方東方，蔡 芳，李少斌，宦吉運(yùn)，施建斌，隋 勇，蔡 沙，熊 添，梅 新

（長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院1，荊州 434025）

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所2，武漢 430064）

（湖北中坪葛業(yè)開發(fā)有限公司3，襄陽 441614）

野葛（Pueraria lobata（willd.）Ohwi）隸屬豆科蝶形花亞科［1］。葛根是野葛植物的干燥根，不僅含有葛根素、黃酮類物質(zhì)、大豆苷等藥用活性成分，還含有膳食纖維、氨基酸及多種人體必需的微量元素等營養(yǎng)成分。因此其制作而成的葛根粉具有延緩衰老、解乏降脂、清熱解毒、解酒護(hù)肝等功效，兼具食用價(jià)值以及較高的醫(yī)用價(jià)值［2，3］。淀粉是葛根中的主要食用部分，約占葛根干質(zhì)量的32.3% ～37.9%［4］。

由于純正葛粉的成本很高，不少非法商人為了獲得更低的成本，選用一些廉價(jià)淀粉諸如木薯淀粉、土豆粉等摻入葛粉，以謀取更高的利益。國內(nèi)外的相關(guān)學(xué)者采用不同的方法對葛粉的摻假鑒別進(jìn)行了探究。Li等［5］將蓮藕粉、馬鈴薯粉和米粉摻入葛根粉中，采用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法可快速實(shí)現(xiàn)葛粉摻假的定性鑒別，該模型誤判率僅為6.7%。劉嘉等［6］采用傅里葉變換紅外光譜法對葛粉中分別摻入馬鈴薯粉和紅薯粉進(jìn)行鑒別，結(jié)果表明，葛粉、馬鈴薯粉、紅薯粉和不同比例混粉的二維主成分位于不同區(qū)域，葛粉與摻假葛粉間無重疊；該法對葛粉中摻入馬鈴薯粉的鑒別準(zhǔn)確率高達(dá)100%，對摻入紅薯粉的鑒別準(zhǔn)確率為93.3%。唐小蘭等［7］對葛根淀粉、百合淀粉等顆粒進(jìn)行顯微成像分析，從淀粉粒的形態(tài)特征等方面進(jìn)行鑒別，通過判斷A型、B 型淀粉粒的多少，能簡單快速的進(jìn)行粗略的摻偽量描述，但此方法只能粗略分析。

前人大多是對葛粉的摻假檢測方法進(jìn)行探究，而對摻假葛粉的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)進(jìn)行研究的相關(guān)文獻(xiàn)較少，因此本文將野葛淀粉與木薯淀粉進(jìn)行不同比例的混配，對其所含的基本成分及理化指標(biāo)進(jìn)行測定和分析，為葛粉的摻假鑒別提供參考，為市售葛粉的品質(zhì)鑒定和食品加工利用提供指導(dǎo)，進(jìn)而促進(jìn)葛粉產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

野葛淀粉、木薯淀粉。氫氧化鈉、鹽酸、無水乙醇、硫酸等試劑均為分析純；α －淀粉酶（30 U／mg）、糖化酶（105U／g）、胰蛋白酶（豬胰，2 500 U／mg）；1，1 －二苯基－ 2 －三硝基苯肼（DPPH）（純度＞97%）；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥97%）。

1.2 儀器與設(shè)備

QUANTA 200 掃描式電子顯微鏡；Mastersizer 2000 激光粒度儀；X＇Pert3PowderX 射線衍射儀；Nicolet iS50R傅里葉變換紅外光譜儀；Ta.XT 2i／50 質(zhì)構(gòu)儀；DV2TLVTJO 黏度計(jì)；SKD －08S2 紅外智能消化爐；K9840 自動(dòng)凱氏定氮儀；TGL－24MC 臺式高速冷凍離心機(jī)；GZX －9240 MBE 電熱鼓風(fēng)干燥箱；722N可見分光光度計(jì)；DSC 200 差示掃描量熱儀。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

