马铃薯淀粉的物化性质研究

张根生 孙 静 岳晓霞 何丽莹

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076）

马铃薯淀粉的物化性质研究

张根生 孙 静 岳晓霞 何丽莹

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076）

研究马铃薯淀粉的组成、颗粒形貌、粒径大小及溶解度与膨润力、透明度、凝沉性、糊化方面的性质，并与绿豆、玉米淀粉进行比较。结果表明，马铃薯淀粉的蛋白质含量为0.27%，直链淀粉含量为20.4%，颗粒为椭圆形，平均粒径为40μm；马铃薯淀粉的溶解度与膨润力较高；马铃薯淀粉的透明度为66.8%，凝沉性高于豆类淀粉，峰值黏度为2 000BU。

马铃薯；淀粉；性质

马铃薯（solanttm tuberosum L1）又名土豆、山药、洋番薯等，是茄科茄属多年生块茎草本植物，主要生长在北纬35°～50°、光照强、昼夜温差大、气候冷凉的沙质土壤带。其营养价值十分丰富，具有多种食疗保健作用。马铃薯在众多国家受到青睐。意大利、德国、美国、法国、加拿大、日本和西欧等国家，都将马铃薯直接加工成各种各样的方便食品，颇受欢迎。马铃薯是世界五大粮食作物之一，年产值30亿t左右［1］。其淀粉是重要的植物淀粉，它的生产量和商品量仅次于玉米淀粉，在所有植物淀粉中居第二位［2］。目前，中国的马铃薯淀粉加工业处于发展阶段，马铃薯淀粉生产量和商品量在不断增加，同时马铃薯淀粉的利用也必将趋于专用化。人们在重视马铃薯淀粉的数量的同时，有必要深入认识马铃薯淀粉的性质，并根据马铃薯淀粉的性质，有针对性地改良马铃薯淀粉专用品质，以生产出适合市场需要的马铃薯淀粉。吕振磊等［3］研究了马铃薯淀粉糊化及凝胶特性；于天峰等［4］研究了马铃薯淀粉特性及其利用。但是目前有关马铃薯淀粉性质的研究却少有报道，本试验针对这一情况，对马铃薯淀粉的理化性质进行了较为系统的研究，以期为马铃薯资源进一步的开发利用提供理论依据和指导，促进中国马铃薯深加工业的发展。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯淀粉：黑龙江省克山农场；

玉米淀粉：黑龙江昊天玉米开发有限公司；

绿豆淀粉：哈达绿豆淀粉厂；

纯直链淀粉：杰华科技有限公司；

乙醚、盐酸、碘液、甲基橙、硫酸铜、硫酸钾、硫酸、硼酸、氢氧化钠、乙醇、乙酸、碘：均为分析纯试剂。

1.2 主要仪器与设备

凯氏定氮器：5M/HT4－KDN－04A 型，西化仪（北京）科技有限公司；

紫外可见分光光度计：SP－722E型，上海光谱仪器有限公司；

数显恒温水浴：DK－98－1型，余姚市东方电工仪器厂；

高速离心机：TGL－16G－B型，湖南星科科学仪器有限公司；

电热恒温干燥箱：202型，余姚市东方电工仪器厂；

电子天平：BS－224S型，赛多利斯科学仪器有限公司；

扫描电子显微镜：FEI sirion型，荷兰飞利浦公司；

布拉本德黏度仪：ViskograPh－E型，德国布拉本德公司。

1.3 方法

1.3.1 淀粉化学成分的分析 水分含量：按国家标准《食品中水分的测定方法》（GB/T14769——93）中常压加热干燥法测定；蛋白质含量：采用凯氏定氮法（GB5009——85）；脂肪含量：采用索氏抽提法，按照国家标准（GB/T22427——2008）进行测定。

1.3.2 淀粉中直链淀粉含量的测定

（1）直链淀粉标准曲线的绘制［5］：准确称取40.00mg纯直链淀粉，用1mL 95%乙醇润湿，再加入9mL 1mol/L NaOH溶液，在沸水浴上加热10min，冷却，用蒸馏水配制成100mL标准液。

