，为1．46%。第3次冻融后，析水率以云薯606最高，为2．88%；紫云1号最低，为0．25%。经过3次冻融后，紫云1号的析水率最低，说明冻融稳定性最好，适合应用于冷冻食品加工。

表4 4个马铃薯品种淀粉糊冻融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个马铃薯品种淀粉的凝沉性

图2 4个马铃薯品种淀粉糊的凝沉曲线Fig．2 Retrogradation curve of starch paste of four potato varieties

凝沉是由于淀粉乳受热，淀粉颗粒吸水膨胀、破裂而发生糊化，在冷却过程中，淀粉分子进行重排，分子链之间以氢键结合，使淀粉分子脱水收缩，黏附性能下降，保水性减弱所致。上清液体积越大，表示该淀粉越易沉降［18］。由图2可知，随着静置时间的延长，4个马铃薯品种淀粉糊的上清液体积逐渐增加，20h后基本达到稳定。在前4h内，云薯401的凝沉速度最快，云薯606其次，紫云1号最慢，这是由于淀粉中的直链淀粉呈链状结构，在溶液中空间障碍小，易于取向，尤其是中等长度的直链淀粉易回生。因此，直链淀粉含量高的云薯401最易发生凝沉，而紫云1号淀粉中基本是支链淀粉，呈树状结构，在溶液中空间障碍大，不易取向，故不易凝沉。凝沉性试验表明，经过72h的凝沉，紫云1号的上清液体积为7．25mL，淀粉糊的稳定性优于其他3个品种，这一特性有利于紫云1号淀粉在糕点加工中保存食物水分，不易造成产品干裂、粗糙的现象。

2．5 4个马铃薯品种淀粉的糊化特性

淀粉糊峰值黏度大小反映了淀粉的膨胀能力，破损值是峰值黏度和谷值黏度之差，可以反映淀粉糊热稳定性的好坏，回升值是终黏度与谷值黏度之差，可以反映淀粉冷糊的稳定性和老化能力。由表5可知，4个马铃薯品种淀粉的快速黏度测定（RVA谱）特征值差异显著，紫云1号具有最高峰值黏度〔（3 956±27．78）cP〕、最高破损值〔（912±10．69）cP〕和最低回生值〔（87±6．11）cP〕，云薯401的峰值黏度最低，为（1 030±12．86）cP，但破损值和回生值较高，分别为（179±3．60）cP和（1 146±10．60）cP。合作88和云薯606的峰值黏度分别为（1 566± 27．10）cP和（1 630±21．13）cp其破损值分别为（73±9．29）cP和（94±6．51）cp，二者的峰值黏度和破损值较接近，但云薯606的回生值为（1 307±8．54）cP，显著高于合作88。由此可知，紫云1号的淀粉糊黏度最大，易于糊化，冷糊稳定性较好，但热糊稳定性差，即加热后的淀粉糊比其他3个品种易于老化。云薯606的黏度、热糊稳定性较好，但冷糊稳定性最差，即淀粉糊加热糊化再冷却后易于老化。合作88的黏度较好，热糊稳定性最好，冷糊稳定性较好，同时糊化温度最低，最易于糊化。云薯401的黏度最低，热糊稳定性和冷糊稳定性均较差，并且糊化温度最高，最不易糊化。

表5 4个马铃薯品种淀粉的RVA谱特征值Table 5 Starch RVA characteristic values of four potato varieties

3结论与讨论

4个马铃薯品种淀粉的粒径范围主要集中在2．5～38．0μm和38．0～114．5μm，均呈双峰状分布，粒径比稻米、玉米、小麦的淀粉颗粒大，这与张攀峰等［19－21］的研究结果相同。云薯606的透明度最好，黏度和热糊稳定性较好，其透明度、峰值黏度和破损值分别为61．37%、（1 630±21．13）cP和（94±6．51）cP；紫云1号的淀粉糊冻融稳定性最好，其析水率最大，为12．88%，不易发生凝沉，72h后，上清液体积为7．25mL，其黏度最大，为（3 956±27．78）cP，冷糊稳定性最好，其回生值为（87±6．11）cP，且易于糊化，糊化温度73℃。

淀粉糊的透明度是反映食品外观加工品质的一个重要方面，可直接影响到淀粉糊的品质和加工应用，并且在一定程度上反映了淀粉分子与水分子结合的能力。结果显示，云薯606的淀粉透明度最高，比合作88高165．9%，这可能是因为云薯606淀粉中的支链淀粉含量较高，分子间的缔合作用减弱了光的反射，使透明度较好［20］。随着冻融次数的增加，4个马铃薯品种淀粉的析水率呈逐渐降低的趋势，同时紫云1号的析水率最低。说明，淀粉的冻融稳定性不仅由直链淀粉含量决定，还由淀粉分子量、分子量分布、淀粉含磷量、半结晶层状结构排列有序程度等共同作用。因此，紫云1号淀粉的冻融稳定性好，非常适合应用于冷冻食品加工。同时，紫云1号淀粉糊不易发生凝沉，稳定性好，可以作为香肠、冰激凌等的凝固剂［19］。淀粉的糊化特性结果显示，紫云1号的淀粉糊黏度最大，易于糊化，冷糊稳定性较好，但热糊稳定性差，即加热后的淀粉糊比其他3个品种易老化。云薯606的黏度、热糊稳定性较好，但冷糊稳定性最差，即淀粉糊加热糊化再冷却后易老化。合作88的黏度较好，热糊稳定性最好，冷糊稳定性较好，同时糊化温度最低，最易糊化。云薯401的黏度最低，热糊稳定性和冷糊稳定性均较差，并且糊化温度最高，最不易糊化。综上所述，云薯606的透明度最高，适合应用于对感官要求较高的食品加工。紫云1号优越的冻融稳定性和糊化特性使其非常适用于马铃薯全粉、速食薯泥、速冻食品及香肠、冰激凌等的加工。

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（责任编辑：孙小岚）

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

国家自然科学基金项目“四倍体马铃薯SNP遗传图谱的构建及重要农艺性状的关联分析”（31460368）；云南省应用基础研究计划项目“基于NBS－Profiling的马铃薯野生种抗病基因同源序列分析”（2013FZ152），“马铃薯抗晚疫病主效位点GP21－GP179区域的等位变异发掘”（2013FB091），“云南省马铃薯地方品种食味性状与SSR标记的关联分析”（2015FD061）；云南省农业科学院经济作物研究所青年基金项目“不同生态条件下马铃薯结薯与淀粉积累规律研究”（jzsqnjj003）

王 颖（1987－），女，助理研究员，从事马铃薯栽培及品质研究。E－mail：fengzheng1669＠126．com

＊通讯作者：隋启君（1964－），男，研究员，从事马铃薯遗传育种研究。E－mail：1073480661＠qq．com