野葛淀粉與木薯淀粉的混合：將野葛淀粉與木薯淀粉進(jìn)行不同比例混合均勻，即木薯淀粉摻入質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%、30%、50%、70%，測定原粉及混粉的基本成分與理化特性。

1.3.2 原粉的化學(xué)組分測定

淀粉、水分、蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、灰分含量分別按照GB／T 5009.9—2016、GB／T 5009.3—2016、GB／T 5009. 5—2016、GB／T 5009. 6—2016、GB／T 5009.88—2014、GB／T 5009.4—2016 的方法進(jìn)行測定。采用Megazyme直鏈淀粉／支鏈淀粉含量檢測試劑盒進(jìn)行直鏈淀粉的測定。

1.3.3 掃描電鏡觀察

將干燥過篩的淀粉樣品均勻的撒在粘有導(dǎo)電膠的載物臺上，用洗耳球吹去多余的淀粉顆粒。在真空條件下噴金處理，將處理后的淀粉放入樣品室觀察，并拍攝具有代表性的顆粒形貌照片［8］。

1.3.4 粒徑測定

以水為分散相，采用Mastersizer 2000 激光粒度儀，測定淀粉粒徑，粒徑用體積平均粒徑D［4，3］表示［8］。

1.3.5 X－射線衍射

取粉末樣品適量，置于玻璃凹槽，將表面壓平后，放置在X射線衍射儀試樣臺上，進(jìn)行對淀粉樣品的X射線衍射掃描。測定掃描范圍為2θ ＝3° ～45°，掃描時(shí)間5 min，步長0.013°［9］。

1.3.6 紅外光譜測定

稱取1 mg淀粉與100 mg溴化鉀粉末，充分混合后進(jìn)行壓片，采用紅外光譜儀于400 ～4 000 cm－1波數(shù)范圍內(nèi)掃描［10］。

1.3.7 凝膠特性測定

參考盧紫君等［11］的方法，稍作修改。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%的葛根淀粉溶液，沸水浴攪拌30 min至完全糊化，冷卻后于4 ℃下放置24 h，形成凝膠，采用質(zhì)構(gòu)儀測定其凝膠特性。測定參數(shù)為：探頭P36／R，下壓速度1.0 mm／s，測試速率1.0 mm／s，接觸后速度為1.0 mm／s，測定高度5 mm，停留間隔5 s，感應(yīng)力10 g，下壓深度為樣品高度的70%。

1.3.8 總黃酮含量測定

參考吳艷芳等［12］的方法，稍作修改。取1 g 樣品，加入10 mL 體積分?jǐn)?shù)為70%乙醇，于60 ℃、45 kHz條件下超聲提取1 h后過濾，收集濾液并定容至100 mL，250 nm下測定其吸光度A。按照回歸方程計(jì)算樣品中總黃酮含量，以蘆丁當(dāng)量（mg RE／g DW）表示。以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線：y ＝0.027 9x－0.014 6，R2＝0.999 2。式中y 為吸光度值，x 為蘆丁濃度。

1.3.9 抗氧化活性測定

參照陳蓬鳳等［13］的方法測定DPPH自由基清除能力和總還原能力，結(jié)果以VC 當(dāng)量（mg VC／g DW）表示。

1.3.10 熱力學(xué)特性測定

參考Hu等［14］的方法，稍作修改。稱?。?.0 ±0.1）mg淀粉至鋁坩堝中，加入10 μL去離子水，加蓋密封，室溫下平衡2 h，采用差示掃描量熱儀分析其糊化特性，以空坩堝為參比。測定參數(shù)：以10 ℃／min的升溫速率將坩堝從20 ℃升溫至120 ℃后，再以40 ℃／min速率從120 ℃迅速降至20 ℃，氮?dú)饬髁繛?0 mL／min。根據(jù)吸熱曲線計(jì)算得糊化起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、終止溫度（Tc）及糊化焓（ΔH）。