吸取0，1，2，3，4，5mL标准溶液分别放入5个100mL容量瓶中，用1mL/L HAC（相应地分别加入0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0mL），再加入2mL的碘液，用蒸馏水定容至刻度。静置20min后，在波长620nm下测定其吸光值。以吸光值为纵坐标，直链淀粉的含量为横坐标，得出标准曲线图（见图1）。

图1 直链淀粉含量标准曲线Figure 1 The standard curve of amylase content

（2）样品中直链淀粉含量的测定：准确称取样品100mg置于50mL三角瓶中，加入浓度为95%乙醇1mL和1mol/L NaOH 9mL，在沸水浴中加热10min，使淀粉糊化，冷却后用去离子水转移到100mL容量瓶中稀释至刻度。准确吸取5mL上述试液放入另一个100mL容量瓶中，加入1mL 1mol/L醋酸和2mL的碘液，定容、静置、比色、查标准曲线，即可得试样中的直链淀粉含量。

1.3.3 淀粉颗粒形貌、大小的研究 将准备好的样品取微量，涂抹到事先粘有导电胶布的铝制载物台上，按压均匀后用洗耳球将多余未粘牢的淀粉吹掉。然后将载物台放入镀金仪器中，用离子溅射镀膜仪将样品喷炭镀金，30min后将载物台取出用扫描电子显微镜观察拍摄颗粒形貌，并测量颗粒粒径大小。放大倍数为500、1 000倍。

1.3.4 淀粉溶解度与膨润力的测定 准确称取一定量淀粉样品m（g，干基），配制成质量分数为2%的淀粉乳100mL，分别在不同温度下加热30min，同时不停搅拌，然后以3 000r/min离心20min；分离上清液和沉淀物，将上清液倾入已烘干至恒重的铝盒中，置于90℃水浴中蒸干，然后移入干燥箱中，在105℃下烘干至恒重，得被溶解淀粉质量A（g），称取离心管物沉淀质量P（g），按下列公式计算溶解度（式（1））和膨润力（式（2））［6］：

1.3.5 淀粉糊透明度和凝沉性的测定 称取一定量的淀粉样品，加适量的蒸馏水配成质量分数为1%的淀粉乳，放置于烧杯中，置沸水浴中加热、搅拌30min，使之糊化并保持淀粉乳的体积不变，冷却至室温，用分光光度计，在620nm波长下，以蒸馏水为空白，测定淀粉糊的透明度。

将100mL配制好的质量分数为1%的淀粉乳，放入具塞量筒中，在室温下静置24h后记录上层清液和下方沉淀物的体积。用下方沉淀体积占糊总体积的百分比来表示糊的凝沉性［7］。

1.3.6 淀粉糊黏度的测定 用布拉班德黏度仪（brabender viscograph，BV）测定。称取一定质量的淀粉溶解于450mL蒸馏水中，并将淀粉乳置于Brabender测量杯中，从30℃开始升温，以3℃/min的速率加热至95℃，保温30min，再以3℃/min的速率冷却至50℃，保温30min，Brabender黏度计自动绘出一条随时间和温度变化的连续黏度曲线。Brabender黏度计测量范围为700cm·g，转速250r/min，曲线上的黏度单位是BU［8］。

2 结果与讨论

2.1 淀粉颗粒形貌、大小的分析

利用电子扫描显微镜拍摄淀粉颗粒的形貌和大小，放大倍数为500倍，结果见图2。

图2 马铃薯淀粉（A）、绿豆淀粉（B）的SEM图（×500）Figure 2 The SEM picture of potato starch（A）and mung bean starch（B）

