不同品种淮山全粉的理化性质比较分析

李清明，舒青青，夏磊，李燕，苏小军，王锋，熊兴耀，韦本辉

（1.湖南农业大学食品科学与技术学院，湖南长沙 410128）（2.中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081）（3.广西农业科学院经济作物研究所，广西南宁 530007）

淮山是全球除木薯、马铃薯和红薯外的第四大块根类作物，是我国传统的药食同源食物，也是许多热带国家的重要主粮作物[1,2]，因富含淀粉、蛋白质、多糖、尿囊素和黄酮等多种营养物质和活性成分，深得消费者青睐。近年来淮山产业发展很快，特别在广西等南方地区得到大面积种植，对带动农民增收和实现精准扶贫起到了重要作用。但淮山不耐贮藏[3]，集中上市易出现滞销，导致物贱伤农，因此必须发展加工型品种，以推动淮山深加工。

淮山全粉保留了淮山的色泽、风味和除皮以外的全部干物质。将淮山加工成淮山全粉既可以解决淮山产业发展瓶颈，又可以为食品工业提供满足人们健康需求的食品原料。淮山全粉中淀粉和蛋白质含量与小麦粉接近，将淮山全粉与小麦粉搭配使用，既能改善淮山全粉的加工性能，使之适应于传统面制品的生产，又能弥补小麦粉的营养缺陷，达到营养互补，可广泛应用于婴儿米粉、营养早餐、面包、面条和饼干等多种食品中[4～8]。

许多研究者对热风干燥、喷雾干燥、冷冻干燥、热泵干燥、红外干燥和差压膨化干燥等干燥方法都进行了研究，结果表明加工方式和原料品种都对淮山全粉的品质都有显著影响[9～13]，其中热风干燥成本低、技术成熟、投资少、适合于工业化制备淮山全粉。任广跃等利用变异系数权重法对不同干燥方法干制的怀山药干燥全粉品质进行了评价，建立了品质评价体系[14]。淮山全粉的特性决定了其加工性能及制品的食用品质，从而影响其在食品工业中的应用范围，但目前对淮山全粉的贮藏性能和加工特性仍缺乏系统的研究。近年来，广西农业科学院收集了大量淮山品种资源[15]，其中包含一批产量高、淀粉含量高、适合于南方种植的品种资源。本文以广西农业科学院经济作物研究所提供的6种淮山为原料，根据前期研究结果，采用热风干燥生产淮山全粉，分析其理化性质与加工特性，为淮山全粉的加工利用和加工型品种选育提供思路。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

采用广西农科院经作所提供的适合于南方种植的、高淀粉含量的桂淮系列（桂淮1～6号）为原料，经清洗后去皮、切片3～4 mm，在60 ℃热风干燥12 h，粉碎后，存于干燥器中待用。

1.1.2 试剂

盐酸、硼酸、氢氧化钠、硫酸钠、硫酸、酒石酸钾钠、碳酸钾，均为分析纯，国药集团；乙腈、甲醇均为色谱纯，上海科密欧试剂公司；冰醋酸、乙醇、亚硫酸钠为分析纯，天津大茂试剂有限公司；儿茶素、丁香酸、芦丁、尿囊素均为色谱纯，美国Sigma公司。

1.1.3 仪器与设备

电热恒温鼓风干燥箱，DGH-9246A型，上海精密试验设备有限公司；低速离心机，LD5-2A型，上海精密试验设备有限公司；可见分光光度计，7200型，上海尤尼柯仪器有限公司；扫描电镜，JSM-6380 LV型，日本电子株式会社；色彩色差计，CR-400型，日本柯尼卡美能达株式会社；高效液相色谱，Agilent 1260，安捷伦公司。

1.2 检测方法

1.2.1 化学成分检测

水分含量按GB 5009.3-2016直接干燥法测定；总糖按GB/T 15038-2006直接滴定法测定；淀粉按GB 5009.9-2016酸水解法测定；灰分按 GB 5009.4-2016总灰分的测定；脂肪按GB 5009.6-2016索氏抽提法测定；蛋白质按GB 5009.5-2010微量凯氏定氮法测定。

