孫紅男，劉興麗，張篤芹，木泰華

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193 ）

中國(guó)是馬鈴薯生產(chǎn)大國(guó)，根據(jù)FAO網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，自1993年起，中國(guó)馬鈴薯產(chǎn)量一直位居世界首位。作為重要的營(yíng)養(yǎng)食物之一，馬鈴薯富含淀粉、膳食纖維、維生素、礦物元素等營(yíng)養(yǎng)與功能成分。同時(shí)，馬鈴薯抗逆境能力強(qiáng)，適宜在全國(guó)廣泛種植，耐貯且貯存時(shí)間長(zhǎng)。農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革是我國(guó)近年來農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的關(guān)鍵問題，為了保障我國(guó)糧食的自給自足能力，解決我國(guó)對(duì)糧食進(jìn)口的依賴問題，調(diào)整糧食作物的產(chǎn)業(yè)布局，提升優(yōu)化糧食作物的產(chǎn)能結(jié)構(gòu)是必經(jīng)之路。因此，2013年農(nóng)業(yè)部提出了馬鈴薯主食化戰(zhàn)略，即將馬鈴薯添加到饅頭、面條等適合我國(guó)居民傳統(tǒng)飲食習(xí)慣的主食中。我國(guó)馬鈴薯主食化戰(zhàn)略起步晚、進(jìn)步快，馬鈴薯主食化加工技術(shù)缺乏和落后一直是制約我國(guó)馬鈴薯主食化產(chǎn)業(yè)進(jìn)程的首要因素?？上驳氖牵灾袊?guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院薯類加工研究團(tuán)隊(duì)為代表的馬鈴薯加工科研隊(duì)伍經(jīng)過近幾年的攻堅(jiān)克難，突破了一個(gè)個(gè)馬鈴薯主食化加工技術(shù)難題，特別是在馬鈴薯發(fā)酵類主食產(chǎn)品加工關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)方面取得了階段性進(jìn)展，不斷給馬鈴薯主食化加工產(chǎn)業(yè)帶來持續(xù)而有力的科技動(dòng)力。

農(nóng)業(yè)部副部長(zhǎng)余欣榮表示：到2020年馬鈴薯將逐漸成為水稻、小麥、玉米之后的我國(guó)第四大主糧作物。誰能想到當(dāng)了幾百年蔬菜的土豆如今就要翻身變主糧了呢？其背后的真相又是什么呢？

1 馬鈴薯主食化是農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革的必然選擇

1.1 馬鈴薯主食化是推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要舉措

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）原產(chǎn)于南美洲，是世界上繼小麥、玉米、水稻之后的第四大糧食作物。2014年，世界馬鈴薯總產(chǎn)量為3.9億t，我國(guó)馬鈴薯總產(chǎn)量為0.96億t（圖1），居世界首位（占世界馬鈴薯總產(chǎn)量的24.6%）[1]，但加工量?jī)H1 500萬t，除去種薯及部分出口的1 500萬t，每年全國(guó)上市銷售的鮮薯達(dá)7 000萬t。由此可見，我國(guó)馬鈴薯的庫(kù)存消耗壓力非常大，由“種得好”向“賣得好”轉(zhuǎn)變是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要舉措，馬鈴薯主食化加工則為此提供了一條有效的解決途徑。

圖1 2014年馬鈴薯產(chǎn)量排名前5位的國(guó)家[1]

1.2 馬鈴薯主食化是改善國(guó)民主食文化的有益探索

農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)水平取決于它們的組成成分，這對(duì)人類的健康非常重要。馬鈴薯富含維生素、礦物質(zhì)以及多種植物化學(xué)成分，包括類胡蘿卜素和天然多酚類物質(zhì)。一個(gè)中等大小的帶皮馬鈴薯（150 g）可提供27 mg維生素C、620 mg鉀、0.2 mg維生素B6以及微量硫胺素、核黃素、葉酸、煙酸、鎂、磷、鐵和鋅。馬鈴薯因以淀粉為代表的碳水化合物含量極高（淀粉含量約為17.33%）而著稱，其中有一小部分馬鈴薯淀粉可以抵抗胃和小腸中酶液的消化，完好無損地抵達(dá)大腸[2]。這種抗性淀粉具有與膳食纖維相似的生理功效和保健功效：可以預(yù)防結(jié)腸癌，提高葡萄糖耐受性和胰島素敏感性，降低血漿膽固醇和甘油三酯濃度，增加飽腹感，并可能減少脂肪儲(chǔ)存[2-4]。然而，由于消費(fèi)習(xí)慣和市場(chǎng)需求的影響，我國(guó)馬鈴薯生產(chǎn)總量的增長(zhǎng)率緩慢，生產(chǎn)水平落后，而且消費(fèi)疲弱。

1.3 馬鈴薯主食化是破解農(nóng)業(yè)發(fā)展瓶頸的創(chuàng)新思路

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)自然資源相對(duì)短缺的國(guó)家，人均耕地面積、水資源不足世界平均水平的1/4，隨著人口的持續(xù)增長(zhǎng)，主要農(nóng)產(chǎn)品需求呈剛性增長(zhǎng)，消費(fèi)需求與生產(chǎn)能力的矛盾越來越尖銳，糧食生產(chǎn)面臨極大壓力，迫切需要調(diào)整主糧生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、緩解糧食安全壓力。在我國(guó)冬小麥主產(chǎn)區(qū)，農(nóng)業(yè)用水超過工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水總量的65%，華北農(nóng)區(qū)地下水透支2 000億m3，形成了若干個(gè)巨大的地下水漏斗區(qū)，已經(jīng)到了無水可采的地步，小麥等主糧生產(chǎn)的掠奪式開采地下水模式難以為繼，迫切需要調(diào)節(jié)傳統(tǒng)的種植模式。在我國(guó)西北、東北、華北等地旱區(qū)年降雨量400 mm以下的耕地有數(shù)千萬畝，不適宜種植小麥和玉米，現(xiàn)有生產(chǎn)模式非常不利于資源的可持續(xù)利用，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞大，難以為繼。在我國(guó)南方，有6 667萬hm2冬閑田，光、溫、水資源充分，急需創(chuàng)造出對(duì)其充分利用的新生產(chǎn)模式。

