紫色馬鈴薯雪花全粉加工性能研究

童 丹，韓黎明，原霽虹，孫永軍，王 芳

（甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730000）

紫色馬鈴薯營養豐富，不僅含有普通馬鈴薯的營養成分，還富含抗氧化性成分花色苷[1]，具有更廣闊的應用前景。紫色馬鈴薯雪花全粉是將紫色馬鈴薯通過清洗、去皮、切片、漂洗、預煮、冷卻、蒸煮、制泥、干燥、破碎、包裝等工藝制備而成。紫色馬鈴薯雪花全粉及紫色馬鈴薯衍生品都很稀缺，隨著2015年國家實施馬鈴薯主糧化戰略，相關研發機構和學者培育紫色馬鈴薯優良品種、創新馬鈴薯主食加工新技術、研發主食消費的紫色馬鈴薯食品[2]。利用先進的生產加工技術，制得的紫色馬鈴薯雪花全粉所含的游離淀粉較少，且花色苷的保持率較高，因此其營養價值全面，加工性能更好[3,4]。仇干等[5]研究了紫色馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的理化特性，結果表明混粉較小麥粉營養更全面。目前，利用紫色馬鈴薯雪花全粉研制了品種繁多的功能食品，如薯條、薯片、饅頭、蛋糕、營養粉、米酒以及保健產品[6-13]。

本試驗以甘肅薯香園農業科技有限公司購置的雪花全粉為原料，對比分析了紫色馬鈴薯雪花全粉和普通雪花全粉的基本理化成分、品質特征指標以及食品加工特性，為紫色馬鈴薯雪花全粉制備、主食化、功能食品研發及產業化提供理論指導和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

定西市地產‘黑美人’紫色馬鈴薯雪花全粉、‘隴薯7號’馬鈴薯雪花全粉，由甘肅薯香園農業科技有限公司提供。

十二烷基硫酸鈉（SDS）；抗壞血酸標準液；酒石酸鉀鈉；鹽酸；氫氧化鈉；亞鐵氰化鉀；茚三酮；乙醇；葡萄糖標準液；醋酸鋅；碘標準液；丙三醇；硫酸銅；氨基酸標準品。以上試劑均為分析純，購于山東鑫澤化工科技有限公司。

FD-2A-80真空冷凍干燥機（上海繼譜電子科技有限公司）；J1-26高速組織搗碎機（常州市偉嘉儀器制造有限公司）；TANK ECO微波消解儀（上海新儀微波化學科技有限公司）；HH-8數顯恒溫水浴鍋（青島聚創環保集團有限公司）；BNX-S30超聲波清洗機（東莞市布蘭森超聲波設備有限公司）；TDL-80-2C離心機（上海儀天科學儀器有限公司）；Milli-Q?IX70XX超純水機[西格瑪奧德里奇（上海）貿易有限公司]；RC-FA-C電子分析天平（北京睿誠永創科技有限公司）；WZZ-2S自動旋光儀（濟南歐萊博技術有限公司）；LC-15C型高效液相色譜儀（日本島津公司）；DH700CD型便攜式色差測色儀（重慶市松朗電子儀器有限公司）；A388全自動氨基酸分析儀（德國曼默博爾公司）；UV-2450紫外可見分光光度計（日本島津公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 雪花全粉營養成分分析

雪花全粉中干物質分析參照GB 5009.3—2016進行[14]；蛋白質提取物測定采用Lowry法[15,16]進行；總淀粉測定采用旋光法[17,18]進行；直鏈淀粉測定采用T/GXAS222-2021[19]進行；還原糖測定采用GB 5009.7—2016[20]進行；維生素C測定采用GB 5009.86—2016[21-23]進行；灰分測定參照GB 5009.4—2016[24]進行；纖維素測定參照GB 5009.88—2014[25]進行；氨基酸測定采用GB 5009.124—2016[26]進行，評分（Amino acid score，AAS）按照公式（1）進行。