1.3.11 凍融穩(wěn)定性測定

參照高金梅等［15］的方法，稍作修改。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的淀粉乳，在沸水浴中不斷攪拌糊化30 min，冷卻后置于－18 ℃冰箱中24 h，自然解凍后以4 500 r／min離心10 min，分離上清液后稱量沉淀物的質(zhì)量，即為1 次凍融，依照此步驟進(jìn)行5 次凍融循環(huán)。

1.3.12 消化特性測定

參照Englyst等［16］的方法，稍作修改。取0.1 g淀粉樣品于50 mL離心管，加入15 mL 0.1 mol／L磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖液（pH ＝6.8），混合均勻后于沸水浴中糊化30 min。冷卻后加入5 mL 0.01 mol／L NaOH溶液，然后加入0.043 g α －淀粉酶、0.01 g 糖化酶和0.072 g胰蛋白酶（豬胰），使樣品在37 ℃水浴下恒溫振蕩3 h，于加酶后0、20、120 min 時(shí)分別取樣0.1 mL，加入0.5 mL 無水乙醇鈍化酶活性。用DNS 法測定還原糖含量。計(jì)算快速消化淀粉（RDS）、慢速消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）含量。

式中：G0為加酶后0min 所測的還原糖含量；G20為加酶后20 min 所測的還原糖含量；G120為加酶后120 min所測還原糖含量。

1.3.13 沖調(diào)特性測定

參照徐明生等［17］的方法，稍作修改。分別在100、95、90、85 ℃下配制質(zhì)量濃度為3%的淀粉糊溶液，在5 000 r／min下測定其黏度值。并繪制溫度－黏度關(guān)系曲線。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 16.0 和SPSS 25.0 對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，Origin2018 繪圖。每個(gè)實(shí)驗(yàn)做3組平行，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。以Duncan 檢驗(yàn)法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，同列不同小寫字母表示差異顯著（P ＜0.05）。

2 結(jié)果與討論

2.1 原粉的基本成分分析

表1 為原粉的基本成分含量。從表1 可以看出，2 種淀粉的純度及其他基本成分的含量均差異顯著（P ＜0.05）。淀粉顆粒的非晶態(tài)區(qū)主要由直鏈淀粉組成，對淀粉產(chǎn)物的性能起著重要的作用，不同的直鏈淀粉含量是影響淀粉理化性質(zhì)的重要因素［18］。

表1 原粉的基本成分（干基）

表2 淀粉粒徑分布

2.2 原粉及混粉的掃描電鏡觀察

由圖1 可知，木薯淀粉與野葛淀粉在形狀、顆粒大小方面區(qū)別明顯。野葛淀粉呈多邊形，少部分為圓球形，顆粒大小不一，表面光滑沒有裂縫；木薯淀粉呈圓球形及不規(guī)則半球體，表面有凹陷，少部分為多邊形。當(dāng)摻入10%的木薯淀粉時(shí)，可明顯看到有少量木薯淀粉顆粒，隨著摻入比例增加，木薯淀粉顆粒也越來越多。因此，當(dāng)野葛淀粉摻有木薯淀粉時(shí)，可以通過掃描電鏡進(jìn)行初步分析。孫亮等［19］通過感官結(jié)合光學(xué)顯微鏡觀察對葛粉的摻假進(jìn)行了鑒別，結(jié)果表明從感官方面可以初步鑒別摻假狀況，而光學(xué)顯微鏡可以準(zhǔn)確鑒別。

