不同品种紫薯全粉基本成分及特性研究

张 淼，李燮昕，张振宇，贾洪锋，李晓宾

（1.四川烹饪高等专科学校，四川成都 610100；2.四川紫金都市农业有限公司，四川成都610100）

紫薯又名黑紫薯，富含丰富的紫色素、花色素苷、胡萝卜素、粘液蛋白、多糖等营养物质。20世纪90年代，我国红薯研究人员从日本成功引进紫薯，目前主要种植的紫薯种类有：济薯18号、京薯6号、德国黑薯、山川紫等[1]。由于紫薯具有独特的营养价值和保健功能，深受消费者的亲睐。紫薯全粉是新鲜紫薯经去皮、护色、蒸煮、破碎和干燥后得到的包含除薯皮外全部干物质的粉状产品[2]，其化学成分除淀粉外，包含多种营养物质，保健功能成分损失率极低，属于薯类中高级增值产品。复水后紫薯全粉具备新鲜紫薯果肉色泽，风味和口感，其利用率可达85%以上。同时，将其作为辅料或添加剂添加到一些加工性食品中，既保留了紫薯的风味和口感，又增加了产品的感官特色。目前我国种植的紫薯品种繁多，主要研究方向为紫薯全粉加工工艺优化以及将紫薯全粉作为辅料的休闲食品开发，国内对红薯全粉特性研究的较多，但对紫薯全粉基本特性的研究不多，因此限制了紫薯全粉的精深加工。本文对不同品种的紫薯全粉的基本成分及特性进行了测定和分析，旨在为我国紫薯全粉的进一步加工提供理论基础和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

徐紫3-73、烟紫337、徐紫201、京6、宁紫1、山川紫 以上品种均由四川紫金都市农业有限公司提供；HCl、NaOH、无水乙醇、无水乙醚、3，5－二硝基水杨酸、醋酸铅、浓硫酸、硼酸、正辛醇、石油醚等实验室常用试剂 以上试剂均为分析纯；金龙鱼调和油市售。

Sh10A型水分快速测定仪 武汉创杰科技有限公司；BS224S型上皿电子天平 德国赛多利斯；TU-1800PC型紫外可见分光光度计 日本岛津；KDN-01A型定氮仪、SLQ-6型粗纤维测定仪 博大精科技实业有限公司；SX-4-10型马福炉 上海洪纪仪器设备有限公司；TCL-16C型离心机 常州普天仪器制造有限公司；NDJ-1型旋转粘度计 上海尼润。

1.2 实验方法

1.2.1 紫薯全粉的制备 根据本项目前期实验研究的结果，按照最佳制作工艺进行紫薯全粉的制备。

工艺流程：原料→清洗→去皮修整→切分→漂烫→蒸制→沥水冷却→干燥→粉碎→包装→成品。

操作要点：采用流动水清洗去除表面污垢；人工去皮后将薯块用流动水洗净，并剔除了芽眼及病变部分；将洗好的紫薯切成小块，体积为4cm×4cm×4cm，在沸水中进行漂烫8min，只有在漂烫熟化至一定程度后，紫薯的特征风味才能形成；捞出滤水冷却，冷却时间应满足使薯丁的中心温度降至25℃以下；在温度为60℃的条件下进行热风干燥，干燥后物料的水分含量控制在10%以下；利用粉碎机进行粉碎，然后过100目筛，即得到紫薯全粉。

1.2.2 实验方法

1.2.2.1 基本成分的测定[3]采用酸水解法测定淀粉含量；采用3，5－二硝基水杨酸比色法测定总糖含量；采用凯氏定氮法测定粗蛋白质含量；采用粗纤维测定仪测定粗纤维含量。

1.2.2.2 持水特性测定 吸水指数参照美国专利4110478中介绍的方法进行测定[4]，即取适当容积的离心管，称量后加入2g样品和30mL蒸馏水，充分混匀。将上述混合液在30℃的条件下水浴30min，每15min振荡一次，然后在转速3000r/min下离心15min，弃去上清液，倒置2min后称重，吸水指数（WAI）按式（1）计算。