馬鈴薯等薯類耐貧瘠、干旱、鹽堿，喜冷寒，生長(zhǎng)季節(jié)短，是適宜在降雨量400 mm以下地區(qū)種植的最佳雨養(yǎng)高產(chǎn)作物。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)增長(zhǎng)、調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式總體要求下，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提質(zhì)增收的大環(huán)境下，在不與三大主糧爭(zhēng)地、爭(zhēng)肥、爭(zhēng)水的前提條件下，保守估計(jì)有不少于1億3 333萬hm2耕地可以用于馬鈴薯生產(chǎn)，按照每667 m2產(chǎn)量 2 t計(jì)算，每年將增加4億t的馬鈴薯，這還不包括已有的5 333萬hm2菜用馬鈴薯。如何消費(fèi)新增的4億t馬鈴薯鮮薯，成了一個(gè)亟須解決的大問題。實(shí)施馬鈴薯主食化行動(dòng)，將鮮薯變成中國(guó)13億人口一日三餐吃的傳統(tǒng)主食（如饅頭、面條等），成了解決這一問題的根本途徑。

因此，馬鈴薯主食化是我國(guó)農(nóng)業(yè)進(jìn)入新世紀(jì)，面臨資源匱乏、環(huán)境污染等諸多挑戰(zhàn)，面臨農(nóng)業(yè)調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式等多重壓力，綜合考慮諸多因素下的必然選擇[5]。

馬鈴薯主食化戰(zhàn)略雖已提出，但主食化的道路并不平坦，在馬鈴薯“變身”的過程中遇到了哪些困難呢？

2 馬鈴薯主食化存在的主要問題

在馬鈴薯主食產(chǎn)業(yè)化開發(fā)及推廣過程中，發(fā)現(xiàn)諸多問題嚴(yán)重制約著我國(guó)馬鈴薯主食產(chǎn)業(yè)化的健康快速發(fā)展，其主要表現(xiàn)如下。

2.1 應(yīng)用基礎(chǔ)研究薄弱

以發(fā)酵類馬鈴薯主食產(chǎn)品為例，現(xiàn)有研究主要集中在添加不同比例馬鈴薯粉或其他食品成分（如蛋白、淀粉等）對(duì)面團(tuán)及其終端產(chǎn)品流變、質(zhì)構(gòu)、感官等特性的影響，馬鈴薯面團(tuán)發(fā)酵過程中的產(chǎn)氣和持氣機(jī)制尚不明確。

2.2 適宜加工馬鈴薯主食產(chǎn)品的薯種尚不明確

目前，國(guó)內(nèi)馬鈴薯消費(fèi)主要以鮮食為主。近十幾年來，由于西式快餐食品在國(guó)內(nèi)發(fā)展較快，馬鈴薯品種的培育主要圍繞適合西式快餐加工特性來開展，也有部分圍繞高干率、高淀粉含量進(jìn)行選育，適宜加工饅頭、面條等馬鈴薯主食的專用薯種尚不明確。

2.3 馬鈴薯主食產(chǎn)品生產(chǎn)原料嚴(yán)重匱乏

現(xiàn)有的馬鈴薯主食主要采用馬鈴薯全粉（熟粉）為原料，馬鈴薯經(jīng)過熟化后其中的淀粉已完全糊化，原有馬鈴薯淀粉的結(jié)構(gòu)已被破壞，馬鈴薯原有的營(yíng)養(yǎng)和加工特性也發(fā)生改變，添加量較大時(shí)會(huì)造成面包和饅頭難以成形且烘烤后感官質(zhì)量變劣[6]，由于馬鈴薯熟粉的價(jià)格高、糊化度高、黏度高、營(yíng)養(yǎng)損失大，不適于馬鈴薯主食的生產(chǎn)加工，嚴(yán)重阻礙了馬鈴薯主食產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的步伐。因此，亟待研發(fā)節(jié)能、環(huán)保、價(jià)廉、高營(yíng)養(yǎng)的馬鈴薯主食專用粉生產(chǎn)技術(shù)。

2.4 現(xiàn)有主食加工技術(shù)裝備不適宜加工馬鈴薯主食

隨著人們對(duì)傳統(tǒng)主食產(chǎn)品的重視，目前國(guó)內(nèi)已有成熟的饅頭、面包及面條等主食生產(chǎn)技術(shù)裝備。然而，此類主食加工技術(shù)裝備主要是根據(jù)小麥粉等原料的加工特性研發(fā)制造的，而馬鈴薯主食加工復(fù)配粉由于物化特性與小麥粉不同，難以將現(xiàn)有的主食加工技術(shù)裝備直接用于生產(chǎn)馬鈴薯主食產(chǎn)品。

馬鈴薯主糧化的“變身之路”任重而道遠(yuǎn)，馬鈴薯主食化加工關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的首要任務(wù)，目前我國(guó)馬鈴薯主食化加工關(guān)鍵技術(shù)取得了哪些進(jìn)展？讓我們一起來看看吧！

