李志洪， 申光輝， 宋春怡， 劉穎清， 魯家璇， 李小萌，陳安均， 張志清

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院, 四川 雅安 625014)

馬鈴薯營養(yǎng)豐富，是世界第四大糧食作物[1]。中國是馬鈴薯栽培和消費大國，其產(chǎn)量位居世界首位[2]。為了保障國家糧食安全，改善居民膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，中國政府2015年開始實施馬鈴薯主食化戰(zhàn)略，馬鈴薯主食化產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用取得了較大的進展。馬鈴薯全粉作為一種脫水馬鈴薯加工制品，包括雪花全粉和顆粒全粉，相對鮮薯具有品質(zhì)穩(wěn)定，方便儲運等優(yōu)勢，是全球馬鈴薯產(chǎn)品深加工的重要原料[3-4]。中國馬鈴薯全粉的加工生產(chǎn)起步較晚，技術(shù)相對落后，且以熟全粉為主。馬鈴薯熟全粉不僅加工能耗高，市場價格遠(yuǎn)高于小麥面粉等傳統(tǒng)谷物粉，且其中主要為高糊化度淀粉，在面包、饅頭、面條主食加工中的適用性較差[5]，限制了高品質(zhì)馬鈴薯主食產(chǎn)品的開發(fā)和市場銷售。為了降低馬鈴薯全粉生產(chǎn)成本，改善全粉加工特性，研究者主要關(guān)注于不同干燥技術(shù)方法和設(shè)備開發(fā)，如微波干燥、低溫冷凍干燥、低壓過熱蒸汽干燥、閃蒸干燥、射頻干燥等[6-7]，但這些技術(shù)相關(guān)設(shè)備較傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥復(fù)雜，投資成本高，生產(chǎn)中的應(yīng)用普及率并不高。目前對縮短馬鈴薯等原料干燥時間的前處理技術(shù)研究相對較少。

馬鈴薯生全粉是將護色后的新鮮馬鈴薯在淀粉糊化溫度以下經(jīng)脫水干燥而成。相較于馬鈴薯熟全粉，生全粉省去了蒸煮熟化工藝環(huán)節(jié)，加工能耗較低，同時生全粉中淀粉結(jié)構(gòu)完整性好，糊化度低，營養(yǎng)物質(zhì)破壞程度低，更適宜用作面條、饅頭等傳統(tǒng)中式主食的加工原料。研究表明，使用馬鈴薯生全粉制作的面條蒸煮品質(zhì)(蒸煮時間和斷條率等)優(yōu)于馬鈴薯熟全粉，高達(dá)50%的添加量對面條的蒸煮性質(zhì)、質(zhì)構(gòu)及感官評價影響均較小[8]。果膠是植物細(xì)胞中主要的非淀粉多糖成分，對果蔬等農(nóng)產(chǎn)品干燥過程中水分的擴散遷移具有限制效應(yīng)。馬鈴薯細(xì)胞壁果膠占細(xì)胞壁多糖物質(zhì)的50%[9]。果膠酶是食品飲料工業(yè)等領(lǐng)域廣泛使用的加工酶助劑，可通過水解果膠提高果蔬出汁率[10]。近年來，國內(nèi)外不少研究發(fā)現(xiàn)，通過果膠酶酶解預(yù)處理可降低植物組織中果膠含量，減弱水分子與果膠的親和力，提高組織內(nèi)部水分在干燥過程中的遷移速率，有效提高果蔬制品及其加工副產(chǎn)物的干燥速率和干燥效率[11-13]。因此，水解馬鈴薯薄壁細(xì)胞果膠質(zhì)分子，可能有助于提高生粉干燥過程中水分的擴散速率，縮短干燥時間，降低干燥能耗。目前國內(nèi)外尚未見采用果膠酶酶解預(yù)處理改善馬鈴薯生粉加工干燥特性的報道，果膠酶酶解預(yù)處理對制備的生全粉主要物質(zhì)組成及其加工特性的影響尚不清楚。