1.2.2 扫描电镜观察

参考高晓旭[16]的方法，采用JSM-6380 LV型扫描电镜观察淮山全粉形态特征。将干燥好的淮山全粉通过双面导电胶均匀固定，真空喷金后装样观察、拍照。

1.2.3 物理特性检测

色泽采用 CR-400全自动色差计测定，测定过程参照Hsu[2]等人的方法，在不同部位测试5次取平均值；堆积密度参照 Hsu[2]等人的方法；碘蓝值文献[17]的测定；持水性和持油性按文献[18]测定；冻融稳定性取作为容器的离心管称重M1，加入2 g淮山全粉和30 mL蒸馏水，混合均匀。在30 ℃恒温水浴锅中加热8 min，自然冷却后放入-18 ℃下冷冻24 h，经自然解冻，3000 r/min离心15 min，称重M2，将上层清液弃去，倒置2 min后称重M3，冻融稳定性的大小通过冻融析水率体现：

分散时间和稳定时间取100 mL蒸馏水于烧杯中，80 ℃恒温水浴加热30 min，加入2 g样品，磁力搅拌器在最大转速处进行搅拌，测定样品完全分散于蒸馏水中所需时间为分散时间，记录从静置到溶液分层的时间，为稳定时间，重复3次取平均值。

1.2.4 平衡水分含量

按文献[19]进行测定，称0.5 g左右淮山全粉于20 mL已恒重的称量杯中，将样品置于环境温度（25±5）℃盛有 CH3COOK、MgCl2、K2CO3、Mg(NO3)2、NaNO2和 NaCl过饱和溶液的干燥器中，对应相对饱和蒸气压（relative vaporpressure，RVP）分别为23.1%、33.2%、44.1%、54.5%、65.6%和76.1%，直到样品重量恒定。样品置于盛有饱和溶液的干燥器后，RVP≤44.1%在2、4、6、8、21和24 h称重，之后每隔24 h称量1次；RVP≥54.5%开始每小时称量1次，共6次，之后8、10、21、24 h称重，之后每隔24 h称量1次。

1.2.5 活性成分的测定

取2 g干燥的淮山粉末溶解与10 mL蒸馏水中，加入10倍量95%乙醇（V/V），将混合物在4 ℃下超声波处理10 min，保存过夜，取上清液旋转蒸发至干，加入4 mL蒸馏水超声30 min后取出1 mL样品，并以7700 r/min离心10 min后保存备用。HPLC条件：采用Agilent 1260 Unitary C18色谱柱（150 mm×4.6 mm，5 μm），乙腈-冰醋酸-水溶液为流动相，梯度洗脱，流速为1.0 mL/min，柱温30 ℃，检测波长210 nm。

1.3 统计分析方法

每组实验均做三个平行，计算平均值和标准偏差，结果以平均值±SD的形式表示，淮山全粉的化学成分均换算成干基含量表示。运用Excel和SPSS软件对试验数据进行分析，运用Origin软件进行图形绘制。

2 结果与讨论

2.1 不同品种淮山全粉化学成分分析

对淮山全粉进行化学成分测定，结果见表 1。由表1可知，桂淮6号的总糖、淀粉、灰分、脂肪和蛋白质含量均高出其他5个品种。6个品种淮山全粉总糖含量处于 72.32～78.77%之间，与D.dumetorum(75.3～75.4 g/100 g)接 近[21]。 淀 粉 含 量 处 于60.36～62.63%之间，在牛洁[20]的研究中，对4个品种的淮山不同生长周期的营养成分进行测定，到成熟收获期淀粉含量为60.0～65.0%。淮山全粉中蛋白质含量为12.0～13.0%，脂肪含量约为0.5%，反映出了高蛋白质含量和低脂肪含量的特点，这与前人研究结果[2,21]一致，桂淮系列淮山全粉中蛋白质和脂肪含量略高于台农2号（10.2～11.7%和0.29～0.31%）和D.dumetorum（9.43～10.3%和0.35～0.38%）。灰分含量约为3.0%，与文献报道台农2号（3.96～5.06%）和D.dumetorum（3.51～3.79 g/100 g），与D. rotundata（3.3 g/100 g）和D. alata（2.4 g/100 g）等相近，灰分主要与矿物质含量有关，Afoakwa[21]等报道，淮山中矿物质含量相对较高。淮山全粉蛋白质与小麦粉(11.30%～16.20%)[22]和马铃薯全粉（6.57～12.84 g/100 g）[23]接近。

