顧曉敏，楊海龍，韓延超，牛 犇，陳杭君, ，郜海燕,

（1.溫州大學生命與環(huán)境科學學院, 浙江溫州325035；2.浙江省農業(yè)科學院食品科學研究所, 農業(yè)農村部果品產后處理重點實驗室, 浙江省果蔬保鮮與加工技術研究重點實驗室, 中國輕工業(yè)果蔬保鮮與加工重點實驗室, 浙江杭州 310021）

蓮藕（Nelumbo nuciferaGaertn），又名藕、荷藕等，是一種多年生水生草本植物[1]，含有淀粉、維生素、生物堿、類黃酮等多種營養(yǎng)物質和活性成分，具有較高的食藥用價值[2]。蓮藕在貯藏過程中極易褐變，為此常將其加工成蓮藕制品，目前市場上主要有藕粉[3]、蓮藕蜜餞[4]、蓮藕酒[5]等，其中藕粉產品最多。

藕粉又稱蓮藕淀粉，是經清洗、去皮、粉碎、勻漿、過濾、沉淀、干燥等步驟加工而成的淀粉類產品[6]。目前關于蓮藕淀粉理化性質的研究報道較多。路志芳等[7]優(yōu)化了蓮藕淀粉的提取工藝并對理化性質進行分析，蓮藕淀粉水分及直鏈淀粉含量分別為13.56%、23.74%，糊化溫度為60 ℃；當溫度逐漸升高時，蓮藕淀粉的膨潤力和溶解度也會隨之升高。MAN等[8]測定蓮藕淀粉的直鏈淀粉含量為23.9%，通過光學顯微鏡和偏光顯微鏡觀察到蓮藕淀粉形態(tài)為橢圓形顆粒和細長型顆粒。另外，已有研究表明不同品種蓮藕淀粉的理化性質具有較大的差異。GANI等[9]對印度的3個不同品種蓮藕的理化、形態(tài)和糊化特性進行了研究，不同品種蓮藕直鏈淀粉含量變化范圍為25.0%~30.0%，灰分含量沒有顯著差異；溶解度、膨脹度和吸水率等隨溫度的升高呈上升趨勢，不同品種的淀粉糊化特性也存在顯著差異。

全藕粉，又稱蓮藕全粉，是新鮮蓮藕經清洗、去皮、干燥、粉碎等步驟加工而成的產品，保留了除皮以外的全部干物質，包括蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質及膳食纖維等。余清清等[10]比較了蓮藕淀粉與超微全藕粉糊化特性的差異，研究發(fā)現(xiàn)超微全藕粉的糊化溫度、溶解度和膨脹度均高于蓮藕淀粉，糊化所需的能量低于蓮藕淀粉，超微全藕粉黏度低，穩(wěn)定性好，凝膠強度低，彈性好。張美霞等[11]觀察到全藕粉經超微粉碎后，大部分蓮藕淀粉顆粒被破壞，少數(shù)淀粉顆粒完整，只能看到部分未被破壞的棒狀淀粉顆粒的“X”形或殘缺的“X”形，不同粒度的超微全藕粉隨著粒度的減小，結晶區(qū)域減小，而非結晶區(qū)域增大。

綜上所述，蓮藕淀粉與全粉的理化性質具有一定的差異，其理化性質直接影響藕粉的加工特性。目前關于蓮藕淀粉與全粉特性研究集中于單一品種，而針對不同品種蓮藕淀粉與全粉顆粒形態(tài)及品質差異尚未見報道。因此，本文以6個不同品種蓮藕為研究對象，分別制備淀粉及全粉，分析其形態(tài)及品質的差異，為蓮藕淀粉與全粉產品的深加工提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蓮藕 2019年3月下旬種植于浙江省金華市農業(yè)科學院基地，2020年1月上旬采收；品種為‘鄂蓮1 號’、‘鄂蓮 6 號’、‘湖州中白荷’、‘杭州黃荷頭’、‘武義白姆食用藕’、‘細卜’分別編號為 L1、L2、L3、L4、L5、L6。

