紫甘薯初加工产品糊化过程中花青素的浸出特性

魏传斌 张萍

摘要 [目的]探索紫甘薯高效开发利用的方法。[方法]对2种特定温度下烘干的紫甘薯初加工试样进行模拟糊化，测定糊化不同阶段糊化醪中花青素的浸出量。[结果]紫甘薯粉在糊化时，90 ℃程序升温至95 ℃过程，花青素的浸出速率最大。95 ℃保温结束时，达到最大浸出量。相比110 ℃烘干，紫甘薯60 ℃烘干试样花青素保留量大，最大浸出量大，最大浸出率高。[结论]紫甘薯通过较低温度烘干加工，同时适当缩短90 ℃程序升温前的糊化程序有利于花青素的保留与浸出。

关键词 紫甘薯；花青素；糊化；浸出

中图分类号 S632 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）31-11075-03

Anthocyanins Infusion Character in Gelatinization of Solanum tuberdsm Primary Processing Product

WEI Chuanbin， ZHANG Ping

（College of Life Science， Jianghan University， Wuhan， Hubei 430056）

Abstract [Objective] To explore the method of Solanum tuberdsms high effectively development and utilization.[Method] We gelatinize two Solanum tuberdsm product in specific centigrade and examine the amount of infused anthocyanin during different periods. [Result] After gelatinization， anthocyanin has the highest rate of infusion during 90 ℃ to 95 ℃. Compared with drying on 110 ℃， Solanum tuberdsm has the highest preserved content and infusion rate on 60 ℃. [Conclusion] For Solanum tuberdsm， drying working at low centigrade， with shortening the time of gelatinization before 90 ℃， may be useful for the preservation and infusion of anthocyanin.

Key words Solanum tuberdsm； Anthocyanin； Starch gelatinization； Extraction

紫甘薯（Solanum tuberdsm）富含淀粉，可作为粮食及食品工业的原料。同时，它含有比普通甘薯更多的一些人体必需的微量元素、赖氨酸等^[1]，尤其是含有丰富的花青素，是一种天然食品调色原料^[2]，也对人体具有确定的保健功能^[3]。因此，紫甘薯已在近年得到广泛推广种植，也逐渐成为人们熟悉、认可的一种新型保健食品。 食品加工过程中，淀粉必需经过糊化，才能更好地被糖化酶作用，为机体消化、吸收、利用^[4]。花青素也只有从原料内部浸出，才能被机体吸收，对机体产生保健效果。但是，花青素在紫甘薯的加工过程中容易流失或浸出不充分，使得紫甘薯的应用及其保健功能的充分发挥受到了限制。

紫甘薯生产季节性强，贮存不方便、运输成本高，因此，紫甘薯通常经过初加工，制成加工原料后再用于其他方面。笔者旨在通过对2种特定温度烘干的紫甘薯制成初加工原料（紫甘薯粉），对其中的花青素在模拟糊化条件下的浸出特性进行研究，探索具有较高花青素保留量、浸出率的紫甘薯高效开发利用方法，为紫甘薯的深加工提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 供试原料 由武汉润农科技公司種植并提供供试紫甘薯（渝紫263）。

1.2 试验方法

1.2.1 紫甘薯烘干初加工试样的制备。

根据花青素的热稳定性性质，花青素在60 ℃以下比较稳定^[2]。谷物、粮食及其他植物组织材料等进行干物质量测定，一般采用110 ℃快速烘干脱水干燥^[5]，因此，试验选择60、110 ℃ 2个特定温度对紫甘薯进行初加工试材的制备。

鲜紫甘薯洗净、沥干、去皮、切片（0.3～0.4 mm厚），60和110 ℃鼓风干燥至恒重（记录烘干前、后的质量，计算含水率），粉碎（50目），装瓶备用（分别为试样1和试样2）。

由于花青素具有高活性，温度、pH、氧气、抗坏血酸、金属离子等因素都能对花青素的稳定性产生影响。所以，初加工试验样品制备时，使用塑料砧板与陶瓷刀具，并且操作速度要快。

