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        不同品種淮山全粉的理化性質(zhì)比較分析

        2018-05-11 08:29:42李清明舒青青夏磊李燕蘇小軍王鋒熊興耀韋本輝
        現(xiàn)代食品科技 2018年4期
        關(guān)鍵詞:淮山全粉小麥粉

        李清明,舒青青,夏磊,李燕,蘇小軍,王鋒,熊興耀,韋本輝

        (1.湖南農(nóng)業(yè)大學食品科學與技術(shù)學院,湖南長沙 410128)(2.中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所,北京 100081)(3.廣西農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所,廣西南寧 530007)

        淮山是全球除木薯、馬鈴薯和紅薯外的第四大塊根類作物,是我國傳統(tǒng)的藥食同源食物,也是許多熱帶國家的重要主糧作物[1,2],因富含淀粉、蛋白質(zhì)、多糖、尿囊素和黃酮等多種營養(yǎng)物質(zhì)和活性成分,深得消費者青睞。近年來淮山產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快,特別在廣西等南方地區(qū)得到大面積種植,對帶動農(nóng)民增收和實現(xiàn)精準扶貧起到了重要作用。但淮山不耐貯藏[3],集中上市易出現(xiàn)滯銷,導致物賤傷農(nóng),因此必須發(fā)展加工型品種,以推動淮山深加工。

        淮山全粉保留了淮山的色澤、風味和除皮以外的全部干物質(zhì)。將淮山加工成淮山全粉既可以解決淮山產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸,又可以為食品工業(yè)提供滿足人們健康需求的食品原料?;瓷饺壑械矸酆偷鞍踪|(zhì)含量與小麥粉接近,將淮山全粉與小麥粉搭配使用,既能改善淮山全粉的加工性能,使之適應(yīng)于傳統(tǒng)面制品的生產(chǎn),又能彌補小麥粉的營養(yǎng)缺陷,達到營養(yǎng)互補,可廣泛應(yīng)用于嬰兒米粉、營養(yǎng)早餐、面包、面條和餅干等多種食品中[4~8]。

        許多研究者對熱風干燥、噴霧干燥、冷凍干燥、熱泵干燥、紅外干燥和差壓膨化干燥等干燥方法都進行了研究,結(jié)果表明加工方式和原料品種都對淮山全粉的品質(zhì)都有顯著影響[9~13],其中熱風干燥成本低、技術(shù)成熟、投資少、適合于工業(yè)化制備淮山全粉。任廣躍等利用變異系數(shù)權(quán)重法對不同干燥方法干制的懷山藥干燥全粉品質(zhì)進行了評價,建立了品質(zhì)評價體系[14]?;瓷饺鄣奶匦詻Q定了其加工性能及制品的食用品質(zhì),從而影響其在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍,但目前對淮山全粉的貯藏性能和加工特性仍缺乏系統(tǒng)的研究。近年來,廣西農(nóng)業(yè)科學院收集了大量淮山品種資源[15],其中包含一批產(chǎn)量高、淀粉含量高、適合于南方種植的品種資源。本文以廣西農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所提供的6種淮山為原料,根據(jù)前期研究結(jié)果,采用熱風干燥生產(chǎn)淮山全粉,分析其理化性質(zhì)與加工特性,為淮山全粉的加工利用和加工型品種選育提供思路。

        1 材料與方法

        1.1 材料與儀器

        1.1.1 材料

        采用廣西農(nóng)科院經(jīng)作所提供的適合于南方種植的、高淀粉含量的桂淮系列(桂淮1~6號)為原料,經(jīng)清洗后去皮、切片3~4 mm,在60 ℃熱風干燥12 h,粉碎后,存于干燥器中待用。

        1.1.2 試劑

        鹽酸、硼酸、氫氧化鈉、硫酸鈉、硫酸、酒石酸鉀鈉、碳酸鉀,均為分析純,國藥集團;乙腈、甲醇均為色譜純,上??泼軞W試劑公司;冰醋酸、乙醇、亞硫酸鈉為分析純,天津大茂試劑有限公司;兒茶素、丁香酸、蘆丁、尿囊素均為色譜純,美國Sigma公司。

        1.1.3 儀器與設(shè)備

        電熱恒溫鼓風干燥箱,DGH-9246A型,上海精密試驗設(shè)備有限公司;低速離心機,LD5-2A型,上海精密試驗設(shè)備有限公司;可見分光光度計,7200型,上海尤尼柯儀器有限公司;掃描電鏡,JSM-6380 LV型,日本電子株式會社;色彩色差計,CR-400型,日本柯尼卡美能達株式會社;高效液相色譜,Agilent 1260,安捷倫公司。