TA.XT.plus物性測定質構儀 Stable Micro Systems公司；DSC 1差示掃描量熱儀 梅特勒-托利多儀器設備有限公司；KS-520破壁機 廣州市祈和電器有限公司；TechMaster RVA快速粘度儀 波通瑞華科學儀器有限公司；XMTD-8222水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司；Free Zone.2.5plus真空冷凍干燥機 Labconco公司；AQ-180E食品磨粉機 慈溪市耐歐電器有限公司；GHROMA METER CR-400色差儀 日本KONICA MINOLTA公司；TM3000掃描電鏡 日立公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 蓮藕淀粉的制備 參考錢文文等[12]的實驗方法，略有改動。分別將6個不同品種新鮮蓮藕清洗干凈、去皮、切塊、勻漿、過濾，將過濾后的淀粉懸浮液沉淀至少1 h。濾渣加水反復過濾4~5次，直到上清液透明，經沉淀后得到下層淀粉，刮去上層雜質后放置于40 ℃烘箱內干燥24 h。為排除顆粒大小對其品質的影響，將干燥后的蓮藕淀粉研磨粉碎過80目篩，編號分別為 LS1、LS2、LS3、LS4、LS5、LS6。

1.2.2 蓮藕全粉的制備 參考張美霞[13]的實驗方法。分別將6個不同品種新鮮蓮藕清洗干凈，去皮、切塊、干燥。為排除顆粒大小對其品質的影響得，將干燥后的蓮藕全粉研磨粉碎后過80目篩，編號分別為 LW1、LW2、LW3、LW4、LW5、LW6。

1.2.3 色澤測定 使用手持色差儀對蓮藕淀粉及全粉進行色澤測定。在測定前使用白版進行校準，L*表示亮度。

1.2.4 顆粒形態(tài)觀察 參考CHEN等[14]的實驗方法并略作修改。通過掃描電鏡對蓮藕淀粉與全粉表面形態(tài)進行觀察。用雙面膠將樣品固定在樣品臺上，在真空條件下進行噴金處理，電壓為15 kV，將噴金處理后的樣品置于掃描電鏡（SEM）中進行觀察，淀粉顆粒形貌圖像放大倍數(shù)為×600。

1.2.5 淀粉糊透光度的測定 參考吳瓊等[15]的實驗方法。分別準確稱取0.25 g蓮藕淀粉與全粉置于不同試管中，加入25 mL蒸餾水配成質量分數(shù)為1%的淀粉乳，90 ℃水浴15 min，冷卻至室溫，用紫外分光光度計在620 nm處測定淀粉糊的透光率，以透光率表示淀粉糊透光度的大小。

1.2.6 熱力學特性測定 參考PUNIA等[16]的研究方法，略有改變。分別準確稱取4 mg（干基）蓮藕淀粉與全粉樣品于差示掃描量熱儀（DSC）專用鋁坩堝內，加入16 μL蒸餾水混勻后密封，室溫下平衡水分2 h。以空鋁坩堝作參比，使用DSC進行測定。測定程序為：以10 ℃/min的加熱速度從20 ℃加熱至120 ℃，氮氣流速為50 mL/min。

1.2.7 糊化性質的測定 參考LIU等[17]的實驗方法對蓮藕淀粉與全粉的糊化性質進行測定。分別準確稱取1.5 g（干基）蓮藕淀粉與全粉于不同的快速黏度儀（RVA）專用鋁罐中，加入25 mL蒸餾水，配制成6%的淀粉乳。測定程序為：50 ℃運行2 min，以12 ℃/min的速率從 50 ℃ 加熱到 95 ℃，在 95 ℃ 下保溫2.5 min，再以同樣的速率降到50 ℃。測定過程中，前10 s內攪拌速率為960 r/min，之后攪拌速率為160 r/min。