本研究利用果膠酶對生馬鈴薯泥進行酶解預(yù)處理，結(jié)合離心脫水工藝，考察不同酶解預(yù)處理時間對生馬鈴薯泥熱風(fēng)干燥特性的影響，同時分析酶解預(yù)處理對制備的馬鈴薯生粉(pectinase-treated native potato flour, PNPF)基本理化特性和加工特性的影響，希望為開發(fā)新的馬鈴薯生粉干燥前預(yù)處理技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯，希森6號品種，采購自雅安市雨城區(qū)農(nóng)貿(mào)市場。食品級液體果膠酶(5萬U/mL)，河北滄州夏盛酶生物技術(shù)有限公司。檸檬酸、抗壞血酸、亞硫酸鈉、咔唑等，分析純，成都科隆試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Satorius CP225D型電子天平，英國賽多利斯公司；SS300型三足式上部卸料離心機，張家港市永泰離心機制造有限公司；DK- 8D型電熱恒溫水浴鍋，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；FW400A型超微粉碎機，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；UV- 3100型紫外可見分光光度計，上海美普達(dá)儀器有限公司；Zeiss EVO- 18型電子掃描顯微鏡，德國卡爾蔡司公司；DHR- 1型流變儀，美國TA儀器公司。

1.3 實驗方法

1.3.1果膠酶酶解預(yù)處理及生粉的制備

將馬鈴薯去皮，切成2 mm厚薄片，浸入護色液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.08%的亞硫酸、質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的檸檬酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05%的抗壞血酸)護色10 min。將護色馬鈴薯片稍瀝干，放入料理機破碎20 s，收集薯泥，用0.5 mol/L檸檬酸調(diào)節(jié)pH值至3.5，按100 g/袋分裝至塑封袋，添加5 mL酶活單位為2萬U/mL果膠酶溶液，密封后置于45 ℃水浴鍋內(nèi)酶解60、120、180 min。酶解結(jié)束后立即冷卻，將樣品轉(zhuǎn)入200目尼龍纖維濾袋，用三足式上部卸料離心機離心脫水2 min，濾袋內(nèi)的馬鈴薯泥均勻鋪于搪瓷盤內(nèi)，50 ℃熱風(fēng)干燥至干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，粉碎過100目檢驗篩，分別制得60 min酶解預(yù)處理生粉(PNPF60)、120 min酶解預(yù)處理生粉(PNPF120)和180 min酶解預(yù)處理生粉(PNPF180)。將相同條件下制備的薯泥直接離心脫水2 min，50 ℃熱風(fēng)干燥至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%(干基)，并粉碎過100目檢驗篩，制備獲得馬鈴薯生粉(native potato flour, NPF)。將干燥至干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的不同馬鈴薯生粉保存于干燥器內(nèi)備用。

1.3.2生粉中果膠的定性與定量分析

采用剛果紅染色法[14]，結(jié)合光學(xué)顯微鏡對生粉中的果膠多糖進行觀察拍照。取0.1 g馬鈴薯生粉樣品溶解在2 mL蒸餾水中，加入2 mL 10 mg/mL的剛果紅染料，混勻，靜置5 min，4 000 r/min離心5 min。用蒸餾水反復(fù)洗滌沉淀至上清液無色透明，向沉淀物加入2 mL蒸餾水混勻，滴于載玻片，加蓋玻片于40×物鏡觀察細(xì)胞壁(剛果紅染色)的殘留情況。將干燥生粉粉末粘于導(dǎo)電雙面膠表面，真空噴金處理后，使用掃描電鏡觀察生粉淀粉顆粒結(jié)構(gòu)及細(xì)胞壁殘片。

采用堿提取法制備果膠提取液，咔唑硫酸比色法[15]測定生粉中果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3.3薯泥干燥特性分析

參照文獻(xiàn)[16]方法測定薯泥干燥過程中水分變化并繪制曲線：將薯泥裝入濾布，三足式上部卸料離心機離心2 min，離心分離后的薯泥鋪開于50 ℃熱風(fēng)干燥，每20 min稱重一次，干燥結(jié)束后，測定各樣品含水量，并按式(1)和式(2)計算干燥過程中不同干燥時間的干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和水分比。以干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)對干燥時間做干燥過程曲線，并采用Page干燥模型[式(3)]進行擬合處理。根據(jù)擬合數(shù)據(jù)，代入Ct=10%及k、n值，按式(4)計算樣品干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)至10%時所用干燥時間。