圖1 原粉及混粉的掃描電鏡圖（1 000 ×）

2.3 原粉及混粉粒徑分析

如圖2 可知，野葛淀粉平均粒徑和分布范圍分別為9.47 μm、0.48 ～26.31 μm，而木薯淀粉的平均粒徑和分布范圍分別為13. 72 μm、13. 33 ～14. 67 μm，這與王金夢等［20］研究結(jié)果一致。隨著木薯淀粉添加量升高，混粉的平均粒徑明顯增大。這一現(xiàn)象可歸因于木薯淀粉較大的平均粒徑及在混粉中的比例升高。粒徑增大導(dǎo)致與水分接觸的通道減少，在溶解時(shí)不利于水分傳導(dǎo)，從而影響野葛淀粉的溶解性［21］。可見，木薯淀粉的摻入會通過粒徑對市售野葛淀粉的性質(zhì)產(chǎn)生影響，測定粒徑能夠?qū)κ惺垡案鸬矸鄣漠a(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行初步判定。

圖2 淀粉粒徑分布圖

2.4 原粉及混粉的X－射線衍射分析

由圖3 可知，2 種淀粉及其混合物在15°、17°、23°附近都有明顯的衍射峰，而木薯淀粉在18°左右也有衍射峰，野葛淀粉在5.5°有衍射峰，則判斷，野葛淀粉的晶體類型為C 型，而木薯淀粉為A 型晶體結(jié)構(gòu)。木薯淀粉在23°左右的衍射峰較尖銳，而野葛淀粉在5°、23°左右的衍射峰較平緩。隨著木薯淀粉比例的增加，混粉在15°、23°左右的衍射峰強(qiáng)度相對野葛淀粉逐漸增強(qiáng)。Van等［21］對來自越南、日本、韓國的葛根淀粉進(jìn)行了研究，其葛根淀粉的X－射線衍射圖譜分別為A 型、C 型和B 型。說明不同地區(qū)的葛根淀粉有其不同的結(jié)構(gòu)特征。

圖3 原粉及混粉X－射線衍射圖

2.5 原粉及混粉紅外光譜分析

由圖4 可知，野葛淀粉與木薯淀粉存在相似的特征峰，且當(dāng)木薯淀粉含量增加時(shí)，吸收峰也相似，強(qiáng)度上存在差異。在3 400 cm－1附近有一個(gè)吸收峰極強(qiáng)且寬，其代表著O—H 的伸縮振動(dòng)吸收，2 928 cm－1處為—CH2的反對稱伸縮振動(dòng)，763 cm－1處代表著C—C鍵的伸縮振動(dòng)，930 cm－1附近的吸收峰為淀粉的非對稱環(huán)模式（α－1，4 糖苷鍵（C—O—C）的骨架振動(dòng)［23］。1 636 ～1 670 cm－1吸收峰對應(yīng)于酰胺基團(tuán)中C═ O 振動(dòng)，野葛和木薯在1 648 cm－1處有吸收峰。由圖4 可知，單一的紅外光譜圖并不能明顯區(qū)別木薯淀粉的摻入。

圖4 原粉及混粉紅外光譜圖

2.6 原粉及混粉凝膠特性分析

由表3 可知，野葛淀粉與木薯淀粉凝膠在硬度、膠黏性方面差異顯著（P ＜0.05），且硬度和膠黏性在木薯淀粉摻入后呈現(xiàn)上升趨勢，對原粉的質(zhì)地產(chǎn)生了影響。在內(nèi)聚性和彈性方面原粉與混粉差異不顯著（P ＞0.05），但是其混粉的參數(shù)值相對原粉升高，這表明木薯淀粉的摻入均對野葛淀粉的凝膠特性產(chǎn)生了影響。Seetapan等［25］利用木薯淀粉與米粉的混合來改善米粉凝膠的質(zhì)地，最后得出低溫冷凍可以保持混合凝膠的質(zhì)地穩(wěn)定性，延緩冷凍凝膠的質(zhì)地硬化，而本研究木薯淀粉的摻入使其質(zhì)地硬化，并不能保持野葛淀粉的穩(wěn)定。