1.2.8 凝膠質構特性測定 參考ALI等[18]的研究方法。將1.2.7中測定糊化特性后的蓮藕淀粉糊與全粉糊使用保鮮膜進行密封，置于4 ℃冰箱中24 h后取出，室溫下放置2 h，將鋁罐放置于物性測定質構儀（TPA）載物臺上進行測定。測定程序：探頭為P/0.5，測前速率為 1.5 mm/s，測試速率為 1 mm/s，測后速率為1 mm/s，測試距離為15 nm，觸發(fā)力為3 g。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析（Duncan）并使用GraphPad Prism 8.3.0軟件進行作圖。每組試驗重復進行3次，實驗結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 不同品種蓮藕淀粉與全粉亮度差異

色澤是評價淀粉品質的重要指標之一，L*值是用來表示亮度的指標，L*值越大，表示樣品越亮越白[19]。由圖1可知，‘鄂蓮1號’淀粉與全粉色澤無顯著性差異（P>0.05），其余5個不同品種蓮藕淀粉與全粉色澤具有顯著性差異（P<0.05）?！跎?號’、‘湖州中白荷’、‘細卜’3個不同品種蓮藕全粉L*值顯著高于淀粉（P<0.05），表明其外觀品質較好?！贾蔹S荷頭’與‘武義白姆食用藕’全粉L*值顯著低于淀粉（P<0.05），其可能原因是該品種褐變度較高，發(fā)生了褐變，使其色澤較差，導致其外觀品質相對較差。

圖1 不同品種蓮藕淀粉與全粉亮度差異Fig.1 Different varieties of lotus root starch and whole flour brightness

2.2 不同品種蓮藕淀粉與全粉顆粒形態(tài)差異

植物來源、種植環(huán)境的差異，會導致淀粉顆粒的形狀不同，使其理化性質產生較大的差異[20]。通過掃描電鏡觀察蓮藕淀粉與全粉顆粒形態(tài)，如圖2所示，蓮藕淀粉與全粉顆粒表面形態(tài)具有較大的差異。蓮藕淀粉表面光滑，無裂痕，多數(shù)呈短棒狀，少數(shù)為橢圓形，部分蓮藕淀粉顆粒表面有凹陷，其中‘武義白姆食用藕’（LS5）蓮藕淀粉顆粒較小，多數(shù)淀粉顆粒表面有凹陷，其它各個品種蓮藕淀粉顆粒多為短棒狀且表面光滑。不同淀粉顆粒形態(tài)的差異可能是由于其生物學起源、植物的生理學差異而導致的[21]。蓮藕全粉表面粗糙且形狀不規(guī)則，可以清晰地觀察到膳食纖維，另外在蓮藕全粉中可以觀察到少量的短棒狀和橢圓形淀粉顆粒，其中‘鄂蓮1號’（LW1）全粉短棒狀淀粉顆粒最多，‘鄂蓮6號’（LW2）全粉中片狀的膳食纖維較多，可能原因是不同品種蓮藕中淀粉含量差異較大。張美霞等[11]在探究超微粉碎對蓮藕淀粉及全粉顆粒形態(tài)時發(fā)現(xiàn)，蓮藕淀粉顆粒表面光滑，大多數(shù)顆粒呈棒狀，全粉中可以觀察到膳食纖維，經超微粉碎后顆粒表面形態(tài)被破壞，這與上述觀察結果相一致。

圖2 不同品種蓮藕淀粉與全粉顆粒掃描電鏡圖Fig.2 SEM of different species lotus root starch and whole powder