3 我國(guó)馬鈴薯主食化加工關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)取得的主要進(jìn)展

根據(jù)2016年農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)開發(fā)的指導(dǎo)意見》，到2020年，我國(guó)適宜主食加工的品種種植比例達(dá)到30%，主食消費(fèi)占馬鈴薯總消費(fèi)量的30%。為實(shí)現(xiàn)此發(fā)展目標(biāo)，以消費(fèi)需求為引領(lǐng)，開發(fā)多元化主食產(chǎn)品；以品種選育為帶動(dòng)，強(qiáng)化主食產(chǎn)品原料生產(chǎn)技術(shù)支撐；以科技創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，研發(fā)主食加工工藝和設(shè)備是推進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)開發(fā)的重點(diǎn)任務(wù)。因此，馬鈴薯主食化加工關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)工作是解決我國(guó)馬鈴薯主食化存在的問題、推進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)開發(fā)的首要工作。了解馬鈴薯主食化加工關(guān)鍵技術(shù)最新的研究動(dòng)態(tài)，獲取馬鈴薯主食化加工關(guān)鍵技術(shù)最新的研發(fā)成果，對(duì)于促進(jìn)馬鈴薯主食化“產(chǎn)學(xué)研政銀”的相互合作，推進(jìn)馬鈴薯主食化產(chǎn)業(yè)的研究，提升馬鈴薯加工企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和效益，具有重要的指導(dǎo)作用。

下面將從馬鈴薯加工技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究、不同馬鈴薯品種加工適宜性評(píng)價(jià)、馬鈴薯原料粉生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)、馬鈴薯主食加工技術(shù)裝備研發(fā)等方面介紹中國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的重要研究團(tuán)隊(duì)——中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院薯類加工研究團(tuán)隊(duì)（簡(jiǎn)稱：農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)）取得的研究進(jìn)展。

應(yīng)用基礎(chǔ)研究可為生產(chǎn)力帶來質(zhì)的飛躍。什么是PP-PS凝膠？不同植物來源淀粉對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性有什么影響？這些問題的研究能夠做出更好吃的馬鈴薯主食產(chǎn)品嗎？

3.1 馬鈴薯加工技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究

3.1.1 馬鈴薯蛋白與淀粉復(fù)合物及其凝膠特性研究

馬鈴薯主食產(chǎn)品加工過程中必然經(jīng)歷馬鈴薯蛋白（potato protein，PP）和馬鈴薯淀粉（potato starch，PS）等主要大分子物質(zhì)在加熱條件下由復(fù)合物形成凝膠的過程，且PP-PS凝膠的形成及凝膠結(jié)構(gòu)取決于PP與PS的比例，并最終決定馬鈴薯主食產(chǎn)品的品質(zhì)[7-9]。

為了初步探明PP-PS凝膠形成的原理，并為實(shí)際生產(chǎn)中獲得更高品質(zhì)的馬鈴薯主食產(chǎn)品提供一定的理論依據(jù)，農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)分析比較了不同PP和PS比例對(duì)PP-PS復(fù)合物及其凝膠熱學(xué)、流變學(xué)和結(jié)構(gòu)特性的影響，結(jié)果表明：PP和PS在PP-PS復(fù)合物加熱膠凝過程中各自經(jīng)歷由懸浮液向三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的相轉(zhuǎn)變過程；PS的凝膠能力明顯強(qiáng)于PP，且更有利于形成海綿狀的均勻一致的PP-PS凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。雖然PP的凝膠能力相對(duì)較弱，但PP的存在增加了凝膠中的共價(jià)鍵含量，有利于形成強(qiáng)度及穩(wěn)定性更高的PP-PS凝膠[10]。

3.1.2 5種不同植物來源淀粉對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性影響的比較研究

面團(tuán)的流變學(xué)特性在面食制品加工過程中發(fā)揮著極為重要的作用，可以影響面團(tuán)的延展性、成形性、混合性、持氣能力及蒸煮和焙烤特性，并最終影響主食產(chǎn)品的品質(zhì)[11-13]。在馬鈴薯主食產(chǎn)品加工過程中，往往要通過添加不同植物來源的淀粉，以改善馬鈴薯面團(tuán)的流變學(xué)特性，并最終提高馬鈴薯主食產(chǎn)品的品質(zhì)。為了明確不同植物來源淀粉對(duì)馬鈴薯-小麥復(fù)合面團(tuán)及純馬鈴薯面團(tuán)流變學(xué)特性的影響規(guī)律，農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)分別制備了淀粉-無谷朊蛋白和淀粉-谷朊蛋白面團(tuán)模型，分析比較了小麥淀粉（wheat starch，WS）、玉米淀粉（corn starch，CS）、木薯淀粉（tapioca starch，TS）、甘薯淀粉（sweet potato starch，SS）和馬鈴薯淀粉（potato starch，PS）對(duì)面團(tuán)模型流變學(xué)特性的影響。