2.7 原粉及混粉的總黃酮含量分析

葛根中的主要活性物質(zhì)為黃酮類物質(zhì)，葛根粉中含量較高。從圖5 可知，野葛淀粉的黃酮含量較低，這可能是淀粉的加工工藝對黃酮的含量產(chǎn)生了影響，從而導(dǎo)致其黃酮含量的流失。Kirakosyan等［26］對葛根及葛根淀粉中的黃酮含量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)來源于日本的商業(yè)淀粉（高度加工的純葛根淀粉）的黃酮含量很低，異黃酮含量未檢測到，而國內(nèi)加工的葛根淀粉具有較多的這類活性物質(zhì)。因此，改進(jìn)葛根中淀粉的分離工藝對活性物質(zhì)的保留具有重要意義。野葛淀粉和木薯淀粉的總黃酮含量差異顯著（P ＜0.05）?；旆酆螅傸S酮含量依次降低，含量在0.33 ～0.78 mg RE／g DW 之間，且與原粉之間含量差異顯著（P ＜0.05），說明木薯淀粉的摻入對野葛淀粉的總黃酮含量影響較大。

圖5 原粉及混粉的總黃酮含量

2.8 原粉及混粉抗氧化活性分析

由圖6 可知，當(dāng)木薯淀粉摻入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，混粉的總還原能力（0.19 mg VC／g）和DPPH 自由基清除能力（0.09 mg VC／g）均達(dá)到峰值，這可能是由于其在混粉中含量占比較低所致。而隨著木薯淀粉添加量升高，混粉的指標(biāo)未出現(xiàn)明顯變化。雖然天然野葛淀粉的抗氧化活性略高于木薯淀粉，但由于總黃酮含量均較低，導(dǎo)致其抗氧化能力并不具有顯著性差異（P ＞0. 05）。抗氧化活性測定并不能作為評價(jià)野葛淀粉產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。

圖6 原粉及不同比例混粉抗氧化活性

2.9 原粉及混粉熱力學(xué)特性測定

由表4 可知，野葛淀粉糊化起始溫度低于木薯淀粉且兩者間差異顯著（P ＜0.05），這與粒徑分布一致，即木薯淀粉粒徑較野葛淀粉大，顆粒較小的淀粉破裂膨脹所需溫度低，因此更容易糊化［27］。類似的，隨著木薯添加量增高，混粉的平均粒徑增加，越難糊化。不同比例混粉間峰值溫度、終止溫度、熱焓值均無顯著性差異（P ＞0.05）。隨著木薯淀粉含量增加，混粉的熱焓值逐漸降低。木薯淀粉的加入降低了混粉體系中水分的流動(dòng)性，造成了其結(jié)晶區(qū)的糊化不完全，原野葛淀粉的有序結(jié)構(gòu)被破壞，最終導(dǎo)致混粉的ΔH 隨著木薯淀粉添加量的上升而降低［28］，當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加至70%時(shí)，混粉中基本為木薯淀粉，因此熱焓值出現(xiàn)明顯升高。Han 等［29］研究了馬鈴薯淀粉和木薯淀粉在糊化過程中的變化，發(fā)現(xiàn)木薯淀粉在糊化的過程中顆粒僅有輕微的膨脹，且直鏈淀粉浸出量相對馬鈴薯更少，而本研究也與其一致，即摻入木薯淀粉后，混粉更難糊化。

表4 原粉及混合淀粉的熱力學(xué)特性

2.10 原粉及混粉凍融穩(wěn)定性分析

由圖7 可知，野葛淀粉的析水率較低，且經(jīng)過1次凍融后，析水率穩(wěn)定在42.53%，而木薯淀粉經(jīng)過3 次凍融后才逐步穩(wěn)定，析水率最終達(dá)到60.98%。直鏈淀粉含量越高，析水率越大［30］。在化學(xué)組分的測定中，野葛淀粉的直鏈淀粉含量較高，所以木薯淀粉較野葛淀粉有更高的析水率，即木薯淀粉的穩(wěn)定性較差，而隨著木薯摻入量的增多，混粉的析水率也逐漸增大，且經(jīng)過更多次數(shù)的凍融之后析水率才保持不變。說明木薯淀粉的加入，導(dǎo)致野葛淀粉的凍融穩(wěn)定性變差，從而會對食品的品質(zhì)造成影響。