2.3 不同品種蓮藕淀粉與全粉透光度差異

透明度直接影響淀粉產品的感官評價及消費者的接受度，淀粉糊透光度可以通過透光率進行判斷，透光率越大，表明透光度越大，反之越小[22]。由圖3可知，蓮藕淀粉的透光率顯著高于蓮藕全粉（P<0.05），表明其透光度較大。不同品種蓮藕全粉透光度無顯著性差異（P>0.05），透光度均較差。蓮藕全粉因其保留了全部的營養(yǎng)物質，如蛋白質、抗壞血酸、酚類物質、金屬離子等，在加熱后抗壞血酸氧化分解，多元酚氧化縮合反應、金屬離子氧化等一系列的非酶促褐變[23]，使藕粉糊的顏色透光率降低，透光度變差。不同品種蓮藕淀粉透光度具有一定的差異，‘杭州黃荷頭’（LS4）蓮藕淀粉透光度最大，但與‘細卜’（LS6）蓮藕淀粉無顯著性差異（P>0.05）?！跎?6號’（LS2）、‘湖州中白荷’（LS3）蓮藕淀粉透光度最小。產生上述現(xiàn)象的可能原因是不同品種中直鏈淀粉含量不同而導致的，直鏈淀粉含量較高時，直鏈淀粉的分子在水溶液中流動半徑大，造成溶液的空間位阻大，分子分散均勻，光線通過淀粉糊時可產生較多的反射和散射，透光度較低[24]。以上結果表明，蓮藕淀粉透光度較好，較為適合加工對透光度要求較高的產品。

圖3 不同品種蓮藕淀粉與全粉透光度Fig.3 Transmittance of different varieties of lotus root starch and whole powder

2.4 不同品種蓮藕淀粉與全粉熱力學特性差異

天然淀粉顆粒是一種多晶體系，淀粉顆粒分散在水中，當溫度升高時，淀粉顆粒吸水膨脹，此過程伴隨著能量的變化[25]。糊化溫度及反映了淀粉顆粒內部微晶部分的排列狀況及結晶度，結晶度越高，則糊化溫度越高，表明淀粉晶體結構越完整，越不容易被破壞[26]。如表1所示，‘杭州黃荷頭’（LS4）淀粉起始糊化溫度最高，為63.9 ℃，顯著高于其它品種（P<0.05），表明其淀粉顆粒具有更高的結晶度；‘鄂蓮6號’（LW2）蓮藕全粉起始糊化溫度最低，為55 ℃，表明其全粉顆粒的結晶度最低，二者差異顯著（P<0.05）。焓變值主要反映糊化時破壞淀粉雙螺旋結構（包括結晶區(qū)和非結晶區(qū)）所需的能量，而非破壞全部晶體部分所需的能量[27]?！跎?號’（LS2）蓮藕淀粉熱焓值最大，為15.3 J/g，表明其糊化時雙螺旋結構不容易遭到破壞；‘鄂蓮6號’（LW2）焓變值最低，為8.3 J/g，表明其糊化時雙螺旋結構更容易遭到破壞。YU等[28]測定了兩個不同品種蓮藕淀粉的糊化溫度、焓變值分別為69 ℃、75 ℃和11.2 J/g和13.3 J/g，本文測定的蓮藕淀粉的糊化溫度和焓變值與文獻的報道結果一致。本研究中6個不同品種蓮藕淀粉與全粉的熱力學特性間的差異，可能是由于淀粉粒的形狀、大小、直連淀粉含量及淀粉顆的晶型結構差異而導致的。

表1 不同品種蓮藕淀粉與全藕粉的熱學特性參數(shù)Table 1 Thermal characteristics parameter of starch from different lotus and whole-lotus powde

2.5 不同品種蓮藕淀粉與全粉糊化特性差異

淀粉是一種親水性膠體，在適當?shù)乃疁叵履軌蛭蛎浶纬删鶆虻暮隣钊芤海诉^程被稱為糊化，黏度增加為糊化最直接的表現(xiàn)，直接影響淀粉類食品的品質[29]。通過RVA測定了6個不同品種蓮藕淀粉及全粉的糊化特性，結果如表2所示，不同品種蓮藕淀粉與全粉的最高黏度、熱漿黏度、崩解值、冷膠黏度、消減值之間存在較大差異，但糊化溫度差異較小。糊化過程中，6個不同品種蓮藕淀粉的最高黏度、熱漿黏度、崩解值、冷黏粘度、消減值均顯著高于蓮藕全粉（P<0.05）。