        1.2 檢測方法

        1.2.1 化學成分檢測

        水分含量按GB 5009.3-2016直接干燥法測定;總糖按GB/T 15038-2006直接滴定法測定;淀粉按GB 5009.9-2016酸水解法測定;灰分按 GB 5009.4-2016總灰分的測定;脂肪按GB 5009.6-2016索氏抽提法測定;蛋白質(zhì)按GB 5009.5-2010微量凱氏定氮法測定。

        1.2.2 掃描電鏡觀察

        參考高曉旭[16]的方法,采用JSM-6380 LV型掃描電鏡觀察淮山全粉形態(tài)特征。將干燥好的淮山全粉通過雙面導電膠均勻固定,真空噴金后裝樣觀察、拍照。

        1.2.3 物理特性檢測

        色澤采用 CR-400全自動色差計測定,測定過程參照Hsu[2]等人的方法,在不同部位測試5次取平均值;堆積密度參照 Hsu[2]等人的方法;碘藍值文獻[17]的測定;持水性和持油性按文獻[18]測定;凍融穩(wěn)定性取作為容器的離心管稱重M1,加入2 g淮山全粉和30 mL蒸餾水,混合均勻。在30 ℃恒溫水浴鍋中加熱8 min,自然冷卻后放入-18 ℃下冷凍24 h,經(jīng)自然解凍,3000 r/min離心15 min,稱重M2,將上層清液棄去,倒置2 min后稱重M3,凍融穩(wěn)定性的大小通過凍融析水率體現(xiàn):

        分散時間和穩(wěn)定時間取100 mL蒸餾水于燒杯中,80 ℃恒溫水浴加熱30 min,加入2 g樣品,磁力攪拌器在最大轉(zhuǎn)速處進行攪拌,測定樣品完全分散于蒸餾水中所需時間為分散時間,記錄從靜置到溶液分層的時間,為穩(wěn)定時間,重復3次取平均值。

        1.2.4 平衡水分含量

        按文獻[19]進行測定,稱0.5 g左右淮山全粉于20 mL已恒重的稱量杯中,將樣品置于環(huán)境溫度(25±5)℃盛有 CH3COOK、MgCl2、K2CO3、Mg(NO3)2、NaNO2和 NaCl過飽和溶液的干燥器中,對應(yīng)相對飽和蒸氣壓(relative vaporpressure,RVP)分別為23.1%、33.2%、44.1%、54.5%、65.6%和76.1%,直到樣品重量恒定。樣品置于盛有飽和溶液的干燥器后,RVP≤44.1%在2、4、6、8、21和24 h稱重,之后每隔24 h稱量1次;RVP≥54.5%開始每小時稱量1次,共6次,之后8、10、21、24 h稱重,之后每隔24 h稱量1次。

        1.2.5 活性成分的測定

        取2 g干燥的淮山粉末溶解與10 mL蒸餾水中,加入10倍量95%乙醇(V/V),將混合物在4 ℃下超聲波處理10 min,保存過夜,取上清液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干,加入4 mL蒸餾水超聲30 min后取出1 mL樣品,并以7700 r/min離心10 min后保存?zhèn)溆?。HPLC條件:采用Agilent 1260 Unitary C18色譜柱(150 mm×4.6 mm,5 μm),乙腈-冰醋酸-水溶液為流動相,梯度洗脫,流速為1.0 mL/min,柱溫30 ℃,檢測波長210 nm。

        1.3 統(tǒng)計分析方法

        每組實驗均做三個平行,計算平均值和標準偏差,結(jié)果以平均值±SD的形式表示,淮山全粉的化學成分均換算成干基含量表示。運用Excel和SPSS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析,運用Origin軟件進行圖形繪制。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 不同品種淮山全粉化學成分分析