由图2可知，马铃薯淀粉的形貌和大小与绿豆淀粉有差别。马铃薯淀粉颗粒比较大，在一般的商业淀粉中颗粒最大，大粒呈卵形或贝壳形，小粒为圆形，表面光滑，无裂纹。绿豆淀粉表面较光滑，较小颗粒多呈圆形，较大颗粒呈椭圆形。用扫描电子显微镜上的微尺可测得马铃薯淀粉颗粒粒径范围为20～100μm。从表1可以看出马铃薯淀粉的平均粒径最大，绿豆淀粉次之，玉米淀粉相对较小。

表1 淀粉粒的粒径Table 1 The particle size of starch granules

2.2 淀粉基本组成成分

不同品种的淀粉化学成分有所不同，其测定结果见表2。

由表2可知，绿豆淀粉营养价值高，蛋白质含量与脂肪含量远大于马铃薯淀粉和玉米淀粉。绿豆淀粉的直链淀粉含量相对较高。一些研究者［9］认为没有面筋的淀粉类产品要求直链淀粉含量至少要达到30%才能有较好的粉丝品质，因此绿豆淀粉生产的粉丝品质较好。

表2 马铃薯淀粉基本组成成分Table 2 The basic components of potato starch/%

2.3 淀粉糊的溶解度和膨润力

在不同温度下对马铃薯淀粉、绿豆淀粉、玉米淀粉测得的溶解度和膨润力，结果见图3。

图3 各种淀粉的溶解度Figure 3 The solubility of various starch

由图3可知，3种淀粉的溶解度均随着温度的升高而增加。在同一温度下，马铃薯淀粉的溶解度远远高于另外两种。这种溶解度大小的差异，与各淀粉的颗粒大小有关，马铃薯颗粒较大，故最易溶解，玉米淀粉则颗粒较小，故不容易溶解，而绿豆淀粉颗粒大小介于两者之间，所以其溶解度也介于两者之间。

不同温度下淀粉的膨润力见图4。由图4可知，随着温度的上升，3种淀粉的膨润力随之增加。在温度小于60℃时3种淀粉的膨润力都很小，但当温度高于60℃时马铃薯淀粉膨润力迅速增加，远远大于玉米淀粉和绿豆淀粉，表明马铃薯淀粉颗粒内部的结合键的力比其它两种淀粉弱。

图4 各种淀粉的膨润力Figure 4 Swelling power of various starch

2.4 淀粉糊的透明度和凝沉性

透明度是淀粉糊所表现出的重要外在特征之一，直接关系到淀粉类产品的外观和用途。由图5可知，马铃薯淀粉糊的透明度最好，达到66.8%，绿豆淀粉次之，而玉米淀粉糊最差，仅为26.0%。这是由于马铃薯淀粉颗粒大、结构松散，在热水中能完全膨胀糊化；而玉米淀粉颗粒结构紧密，糊化后仍有没有完全糊化的颗粒状淀粉存在，因此玉米淀粉糊透明性差。透明度大的淀粉适宜应用在饮料、果冻等食品加工中，这就为马铃薯淀粉的应用开发提供了可行的理论基础。

图5 不同种类淀粉糊的透明度Figure 5 Paste transparency of starch from different types

由图6可知，马铃薯淀粉的沉降体积最大，而绿豆淀粉和玉米淀粉沉降体积相差不大。淀粉沉降体积越小，越易凝沉。因此马铃薯淀粉的凝沉性最差，而绿豆淀粉凝沉性最强。这种凝沉现象主要是淀粉分子链间氢键结合成束状结构，而使其溶解度降低的结果。

图6 不同种类淀粉糊的凝沉性Figure 6 The transparency of starch from different types

2.5 淀粉糊化黏度曲线

淀粉乳加热到一定温度，淀粉颗粒开始膨胀，温度继续上升，颗粒继续膨胀，终至晶体结构消失；体积膨大，相互接触变成粘稠状液体，即使停止搅拌，淀粉也不会再沉淀。这种现象称为“糊化”。糊化的淀粉味良，容易消化，称为a淀粉［10］。各种淀粉糊化温度、糊化黏度峰值是不同的。在相同浓度条件下，分别测定了马铃薯、绿豆、玉米3种淀粉糊的黏度变化曲线，结果见图7。