(1)

式(1)中：Ct為t時刻樣品的干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；mt為t時刻樣品的質(zhì)量，g；m為樣品干燥后的質(zhì)量，g。

(2)

式(2)中：MR為水分比；Ct為t時刻樣品的干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；C0為初始時刻樣品的干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；Ce為干燥平衡時樣品的干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

MR=exp(-k·tn)。

(3)

式(3)中：k為干燥速率常數(shù)，1/h；n為待定常數(shù)；t為干燥時間，h。

(4)

式(4)中：T為干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至10%時所用干燥時間，h。

1.3.4生粉基本理化特性測定

參考GB 5009.3—2016[17]測定水分含量，參考GB 5009.5—2016[18]中凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量，參考GB 5009.4—2016[19]中淀粉類食品灰分測量方法測定灰分，參考雙波長比色法[20]測定直鏈淀粉和支鏈淀粉含量，并計算總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)。參照文獻(xiàn)[21]方法測定生粉碘藍(lán)值。采用X-射線衍射(X-ray diffraction patterns，XRD)分析樣品相對結(jié)晶度變化，測試條件和相對結(jié)晶度計算參考Chen等[22]的方法。

1.3.5生粉加工特性分析

1)溶解度和溶脹度測定。參考Kim等[14]的方法，分別測定50、60、70、80、90 ℃下生粉樣品溶解度和溶脹度。

2)持水性和持油性測定。參考文獻(xiàn)[23]測定生粉樣品持水性和持油性。

3)凍融穩(wěn)定性測定。參考張艷榮等[23]的方法，以析水率(%)表示凍融穩(wěn)定性。

4)糊化特性的測定。采用DHR- 1流變儀測定樣品糊化性質(zhì)。準(zhǔn)確配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的生粉水溶液，測定前使用磁力攪拌器使樣液充分混合均勻。采用40 mm平板夾具，平板間隙1 000 μm，添加樣品后邊緣涂抹甲基硅油防止測試過程水分蒸發(fā)。測試角速度1.0 rad/s，采點間隔10.0 s。采用Leivas等[24]設(shè)定的升溫程序。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實驗處理均重復(fù)3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示；數(shù)據(jù)采用SPSS 26.0軟件進行方差分析(ANOVA)，Duncan法進行多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 果膠酶酶解預(yù)處理對薯泥干燥特性的影響

圖1是果膠酶酶解預(yù)處理不同時間的馬鈴薯泥50 ℃熱風(fēng)干燥曲線。由圖1可知，整個干燥過程水分比MR呈下降趨勢，未酶解處理薯泥樣品(NPF)水分比下降較緩慢，而果膠酶酶解預(yù)處理薯泥(PNPF)相對較快。

圖1 果膠酶酶解預(yù)處理生馬鈴薯泥熱風(fēng)干燥曲線

果膠酶酶解預(yù)處理對薯泥干燥Page模型方程參數(shù)和干燥時間的影響，分析結(jié)果見表1。由表1可知，不同樣品干燥曲線模型的決定系數(shù)R2>0.98，表明Page模型適合描述馬鈴薯泥熱風(fēng)干燥過程。干燥速率常數(shù)k是Page干燥模型中用于描述干燥快慢的參數(shù)，k值越大，干燥速率越快。與未酶解處理相比，3個酶解預(yù)處理馬鈴薯泥樣品的Page模型參數(shù)k值均顯著提高，表明果膠酶酶解預(yù)處理可顯著提高生馬鈴薯泥干燥速率。薯泥干燥速率的提高可能與馬鈴薯薄壁細(xì)胞壁及細(xì)胞間隙的果膠被水解，使細(xì)胞間隙增大，水分向外遷移速率提高有關(guān)。由表1可知，與未酶解處理相比，酶解預(yù)處理薯泥樣品初始水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低。較低的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)是由于果膠酶分解了薄壁細(xì)胞間的果膠，使細(xì)胞間隙增大，在薯泥離心時水分更易分離。因此當(dāng)薯泥干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時，PNPF干燥所用時間較NPF減少了6.32%～7.81%。