對(duì)于淀粉-無谷朊蛋白面團(tuán)，熱機(jī)械學(xué)特性結(jié)果表明：TS-無谷朊蛋白面團(tuán)所需的攪拌時(shí)間最長(zhǎng)，而SS-無谷朊蛋白面團(tuán)所需的攪拌時(shí)間最短；WS-無谷朊蛋白面團(tuán)的吸水率最大，而PS-無谷朊蛋白面團(tuán)的吸水率最??；CS-無谷朊蛋白面團(tuán)最不容易老化。流變學(xué)特性結(jié)果表明：PS-和WS-無谷朊蛋白面團(tuán)分別具有最大和最小的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；WS-無谷朊蛋白面團(tuán)硬度最小，而PS-無谷朊蛋白面團(tuán)的硬度最大；WS-無谷朊蛋白面團(tuán)受外力作用后的恢復(fù)力最大，而PS-無谷朊蛋白面團(tuán)的恢復(fù)力最??；PS-無谷朊蛋白面團(tuán)對(duì)氣孔的穩(wěn)定作用最強(qiáng)，而WS-無谷朊蛋白面團(tuán)對(duì)氣孔的穩(wěn)定作用最弱。核磁共振測(cè)定的面團(tuán)中水分分布狀態(tài)結(jié)果說明：WS-無谷朊蛋白面團(tuán)中水分結(jié)合最緊密且結(jié)合水含量最高，而PS-無谷朊蛋白面團(tuán)中水分結(jié)合最松散，水分流動(dòng)性最強(qiáng)。

對(duì)于淀粉-谷朊蛋白面團(tuán)，熱機(jī)械學(xué)特性結(jié)果表明：PS-谷朊蛋白面團(tuán)所需攪拌時(shí)間最長(zhǎng)，而SS-谷朊蛋白面團(tuán)所需攪拌時(shí)間最短；WS-谷朊蛋白面團(tuán)的吸水率最高，而PS-谷朊蛋白面團(tuán)的吸水率最低；CS-谷朊蛋白面團(tuán)在所有5種面團(tuán)中老化速率最小。流變學(xué)特性結(jié)果表明：WS-谷朊蛋白面團(tuán)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最好，而PS-谷朊蛋白面團(tuán)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最差；WS-谷朊蛋白面團(tuán)硬度最小，而PS-谷朊蛋白面團(tuán)的硬度最大；PS-和TS-谷朊蛋白面團(tuán)的黏度較大。核磁共振測(cè)定的面團(tuán)中水分分布狀態(tài)結(jié)果說明：WS-谷朊蛋白面團(tuán)中水分結(jié)合最為緊密，且結(jié)合水的含量最高，而PS-谷朊蛋白面團(tuán)中水分結(jié)合最松散，水分流動(dòng)性最大。

綜上所述，不同植物來源淀粉可以顯著影響谷朊蛋白和無谷朊蛋白面團(tuán)的流變學(xué)特性。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，不同來源植物淀粉可以按照實(shí)際需求添加到面制品中，有目的性的改善面團(tuán)的流變學(xué)特性，從而獲得高品質(zhì)的主食產(chǎn)品。

你想知道哪些馬鈴薯品種適合加工成饅頭嗎？這可不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的篩選工作呢！

3.2 不同馬鈴薯品種加工適宜性評(píng)價(jià)

通過測(cè)定22個(gè)不同品種馬鈴薯全粉的理化指標(biāo)（水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維和碳水化合物）和功能性指標(biāo)（吸水指數(shù)、乳化活性、乳化穩(wěn)定性、持油性和溶解度），并利用主成分分析和聚類分析對(duì)馬鈴薯全粉的品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：馬鈴薯全粉中粗纖維、還原糖、灰分、礦物元素（鉀、鎂、磷、鈉、鐵、銅、鋅和硒等）、維生素（B1、B2、B3、C等）、多酚氧化酶活性、總酚含量及抗氧化活性均顯著高于小麥粉。馬鈴薯全粉蛋白營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)結(jié)果表明，中薯3號(hào)（一點(diǎn)紅）、夏波蒂和大西洋3個(gè)品種中蛋白質(zhì)的氨基酸評(píng)分、化學(xué)評(píng)分、必需氨基酸指數(shù)、生物價(jià)和營(yíng)養(yǎng)指數(shù)5項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果均在均值以上，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高。同時(shí)通過22個(gè)品種馬鈴薯全粉對(duì)馬鈴薯-小麥復(fù)合饅頭比體積、高徑比、氣孔結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)特性影響的比較研究，篩選出中薯3號(hào)、青薯9號(hào)、大西洋、夏波蒂和費(fèi)烏瑞它5個(gè)品種比較適合制作馬鈴薯饅頭[14-16]。

馬鈴薯生全粉和高纖馬鈴薯主食復(fù)配粉具備哪些優(yōu)秀的加工特性，將對(duì)馬鈴薯加工工藝帶來哪些革新呢？

3.3 馬鈴薯原料粉生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)

3.3.1 馬鈴薯生全粉營(yíng)養(yǎng)豐富，已初步研究出最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)

現(xiàn)階段市場(chǎng)上可用于馬鈴薯主食加工的原料粉主要是馬鈴薯熟全粉，此類產(chǎn)品經(jīng)水沖調(diào)后即可食用，目前主要作為生產(chǎn)薯泥、薯?xiàng)l、薯片及其他焙烤類食品的主要原料。由于該產(chǎn)品經(jīng)高溫蒸煮、干燥等工序而制成，其能耗和營(yíng)養(yǎng)損失較大、成本較高，且熟化后其中的淀粉已被完全糊化，原有淀粉的完整結(jié)構(gòu)已被破壞，因此馬鈴薯原有的加工特性已被徹底改變，添加量較大時(shí)會(huì)造成饅頭、面條等主食產(chǎn)品黏度增大，難以成形且蒸制或烘烤后感官質(zhì)量較差，這給進(jìn)一步開發(fā)馬鈴薯主食系列產(chǎn)品帶來很大的困難。因此亟需開發(fā)低淀粉糊化度、低成本、低能耗、高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的馬鈴薯生全粉。然而，目前國(guó)內(nèi)外還沒有馬鈴薯生全粉的相關(guān)研究。農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)以夏波蒂品種新鮮馬鈴薯為原料，首先通過研究漂燙溫度、漂燙時(shí)間、烘干溫度、烘干時(shí)間、切片厚度等不同工藝參數(shù)對(duì)馬鈴薯生全粉感官及理化指標(biāo)的影響，并通過主要成分分析，篩選出馬鈴薯生全粉的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)；然后利用響應(yīng)面法對(duì)馬鈴薯生全粉的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)馬鈴薯生全粉的營(yíng)養(yǎng)與功能特性進(jìn)行了分析。