图7 不同淀粉糊的黏度曲线Figure 7 Viscosity curves of different starch

由图7可知，马铃薯淀粉糊黏度峰值最大，平均达到2 000BU，比玉米淀粉（460BU）的糊浆黏度峰值高，而绿豆淀粉没有明显的黏度峰，马铃薯淀粉糊化曲线的形状与玉米淀粉大致相同。观察图7可知马铃薯淀粉比其它两种淀粉易于糊化，主要因为马铃薯淀粉颗粒比其它两种淀粉颗粒大得多，直链淀粉含量也较低，因此成糊温度低，易糊化。同时，马铃薯淀粉一旦糊化，黏度迅速增加。在保温阶段，马铃薯淀粉黏度迅速下降，这主要是由于马铃薯淀粉颗粒大，结构松散，吸水性强，分子间结合力较弱，当温度升高到一定温度后，如继续加热，高膨胀的颗粒被破坏，因此黏度急骤下降。

3 结论

对马铃薯淀粉的研究表明：马铃薯淀粉的水分含量为16.04%，蛋白质为0.27%，脂肪为0.12%，直链淀粉为20.38%；马铃薯淀粉颗粒呈不规则的圆形或卵形，表面光滑，无裂纹。粒径范围为20～100μm，平均粒径为40μm；马铃薯淀粉溶解度与膨润力较高，淀粉糊的透明度较好，为66.8%，远远高于绿豆淀粉和玉米淀粉糊的透明度；马铃薯淀粉凝沉性差，峰值黏度高，用布拉本德黏度仪测得马铃薯淀粉的峰值黏度为2 000BU。

1 常志敏.马铃薯的生长特性、营养价值及加工利用［J］.安徽农学通报，2007，13（7）：146～147.

2 于天峰.马铃薯淀粉的糊化特性、用途品质改良［J］.中国马铃薯，2005，19（4）：223～225.

3 吕振磊，李国强，陈海华.马铃薯淀粉糊化及凝胶特性研究［J］.食品与机械，2010，26（3）：22～26.

4 于天峰，夏平.马铃薯淀粉特性及其利用研究［J］中国农业通报，2005，21（1）：55～58.

5 何钢，谢碧霞，谢涛.淀粉品质特性研究进展［J］.经济林研究，2003，21（4）：112～116.

6 金茂国，吴嘉根，吴旭初.粉丝生产用淀粉性质及其与粉丝品质关系的研究［J］.无锡轻工大学学报，1995，14（4）：307～311.

7 陈晓，刘欣，赵力超，等.竹芋淀粉的性质研究［J］.食品科学，2008，29（12）：132～136.

8 高群玉，吴磊，刘垚.甘薯淀粉糊性质的研究［J］.食品工业科技，2008，29（8）：153～155.

9 魏晶石.马铃薯淀粉的特性及其对粉丝生产形状的影响［J］.马铃薯杂志，1990，4（3）：167～169.

10 潘明.马铃薯淀粉和玉米淀粉的特性及其应用比较［J］.中国马铃薯，2001，15（4）：222～226.

Study on physic－chemical characteristics of potato starch

ZHANG Gen－s heng SUN Jing YUE Xiao－xiaHE Li－ying

（College of Food Engineering，Harbin University of Commerce，Harbin，Heilongjiang150076，China）

The physic－chemical characteristics of potato starch sample were determined，covering chemical compositions，granule morphology，granule size and solubility and swelling power，clarity，sedimentate，paste viscosity and were compared with mung bean and corn starch.Results showed that the protein content of the potato starch was 0.27%and the the amylose content was 20.4%，with granule shape of ellipse and the average granule size was 40μm，solubility and swelling power of the potato starch is higher，clarity of starch was 66.8%，sedimentate is strong，peak viscosity of starch is 2 000 BU.

potato；starch paste；characteristics

10.3969 /j.issn.1003－5788.2010.05.007

张根生（1964－），男，哈尔滨商业大学教授，硕士。E－mail：zhanggsh＠163.com

2010－06－01