表1 果膠酶酶解預(yù)處理對生馬鈴薯泥干燥Page模型參數(shù)及干燥時間的影響

2.2 果膠酶酶解預(yù)處理對馬鈴薯生粉基本理化特性的影響

2.2.1果膠酶酶解預(yù)處理對生粉微觀形貌和果膠含量的影響

植物細(xì)胞壁果膠等大分子具有較強的吸水和持水能力，為觀察果膠酶酶解預(yù)處理后馬鈴薯薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁中果膠分子分布的變化，采用剛果紅進行染色觀察，結(jié)果見圖2。圖2中PC為殘留的馬鈴薯薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁，ST為淀粉顆粒。

圖2中紅色為剛果紅染色后的果膠等細(xì)胞壁成分，其中NPF細(xì)胞壁果膠物質(zhì)量最多[圖2(a)]，而PNPF[圖2(b)、圖2(c)、圖2(d)]細(xì)胞壁果膠等非淀粉多糖物質(zhì)明顯減少；且隨著酶解時間增加，細(xì)胞壁果膠質(zhì)越來越少。

紅色物質(zhì)PC為殘留的馬鈴薯薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁，ST為淀粉顆粒。

不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉掃描電鏡下微觀結(jié)構(gòu)見圖3。圖3中PC為殘留的馬鈴薯薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁，ST為淀粉顆粒。由圖3可見，不同預(yù)處理條件下制備的生馬鈴薯粉中的淀粉顆粒呈規(guī)則的橢球形，結(jié)構(gòu)完整，表面光滑，與天然馬鈴薯淀粉顆粒相似[25]。生粉制備過程存在機械破碎處理，因此生粉中淀粉絕大部分以游離淀粉顆粒形式存在，同時可見薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁殘留物，部分黏結(jié)在淀粉顆粒表面[圖3(a)]，經(jīng)果膠酶酶解預(yù)處理制備的生粉中細(xì)胞壁殘留物明顯減少，且酶解時間越長，細(xì)胞壁殘留越少[圖3(b)、圖3(c)、圖3(d)]。對不同酶解時間預(yù)處理制備的生粉中的果膠定量分析結(jié)果見圖4。由圖4可知，馬鈴薯生粉的果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨果膠酶酶解預(yù)處理時間增加而顯著降低。

PC為殘留的馬鈴薯薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁，ST為淀粉顆粒。

不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。

2.2.2果膠酶酶解預(yù)處理對生粉水分、蛋白質(zhì)和灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉水分、蛋白和灰分等成分的影響結(jié)果見表2。由表2可知，未酶解處理馬鈴薯生粉NPF與3個不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉PNPF水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著性差異(P>0.05)；經(jīng)過果膠酶酶解處理，生粉中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.95%～1.56%，減少了24.64%～54.11%。生粉中蛋白質(zhì)的減少可能是薯泥離心過程中可溶性蛋白質(zhì)流失至離心汁液導(dǎo)致的。PNPF在酶解后完整的薄壁細(xì)胞結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)更容易從細(xì)胞內(nèi)流出，且隨著酶解時間的增長，薄壁細(xì)胞破損程度越大，蛋白質(zhì)損失越多。灰分是無機鹽類及其氧化物，由表2可知，酶解預(yù)處理降低了馬鈴薯生粉的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，表明酶解預(yù)處理使薯泥中無機鹽類成分更多地進入了離心汁液中。酶解預(yù)處理結(jié)合離心雖然能降低物料初始含水量，縮短干燥時間，但損失了部分游離淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸及礦物質(zhì)離子等成分，導(dǎo)致加工得率降低。因此，如何采取有效措施(如膜分離等)降低馬鈴薯生粉制作過程中離心環(huán)節(jié)導(dǎo)致的干物質(zhì)損失，盡量減小對制備得率帶來的不利影響，是該工藝應(yīng)用于生產(chǎn)實際需要進一步解決的問題。此外，研究離心環(huán)節(jié)產(chǎn)生的富含各類營養(yǎng)物質(zhì)成分汁液的再次轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，將其作為生粉加工的配套技術(shù)，也將促進該工藝的推廣應(yīng)用。