單因素試驗(yàn)結(jié)果顯示：不同漂燙溫度、漂燙時(shí)間、烘干溫度、烘干時(shí)間、切片厚度、抗壞血酸濃度、檸檬酸濃度、氯化鈣濃度均對(duì)馬鈴薯生全粉多酚氧化酶活性、總酚含量、抗氧化活性、還原糖含量、色澤、黏度、風(fēng)味、口感具有顯著影響。在此基礎(chǔ)上，通過響應(yīng)面分析，并綜合考慮成本和經(jīng)濟(jì)效益，確定了馬鈴薯生全粉最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了中試生產(chǎn)；所得生全粉中維生素（B1、B2、B3、C）、鈣、鉀、鈉、硒含量均明顯高于市售馬鈴薯熟全粉（表1～4）[17]。

3.3.2 高纖馬鈴薯主食復(fù)配粉升級(jí)優(yōu)化馬鈴薯淀粉加工工藝

馬鈴薯渣是馬鈴薯淀粉生產(chǎn)過程中的主要副產(chǎn)物，平均每噸馬鈴薯淀粉會(huì)產(chǎn)生6.5～7.5 t的濕薯渣[18]，其含水量高、水分活度大，容易滋生微生物造成腐敗變質(zhì)，如果不及時(shí)處理而隨意堆放將會(huì)造成污染[19]。馬鈴薯渣的主要成分包括淀粉、膳食纖維、游離氨基酸、脂肪和鹽類等，其中膳食纖維含量占干基含量的20%～30%。然而，目前薯渣利用方向主要集中于動(dòng)物飼料等有限領(lǐng)域，在食品領(lǐng)域無法得到有效利用。其原因主要有2點(diǎn)：（1）目前我國(guó)工業(yè)薯類淀粉生產(chǎn)基本流程為：鮮薯收購(gòu)→鮮薯清洗→稱重→粉碎→分離→洗滌精制→脫水→干燥→包裝入庫(kù)，在淀粉加工過程中，通過清洗設(shè)備將薯皮上粘附的泥沙、雜草等去除，但該過程無法保證泥沙等污染物完全除凈，這些污染物最終會(huì)混入薯渣中，影響薯渣的衛(wèi)生狀況及感官品質(zhì)，限制薯渣在其他領(lǐng)域的進(jìn)一步利用；（2）薯渣作為副產(chǎn)物，由于其應(yīng)用尚未得到重視，處理過程中可能會(huì)存在處理不及時(shí)、處理過程粗放、堆放衛(wèi)生條件差等問題，薯渣中的營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)成為微生物大量繁殖的“溫床”，為薯渣后續(xù)利用造成不必要的麻煩。因此，在改善馬鈴薯淀粉加工工藝的基礎(chǔ)上，將薯渣干燥制粉，并與蛋白、淀粉等成分復(fù)配，不僅可以生產(chǎn)出適合馬鈴薯主食加工的原料粉，還可以使馬鈴薯淀粉加工副產(chǎn)物得到有效利用，提高馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的附加值。此外，與馬鈴薯全粉相比，由于薯渣干燥制粉過程中沒有加熱環(huán)節(jié)，成本也將大大降低。

表1 馬鈴薯生全粉基本成分 …g/kg

表2 馬鈴薯生全粉維生素含量 mg/kg

表3 馬鈴薯生全粉多酚氧化酶活性、總酚含量及抗氧化活性

表4 馬鈴薯生全粉礦物元素含量 mg/kg

農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)對(duì)10種淀粉型馬鈴薯鮮薯及薯渣的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)不同品種馬鈴薯鮮薯及薯渣的營(yíng)養(yǎng)成分之間差異很大，經(jīng)過淀粉提取以后得到的薯渣，其淀粉、灰分、蛋白、總糖、維生素、大部分礦物元素、總氨基酸含量均有不同程度的降低，但是膳食纖維含量、必需氨基酸/總氨基酸比值、必需氨基酸指數(shù)等指標(biāo)有一定的提高；在此基礎(chǔ)上通過灰色理論對(duì)馬鈴薯薯渣進(jìn)行了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值綜合評(píng)價(jià)，篩選出營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的馬鈴薯薯渣品種；通過向篩選出的馬鈴薯品種的薯渣中添加全雞蛋蛋白與玉米淀粉制備出薯渣主食復(fù)配粉（圖2），并與市售馬鈴薯全粉、小麥粉等樣品進(jìn)行物化、加工等特性的比較，發(fā)現(xiàn)馬鈴薯薯渣主食復(fù)配粉含糖量較低，膳食纖維含量較高，屬于高纖原料粉，其粉質(zhì)特性、拉伸特性和持水性等加工特性優(yōu)于市售馬鈴薯全粉[20-21]。

你知道添加不同比例馬鈴薯粉會(huì)對(duì)面團(tuán)流變特性及饅頭品質(zhì)產(chǎn)生什么影響嗎？馬鈴薯粉占比30%和55%的主食系列產(chǎn)品以及無谷朊蛋白馬鈴薯饅頭產(chǎn)品各有什么特點(diǎn)，其市場(chǎng)接受度如何?