1.2.2.3 持油特性测定 将5.0g样品置入试管中，称质量M1，用移液管准确加入30mL金龙鱼调和油，在沸水中加热20min，在3000r/min条件下离心15min，小心倾倒出上层游离油，然后将离心管倒置15min，沥尽油后称质量M2。持油能力（OHC）用1.0g样品所吸油的质量来表示[5]，按式（2）计算。

1.2.2.4 冻融稳定性测定 取适当容积的离心管，称量后加入2g样品和30mL蒸馏水，充分混匀。将上述混合液在沸水中水浴30min，每15min振荡一次，然后在转速3000r/min下离心15min，弃去上清液，倒置2min后称重m1，再将离心管放入-18℃冷柜中冷冻24h后解冻至室温，然后在转速3000r/min下离心25min，弃去上清液，倒置2min后称重m2，用冻融析水率来反应冻融稳定性的大小[6]。冻融析水率按式（3）计算。

1.2.2.5 透光率测定 将1g样品置于25mL具塞试管中，加入20mL 0.05mol/L的HCl溶液稍加振荡，静置24h，待沉淀完全后，取上层清液，以0.05mol/L的HCl作参比样，用1cm比色皿在670nm波长处测定紫薯全粉糊的吸光度A[7]。按照式（4）转化为透光率T。

1.2.2.6 流变特性测定 配制质量浓度为25%的紫薯全粉糊，使用旋转黏度计，选用21号转子，在29℃下测定其在不同转速下的黏度变化[5]。重复实验三次，取每次测定结果的平均值。

2 结果与分析

2.1 不同紫薯全粉基本成分比较

6种紫薯全粉基本化学成分见表1。由表1可以看出，徐紫3-73的淀粉含量高，适合制取紫薯淀粉；徐紫201的粗纤维含量高，可作为功能性食品利用；京6的蛋白质含量高，适宜进行产品精深加工；山川紫灰分含量高，表明其矿物质含量较高；烟紫337的总糖含量高；宁紫1各基本成分含量较为均一。

表1 各种紫薯全粉的基本化学成分（%）Table 1 Chemical composition of purple sweet potato flours（%）

2.2 不同紫薯全粉持水性比较

持水力的差异与淀粉内部束水的位置不同有关，主要是由淀粉分子内部羟基与分子链或水形成氢键和共价结合所致[5]。羟基与水分子结合的作用大于与淀粉分子的结合作用，则具有较高的持水力，反之则具有较低的持水力。持水力越大，在以紫薯全粉为基料的食品配方中加入的水量应增大。六种紫薯全粉的持水性见表2。由表2可以看出，烟紫337和山川紫具有较高的持水性，能够提高面团的吸水能力。而京6与徐紫201具有较低的持水性。研究发现持水性与直链淀粉的含量成反比[5]，由此可见，烟紫337和山川紫直链淀粉含量较低，京6与徐紫201支链淀粉含量较低。

表2 各种紫薯全粉的持水性Table 2 Water holding capacity of purple sweet potato flours

2.3 不同紫薯全粉吸油率比较

吸油率可以受很多因素的影响，如加工条件、蛋白质的种类、结构等，蛋白质中含非极性尾端较多的蛋白质含量越高，吸油率也较高[8]。以甘薯全粉为基料的食品配方中加油量的多少可以以甘薯全粉吸油率的高低来判断，吸油率越高，就可在配方中添加更多量的油脂。六种紫薯全粉的吸油率见表3。烟紫337与徐紫201吸油率较高，添加到煎炸食品及肉类制品中，可以形成一层屏障，防止水分的蒸发及油脂的散失，以改善产品的口感。

表3 各种紫薯全粉的吸油率Table 3 Oil holding capacity of purple sweet potato flours

表4 各种紫薯全粉的冻融析水率Table 4 Water holding capacity of purple sweet potato flours after freeze and thaw