2.2.3果膠酶酶解預(yù)處理對生粉淀粉及其組成的影響

不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉淀粉及其組成分析結(jié)果見表2。由表2可知，果膠酶酶解處理制備的馬鈴薯生粉(PNPF)直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于未酶解處理生粉(NPF)。隨著酶解預(yù)處理時間增加，PNPF直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈上升趨勢，可能是因為在酶解的酸性環(huán)境(pH值=3.5)中，在檸檬酸的作用下，支鏈淀粉的A鏈脫離結(jié)晶區(qū)，成為游離的直連淀粉，同時B鏈也可能發(fā)生脫離C鏈或者斷裂，形成了更多的直連淀粉[26]；酶解和離心預(yù)脫水處理使水溶性蛋白和果膠等物質(zhì)損失，導(dǎo)致制備的生粉總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定結(jié)果略有升高。

表2 果膠酶酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉理化特性

2.2.4果膠酶酶解預(yù)處理對生粉晶體結(jié)構(gòu)的影響

圖5是不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉XRD圖譜。由圖5可知，與未酶解處理馬鈴薯生粉(PNPF)相比較，酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉(NPF)的吸收峰寬和峰型發(fā)生明顯改變，與傳統(tǒng)馬鈴薯全粉相比差異明顯。由于馬鈴薯熟全粉(cooked potato flour, CPF)在加工過程中經(jīng)高溫蒸汽熟化處理，淀粉糊化程度高，結(jié)晶結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，其XRD圖譜呈饅頭狀[27]。生粉樣品均呈現(xiàn)典型的B型淀粉特征，在5.6°、17.0°、23.0°和24.0°有較強的衍射峰出現(xiàn)。隨著酶解時間增加，5.6°的衍射峰減弱，這可能是由于酶解過程中長時間的較高溫度和酸性環(huán)境使淀粉發(fā)生酸改性，導(dǎo)致淀粉結(jié)晶區(qū)被破壞[28-29]。

圖5 果膠酶酶解預(yù)處理對馬鈴薯生粉晶體結(jié)構(gòu)的影響

不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉相對結(jié)晶度分析結(jié)果見表2。由表2可見，未酶解處理馬鈴薯生粉的相對結(jié)晶度最高，為26.29%，經(jīng)果膠酶酶解預(yù)處理后生粉的結(jié)晶度隨著酶解時間的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。酶解過程中淀粉分子結(jié)晶區(qū)緩慢解體，相對結(jié)晶度在120 min降低至20.89%，隨后淀粉分子重結(jié)晶，結(jié)晶度上升至24.45%。

2.2.5果膠酶酶解預(yù)處理對生粉碘藍(lán)值的影響

碘藍(lán)值是衡量馬鈴薯生粉中游離淀粉多少的指標(biāo)，反映了馬鈴薯細(xì)胞的破損程度[30]。不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉碘藍(lán)值分析結(jié)果見表2。由表2可知，所有樣品碘藍(lán)值處于5.07～12.17，均符合馬鈴薯生粉國標(biāo)限量(小于50)，其中PNPF樣品的碘藍(lán)值為5.07～5.60，顯著低于NPF的12.17，這是因為酶解破壞薄壁細(xì)胞細(xì)胞壁，游離淀粉更多地進入離心汁液中。