3.4 馬鈴薯主食配方及工藝研發(fā)

3.4.1 添加不同比例馬鈴薯粉對(duì)面團(tuán)流變特性及饅頭品質(zhì)的影響

圖2 高纖馬鈴薯主食復(fù)配粉

馬鈴薯粉的添加會(huì)改變面團(tuán)特性，這對(duì)饅頭的品質(zhì)非常重要。熱機(jī)械參數(shù)、動(dòng)態(tài)流變特性和發(fā)酵特性對(duì)饅頭或面包制品的體積、質(zhì)地和結(jié)構(gòu)有顯著影響[22-24]。因此，研究這些面團(tuán)特性對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)馬鈴薯饅頭具有重要意義。農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)將夏波蒂品種鮮薯去皮、洗凈、切片、100 ℃蒸30 min，并在170～200 ℃之間變化的烘箱中將其干燥。然后采用錘式粉碎機(jī)將其粉碎，并過100 μm篩，從而得到粒度均勻光滑的馬鈴薯粉。接下來將不同比例的馬鈴薯粉（0%～35%）添加到饅頭中，對(duì)面團(tuán)的流變學(xué)特性、工藝品質(zhì)及其相關(guān)性進(jìn)行了分析。此外，農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)還對(duì)饅頭的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量（包括基本成分、抗氧化活性和體外淀粉消化特性）進(jìn)行了評(píng)價(jià)[25]。

結(jié)果表明，馬鈴薯粉的添加顯著影響了面團(tuán)的流變學(xué)特性和饅頭的品質(zhì)，如提高吸水率、最大氣體釋放高度、二氧化碳總體積和硬度，降低面團(tuán)穩(wěn)定性和饅頭比體積（圖3）[25]。此外，相關(guān)性分析表明，面團(tuán)的最大發(fā)酵高度、穩(wěn)定性、吸水率和糊化及老化速率可用于預(yù)測(cè)饅頭的品質(zhì)優(yōu)劣。與純小麥饅頭相比，馬鈴薯-小麥復(fù)合饅頭中的膳食纖維和灰分含量更高，抗氧化活性更強(qiáng)。隨著馬鈴薯粉添加量的升高，饅頭的預(yù)估血糖指數(shù)從73.63降至60.01。綜合感官評(píng)價(jià)結(jié)果，馬鈴薯粉占比20%的饅頭是可以接受的。更高比例的馬鈴薯粉會(huì)對(duì)發(fā)酵過程中面團(tuán)形成和主食的品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響，如面團(tuán)高度和比體積被降低，面團(tuán)硬度增大。

3.4.2 馬鈴薯粉占比30%主食系列產(chǎn)品引領(lǐng)馬鈴薯主食化產(chǎn)品市場(chǎng)

與普通小麥粉相比，現(xiàn)有的馬鈴薯主食加工原料糊化度高，黏度大、發(fā)酵難、成形難和整形難。農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述問題，攻堅(jiān)克難，研發(fā)出馬鈴薯粉占比為30%及以上的饅頭、面條、面包、糕點(diǎn)等系列產(chǎn)品及其配套生產(chǎn)裝備，并成功實(shí)現(xiàn)了科技成果轉(zhuǎn)化和推廣。

2015年6月1日，首批馬鈴薯粉占比30%的饅頭產(chǎn)品在北京成功上市，馬鈴薯饅頭系列主食產(chǎn)品從此正式進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，為推動(dòng)我國(guó)馬鈴薯主食產(chǎn)業(yè)化起到了引領(lǐng)和示范作用。目前，北京市海樂達(dá)食品有限公司生產(chǎn)的馬鈴薯粉占比30%的主食產(chǎn)品已在京津冀地區(qū)（包括北京、唐山、保定、廊坊、涿州、天津、石家莊）690家超市、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、機(jī)關(guān)食堂等全面上市銷售，其中北京市內(nèi)有550家超市（其中物美95家、京客隆80家、美廉美24家、華聯(lián)超市20家，義利50家、幸福超市12家、順天府超市12家、超市發(fā)10家等），北京超市馬鈴薯主食占有率達(dá)90%。新華社、《人民日?qǐng)?bào)》《北京日?qǐng)?bào)》《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》《新京報(bào)》《華爾街日?qǐng)?bào)》以及中央電視臺(tái)、北京電視臺(tái)、北京交通臺(tái)等諸多國(guó)內(nèi)外媒體先后報(bào)道了馬鈴薯主食化的情況，提高了廣大消費(fèi)者對(duì)高營(yíng)養(yǎng)馬鈴薯主食產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)了馬鈴薯主食的生產(chǎn)和銷售。