表2 不同品種蓮藕淀粉與全藕粉的糊化特性參數(shù)Table 2 Pasting properties parameter of starch from different lotus and whole-lotus powder

最高黏度大小可以用來評估淀粉顆粒的膨脹性能，最高黏度越高，說明淀粉膨脹性能越好，反之淀粉的膨脹性能較差[30]，蓮藕淀粉與全粉最高黏度變化范圍分別為1009~1331 cP、586~887 cP，表明蓮藕淀粉顆粒膨脹性能高于蓮藕全粉顆粒。熱漿黏度是在冷卻過程中體系達到最低值的黏度，反映淀粉的熱糊穩(wěn)定性，熱漿黏度越大，淀粉熱糊穩(wěn)定性越好[31]。淀粉顆粒的穩(wěn)定性決定淀粉崩解值的大小，崩解值越小，淀粉糊穩(wěn)定性越好[32]。蓮藕淀粉與全粉熱漿黏度變化范圍分別是792~1062 cP、350~597 cP，蓮藕淀粉與全粉崩解值變化范圍分別為217~294 cP、223~319 cP。所以，蓮藕淀粉熱糊穩(wěn)定性較好。蓮藕淀粉與全粉冷膠黏度變化范圍為1079~1466 cP、430~757cP。消減值與淀粉的冷漿特性及老化特性有關，消減值越小，冷糊穩(wěn)定性越好，越不易老化[27]，蓮藕淀粉與全粉的消減值變化范圍分別為286~403 cP、77~160 cP表明蓮藕淀粉冷糊穩(wěn)定性較差，更容易發(fā)生老化。蓮藕淀粉與全粉糊化溫度變化范圍分別為69.9~72.5 ℃、68.6~71.7 ℃，平均溫度分別為 71.2、70.3 ℃，二者差異較小。項麗霞等[33]通過偏光十字消失法、差示掃描量熱分析法、動態(tài)流變儀法測定蓮藕淀粉糊化溫度分別為 63.8~71.8 ℃、63.5~74.7 ℃、60.1~66.2 ℃，不同測定方法會導致糊化溫度具有一定的差異，本研究通過快速黏度測定儀測定的糊化溫度與差示掃描量熱儀測定數(shù)值不同，但趨勢相同。上述結果表明，蓮藕淀粉膨脹性能、熱糊穩(wěn)定性整體較好，但冷糊穩(wěn)定性較差，更容易發(fā)生老化?！跎?號’蓮藕淀粉（LS1）與全粉（LW1）延展性、咀嚼性均最大，‘細卜’（LS6）蓮藕淀粉硬度最小，‘細卜’（LW6）蓮藕全粉硬度最大。因此可根據(jù)不同品種蓮藕淀粉與全粉間品質的差異，進行多種加工用途，滿足不同加工需求。

2.6 不同品種蓮藕淀粉與全粉凝膠質構特性差異

淀粉分子糊化過程結束后，淀粉糊會形成具有一定彈性和強度的三維網(wǎng)狀結構，這種凝膠質構特性反映了淀粉分子內部結構、分子質量大小、分子間距等性質。溫度、直鏈和支鏈淀粉含量以及鏈長分布等都會影響淀粉的凝膠質構特性，從而影響產品口感[34]。凝膠彈性反映的是淀粉凝膠受到徹底擠壓后，在一段時間內恢復變形的能力[35]。由表3可知，不同品種蓮藕淀粉凝膠彈性變化范圍為12.10~15.94 mm，蓮藕全粉凝膠彈性變化范圍為8.98~17.60 mm，其中‘鄂蓮 1號’（LW1）最小，為 8.98 mm，‘鄂蓮 6 號’（LW2）全粉彈性最大，為17.6 mm。