表1 淮山全粉的化学成分分析Table 1 Proximate composition of yam flours of six yam varieties

2.2 表观形貌分析

由图1可以看出，淮山全粉颗粒呈椭圆形，结构完整，外表面光滑，无明显裂纹，说明在干燥和粉碎过程结构未受到破坏。颗粒表面附着不规则片、块状物，可能为多糖、蛋白质等成分，其中桂淮5号，桂淮6号附着物较多，而桂淮3号较少。

经软件Image J 2X2.4.7分析发现，各品种淮山全粉中淀粉粒径分布在14～30 μm之间，其中桂淮4号淮山全粉淀粉颗粒结构较大，主要为26～30 μm之间，桂淮4 号为18～23 μm。

图1 不同品种淮山全粉的微观结构特征（×2000）Fig.1 Scanning electron micrographs of yam flours of six yam varieties

2.3 不同品种淮山全粉的平衡含水量

平衡含水量对全粉类产品的稳定性和储藏性极为重要，平衡含水量越小说明淮山全粉的储藏性越好，稳定性更佳，不易吸潮。如图2所示，6个品种的淮山全粉在不同水分活度下，平衡含水量的变化规律相同，均随水分活度增大而增大。

图2 不同相对蒸气压（RVP）条件下淮山全粉的吸附等温线Fig.2 Adsorption isotherms of yam flours under different RVP

图3显示在不同水分活度条件下，淮山全粉平衡吸附量随时间的变化曲线，随水分活度提高，淮山全粉水分吸附量呈上升趋势，且当水分活度较高时，水分吸附平衡时间短，而水分活度较低时，平衡更长。不同的水分活度下，淮山全粉的平衡含水量有所差异，在6个品种之中，桂淮6号、桂淮2号和桂淮3号淮山全粉的平衡含水量高于桂淮5号和桂淮1号。淮山全粉的吸附等温线属于Ⅱ型等温线，这与Oyelade的结论一致[24]，与马铃薯全粉吸附等温曲线[25]相似。

图3 不同水分活度条件下淮山全粉的平衡吸附量Fig.3 Equilibrium moisture contents of yam flours in six yam varieties

2.4 不同品种淮山全粉物理性质分析

淮山全粉的色泽、堆积密度、持水性、持油性、冻融稳定性、分散时间和稳定时间等物理性质，直接反映了淮山全粉的品质特性和加工性能。测定各品种淮山全粉的物理性质，结果见表2和表3。