1.2.2 紫甘薯烘干初加工试样花青素含量的测定。参考刘桂玲等的方法^[6]，采用柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液法抽提并测定、计算。

花青素含量C=1/958×V/100×1/m×A525×1 000 000

式中，C为花青素含量（mg/kg鲜薯）；1/958为花青素的经验吸收系数；V为定容体积（100 ml）；m为与试验称取试样相当的鲜薯质量（g）；A525为试验测定时，花青素抽提液在525 nm处吸光度；1 000 000为单位转换校正值。

分别称取1 g左右的紫甘薯初加工试样（试样1、试样2），分别放入50 ml带刻度、带塞的玻璃质离心管中，加抽提液（0.1 mol/L柠檬酸标准溶液：0.2 mol/L磷酸氢二钠标准溶液=15.89∶4.11V/V）至50 ml刻度，盖塞，在60 ℃恒温水浴锅中保温2 h，取出自然冷却后，用100 ml容量瓶定容，避光静置2 h（其间多次摇匀）。然后取适量混合液于离心管中，4 000 r/min离心3 min，取上清液，以抽提液为参比，测定其在525 nm时（1 cm厚度比色皿）的吸光度（A525）。每个试样的测定重复3次，分别计算出花青素含量后，取平均值，为试样花青素含量的最终结果。

1.2.3 紫甘薯烘干初加工试样的糊化及糊化过程中花青素浸出的测定。

1.2.3.1 试样的模拟糊化。

糊化程序参考常宗明等的方法^[7]。

分别称取20 g试样（试样1、试样2），加200 ml蒸馏水（即料水比为1∶10 g/ml）于500 ml三角瓶中，搅拌配成样品乳，置于程序控温水浴锅中，按以下设定程序进行糊化。①

50 ℃保温30 min→②程序升温（升温速度1.5 ℃/min）至90 ℃→③90 ℃保温20 min→④程序升温（升温速度1.5 ℃/min）至95 ℃→⑤95 ℃保温15 min→⑥自然冷却至50 ℃，模拟糊化试验结束。

1.2.3.2 花青素的浸出量、浸出率、浸出速率的测定。

糊化样品乳置于程序控温水浴锅后，分别在50 ℃保温30 min末（糊化过程1）、升温至90 ℃初（糊化过程2）、90 ℃保温20 min末（糊化过程3）、程序升温至95 ℃初（糊化过程4）、95 ℃保温15 min末（糊化过程5）、自然冷却至50 ℃（糊化过程6）时，用吸管取适量的糊化样品乳，置于离心管中，4 000 r/min离心3 min（样品乳黏度过大时，根据黏度情况用去离子水按一定比例稀释，后续计算时注意校正），再取离心后的上清液在波长525 nm条件下按要求测定吸光度A525。

花青素浸出量的计算：

C1=1/958×V1×1/m1×A′525×10 000

式中，C1为不同阶段的糊化样品乳离心后上清液中花青素浸出量（mg/kg鲜薯），m1为试样质量（g），V1 为配制糊化样品乳总体积（ml）；A′525 为在糊化不同阶段的样品乳离心后上清液的吸光度（此式由刘桂玲等的方法中的计算公式经试样的稀释倍数调整后得到）。

花青素最大浸出率的计算：

花青素最大浸出率（%）= 花青素最大浸出量（mg/kg鲜薯）/花青素含量（mg/kg鲜薯）×100

花青素在各糊化程序的浸出速率的计算：

花青素的浸出速率[mg/（kg鲜薯·min）]= 花青素浸出量差/浸出时间

2 结果与分析

将试样1与试样2 经过操作、测定、计算后得到的花青素含量、糊化试验过程不同时期花青素浸出量结果转换为图1； 试样1与试样2在糊化试验过程不同时期花青素的浸出率结果转换为图2； 试样1与试样2在糊化试验不同程序段花青素浸出速率结果转换为图3。

2.1 模拟糊化过程中花青素浸出量对比分析

从图1可以看到，在模拟糊化过程中，试样1花青素的总含量为180.83 mg/kg（鲜薯），最大浸出量（95 ℃保温15 min）为158.26 mg/kg（鲜薯）；试样2花青素的总含量为80.83 mg/kg（鲜薯），最大浸出量（95 ℃保温15 min）为66.54 mg/kg（鲜薯）。2种试样花青素的最大浸出均出现在95 ℃保温15 min结束时。

