国内马铃薯主食产品开发研究进展——基于专利分析

韩黎明，原霁虹，童 丹，陈亚兰，王 芳

(甘肃中医药大学定西校区，甘肃定西 743000)

国内马铃薯主食产品开发研究进展
——基于专利分析

韩黎明，原霁虹，童 丹，陈亚兰，王 芳

(甘肃中医药大学定西校区，甘肃定西 743000)

基于对专用品种筛选、品质形成机理及营养素综合评价、工艺技术与装备研发、质量检测技术研究等基础理论研究成果，国内学者开发出一批具有中国特色的马铃薯主食产品。已公开马铃薯主食产品开发发明专利记录共186项，其中传统大众化主食产品发明专利48项、地域民族特色主食产品发明专利72项、休闲快餐及功能性主食产品发明专利56项、马铃薯面条专用配料发明技术4项、加工装备专技术5项、质量检测技术发明专利1项。目前的研究存在固有技术屏障、营养与加工机理不明、现有技术科技含量不高等三大瓶颈，今后研究重点要从品种筛选与培育技术、加工工艺与装备技术、营养功能评价技术等多方面开展科技创新，建立我国马铃薯主食化的关键技术体系。

马铃薯主食；马铃薯全粉；加工工艺；营养评价；质量检测；发明专利

将马铃薯块茎加工成新型主食产品，能弥补传统主食营养成分单一的不足，增强传统主食的营养价值，对调整食物结构、改善膳食营养、促进人体健康等方面具有十分重要的营养学意义[1]。2015年1月，我国政府提出马铃薯主食化战略，将马铃薯作为第四大主粮进行主食产品及产业开发。近年来，国内许多学者着力于马铃薯主食化基础理论研究、产品开发及工艺技术研究，取得了一定的研究进展和成果。

1 马铃薯主食产品基础理论研究及品种开发

1.1 基础理论研究

1.1.1 基础营养成分功能研究 曾凡逵等[2-5]从马铃薯的营养价值、健康功效、消费现状及其主食产品类型等方面论证了马铃薯及其主食产品开发的营养可行性。

1.1.2 专用品种筛选 侯飞娜等[6]采用国际通用的WHO/FAO氨基酸评分模式及化学评分等评价方法，对中国22个主栽品种马铃薯全粉中蛋白质营养品质进行了比较分析，对22个主栽品种马铃薯全粉馒头的感官和质构指标进行了综合评价，筛选马铃薯主食专用品种。国家马铃薯主食化项目组根据构建的主食化品种筛选评价体系，针对不同生态区特点，结合全国各地目前马铃薯种植基础，已筛选出适宜4个不同马铃薯种植优势区的18个主食化品种，集成配套一批高产优质、节本增效和可持续发展的技术模式[7]。

1.1.3 品质形成机理研究 刘竟峰等[8-10]通过检测不同添加量马铃薯全粉—小麦粉混合粉面团的理化性质、糊化特性、流变学特性，研究混配成分营养互作机制，初步阐明了马铃薯主食产品的品质形成机理；徐芬等[11]采用扫描电镜、电子鼻等检测技术研究不同植物蛋白等复配品质改良剂对马铃薯面条等主食产品品质的影响，添加植物蛋白可显著改善马铃薯面条的食用品质，降低蒸煮损失，增强拉伸阻力、硬度、粘合性和咀嚼性，改善其加工性能，其中小麦蛋白对面条品质的改善作用最佳。

1.1.4 营养素综合评价 对马铃薯主食产品的维生素、矿物质等营养素及膳食纤维的含量进行对比检测分析，采用灰色系统理论分析和营养质量指数法对马铃薯主食产品的营养价值进行综合评价[12]。

1.1.5 马铃薯主食产品界定研究 通过系统实验研究和综合分析，提出了20%～30%马铃薯全粉的主食产品为第一代马铃薯主食产品、45%以上马铃薯全粉的主食产品为第二代马铃薯主食产品；马铃薯馒头、面包、饼、糕点、饼干等发酵类主食产品的马铃薯全粉占比不低于30%、不超过55%，马铃薯面条、米粉等非发酵类主食产品的马铃薯全粉占比不低于20%、不超过50%；第二代马铃薯主食产品营养更加合理均衡，更符合或接近人体代谢的营养需求[13]。

1.1.6 防伪检测技术研究 定性鉴别和定量检测相结合的检测技术为保障马铃薯主食产品及产业开发健康稳定持续发展提供了可靠技术支撑。马铃薯主食产品防伪检测技术研究取得了实质性进展，采用电泳技术建立了马铃薯主食产品定性鉴别方法，鉴别准确、灵敏、快速；采用光谱技术建立了马铃薯全粉比例定量检测方法，检测准确率99.75%。刘嘉等[14]发明了一种利用近红外光谱对馒头中马铃薯全粉含量的快速测定方法，可快速无损检测面制品中马铃薯全粉及其含量。