2.3 果膠酶酶解預(yù)處理對馬鈴薯生粉加工特性的影響

2.3.1果膠酶酶解預(yù)處理對生粉溶解度和溶脹度的影響

不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉溶解度和溶脹度分析結(jié)果見圖6。由圖6(a)可知，生粉溶解度隨溫度的上升而逐漸提高，這與Lu等[31]的研究結(jié)果一致。升溫至70 ℃時，溶解度達(dá)到峰值，且此溫度下PNPF180樣品溶解度為30.00%，顯著高于NPF(溶解度22.00%)。不同PNPF溶解度均高于NPF，這與酶解預(yù)處理破壞薄壁細(xì)胞細(xì)胞壁，使淀粉等成分更易溶于熱水有關(guān)。此外，在pH值3.0、45 ℃水浴酶解預(yù)處理時，淀粉顆粒與水接觸，在此期間淀粉可能發(fā)生檸檬酸酸改性。淀粉分子與檸檬酸發(fā)生酯化，淀粉的交叉鏈接增加，從而提高淀粉分子在水中的溶解度[28-29]。隨著酶解時間延長，淀粉酸改性程度增強，溶解度逐漸提高。

圖6 果膠酶酶解預(yù)處理對馬鈴薯生粉溶解度和溶脹度的影響

由圖6 (b)可見，馬鈴薯生粉溶脹度隨著溫度升高而增大，這與Gunaratne等[32]研究結(jié)果一致。PNPF樣品的溶脹度在70～90℃范圍內(nèi)高于NPF，這可能與PNPF樣品中的支鏈淀粉含量較高有關(guān)。Tester等[33]研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致淀粉膨脹的主要原因之一是淀粉顆粒中的支鏈淀粉含量。此外，Shi等[34]發(fā)現(xiàn)，果膠等陰離子多糖的陰離子基團和馬鈴薯支鏈淀粉分子上的磷酸基團相互排斥能抑制馬鈴薯淀粉顆粒的膨脹。因此，酶解預(yù)處理導(dǎo)致生粉溶脹度的增大還與果膠分子被水解，解除了其對淀粉膨脹的抑制效應(yīng)有關(guān)。

2.3.2果膠酶酶解預(yù)處理對生粉持水性和持油性的影響

持水力的差異主要是由淀粉分子內(nèi)部羥基與分子鏈或水形成氫鍵和共價結(jié)合所致，羥基與淀粉分子結(jié)合的作用大于與水分子的結(jié)合，表示持水力低，反之則表示持水力高[23]。馬鈴薯生粉的持水能力對其在食品配料中的應(yīng)用有一定的參考意義，應(yīng)用較強持水特性的原料加工的產(chǎn)品能夠保持良好的質(zhì)地特性，延長貨架期。不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉持水力分析結(jié)果見表3。由表3可知，PNPF的持水性為16.55～17.62 g/g，較NPF(持水性11.78 g/g)提高了40.49%～49.58%，這是因為酶解處理使薄壁細(xì)胞內(nèi)容物流出，大量淀粉暴露出來，增加了比表面積，使得在淀粉分子內(nèi)部羥基和水的親和力不變的情況下，更多的游離淀粉使得PNPF持水能力大大增加。

生粉的持油性在其加工應(yīng)用中發(fā)揮著非常重要的作用，生粉的吸油性高可幫助減少脂肪滲出，可增強產(chǎn)品風(fēng)味，改善口感，延長保質(zhì)期，特別是在焙烤食品和肉制品中。不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉持油性結(jié)果見表3。由表3可知，PNPF的持油性為1.09～1.26 g/g，均低于NPF(持油性1.33 g/g)，其中PNPF60持油性相對較高，且隨酶解時間增加持油性呈下降趨勢，這與酶解破壞薄壁細(xì)胞細(xì)胞壁有關(guān)。這是因為酶解時間越長，薄壁細(xì)胞破壞程度越大，含非極性尾端的蛋白質(zhì)等大分子隨水分在離心時損失越多，持油能力降低。

2.3.3果膠酶酶解預(yù)處理對生粉凍融穩(wěn)定性的影響

凍融處理后生粉析水率可反映其凍融穩(wěn)定性。不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉凍融析水率見表3。由表3可知，PNPF凍融析水率均低于NPF，較NPF(析水率53.76%)降低了26.23%～62.11%，表明PNPF的凍融穩(wěn)定性優(yōu)于NPF，其中PNPF180的析水率為20.37%，凍融穩(wěn)定性能最佳。淀粉質(zhì)原料良好的凍融穩(wěn)定性對低溫加工淀粉制品品質(zhì)的保持具有積極作用，本實驗結(jié)果表明，通過果膠酶酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉凍融穩(wěn)定性顯著改善，更適用于速凍水餃、湯圓等速凍米面制品的加工，可顯著降低此類產(chǎn)品的凍裂率，改善產(chǎn)品食用品質(zhì)。