式中：Ax-雪花全粉中氨基酸的含量（g/kg）；As-FAO/WHO在此評分模式下同一種氨基酸的含量（g/kg）。

馬鈴薯雪花全粉中花色苷含量測定[15]：提取溶劑浸泡→超聲提取→大孔樹脂濃縮純化→雙波長光度法測定。精確稱量雪花全粉0.6 g于離心管中，向離心管中加30 mL提取溶劑（1% HCl：95%乙醇=70∶30），置于數顯恒溫水浴鍋中，50℃保持30 min，冷卻至室溫，超聲30 min，3 500 r/min離心20 min，準確量取2份5 mL上層清液于50 mL容量瓶內，分別用兩種不同pH的緩沖溶液（pH 1.0和pH 4.5）定容至50 mL，混勻，靜置2 h，作空白對照，分別在波長525和700 nm下測樣品溶液的吸光值，并計算馬鈴薯雪花全粉所含花色苷的量（X）（公式2、公式3）、花色苷的總量（M）（公式4）以及花色苷的保持率（MR）（公式5）。

式中：X-樣品花色苷含量（mg/100 g）；A-吸光值；ε-矢車菊素-3-葡萄糖苷消光系數，26 900 L/（mol×cm）；L-光程值，1 cm；V-樣品中提取液的體積（mL）；m-樣品的質量（g）；MW-矢車菊素-3-葡萄糖苷的摩爾質量（449.2 g/mol）；DF-提取液的稀釋倍數。

式中：M-馬鈴薯雪花全粉樣品中花色苷的總量（mg）；X-每100 g馬鈴薯雪花全粉中花色苷的含量（mg/100 g）。

式中：M0-鮮馬鈴薯中花色苷含量；M1-雪花全粉中花色苷含量。

1.2.2 雪花全粉品質特性指標分析

（1）全粉色澤分析法

雪花全粉的色澤測定參照全自動測色儀法分析[27]，用亨特均勻表色系統測定a*、b*、L*值，計算樣品的總色差（ΔE），見公式（6）。

式中：a*彩色指數-紅（+）/綠（-）值；b*彩色指數-黃（+）/藍（-）值；L*-為白度值（L*=100表示白色，L*=0表示黑色）。

式（6）中，下標帶0的參數為空白值。ΔE值越小，表明顆粒全粉色澤與原馬鈴薯色澤越接近。

（2）馬鈴薯雪花全粉碘藍值分析

馬鈴薯雪花全粉的碘藍值測定參見SB/T 10752—2012[28]進行。準確稱量0.50 g馬鈴薯雪花全粉于100 mL容量瓶內，用蒸餾水定容至100 mL，放入65.5℃數顯恒溫水浴鍋中，攪拌5 min，取出并靜置1 min，過濾，準確吸取2 mL濾液于100 mL容量瓶內，加入2 mL 0.02 mol/L碘標準液，用蒸餾水定容至100 mL?？瞻讓φ?，試劑空白調零點，測吸光值A650nm（E），計算雪花全粉的碘藍值（Iodine blue value，IBV），見公式（7）。

1.2.3 雪花全粉加工特性分析

（1）雪花全粉持水能力測定

準確稱取5 g雪花全粉（m）于50 mL離心管（m1）中，向離心管中加入30 mL蒸餾水，然后置于30℃數顯恒溫水浴鍋中，攪拌30 min，靜置冷卻至室溫，3 000 r/min離心20 min，棄去上清液，倒置5 min，稱量離心管和沉淀物的總質量（m2），計算雪花全粉持水率（Water holding capacity，WHC），見公式（8）。

（2）雪花全粉持油能力測定

準確稱取5 g雪花全粉（m）于50 mL離心管（m1）中，向離心管中加入30 mL食用油，然后置于30℃數顯恒溫水浴鍋中，攪拌30 min，靜置冷卻至室溫，3 000 r/min離心20 min，棄去上清液，倒置5 min，稱量離心管和沉淀物的總質量（m2），計算雪花全粉持油率（Oil holding capacity，OHC），見公式（9）。

（3）雪花全粉凍融特性測定

雪花全粉凍融特性測定參照Ahmed等[29]進行。準確稱取5 g雪花全粉于50 mL離心管（m1）中，向離心管中加入30 mL蒸餾水，將離心管置于數顯恒溫水浴鍋中，30℃攪拌30 min，冷卻至室溫，放入冰箱中，-18℃冷凍24 h，然后取出解凍至室溫，3 000 r/min離心20 min，準確稱其質量（m2），棄去上清液，倒置5 min，稱量離心管和沉淀物的總質量（m3），用析水率（I）來表示凍融穩定性的大小，見公式（10）。