        對淮山全粉進行化學成分測定,結(jié)果見表 1。由表1可知,桂淮6號的總糖、淀粉、灰分、脂肪和蛋白質(zhì)含量均高出其他5個品種。6個品種淮山全粉總糖含量處于 72.32~78.77%之間,與D.dumetorum(75.3~75.4 g/100 g)接 近[21]。 淀 粉 含 量 處 于60.36~62.63%之間,在牛潔[20]的研究中,對4個品種的淮山不同生長周期的營養(yǎng)成分進行測定,到成熟收獲期淀粉含量為60.0~65.0%。淮山全粉中蛋白質(zhì)含量為12.0~13.0%,脂肪含量約為0.5%,反映出了高蛋白質(zhì)含量和低脂肪含量的特點,這與前人研究結(jié)果[2,21]一致,桂淮系列淮山全粉中蛋白質(zhì)和脂肪含量略高于臺農(nóng)2號(10.2~11.7%和0.29~0.31%)和D.dumetorum(9.43~10.3%和0.35~0.38%)。灰分含量約為3.0%,與文獻報道臺農(nóng)2號(3.96~5.06%)和D.dumetorum(3.51~3.79 g/100 g),與D. rotundata(3.3 g/100 g)和D. alata(2.4 g/100 g)等相近,灰分主要與礦物質(zhì)含量有關(guān),Afoakwa[21]等報道,淮山中礦物質(zhì)含量相對較高。淮山全粉蛋白質(zhì)與小麥粉(11.30%~16.20%)[22]和馬鈴薯全粉(6.57~12.84 g/100 g)[23]接近。

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

        2.2 表觀形貌分析

        由圖1可以看出,淮山全粉顆粒呈橢圓形,結(jié)構(gòu)完整,外表面光滑,無明顯裂紋,說明在干燥和粉碎過程結(jié)構(gòu)未受到破壞。顆粒表面附著不規(guī)則片、塊狀物,可能為多糖、蛋白質(zhì)等成分,其中桂淮5號,桂淮6號附著物較多,而桂淮3號較少。

        經(jīng)軟件Image J 2X2.4.7分析發(fā)現(xiàn),各品種淮山全粉中淀粉粒徑分布在14~30 μm之間,其中桂淮4號淮山全粉淀粉顆粒結(jié)構(gòu)較大,主要為26~30 μm之間,桂淮4 號為18~23 μm。

        圖1 不同品種淮山全粉的微觀結(jié)構(gòu)特征(×2000)Fig.1 Scanning electron micrographs of yam flours of six yam varieties

        2.3 不同品種淮山全粉的平衡含水量

        平衡含水量對全粉類產(chǎn)品的穩(wěn)定性和儲藏性極為重要,平衡含水量越小說明淮山全粉的儲藏性越好,穩(wěn)定性更佳,不易吸潮。如圖2所示,6個品種的淮山全粉在不同水分活度下,平衡含水量的變化規(guī)律相同,均隨水分活度增大而增大。

        圖2 不同相對蒸氣壓(RVP)條件下淮山全粉的吸附等溫線Fig.2 Adsorption isotherms of yam flours under different RVP

        圖3顯示在不同水分活度條件下,淮山全粉平衡吸附量隨時間的變化曲線,隨水分活度提高,淮山全粉水分吸附量呈上升趨勢,且當水分活度較高時,水分吸附平衡時間短,而水分活度較低時,平衡更長。不同的水分活度下,淮山全粉的平衡含水量有所差異,在6個品種之中,桂淮6號、桂淮2號和桂淮3號淮山全粉的平衡含水量高于桂淮5號和桂淮1號。淮山全粉的吸附等溫線屬于Ⅱ型等溫線,這與Oyelade的結(jié)論一致[24],與馬鈴薯全粉吸附等溫曲線[25]相似。

        圖3 不同水分活度條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 不同品種淮山全粉物理性質(zhì)分析

        淮山全粉的色澤、堆積密度、持水性、持油性、凍融穩(wěn)定性、分散時間和穩(wěn)定時間等物理性質(zhì),直接反映了淮山全粉的品質(zhì)特性和加工性能。測定各品種淮山全粉的物理性質(zhì),結(jié)果見表2和表3。

        表2 不同品種淮山全粉的色澤Table 2 Color attributes of yam flours of six yam varieties

        表3 不同品種淮山全粉的物理性質(zhì)Table 3 Physical properties of yam flours of six yam varieties

