红薯干表面白斑形成原因及组成成分分析

陈静萍王克勤 武小芬陈 亮 胡 蝶 齐 慧

(1. 湖南省农业科学院生物技术研究中心，湖南 长沙 410125；2. 湖南省农业科学院核农学与航天育种研究所，湖南 长沙 410125)



红薯干表面白斑形成原因及组成成分分析

陈静萍1王克勤2武小芬2陈 亮2胡 蝶2齐 慧2

(1. 湖南省农业科学院生物技术研究中心，湖南 长沙 410125；2. 湖南省农业科学院核农学与航天育种研究所，湖南 长沙 410125)

采用扫描电镜、傅立叶红外光谱及离子色谱对红薯干表面成分进行分析，并对不同储藏条件下红薯干产生白斑情况进行研究。结果表明：红薯干白斑中还原糖和总糖含量分别为636.76，961.34 mg/g，主要糖组成为半乳糖、葡萄糖、果糖和半乳糖醛酸。储藏150 d后发现，充氮包装最有利于红薯干白斑的生成，其次为真空包装，普通包装最少，25 ℃条件下储藏，3种包装红薯干白斑产生率分别为80.12%，64.38%，26.88%；储藏温度越高，白斑产生率越高，普通包装样品在4 ℃、室温和25 ℃条件下白斑产生率分别为10.00%，19.38%，26.88%。

红薯干；白斑；成分分析；储藏

红薯，为旋花科(Convolvulaceae)甘薯属一年或多年生草本植物，主产区位于北纬40°以南的温带南部、亚热带以及热带[1-3]。红薯营养丰富，每100 g 红薯约含碳水化合物29.5 g、蛋白质1.8 g、脂肪0.2 g、磷20.0 mg、钙18.0 mg、铁0.4 mg，胡萝卜素1.1 mg。此外，还含有丰富的维生素和氨基酸，如维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素C 和赖氨酸等，其中，赖氨酸是其他谷物所缺乏的，维生素B1和维生素B2分别比大米高6 倍和3倍[4-6]。随着生活水平的提高和科学技术的发展，红薯丰富的营养价值和良好的保健功能已经越来越受到国内外消费者的亲睐。

红薯作为中国主要的粮食作物，国内对其加工利用进行了大量的研究。目前以红薯为原料，生产的产品主要有红薯粉丝、红薯干、红薯淀粉、红薯膳食纤维、红薯饮料以及红薯膨化、油炸食品等[7-8]。红薯干是红薯深加工系列产品之一，具有甜软韧香、营养丰富的优点，并最大程度地保留了红薯的原有风味，深受消费者喜爱，具有很大的市场开发潜力。但是，在储藏销售过程中，红薯干表面会出现白色斑点(图1)，影响其外观品质。

目前均未见对红薯干表面出现白色斑点的系统分析，因此，本试验拟从食品安全角度对红薯干表面的白斑物质进行成分分析，并对不同储藏条件下红薯干白斑产生情况进行研究，旨在为探明红薯干白斑产生机理提供理论依据。

图1 白斑红薯干样品

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红薯干：生产日期为2013年12月28日，外观完好、无霉变、无白斑，水分含量为20%～22%；

丙三醇、3,5-二硝基水杨酸(DNS)、浓盐酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

氢氧化钠、乙酸钠：优级纯，上海沃凯试剂有限公司；

葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖、木糖、纤维二糖、半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸：色谱纯，美国sigma公司；