2.4 不同紫薯全粉冻融稳定性比较

六种紫薯全粉的冻融析水率见表4。冻融稳定性与淀粉的结构有关，包括直支链淀粉比例、浓度及其他组分。所有含有直链淀粉的淀粉糊经过冷冻和解冻过程都会出现吸水现象，这种现象主要是由于在冷冻过程中直链淀粉与支链淀粉的直链部分通过氢键互相结合，产生结晶，发生凝沉，破坏糊的胶体性质，当解冻融化后析出水分[9]。冻融稳定性的评判指标为析水率，析水率越小，说明淀粉糊的冻融稳定性越好。由表4可以看出烟紫337和徐紫3-73冻融稳定性较好，适宜添加在速冻食品中。京6、徐紫201冻融稳定性较差。

2.5 不同紫薯全粉透光率比较

透光率大小的主要影响因素是全粉的来源和种类，其次是全粉中的淀粉在糊化后分子重新排列互相缔合的程度，高直链淀粉的淀粉分子流动力学半径较大，容易形成分子内氢键呈卷曲状态，全粉糊透明度较低[5]。紫薯全粉的透光率见图1。六种紫薯全粉透光率大小依次为：京6＜徐紫201＜徐紫3-73＜宁紫1＜山川紫＜烟紫337。京6与徐紫201全粉糊透明度较差，则直链淀粉含量较高，容易发生老化。山川紫与烟紫337全粉糊透明度较好，则支链淀粉含量较高。添加到烘焙食品中可延缓老化现象，增加产品的透明度。

图1 各种紫薯全粉的透光率Fig.1 Diaphaneity of purple sweet potato flours

2.6 不同紫薯全粉流变特性比较

六种紫薯全粉的粘度特性见图2。粘度大小依次为：宁紫1＜徐紫201＜山川紫＜京6＜徐紫3-73＜烟紫337。由图2中各曲线可以看出，在恒定的温度下，随着固定转子转速的提高，紫薯全粉原浆的表观黏度均呈下降的趋势，且表观黏度下降的速率逐渐趋于平缓，这说明存在剪切稀化现象[10]，6种紫薯全粉均属于假塑性流体。在紫薯全粉加工过程中，游离淀粉的含量表示细胞破损的程度，游离淀粉含量越高，细胞破碎度越大，全粉糊粘度就越高，徐紫3-73和烟紫337粘度较高，则游离淀粉含量较高，宁紫1和徐紫201表现出较好的耐剪切性，表明细胞完整度高，营养物质保留较好。

图2 各种紫薯全粉糊的粘度特性Fig.2 Viscosity of purple sweet potato flours

3 结论

实验通过对6种紫薯全粉的基本成分及特性的测定发现：

徐紫3-73淀粉含量最高，适宜制取紫薯淀粉；其具有较好的冻融稳定性，可作为辅料添加到速冻食品中。

烟紫337具有较高的持水性和冻融稳定性，可添加到速冻面点制品中提高面团的水合能力；其吸油率最高，适宜添加到油脂含量较高的食品中；透光率最高，则支链淀粉含量较高，能延缓食品老化，提高产品的透明度。

徐紫201透光率较低，直链淀粉含量较高，可增加产品的脆度；其吸油率较高，适宜添加到肉制品和煎炸食品中，增强产品风味，防止油脂散失。

京6蛋白质含量高，透光率低，直链淀粉含量高，抗拉伸力较强，能够增加产品的脆度和强度，适合添加到膨化食品中。

宁紫1表现出较好的耐剪切性，细胞完整度高，营养物质保留较好；蛋白质的结构符合FAO/WHO提出的参考蛋白质的模式[11]，添加到食品中能增强食品的营养价值。

山川紫持水性较高，可增强面团的水合能力；透光率较高，支链淀粉含量较高，能延缓面点制品的老化，提高产品的透明度和松脆性。

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