        由表2和表3可知,桂淮1號淮山全粉色澤、持水性在6個品種中相對較差,桂淮1號凍融穩(wěn)定性最好,適合于用于冷凍食品加工。桂淮2號全粉碘藍值最低,說明其在加工過程中受到破壞程度最低,堆積密度最小,分散時間和穩(wěn)定時間最長。桂淮3號持油性最低和分散穩(wěn)定性最低。桂淮4號持水性最佳,凍融穩(wěn)定性最低。桂淮5號堆積密度最大,碘藍值最高,說明其在加工過程中易受到破壞,導致游離淀粉增加。桂淮6號持油性最佳,分散時間最短,穩(wěn)定時間居中,說明桂淮6號具有較理想的沖調(diào)性。一般來說,持水力與淀粉和游離淀粉含量呈正相關(guān),但淮山全粉中含有黏液質(zhì)成分,吸水后形成黏液,故持水力的變化并不完全與淀粉和游離淀粉含量呈正相關(guān)。桂淮6號的淮山全粉淀粉含量最高,游離淀粉含量僅次于桂淮 5號,與一般性規(guī)律較為相符;桂淮4號淮山全粉的淀粉含量較高,游離淀粉含量卻較低,但持水力最佳。桂淮5號淮山全粉的總淀粉含量最低,游離淀粉含量最高,持水力較好;持水性表現(xiàn)最差的桂淮1號,淀粉和游離淀粉含量相比之下則均處于中等水平。持油性與樣粉的蛋白質(zhì)含量有關(guān),蛋白質(zhì)含量越高,淮山全粉的持油能力越強。由表3可以看出,持油性高低順序為:桂淮6號>桂淮4號>桂淮5號>桂淮1號>桂淮2號>桂淮3號,結(jié)合化學成分分析結(jié)果,蛋白質(zhì)含量桂淮6號、桂淮4號和桂淮5號均高于其他3個品種?;瓷饺鄣某钟湍芰γ黠@低于持水能力,說明淮山全粉的親水性物質(zhì)更多。淮山全粉的主要物理性質(zhì)與小麥粉和馬鈴薯全粉相比較各有特色,淮山全粉的持水性處于6~9 g/g,介于馬鈴薯全粉的11~15 g/g和小麥粉的5~6 g/g之間[26]。

        淮山全粉的持油性處于0.5~0.6 g/g范圍內(nèi),馬鈴薯全粉的持油性約為0.6~1.0 g/g,小麥粉的持油性約為0.8~1.0 g/g,淮山全粉的持油性低于馬鈴薯全粉和小麥粉,相較而言,淮山全粉在食品配料中,可添加的食用油量較少,產(chǎn)品的含油量偏低。馬鈴薯全粉的析水率在50~60%,小麥粉的析水率在60~70%,而淮山全粉的析水率在 40~50%,凍融穩(wěn)定性優(yōu)于馬鈴薯粉和小麥粉。

        2.5 不同品種淮山全粉活性成分分析

        淮山中含有黃酮類物質(zhì)、多酚類物質(zhì)和尿囊素等多種活性成分,測定6個品種的淮山全粉的尿囊素、兒茶素、丁香酸和黃酮類物質(zhì),結(jié)果見表4。

        由表4可知,6個品種間的活性成分存在顯著差異,桂淮6號品種淮山全粉中尿囊素含量最高,而兒茶素、丁香酸和黃酮含量較低,桂淮4號淮山全粉中兒茶素含量最高,達1.64 mg/g,桂淮5號淮山全粉中丁香酸和黃酮含量最高,分別達 0.58 mg/g和 0.94 mg/g,其余品種含量接近。小麥粉的淀粉含量約為70%,馬鈴薯粉的淀粉含量約為 70~80%[26],本試驗選用的淮山全粉淀粉含量略低于小麥粉和馬鈴薯淀粉,蛋白質(zhì)含量與小麥粉、馬鈴薯粉接近,是一種重要的碳水化合物來源,并且含有尿囊素、黃酮類化合物和多酚類物質(zhì)等活性成分,具備部分替代小麥粉用于食品加工中的應(yīng)用潛力。

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

        3 結(jié)論

        6個品種淮山全粉的理化特性存在顯著差異。6個品種全粉中淀粉、總糖和蛋白質(zhì)含量分別為60.36~62.63%、72.32~78.77%和 12.0~13.0%,灰分為3.05~3.25%,脂肪含量約為0.5%,尿囊素、兒茶素、丁香酸和黃酮含量分別為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?;瓷饺鄣钠胶夂康停降葴鼐€屬于BET分類中的Ⅱ型吸附等溫線。桂淮6號、桂淮2號和桂淮3號淮山全粉平衡含水量高于其他品種。桂淮5號色澤最佳,碘藍值和白度最高,且丁香酸和黃酮含量最高。桂淮4號的持水力最佳,兒茶素含量最高。桂淮6號最短的分散時間,尿囊素含量最高,桂淮2號穩(wěn)定時間最長,但分散時間最長。桂淮1號凍融穩(wěn)定性最好,適合于用于冷凍食品加工。不同品種淮山全粉的性質(zhì)的差異可為品種選育、品種鑒定和開發(fā)應(yīng)用提供多種選擇,可根據(jù)不同加工領(lǐng)域的應(yīng)用需要,選擇不同品種淮山全粉。

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