平板计数营养琼脂培养基、孟加拉红培养基：青岛海博生物技术有限公司；

试验用水为超纯水。

1.2 仪器设备

生化培养箱：SPX-250BS-II型，上海新苗医疗器械制造有限公司；

超净工作台：SW-CJ-1D型，苏净集团安泰公司；

高压灭菌锅：YXQ-LS-50S11型，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；

紫外可见分光光度计：UV-2450型，日本岛津公司；

扫描电镜：JSM-6380LV型，日本理学株式会社；

傅立叶红外光谱仪：Nicolet 670 FT-IR型，美国热尼高力公司；

离子色谱仪：ICS- 3000型，美国戴安公司；

60Co辐射源：源强7.4×1016Bq，湖南省农业科学院核农学与航天育种研究所。

1.3 试验方法

1.3.1 红薯干加工工艺 选取无病变、外观完整的新鲜红薯(永吉1号)，自然条件下放置15 d左右；清洗、削皮，放入清水中浸泡(不超过8 h)，然后捞出红薯进行高压蒸汽蒸煮；蒸熟后切成约150 mm(宽)×100 mm(厚)的条状；放入烘干房内烘干(50～80 ℃)，烘干后在蒸汽烘房内回润10 h。

1.3.2 储藏试验分组及处理方法 随机选取红薯干样品，按表1进行分组，每组分装红薯干样品80个(单个独立包装，每小袋红薯干样品重约15 g)，进行2次平行。普通包装充入空气，空气湿度大于50%；充氮包装，充入高纯氮气，氮气纯度为99.9%。储藏试验中，冷藏组置于4 ℃冰箱内储存；高温组置于25 ℃生化培养箱内储存；室温组直接存放于自然状态下，储藏过程中，每天记录储藏室温度的变化。分装后红薯干样品采用辐照杀菌，辐照剂量为8 kGy。于2014年1月1日进行储藏试验，储藏150 d，每30 d记录样品产生白斑红薯干数量，按式(1)计算红薯干白斑产生率。

表1 红薯干储藏试验分组

(1)

1.3.3 微生物测定

(1) 菌落总数测定方法：按GB 4789.2—2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》执行。

(2) 霉菌和酵母菌数测定方法：按GB 4789.15—2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》执行。

1.3.4 红薯干白斑样品的制备 采用刀片轻轻刮取红薯干表面白色斑点物质，于50 ℃干燥处理48 h，装入密封袋中，于干燥条件下储存。

1.3.5 扫描电镜 将干燥的白斑样品用导电性良好的粘合剂粘在金属样品台上，置于真空蒸发器中喷镀一层金属膜，置于扫描电子显微镜中观察。

1.3.6 FT-IR光谱 将白斑样品与干燥的KBr固体于玛瑙研钵中研磨混合均匀，压片，光谱扫描范围4 000～400 cm-1。

1.3.7 总糖与还原糖含量

(1) 还原糖测定：称取样品0.500 0 g，加蒸馏水定容至50 mL，配成0.01 mg/L的样品溶液。样品稀释至合适浓度，采用DNS法测定样品中还原糖的含量[9]。

(2) 总糖：吸取上述还原糖待测液，置于沸水浴中酸解0.5 h，调节pH至7.0～7.5，转移到50 mL容量瓶并定容，即为水溶性总糖待测液。然后采用DNS法测定样品中的总糖的含量[10]。

1.3.8 离子色谱测定白斑样品中糖组成

(1) 糖标准溶液的配置：准确称取葡萄糖、甘露糖、半乳糖、果糖、阿拉伯糖、木糖、纤维二糖、半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸各 0.100 0 g于100 mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度，取1.25 mL以超纯水稀释至25 mL，配成25 mg/L 的混合糖标准溶液。

(2) 样品处理：准确称取样品0.100 0 g于25 mL比色管中，加入约10 mL超纯水，混匀，45 ℃水浴30 min，冷却，定容至25 mL。根据样品浓度稀释成适合离子色谱检测的浓度，过0.20 μm纤维膜，备用。离子色谱测定参照文献[11]。

2 结果与分析

2.1 红薯干白斑物质成分分析

2.1.1 表观形貌结构分析 由图2可知，白斑物质有类似晶体的结构，但晶粒呈现不规则状。从扫描电镜图可初步判定白斑样品并非霉菌斑。此外，将白斑样品进行霉菌和菌落总数培养，均未有菌落生长。

图2 白斑样品电镜扫描图(a×5 000，b×1 000)