表3 馬鈴薯生粉持水性、持油性及凍融穩(wěn)定性

2.3.4果膠酶酶解預(yù)處理對生粉糊化特性的影響

不同酶解時間預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉糊化特性參數(shù)測定結(jié)果見表4。由表4可知，所有樣品糊化溫度均在64.6～64.9 ℃，樣品間無顯著性差異。PNPF的峰值黏度隨著酶解時間呈現(xiàn)先降低再升高，最后下降的趨勢，其中酶解PNPF120峰值黏度最大(5.72 Pa·s)。馬鈴薯生粉黏度的變化不僅與淀粉的吸水膨脹有關(guān)，還與其中非淀粉類的果膠、蛋白質(zhì)等分子含量有關(guān)。PNPF60黏度的降低，可能主要與其中蛋白質(zhì)和果膠分子含量的降低有關(guān)；隨著酶解時間的增加，PNPF120黏度的增加可能是由于果膠分子大量水解而導(dǎo)致淀粉顆粒更易吸水膨脹；隨著酶解處理時間的延長至180 min，部分淀粉分子與檸檬酸可能發(fā)生一定程度的酯化反應(yīng)而發(fā)生酸改性，峰值黏度略有降低[28-29]。此外，酶解預(yù)處理顯著降低了生粉峰值溫度，縮短了峰值時間，所制備的生粉谷值黏度、最終黏度和回生值顯著降低。黏度是評價饅頭、面包等產(chǎn)品感官優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。研究表明，在馬鈴薯生全粉添加量超過20%后，饅頭黏度上升，比容下降，綜合感官評分呈現(xiàn)下降趨勢[2]。與傳統(tǒng)方法制備的馬鈴薯全粉相比，通過酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉(PNPF)因其最終黏度和回生值低，有較強的加工性能優(yōu)勢，可用于加工低黏度，不易回生的馬鈴薯主食產(chǎn)品。崩解值反映淀粉糊的熱穩(wěn)定性, 崩解值越大, 則淀粉糊穩(wěn)定性越差。酶解預(yù)處理制備的生粉崩解值均顯著高于未酶解處理樣品，表明酶解預(yù)處理降低了馬鈴薯粉糊的熱穩(wěn)定性。

表4 馬鈴薯生粉糊化特性參數(shù)

3 結(jié) 論

本實驗結(jié)果表明，果膠酶酶解預(yù)處理60～180 min減少了生馬鈴薯泥果膠含量，提高薯泥低溫(55 ℃)熱風(fēng)干燥速率，干燥時間縮短了6.32%～7.81%，果膠酶酶解預(yù)處理有助于進一步降低馬鈴薯粉生產(chǎn)成本。果膠酶酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉相對結(jié)晶度、蛋白質(zhì)含量、溶脹度、碘藍(lán)值和持油性降低，持水性提高，凍融析水率降低，說明果膠酶酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉持水能力增強，凍融穩(wěn)定性能提高，在速凍食品生產(chǎn)中具有潛在加工優(yōu)勢，有助于改善速凍淀粉類食品持水能力，降低產(chǎn)品流通中的開裂現(xiàn)象。糊化特性研究結(jié)果表明，果膠酶酶解預(yù)處理制備的馬鈴薯生粉峰值溫度下降，峰值時間縮短，崩解值上升，最終黏度降低，回生值下降，在改善中式馬鈴薯主食產(chǎn)品口感，提高產(chǎn)品品質(zhì)方面具有潛在的應(yīng)用價值。果膠酶酶解預(yù)處理可作為一種前處理技術(shù)改善馬鈴薯泥的干燥特性及所制備的生全粉加工特性。