圖7 原粉及混粉的凍融穩(wěn)定性

2.11 原粉及混粉的消化特性分析

如表5 所示，混粉與原粉之間的RDS 和SDS 無顯著差異（P ＞0. 05），但加入木薯淀粉后，混粉的RDS值由88.98%升至95.05%，而RS 值相對野葛淀粉較低，由原來的5.65%降低至0.37% ～1.59%。木薯淀粉的摻入，使混粉的RDS含量增加，SDS含量升高，RS含量降低，木薯淀粉的摻入會降低野葛淀粉的產(chǎn)品質(zhì)量。Guo等［31］研究表明，由于加熱作用，淀粉與酶相互作用的結(jié)晶區(qū)域被破壞，RS 值相對于未糊化葛根淀粉的值降低。陳剛等［32］研究發(fā)現(xiàn)，淀粉的糊化會導(dǎo)致RS含量降低，RDS的含量上升，SDS含量也升高，由熱力學(xué)測定結(jié)果可知，木薯淀粉的摻入導(dǎo)致混粉更難糊化，因此在木薯淀粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到70%時(shí)，相對于其他摻入量的混粉，RS 含量升高。由此，木薯淀粉的摻入對野葛淀粉RS 含量產(chǎn)生顯著影響（P ＜0.05），同時(shí)，在葛粉的食品研發(fā)過程中，有效控制其加工條件以保持產(chǎn)品最適SDS 和RS值十分重要。

表5 原粉及混粉的RDS、SDS和RS含量

2.12 原粉及混粉的沖調(diào)特性分析

葛根粉溶于水后，淀粉分子吸水延伸，可以達(dá)到穩(wěn)定的糊狀，其糊狀樣品的特性可用黏度進(jìn)行考量［33］。與木薯淀粉相比，野葛淀粉的黏度低，張鐘等［34］指出，直鏈淀粉的含量越高，糊化后黏度越低，且色澤更明亮。市售葛粉的沖調(diào)溫度在95 ℃以上，從圖8 可知，在溫度為95 ℃時(shí)，野葛淀粉、木薯淀粉及70%木薯淀粉，黏度均達(dá)到最大值，分別為216、671、550 cP；30%木薯淀粉的黏度在90 ℃達(dá)到最大值，10%木薯淀粉和50%木薯淀粉的溶液黏度比野葛淀粉高，因?yàn)橐案鸬矸圯^木薯淀粉黏度低，進(jìn)行混粉之后，隨著木薯淀粉含量的增多，黏度也隨之增大，對野葛淀粉的黏度影響較大。當(dāng)木薯淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最高值70%后，混粉糊黏度在不同溫度下較不穩(wěn)定，這是由于兩者的締合出現(xiàn)飽和，使混粉糊的黏度發(fā)生較大變化［35］。

圖8 原粉及混粉黏度－溫度關(guān)系曲線

3 結(jié)論

比較摻入木薯淀粉后的野葛淀粉原粉及其混粉之間的結(jié)構(gòu)及理化特性差異。結(jié)果表明，相對于野葛淀粉，混粉的膳食纖維、蛋白質(zhì)、灰分、直鏈淀粉、總黃酮含量相對降低。隨著木薯淀粉含量的增加，從掃描電鏡圖像可以明顯區(qū)分不同種類的淀粉顆粒、混粉的衍射峰強(qiáng)度發(fā)生輕微的變化，晶體類型并未改變、紅外譜圖也并未發(fā)生明顯變化、抗氧化能力降低、抗性淀粉的含量下降，即混粉并不能使餐后血糖降低、糊化起始溫度升高且差異顯著（P ＜0.05），說明混粉更難糊化、沖調(diào)性能以及凍融穩(wěn)定性變差、凝膠特性中硬度和膠黏性增加，從而使原粉的質(zhì)地變差。