表3 不同品種蓮藕淀粉與全藕粉的凝膠質構參數(shù)Table 3 Gel textural-properties parameter of starch from different lotus and whole-lotus powder

凝膠的硬度越大，說明分子間的作用力較大，所形成的分子結構較穩(wěn)定，凝膠本身不易被破損[36]。不同品種蓮藕淀粉凝膠硬度變化范圍為8.70~13.21 g，‘細卜’（LS6）蓮藕淀粉凝膠硬度最小，為 8.70 g，‘武義白姆食用藕’（LS5）蓮藕淀粉凝膠硬度最大，為13.21 g，二者之間差異顯著（P<0.05）。蓮藕全粉凝膠硬度變化范圍為 7.90~14.84 g，‘鄂蓮 6 號’（LW2）全粉硬度最小，為 7.90 g，‘武義白姆食用藕’（LW5）蓮藕淀粉凝膠硬度次之，為 9.12 g，二者之間差異不顯著（P>0.05），‘細卜’（LW6）蓮藕全粉凝膠硬度最大，為14.84 g。硬度、咀嚼性與淀粉類食品品質呈負相關，即硬度與咀嚼度越大，淀粉類食品品質越差[37]。所以，‘細卜’、‘武義白姆食用藕’淀粉品質優(yōu)于全粉。

不同品種蓮藕淀粉與全粉凝膠咀嚼性變化范圍為分別為11.07~21.78 g、11.17~31.51 g，‘鄂蓮6號’（LS2）淀粉凝膠咀嚼性最小，為11.07 g，‘鄂蓮1號’全粉（LW1）凝膠咀嚼性最大，為 31.51 g，‘杭州黃荷頭’(LW4)全粉凝膠咀嚼性最小，為 11.17 g，‘鄂蓮6號’（LW2）全粉凝膠咀嚼性次之，為14.14 g，二者之間無顯著性差異（P>0.05）。由此表明，‘鄂蓮6號’品質較好。

不同品種蓮藕淀粉凝膠延展性變化范圍為5.19~8.95 mm，蓮藕全粉凝膠延展性變化范圍為5.10~9.98 mm，‘鄂蓮1號’全粉(LW1)凝膠延展性均大于其它品種，另外其淀粉與全粉咀嚼性凝膠均最大，所以該品種適合加工咀嚼性好、勁道感越強的淀粉類產品。唐小閑等[24]在研究黃原膠對蓮藕淀粉凝膠質構特性的影響發(fā)現(xiàn)，蓮藕淀粉與黃原膠添加比例為10:0時，蓮藕淀粉凝膠的硬度、咀嚼性為39.007、2.650 g，其結果與本文差異較大，彈性、延展性分別為9.862、12.562 mm，本研究結果與其相似。導致結果差異的原因可能時品種不同或測試條件不同而導致的[24]。

3 結論

以6個不同品種蓮藕為原料分別制備淀粉與全粉，通過對其微觀結構觀察及品質特性研究，得出以下結論：蓮藕淀粉表面光滑，呈短棒狀或橢圓形；蓮藕全粉表面粗糙且形狀不規(guī)則。蓮藕全粉色澤較好，但蓮藕全粉透明度顯著低于蓮藕淀粉，‘杭州黃荷頭’淀粉透光度最大，較為適合加工成對透明度較高的淀粉類產品?！跎?號’（LW2）蓮藕全粉起始糊化溫度、焓變值最低，在加工過程中需要的能量更少。蓮藕淀粉膨脹性能、熱糊穩(wěn)定性整體較好，但冷糊穩(wěn)定性較差，更容易發(fā)生老化?！跎?號’蓮藕全粉（LW1）延展性、咀嚼性均最大，‘細卜’（LS6）蓮藕淀粉硬度最小，‘細卜’（LW6）蓮藕全粉硬度最大。不同品種蓮藕淀粉與全粉品質特性間的差異較大，在實際生產中應根據(jù)其特性進行合理利用。