1.2 马铃薯主食品种开发

科研院所、高等院校、企业相继开发出一批马铃薯馒头、面条、米粉、面包、糕点、烤馕等具有中国特色的传统主食和特色食品(表1)。国家马铃薯主食产品及产业化开发科研团队开展马铃薯主食产品研发攻关，研制出馒头、面条、复配米等10余个系列150余种产品。在2016年中国马铃薯产业开发高层研讨暨成果发布会上，以实物形态发布了马铃薯主食产品开发研究成果，共展出马铃薯面条类、饼类、复配米类、冲调类、杂粮类和其他产品共6大类154个产品[15]。浙江省有关高校、科研院所与企业合作，研制出马铃薯全粉占比10%～70%的“人工米”、20%～30%马铃薯全粉包子、30%马铃薯全粉面包、30%马铃薯全粉年糕、50%马铃薯全粉米线、30%马铃薯全粉曲奇饼干、100%马铃薯全粉早餐速食薯泥等产品，在省内试销，获得消费者认同[16]。笔者团队与某公司合作开展马铃薯全粉烤馍(注：馒头类、饼类食品统称为馍)系列产品研发，已开发出20%～30%马铃薯全粉玫瑰烤馍、焜锅馍等8个烤馍品种，马铃薯全粉油饼、麻花等7个油炸馍品种，马铃薯全粉馒头、花卷等4个蒸馍品种，在本地试销，受到市民欢迎。

2 工艺技术与装备研发——基于专利分析

马铃薯主食产品开发的专利申报非常活跃。截止2016年4月，已公开的马铃薯主食产品开发专利记录共186项(表2)。其中传统大众化马铃薯主食产品专利技术48项、地域民族特色马铃薯主食产品专利技术72项、休闲快餐及功能性马铃薯主食产品专利技术56项、马铃薯面条配料专利技术4项、马铃薯馒头全粉含量检测专利技术1项、马铃薯主食产品加工设备实用新型专利技术5项。上述产品中彩色马铃薯主食产品加工专利技术4项。专利文献中涵盖了绝大多数的马铃薯主食产品研发成果，是我国马铃薯主食产品开发的重要技术保障。

2.1 工艺技术研究

2.1.1 马铃薯面条加工工艺 马铃薯面条研发取得了较大突破，已报道29项专利技术。国家马铃薯主食产品及产业开发科研团队[17]开展“马铃薯面条系列产品加工关键技术与装备”研发，攻克了真空和面、智能化恒温恒湿熟化、一体化仿生擀面等系列技术与装备，研发出系列新产品，马铃薯全粉添加量提高到45%，成功突破了高占比马铃薯面条加工存在的关键难题，为马铃薯主食加工行业技术升级提供了技术保障。张泓等[18-19]采用二次熟化工艺、梯度变温变湿烘干工艺，制成马铃薯全粉15～50份∶小麦粉45～80份的马铃薯面条，克服了马铃薯全粉不易粘合的问题，面条韧性好口感好。同时采用二次醒发工艺，制成马铃薯全粉40～50份∶小麦粉45～55份的冷冻即食马铃薯面条，改善马铃薯面条的韧性和口感。该团队还开发了真空冷冻干燥马铃薯面条、交替式α化-老化的方便即食马铃薯面条、马铃薯意大利面条、马铃薯凉面、马铃薯拉面、马铃薯焖面、马铃薯刀削面及多种马铃薯面条专用配料。寇兴凯等[20]采用单螺杆挤压技术制备马铃薯全粉55～80份∶小麦粉10～40份马铃薯全粉挤压面条，缩短了工艺流程，节约时间，面条品质好。

表1 中国特色马铃薯主食产品主要形式

表2 中国特色马铃薯主食产品开发专利技术统计

资料来源：根据中国知网(CNKI)专利数据库整理

2.1.2 马铃薯馒头加工工艺 国家马铃薯主食产品及产业开发科研团队采用新型降黏技术，优化搅拌、发酵工艺，使产品由外及里再由里及外的醒发等独创工艺和1FWP等多项专利[21]，研发出第一代30%马铃薯馒头并已上市，目前马铃薯全粉馒头占比已升至70%。潘道荣等[22]公开了一种马铃薯全粉8～30份∶中筋面粉30～70份的馒头制备方法的专利技术，制备的馒头色泽细白，品质稳定。韦秀学[23]报道了一种马铃薯戗面馒头制作方法的发明专利，马铃薯全粉与小麦面粉的比例为30～60份∶80～210份。陈朝军等[24]发明了一种彩色马铃薯馒头制作方法，采用彩色马铃薯薯泥与小麦粉混合制成外观美、不黏牙、韧性和口感好的馒头。采用一次发酵工艺克服了新鲜彩色马铃薯薯泥花青素易氧化的问题以及简单的薯泥馒头发酵难、松软度差的问题，提高馒头的感官和营养品质，使馒头具有抗氧化、抗衰老的功能。原料配比为彩色鲜薯泥15～40份∶小麦粉50～80份。开发了彩色马铃薯主食化的新途径，增加了馒头的花色品种。