3.4.3 馬鈴薯粉占比55%主食系列營(yíng)養(yǎng)豐富，市場(chǎng)潛力大

農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取水分、谷朊蛋白、膳食纖維、改性膳食纖維4個(gè)因素，對(duì)馬鈴薯粉占比55%饅頭產(chǎn)品的配方進(jìn)行了響應(yīng)面優(yōu)化，確定了馬鈴薯粉占比55%饅頭產(chǎn)品的最佳配方。通過對(duì)馬鈴薯粉占比55%饅頭加工關(guān)鍵技術(shù)裝備的研究和工藝優(yōu)化，農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)突破了高占比馬鈴薯饅頭黏度大、成形難、易破損等技術(shù)難題，成功研發(fā)出馬鈴薯粉占比55%饅頭產(chǎn)品，并在北京市海樂達(dá)食品有限公司實(shí)現(xiàn)了中試及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。馬鈴薯粉占比55%饅頭產(chǎn)品具有馬鈴薯特有的香甜風(fēng)味、松軟口感。與馬鈴薯粉占比30%饅頭及小麥饅頭相比，馬鈴薯粉占比55%饅頭中維生素B1、B2、B3、C及礦物元素磷、鉀、鋅、硒、銅的含量更加豐富。

圖3 添加不同比例馬鈴薯粉的馬鈴薯-小麥復(fù)合饅頭對(duì)比

2016年6月1日，由農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)研制、北京市海樂達(dá)食品有限公司生產(chǎn)的首批馬鈴薯粉占比55%饅頭產(chǎn)品在北京成功上市銷售，得到廣大消費(fèi)者的一致好評(píng)。隨著馬鈴薯主食消費(fèi)量的增加，為保證馬鈴薯主食產(chǎn)品的正常供應(yīng)，2015年以來，北京市海樂達(dá)食品有限公司新增加4條馬鈴薯主食生產(chǎn)線（圖4），日產(chǎn)馬鈴薯主食可達(dá)20 t。

3.4.4 無谷朊蛋白馬鈴薯饅頭產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)功能優(yōu)勢(shì)突出

乳糜瀉是一種對(duì)麥醇溶蛋白終生不耐受的疾病。乳糜瀉患者攝入谷朊蛋白后會(huì)引發(fā)小腸炎癥，從而會(huì)對(duì)一些重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如鐵、葉酸、鈣和脂溶性維生素等產(chǎn)生吸收障礙[26]。過去一直認(rèn)為該病較少見，但隨著對(duì)該病認(rèn)識(shí)的逐步深入和診斷技術(shù)的完善，發(fā)現(xiàn)乳糜瀉的患病率比想象的高，且分布廣泛。盡管我國(guó)乳糜瀉報(bào)道的病例較少，且缺少相關(guān)的流行病學(xué)調(diào)查，但相關(guān)的研究表明乳糜瀉在我國(guó)（特別是在以小麥為主食的北方地區(qū)）同樣常見[27]。對(duì)于乳糜瀉病唯一有效的治療方法是終生嚴(yán)格堅(jiān)持服用無谷朊蛋白食品[28]。國(guó)際食品法典標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無谷朊蛋白食品的定義是：食品中谷朊蛋白含量不得超過200 mg/kg。

目前無谷朊蛋白食品的主要成分包括淀粉、大米粉和/或玉米粉，某些營(yíng)養(yǎng)成分（如蛋白、必需脂肪酸等）和生物活性成分（如膳食纖維等）含量較低[29]。馬鈴薯粉富含必需脂肪酸、膳食纖維、蛋白及多種生物活性成分（如多酚類物質(zhì)、維生素C等），可以補(bǔ)充到無谷朊蛋白食品中，以提高其營(yíng)養(yǎng)與功能特性。

圖4 馬鈴薯主食生產(chǎn)線

為此，農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)開展了如下研究：（1）不同來源蛋白對(duì)無谷朊蛋白馬鈴薯面團(tuán)發(fā)酵流變特性、質(zhì)構(gòu)特性和蛋白結(jié)構(gòu)的影響；（2）不同來源膳食纖維對(duì)無谷朊蛋白馬鈴薯面團(tuán)熱特性、粉質(zhì)特性、動(dòng)態(tài)流變特性、微觀結(jié)構(gòu)、發(fā)酵流變特性及蛋白結(jié)構(gòu)的影響；（3）不同來源蛋白對(duì)無谷朊蛋白馬鈴薯饅頭比體積、高徑比、色澤及質(zhì)構(gòu)特性的影響。通過上述研究，農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)成功試制出無谷朊蛋白馬鈴薯饅頭。與馬鈴薯粉占比55%饅頭相比，無谷朊蛋白馬鈴薯饅頭中膳食纖維、維生素B1、B2、B3、C及礦物元素鈣、磷、鉀、鎂、鐵、銅含量更為豐富。

工欲善其事，必先利其器。馬鈴薯主食加工生產(chǎn)線及裝備技術(shù)的研發(fā)直接關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)力的高低，目前我國(guó)已成功研發(fā)出哪些“利器”呢？

3.5 馬鈴薯主食加工生產(chǎn)線及裝備技術(shù)已取得初步成果

目前，我國(guó)已成功創(chuàng)制一體化仿生搟面機(jī)、一步成形米粉機(jī)、工業(yè)化馬鈴薯面條生產(chǎn)線、工業(yè)化馬鈴薯多納圈生產(chǎn)線、主食復(fù)配粉生產(chǎn)線等成套化裝備，相關(guān)成果已經(jīng)在甘肅、陜西、河北、黑龍江等馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)和主消費(fèi)區(qū)轉(zhuǎn)化。由于我國(guó)馬鈴薯主食加工處于起步階段，技術(shù)裝備整體水平不高，傳統(tǒng)饅頭等主食產(chǎn)品加工設(shè)備主要以小麥面粉為原料進(jìn)行批量生產(chǎn)，具體工業(yè)化設(shè)備也是根據(jù)小麥面粉的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作而成的，目前國(guó)內(nèi)部分企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu)在小麥饅頭設(shè)備的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化水平上處于國(guó)際先進(jìn)水平。但是由于小麥粉與馬鈴薯全粉的加工特性不同，且馬鈴薯饅頭生產(chǎn)工藝與小麥饅頭存在差異，因此完全套用小麥饅頭生產(chǎn)設(shè)備難以生產(chǎn)出高品質(zhì)的馬鈴薯饅頭等發(fā)酵類主食產(chǎn)品。農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)與河南萬杰智能科技股份有限公司合作，針對(duì)馬鈴薯面團(tuán)黏度大、成形整形難、易破損等問題，對(duì)傳統(tǒng)小麥饅頭整型機(jī)中的動(dòng)力系統(tǒng)、擠壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分配件進(jìn)行防黏改造與試制，成功試制了馬鈴薯饅頭專用整形機(jī)1臺(tái)。