2.1.2 FT-IR光谱分析 由红外图谱分析可知，3 500～3 200 cm-1区域内3 351 cm-1处的吸收峰为O—H伸缩振动，3 000～2 800 cm-1和1 400～1 200 cm-1区域内的两组吸收峰分别为C—H 的伸缩振动和变形振动，1 200～1 000 cm-1处的一组吸收峰为C—O键的变角振动，通过这3组峰可以初步判定该样品是含糖化合物[12]。1 638 cm- 1处吸收峰判定其含有酮基可溶性糖类；1 000～800 cm-1出现吸收峰992，902 cm-1为六元环和五元环的C—O伸缩振动(环状)[13-14]。因此，从FT-IR测定结果可知，红薯干白斑样品为含糖化合物。

2.1.3 糖组成分析 由表3红薯干和白斑样品中总糖和还原糖含量分析结果可知，白斑样品中还原糖和总糖含量分别为636.76，961.34 mg/g，说明白斑样品中糖总量高达96.13%。此外，红薯干中还原糖和总糖含量也较高，因此，可推断红薯干表面产生的白斑物质，主要是储藏过程中红薯干表面或渗透到表面的糖溶液形成的糖结晶物。由离子色谱检测分析红薯干白斑物质中主要糖组成为半乳糖、葡萄糖、果糖和半乳糖醛酸。其中葡萄糖和半乳糖醛酸含量较高，分别达104.37，367.84 mg/g。马齐等[15]采用高效液相色谱研究柿子霜成分，也检测出柿子霜中糖含量较高，其中葡萄糖、果糖和蔗糖含量分别为50.57%，13.26%，0.92%。

图3 白斑样品FT-IR光谱图

波数/cm-1归属3351O—H伸缩振动2974C—H伸缩振动2919C—H伸缩振动2893C—H伸缩振动1638C=O伸缩振动1433C—O伸缩振动1381C—H变形振动1356C—H变形振动1076C—O伸缩振动1038O—H面内弯曲振动992C—O伸缩振动(环状)902吡喃糖环振动吸收峰780吡喃糖环吸收峰

2.2 红薯干储藏试验

2.2.1 红薯干室温储藏期间温度变化情况 由图4可知，红薯干室温储藏期间，第30～60天平均温度最低，为7.61 ℃，随后储藏温度逐渐增加，第120～150天平均温度最高，为22.44 ℃。

2.2.2 红薯干白斑产生情况分析 图5为不同储藏条件下，红薯干样品产生白斑情况分析。从包装类型分析，充氮包装样品白斑产生率最高，其次为真空包装，普通包装相对较低，在25 ℃条件下储藏150 d，充氮包装、真空包装和普通包装红薯干样品白斑产生率分别为80.12%，64.38%，26.88%。从储藏温度分析，随储藏温度的升高，红薯干样品白斑产生率明显升高。普通包装红薯干储藏150 d后，4 ℃和25 ℃条件下红薯干白斑产生率分别为10.00%和26.88%；普通包装红薯干在室温储藏条件下，前60 d未发现红薯干白斑样品；60～90 d(月平均温度13.9 ℃)，红薯干白斑产生率为1.88%；90～120 d(月平均温度19.56 ℃)，红薯干白斑产生率显著上升至12.50%。通过9组试验研究发现，25 ℃充氮包装红薯干样品白斑产生率最高为80.12%，4 ℃普通包装样品白斑产生率最低为10.00%。