表2 不同品种淮山全粉的色泽Table 2 Color attributes of yam flours of six yam varieties

表3 不同品种淮山全粉的物理性质Table 3 Physical properties of yam flours of six yam varieties

由表2和表3可知，桂淮1号淮山全粉色泽、持水性在6个品种中相对较差，桂淮1号冻融稳定性最好，适合于用于冷冻食品加工。桂淮2号全粉碘蓝值最低，说明其在加工过程中受到破坏程度最低，堆积密度最小，分散时间和稳定时间最长。桂淮3号持油性最低和分散稳定性最低。桂淮4号持水性最佳，冻融稳定性最低。桂淮5号堆积密度最大，碘蓝值最高，说明其在加工过程中易受到破坏，导致游离淀粉增加。桂淮6号持油性最佳，分散时间最短，稳定时间居中，说明桂淮6号具有较理想的冲调性。一般来说，持水力与淀粉和游离淀粉含量呈正相关，但淮山全粉中含有黏液质成分，吸水后形成黏液，故持水力的变化并不完全与淀粉和游离淀粉含量呈正相关。桂淮6号的淮山全粉淀粉含量最高，游离淀粉含量仅次于桂淮 5号，与一般性规律较为相符；桂淮4号淮山全粉的淀粉含量较高，游离淀粉含量却较低，但持水力最佳。桂淮5号淮山全粉的总淀粉含量最低，游离淀粉含量最高，持水力较好；持水性表现最差的桂淮1号，淀粉和游离淀粉含量相比之下则均处于中等水平。持油性与样粉的蛋白质含量有关，蛋白质含量越高，淮山全粉的持油能力越强。由表3可以看出，持油性高低顺序为：桂淮6号＞桂淮4号＞桂淮5号＞桂淮1号＞桂淮2号＞桂淮3号，结合化学成分分析结果，蛋白质含量桂淮6号、桂淮4号和桂淮5号均高于其他3个品种。淮山全粉的持油能力明显低于持水能力，说明淮山全粉的亲水性物质更多。淮山全粉的主要物理性质与小麦粉和马铃薯全粉相比较各有特色，淮山全粉的持水性处于6～9 g/g，介于马铃薯全粉的11～15 g/g和小麦粉的5～6 g/g之间[26]。

淮山全粉的持油性处于0.5～0.6 g/g范围内，马铃薯全粉的持油性约为0.6～1.0 g/g，小麦粉的持油性约为0.8～1.0 g/g，淮山全粉的持油性低于马铃薯全粉和小麦粉，相较而言，淮山全粉在食品配料中，可添加的食用油量较少，产品的含油量偏低。马铃薯全粉的析水率在50～60%，小麦粉的析水率在60～70%，而淮山全粉的析水率在 40～50%，冻融稳定性优于马铃薯粉和小麦粉。

2.5 不同品种淮山全粉活性成分分析

淮山中含有黄酮类物质、多酚类物质和尿囊素等多种活性成分，测定6个品种的淮山全粉的尿囊素、儿茶素、丁香酸和黄酮类物质，结果见表4。

由表4可知，6个品种间的活性成分存在显著差异，桂淮6号品种淮山全粉中尿囊素含量最高，而儿茶素、丁香酸和黄酮含量较低，桂淮4号淮山全粉中儿茶素含量最高，达1.64 mg/g，桂淮5号淮山全粉中丁香酸和黄酮含量最高，分别达 0.58 mg/g和 0.94 mg/g，其余品种含量接近。小麦粉的淀粉含量约为70%，马铃薯粉的淀粉含量约为 70～80%[26]，本试验选用的淮山全粉淀粉含量略低于小麦粉和马铃薯淀粉，蛋白质含量与小麦粉、马铃薯粉接近，是一种重要的碳水化合物来源，并且含有尿囊素、黄酮类化合物和多酚类物质等活性成分，具备部分替代小麦粉用于食品加工中的应用潜力。

表4 不同品种淮山全粉中活性成分（mg/g）Table 4 Active components of yam flours of six yam varieties

3 结论

6个品种淮山全粉的理化特性存在显著差异。6个品种全粉中淀粉、总糖和蛋白质含量分别为60.36～62.63%、72.32～78.77%和 12.0～13.0%，灰分为3.05～3.25%，脂肪含量约为0.5%，尿囊素、儿茶素、丁香酸和黄酮含量分别为26.48～69.08 mg/g、0.25～1.64 mg/g、0.32～0.58 mg/g和0.31～0.94 mg/g。淮山全粉的平衡含水量低，吸附等温线属于BET分类中的Ⅱ型吸附等温线。桂淮6号、桂淮2号和桂淮3号淮山全粉平衡含水量高于其他品种。桂淮5号色泽最佳，碘蓝值和白度最高，且丁香酸和黄酮含量最高。桂淮4号的持水力最佳，儿茶素含量最高。桂淮6号最短的分散时间，尿囊素含量最高，桂淮2号稳定时间最长，但分散时间最长。桂淮1号冻融稳定性最好，适合于用于冷冻食品加工。不同品种淮山全粉的性质的差异可为品种选育、品种鉴定和开发应用提供多种选择，可根据不同加工领域的应用需要，选择不同品种淮山全粉。

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