如何將“小土豆”打造成“大產(chǎn)業(yè)”，如何將馬鈴薯主食化戰(zhàn)略的星星之火形成燎原之勢(shì)，關(guān)鍵在于馬鈴薯主食加工技術(shù)成果如何順利地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化與推廣。

4 馬鈴薯主食加工技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化、推廣及建議

農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓的方式與北京市海樂達(dá)食品有限公司合作，2015年6月1日首次將馬鈴薯主食系列產(chǎn)品推向市場(chǎng)，日產(chǎn)馬鈴薯主食可達(dá)20 t，在京津冀690家超市銷售。針對(duì)消費(fèi)者對(duì)于馬鈴薯主食營(yíng)養(yǎng)及產(chǎn)品特性尚了解不多的現(xiàn)狀，自2016年3月11日起海樂達(dá)公司每周五至周日分批在京內(nèi)各大超市內(nèi)開展馬鈴薯主食產(chǎn)品專項(xiàng)促銷，目前已開展34次，累計(jì)在400家超市開展了專項(xiàng)促銷活動(dòng)。作為合作方，農(nóng)科院薯類加工團(tuán)隊(duì)積極配合公司的促銷活動(dòng)，為公司提供科普知識(shí)資料對(duì)廣大消費(fèi)者進(jìn)行宣傳，促進(jìn)了馬鈴薯系列主食的消費(fèi)。同時(shí)，雙方通過走近學(xué)校、社區(qū)等多種形式，開展馬鈴薯主食產(chǎn)品的科普宣傳與產(chǎn)品促銷，使馬鈴薯主食產(chǎn)品逐漸得到了廣大消費(fèi)者的普遍認(rèn)可。

雖然馬鈴薯主食成果轉(zhuǎn)化取得了初步進(jìn)展，但目前市面上銷售的馬鈴薯主食產(chǎn)品種類和數(shù)量仍然很少，大部分消費(fèi)者尚未品嘗到馬鈴薯主食產(chǎn)品。為了更好地實(shí)現(xiàn)馬鈴薯主食加工關(guān)鍵技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，促進(jìn)馬鈴薯主食產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，提出以下幾點(diǎn)建議：（1）繼續(xù)加大對(duì)馬鈴薯主食加工企業(yè)的政策與資金支持力度，提高企業(yè)的積極性；（2）就馬鈴薯主食產(chǎn)品進(jìn)駐商超等事宜出臺(tái)相關(guān)優(yōu)惠政策，以利于降低馬鈴薯主食售價(jià)，促進(jìn)銷售；（3）深入研究適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的馬鈴薯主食原料粉加工關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步降低馬鈴薯主食原料粉的成本，提高品質(zhì)；（4）建立與馬鈴薯主食產(chǎn)品相配套的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值綜合評(píng)價(jià)體系、質(zhì)量與安全品質(zhì)調(diào)控技術(shù)體系以及防偽檢測(cè)技術(shù)體系，制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；（5）以科普文章、圖書、宣傳手冊(cè)、食譜、掛圖、培訓(xùn)、座談等多種形式，圍繞馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、家庭烹飪技術(shù)等開展宣傳；也可以通過舉辦展覽會(huì)、營(yíng)養(yǎng)宣傳日等活動(dòng)走進(jìn)社區(qū)、學(xué)校、超市等公共場(chǎng)所進(jìn)行宣傳和介紹，逐漸提高廣大消費(fèi)者的接受和認(rèn)可程度。

5 結(jié)語(yǔ)

馬鈴薯主食化是對(duì)我國(guó)百姓數(shù)千年來形成的飲食習(xí)慣的挑戰(zhàn)，是對(duì)現(xiàn)有加工技術(shù)水平的挑戰(zhàn)，也是對(duì)中國(guó)百姓消費(fèi)觀念的挑戰(zhàn)。同時(shí)，馬鈴薯主食化戰(zhàn)略也將為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造新的機(jī)遇。我國(guó)馬鈴薯主食化產(chǎn)品在國(guó)際上引起了廣泛關(guān)注，并得到了高度評(píng)價(jià)，尤其是甘肅巨鵬公司馬鈴薯主食出口中東等地，已被“一帶一路”投資論壇定為峰會(huì)食品，中國(guó)的馬鈴薯主食將唱響“一帶一路”沿線的21個(gè)國(guó)家。

在我國(guó)發(fā)展和推進(jìn)馬鈴薯主食化任重道遠(yuǎn)，但通過科研攻關(guān)、政府幫扶及市場(chǎng)推廣，增加馬鈴薯主食專用薯種及產(chǎn)品的種類和產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，用現(xiàn)代健康新理念引導(dǎo)我國(guó)馬鈴薯主食產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，相信馬鈴薯主食化必將迎來光輝燦爛的明天。

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