（4）雪花全粉溶脹度和溶解度分析

馬鈴薯雪花全粉的溶脹度和溶解度分析按照Adeleke和Odedeji[30]方法進行。精確稱取1 g雪花全粉（m0）置于50 mL離心管（m1）內，向離心管中加入30 mL蒸餾水，搖勻，置于數顯恒溫水浴鍋中，100℃振搖30 min，4 000 r/min離心20 min，上清液倒入已恒重的干燥鋁盒中，在100℃數顯恒溫水浴鍋中蒸干水分，置于烘箱中，105℃下烘干至恒重（m2）；將倒掉上層清液的離心管倒置5 min，稱重（m3）（沉淀物和離心管總質量），然后置于烘箱中，105℃下干燥至恒重，再次稱重（m4），計算溶解度（S）（公式11）和溶脹度（B）（公式12）。

（5）雪花全粉沉淀值測定

雪花全粉沉淀值測定參照中華人民共和國國家標準（GB/T 15685—2011）[31]進行。

（6）雪花全粉最低膠凝濃度測定

馬鈴薯雪花全粉最低膠凝濃度分析按照仇干等[5]法進行。取若干支干凈試管，分別精確稱量一定量雪花全粉于試管內，向試管內分別加入5 mL純凈水，配制成一系列濃度為2%～20%的懸浮溶液，100℃恒溫數顯水浴鍋中加熱1 h，快速冷卻到4℃，在此條件下靜置2 h，然后倒置試管，并仔細觀察試管內樣品是否滑落，樣品不滑落的最低濃度則為最低膠凝濃度。

1.3 數據分析

采用SAS 9.2統計分析軟件對試驗結果進行數據分析。對每個成分指標和特性指標平行分析3次，求其平均值，用平均值±標準偏差來表示各項指標最終結果。

2 結果與分析

2.1 紫色馬鈴薯雪花全粉營養成分分析

紫色馬鈴薯‘黑美人’雪花全粉和‘隴薯7號’馬鈴薯雪花全粉的營養成分分析見表1。

表1 馬鈴薯雪花全粉營養成分分析Table 1 Analysis on nutritional components of potato flakes

與‘隴薯7號’馬鈴薯雪花全粉相比，紫色馬鈴薯‘黑美人’雪花全粉中游離淀粉含量較低，而蛋白質含量又顯著高于‘隴薯7號’雪花全粉，這是由原馬鈴薯中淀粉和干物質含量所決定的。紫色馬鈴薯雪花全粉灰分含量與‘隴薯7號’雪花全粉灰分含量較為接近；紫色馬鈴薯雪花全粉中維生素C含量較‘隴薯7號’雪花全粉顯著增加；紫色馬鈴薯雪花全粉還含有豐富的花色苷，且花色苷保持率較高，具有保健功能。

雪花全粉中氨基酸含量測定見表2。紫色馬鈴薯‘黑美人’雪花全粉中必需氨基酸（E）和氨基酸總量（T）較‘隴薯7號’雪花全粉高，紫色馬鈴薯雪花全粉中必需氨基酸（E）與非必需氨基酸（N）之比（E/N）、必需氨基酸（E）與氨基酸總量（T）之比（E/T）也較‘隴薯7號’雪花全粉高，均高于聯合國糧農組織（FAO）和世界衛生組織（WHO）提出的參考蛋白質（40%和60%）模式。結果顯示，紫色馬鈴薯雪花全粉中必需氨基酸含量高、組成比例均衡，營養價值高。因此，將紫色馬鈴薯雪花全粉與小麥粉混合加工食用，能大大提高小麥面粉中賴氨酸欠缺，從而使食品營養更全面。