表3 红薯干和白斑样品中糖组成及含量

图4 红薯干室温储藏期间温度变化情况

图5 储藏期间红薯干样品白斑产生情况

因此，可以得出不同包装及储藏温度红薯干样品中，产生白斑的容易程度分别为：充氮包装>真空包装>普通包装；25 ℃>4 ℃。由于充氮包装样品，是对包装袋先抽真空，再充入高纯氮气，因此充氮后包装袋气体组分中水分含量极低，会加速红薯干表面水分向氮气中迁移，从而使红薯干表面水分流失[16]，致使其表面的糖发生结晶产生白色斑点；真空包装红薯干处于真空环境中，表面压力小于内部压力，使得红薯干内部的糖液和水分慢慢渗出，增加红薯干产生白斑的可能。不同储藏温度条件下，由于低温水分的渗透作用较慢，高温利于红薯干表面水分的散发，促进表面糖液的结晶，同时由于浓度差使红薯干内部糖分向外渗透，导致红薯干白斑产生率较高。

2.2.3 红薯干微生物分析 由表4可知，储藏前(0 d)经8 kGy照杀菌后的9组红薯干样品中菌落总数和霉菌酵母菌数均未检出，储藏150 d后，所有样品中菌落总数和霉菌酵母菌数均未超过103CFU/g，说明辐照杀菌能够有效杀灭红薯干中的微生物，延长其保质期。

表4 微生物试验结果

3 结论

(1) 红薯干样品表面白斑主要为半乳糖、葡萄糖、果糖和半乳糖醛酸等组成的糖类化合物，其中葡萄糖和半乳糖醛酸含量较高，分别达104.37，367.84 mg/g，还原糖和总糖含量分别为636.76，961.34 mg/g。

(2) 不同储藏条件和不同包装红薯干样品中，产生白斑红薯干的容易程度分别为：充氮包装>真空包装>普通包装；25 ℃>4 ℃。其中，25 ℃充氮包装红薯干样品白斑产生率最高为80.12%，4 ℃普通包装样品白斑产生率最低为10.00%。8 kGy辐照处理后的红薯干样品储藏150 d后，微生物指标均符合要求，说明红薯干采用辐照杀菌效果明显。

(3) 通过系统研究，得出红薯干白斑主要为含糖化合物，且发现采用低温储藏，或普通充气包装的红薯干样品白斑产生率较低。因此，在红薯干加工过程中，尽量采用普通充气包装；销售过程中，为防止产生白斑，需要控制红薯干储藏环境的温度。通过研究发现，红薯干表面白斑的产生可能与红薯干中糖分的迁移具有一定的关系，因此，为阐明红薯干白斑的产生机理，还需进一步研究不同水分含量的红薯干样品白斑产生率。

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Analyses of formation condition and composition of candied sweet potato white spot

CHEN Jing-ping1WANGKe-qin2WUXiao-fen2CHENLiang2HUDie2QIHui2

(1.BiotechnologyResearchCenter,HunanAcademyofAgriculturalSciences,Changsha，Hunan410125,China;2.HunanInstituteofNuclearAgriculturalScienceandSpaceBreeding,HunanAcademyofAgriculturalScience,Changsha，Hunan410125,China)

In order to explore chemical composition and the causes of candied sweet potato white spot under different conditions, the composition were analyzed by scanning electron microscopy, fourier transform infrared spectroscopy and ion chromatography, and the case of produced white spot of candied sweet potato in different storage were also studied. The results showed that the reducing sugar and total sugar contents of candied sweet potato white spot were 636.76 mg/g and 961.34 mg/g, respectively. Mainly the sugar composed of galactose, glucose, fructose and galacturonic acid. After storage 150 d at 25 ℃, it was found that nitrogen packing most conducive of generating white spot from candied sweet potato, followed by vacuum packaging, common packaging produced minimal, the white spot producing rate of three kinds packaging were 80.12%, 64.38% and 26.88%, respectively. With the storage temperature increased, the white spot producing rates gradually increased and they were found to be 10.00%, 19.38% and 26.88%, respectively, at 4 ℃, room temperature and 25 ℃ of common packaging sample.

candied sweet potato; white spot; composition analysis; storage

湖南省农业科学院创新项目(编号：2014YB25)

陈静萍，女，湖南省农业科学院副研究员。

王克勤(1964—)，男，湖南省农业科学院研究员。

E-mail：wkq6412@163.com

2016-05-23