2.2 模拟糊化过程中花青素浸出率的对比分析

从图2可以看出，2种试样中的花青素从材料内部浸出，试样1主要发生在90 ℃程序升温至95 ℃期间（实现浸出93.20 mmg/kg，完成最大浸出量的58.89%），试样2主要发生在95 ℃保温15 min期间（实现浸出31.39 mmg/kg，完成最大浸出量的47.17%）。糊化程序的其他阶段，虽然持续时间较长，但花青素的浸出速率较低。

2.3 模拟糊化过程中花青素浸出速率对比分析 从图3可以看到，在模拟糊化过程中，试样1花青素的浸出速率最大为27.96 mg/（kg·min），发生在90 ℃升温至95 ℃期间，其次为1.66 mg/（kg·min）（50 ℃保溫30 min）、1.11 mg/（kg·min）（95 ℃保温15 min）。试样2花青素的浸出速率最大为3.63 mg/（kg·min），发生在90 ℃升温至95 ℃期间，其次为2.09 mg/（kg·min）（95 ℃保温15 min）、0.80 mg/（kg·min）（50 ℃保温30 min）。2种试样花青素浸出的最大速率均发生在90 ℃升温至95 ℃期间。

此外还可以看到，在糊化程序的程序升温至90 ℃期间，花青素的浸出量出现下降，浸出速率出现负值的现象，是因为在此期间，花青素的浸出量少，而温度的作用导致花青素的降解^[4]大于其浸出的缘故。

3 结论与讨论

食品原料中的淀粉为生淀粉，存在于淀粉颗粒内。初加工时的热作用，会改变淀粉颗粒的结构（颗粒的紧密性），温度不同，淀粉颗粒的紧密性也不同，这些改变都会影响其在糊化过程中淀粉的溶出（糊化）^[8]以及进入淀粉颗粒内部花青素的溶出（浸出）。110 ℃快速烘干相比60 ℃快速烘干，淀粉颗粒更加紧密，在糊化过程中，花青素浸出时间滞后，而且浸出速度慢、最大浸出率低。残留在淀粉颗粒内部的没有浸出的花青素，很难为机体吸收与利用，虽然此时的花青素依然具有其生物活性，但它对于机体来说，基本上是无效的。

同时，初加工温度不同，也会改变花青素的保留量。陈香颖等对不同烘干温度的紫甘薯材料花青素的测定分析表明，花青素的测定值存在极显著差异^[9]。60 ℃快速烘干后，紫甘薯粉花青素的保留值为180.83 mg/kg（鲜薯），110 ℃快速烘干后，紫甘薯粉花青素的保留值为80.43 mg/kg（鲜薯）。

另外，在糊化结束时，试样1和试样2的糊化样品乳由95 ℃自然降温至50 ℃后，离心上清液花青素含量均低于最大浸出时的花青素含量，原因是糊化淀粉冷却时形成淀粉凝胶重新吸附浸出于液体中的花青素所致。

从该试验可以看到，样品在模拟糊化过程中，90 ℃前的糊化程序结束时，花青素的浸出效果不显著。但是，90 ℃前的糊化程序对90 ℃后的糊化程序中花青素浸出产生如何影响。另外，料水比对花青素的提取（浸出）会产生影响^[10]，但料水比改变对糊化过程中花青素的浸出特性是如何产生影响等问题，有待进一步研究。

利用紫甘薯开发具有保健功能的新型食品，除了要考虑活性物质的含量之外，还要考虑活性物质是否能被机体有效利用的情况。因此，根据该试验的结果，建议紫甘薯在初加工时，在考虑生产周期、生产成本的前提下，尽可能地选择较低温度进行初加工，以提高初加工产品花青素的保留量。紫甘薯初加工制品在后续加工的过程中，在保证淀粉糊化和花青素浸出效果的前提下，不可缺少90～95 ℃的溫度作用，适当地缩短90 ℃前的加工时程。

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