表2 馬鈴薯雪花全粉氨基酸構成分析Table 2 Analysis on amino acid composition of potato flakes

2.2 雪花全粉品質特性指標分析

2.2.1 雪花全粉色澤分析

色澤是馬鈴薯雪花全粉的主要品質特征之一，雪花全粉色澤和原馬鈴薯薯肉色澤越接近，表明雪花全粉在生產加工過程中發生褐變的程度越小。感觀可見，紫色馬鈴薯‘黑美人’雪花全粉呈紫色，‘隴薯7號’雪花全粉呈淡黃色，兩者色澤都較均勻。利用全自動測色儀測定雪花全粉，測定結果表明（表3），紫色馬鈴薯雪花全粉與‘隴薯7號’雪花全粉的ΔE值分別為54.25±0.63和87.19±1.19，差異顯著（P＜0.05）；‘隴薯7號’雪花全粉的L*值高達85.43±0.42，而紫色馬鈴薯雪花全粉的L*值為53.89±0.20，白度值遠遠低于‘隴薯7號’雪花全粉；‘隴薯7號’雪花全粉a*值僅僅是-1.17±0.04，而紫色馬鈴薯雪花全粉a*值則高達8.21±0.30，紅色較‘隴薯7號’雪花全粉明顯增加。雪花全粉色澤與原料薯肉色澤相比，紫色馬鈴薯鮮薯L*值、a*值、b*值、ΔE值依次為51.39±0.18、8.68±0.21、-3.77±0.03和52.54±0.71，紫色馬鈴薯雪花全粉L*值、a*值、b*值、ΔE值依次為53.89±0.20、8.21±0.30、-4.10±0.03和54.25±0.63，紫色馬鈴薯加工成雪花全粉后色澤指標并無顯著（P＞0.05）變化，雪花全粉色澤與原料鮮薯色澤極其相近，加工過程較好的保留了色素。

2.2.2 雪花全粉碘藍值分析

碘藍值是衡量雪花全粉中游離淀粉含量高低的特性參數，游離淀粉含量與全粉碘藍值成正相關，而游離淀粉含量大小也是評價全粉品質的主要指標之一。紫色馬鈴薯雪花全粉碘藍值（6.57±0.35）較‘隴薯7號’雪花全粉（6.89±0.29）略低（表3），但差異不顯著。

表3 馬鈴薯雪花全粉理化指標分析Table 3 Analysis on physical and chemical index of potato flakes

2.3 雪花全粉加工性能分析

2.3.1 馬鈴薯雪花全粉持水能力和持油能力

雪花全粉的持水能力與其中游離淀粉含量及類型有關，直鏈淀粉含量與雪花全粉持水能力成正相關，而馬鈴薯雪花全粉持水能力是影響面團穩定性的主要因素。雪花全粉中蛋白質類型、性質、含量以及雪花全粉的生產加工條件等因素都會影響雪花全粉持油能力，比如雪花全粉持油能力與非極性末端蛋白質含量成正相關。紫色馬鈴薯‘黑美人’雪花全粉與‘隴薯7號’雪花全粉的持水能力、持油能力分析結果表明（表4），紫色馬鈴薯雪花全粉持油能力（2.987±0.07）g/g和持水能力（5.49±0.22）g/g較‘隴薯7號’雪花全粉（2.784±0.08）g/g和（4.19±0.12）g/g高，這可能是因為紫色馬鈴薯雪花全粉中直鏈淀粉、蛋白質含量均高于‘隴薯7號’雪花全粉。因此紫色馬鈴薯雪花全粉較普通馬鈴薯更適合加工成油脂含量較高的食品，比如桃酥等。

表4 馬鈴薯雪花全粉加工特性分析Table 4 Analysis on processing characteristics of potato flakes

2.3.2 雪花全粉凍融穩定性

馬鈴薯雪花全粉析水率分析結果表明（表4），紫色馬鈴薯‘黑美人’雪花全粉析水率（1.98±0.10）g/g較‘隴薯7號’雪花全粉（2.08±0.05）g/g低，但差異不顯著。如向小麥面粉中添加一定的馬鈴薯雪花全粉不僅可以增加食品的營養價值，也大大提高食品的凍融穩定性。

2.3.3 雪花全粉的溶解度和膨脹度

馬鈴薯雪花全粉的溶解度和膨脹度分析結果表明（表4），紫色馬鈴薯‘黑美人’雪花全粉的膨脹度（14.51%±0.10%）顯著高于‘隴薯7號’雪花全粉的膨脹度（13.01%±0.09%），且紫色馬鈴薯雪花全粉的溶解度（2.79%±0.07%）也略高于‘隴薯7號’雪花全粉的溶解度（2.68%±0.05%）。馬鈴薯雪花全粉的水溶能力以溶解度來衡量，結果表明，紫色馬鈴薯雪花全粉較‘隴薯7號’雪花全粉具有較好的水溶能力，但差異不顯著。

2.3.4 雪花全粉的沉淀指數

紫色馬鈴薯‘黑美人’雪花全粉沉淀指數（38.79±0.22）mL較‘隴薯7號’雪花全粉（36.45±0.18）mL顯著提高，因此紫色馬鈴薯雪花全粉可作為面包制作加工的絕佳添加基料。

2.3.5 雪花全粉最低膠凝濃度

最低膠凝濃度是物質膠凝能力的度量，受其中蛋白質、脂類以及碳水化合物等綜合因素的影響，最低膠凝濃度值越小，物質膠凝能力越強。紫色馬鈴薯‘黑美人’雪花全粉的最低膠凝濃度（6.36%±0.00%）略低于‘隴薯7號’雪花全粉（6.81%±0.00%），但差異不顯著。

3 討論

Friedman等[32]和Ngobese等[33]研究報道了不同馬鈴薯品種制備的全粉的理化性質及加工品質存在很大差異。本研究分析了紫色馬鈴薯‘黑美人’雪花全粉和‘隴薯7號’雪花全粉營養成分、品質特性指標以及加工特性。紫色馬鈴薯雪花全粉維生素C、蛋白質、必需氨基酸（E）與氨基酸總量（T）比值（E/T）等營養成分均高于‘隴薯7號’馬鈴薯雪花全粉，并且富含花色苷，是良好的天然色素資源，營養價值和保健功能更高，具有廣闊的開發應用前景。因此，將紫色馬鈴薯雪花全粉與小麥粉混合加工食用，能大大改善小麥面粉中部分營養成分不足的問題，從而使食品營養更全面[34]。

紫色馬鈴薯雪花全粉呈紫色，與原料薯薯肉顏色非常接近。通過對原料薯和雪花全粉中花色苷含量對比分析，結果表明全粉加工過程中花色苷保持好，色素損失率較低。紫色馬鈴薯雪花全粉中所含游離淀粉少，因此碘藍值較‘隴薯7號’馬鈴薯雪花全粉低，表明紫色馬鈴薯雪花全粉加工過程中細胞抗機械能力強，細胞受破壞程度較低，保持較好的完整性。

張杰[34]研究表明，馬鈴薯品種全粉的品質特性均存在顯著差異，‘下寨65’全粉色澤好、感官品質最佳，其灰分及脂肪含量最高，具有較高的持水能力、乳化性及溶解度，適宜加工水分含量較高的產品；‘青薯168’全粉的粗纖維含量最高，具有較高的持水能力、持油能力、乳化性、乳化穩定性及復水穩定性，適宜加工酥性馬鈴薯產品；‘樂薯1號’全粉的淀粉及水分含量最高，具有較高的乳化穩定性及復水穩定性，可直接用于復水要求較高的休閑食品的加工。而本研究表明紫色馬鈴薯雪花全粉持油能力、持水能力、沉淀指數、膨脹度加工特性指標均較‘隴薯7號’馬鈴薯雪花全粉高。凍融穩定性、溶解度、最低膠凝濃度與‘隴薯7號’雪花全粉接近。因此，紫色馬鈴薯雪花全粉較‘隴薯7號’雪花全粉具有更優的加工特性。

凍融穩定性能很好的反映食物抗冷凍、解凍等急劇物變的能力，表明食物在低溫生產加工以及低溫存貯過程中的穩定性，基于紫色馬鈴薯雪花全粉的這一優勢，其可作為速凍食品的加工基料。如向小麥面粉中添加一定的紫色馬鈴薯雪花全粉不僅可以增加食品的營養價值，也大大提高食品的凍融穩定性[34]。

馬鈴薯雪花全粉沉淀指數的測定原理是蛋白質與十二烷基硫酸鈉產生水合作用從而膨脹形成絮狀沉淀物，蛋白質含量越高，沉淀指數值越大，反之亦然。紫色馬鈴薯雪花全粉較‘隴薯7號’馬鈴薯雪花全粉具有更高的沉淀指數，從而說明其蛋白質含量更高，營養更豐富。

總體來看，紫色馬鈴薯雪花全粉在加工過程中極大限度保留馬鈴薯細胞的完整性，花色苷保持率較高，營養價值和保健功能俱佳。紫色馬鈴薯雪花全粉具有很好的加工性能，是生產薯泥、饅頭、糕點、代餐粉、營養粉等功能性食品的絕佳基料[35]，極大提高紫色馬鈴薯的附加值。以紫色馬鈴薯雪花全粉為基料的主食化產品、特色功能性食品加工工藝研發及產業化將成為馬鈴薯主食化發展新的增長點，具有廣闊的開發利用前景。