2.1.3 马铃薯糕点及休闲功能食品加工工艺 已开发出面包、蛋糕、方便面、八宝粥、冲调羹等多种马铃薯糕点及休闲功能食品，共56项发明专利。胡宏海等[25]发明了一种高钙马铃薯饼干制备方法，原料配比为马铃薯全粉40～60份∶小麦粉40～60份，并添加30～50份的鸡骨泥均浆，提高对马铃薯及鸡骨的消费量和利用率。兰俊鹏等[26]发明了一种马铃薯全粉酥性饼干制备方法，原料配比为马铃薯全粉25～35份∶小麦弱筋面粉15～30份∶苦荞粉12～20份，并添加薏苡仁、黑豆、猪苓超微粉、茯苓超微粉、魔芋胶、人造奶油、全脂奶粉、椰子油、淀粉糖浆、白砂糖、磷脂等多种品质改良剂，所制饼干营养成分更均衡、营养功效更突出。崔曦方[27]发明了一种以马铃薯全粉为主要原料，辅配小麦面粉、杂粮面粉、玫瑰花瓣粉、红枣等制成的马铃薯全粉玫瑰饼干，在提高营养成分的同时，使饼干更具保健功效，适合广大女性消费，为马铃薯饼干开发提供了新的思路。同时报道了一种马铃薯全粉汤圆的加工方法。赵慧[28]公开了一种营养功能型马铃薯饼干的制作方法，原料配比为马铃薯全粉55 kg∶马铃薯淀粉15 kg∶低筋面粉35 kg∶玉米面粉7 kg。同时报道了马铃薯香酥曲奇饼干、马铃薯桃酥的制作方法。木泰华等[29]公布了一种全薯类蛋糕的制备方法；刘涛[30]、王善伟等[31]分别报道了马铃薯全粉占比40%～50%、马铃薯全粉20～50份∶高筋面粉30～80份的马铃薯蛋糕生产方法。在马铃薯面包研制方面，已有9项专利问世，分别添加鸡柳、西红柿、生菜、果汁、风味剂、中草药粉、竹叶提取液等添加剂，采用不同的调制、发酵、醒发、烘烤工艺制成各具风味的马铃薯面包，为马铃薯面包加工提供了多种思路。宋林霞等研制出草莓、咖啡、酸奶、黑芝麻、芦荟等多种风味马铃薯甜点；张泓等研制出羊肉风味、猪肉风味、牛肉风味、鸡肉风味等多种马铃薯冲调羹。

2.1.4 地域民族特色马铃薯主食产品加工 在地域民族特色马铃薯主食产品研发方面，共产出专利技术72项，覆盖了我国各大区域消费习惯的主食产品，可以满足不同人群的消费需求。张泓等[32-34]通过合理控制相关主料和辅料配比、温度、湿度和时间进行和面、饧发、制作成馕坯、醒发以及烤制工艺，制得马铃薯全粉88～212份∶高筋面粉285～323份的新疆馕；烤制的马铃薯新疆馕营养丰富、香气诱人。利用马铃薯全粉、莜麦面粉和熟花椒粉制成马铃薯莜面栲栳栳。马铃薯莜面栲栳栳是一种营养均衡、风味独特，食用方便、易于消化的功能性营养保健食品；用马铃薯粉条代替传统的红薯粉条，马铃薯全粉代替传统的小麦面粉，制成马铃薯胡辣汤，提高了产品口感和营养价值，利于消化吸收，增加了胡辣汤产品的种类。张泓、胡宏海、张春江等还分别研制出年糕、烧麦、复配米粽子等多种地域民族特色马铃薯主食产品，申报多项专利。

2.2 加工设备研发

中国农业科学院农产品加工研究所成功试制出专用一体化仿生擀面机、马铃薯新型醒面装置、马铃薯面团熟化设备、一步成型米粉机、马铃薯冲调粉造粒设备等关键设备，完成了面向家庭使用的小型马铃薯面条机及米粉机的设计研发[35]。研制关键设备5套、集成示范生产线3条、公开实用新型专利技术5项。

3 存在的问题及主要研究方向

3.1 存在的问题

马铃薯主食产品加工遇到的技术瓶颈主要有：固有技术屏障、基础理论不足、工艺技术科技含量不高等。

3.1.1 固有技术屏障 马铃薯全粉不含面筋蛋白，黏着性弱、成形能力差。研究表明，马铃薯—小麦混合粉中马铃薯全粉比例增大，面团吸水率增大，形成时间、稳定时间缩短，韧性和拉伸性减弱，韧性和拉伸性之间的平衡性下降，面团更易流变，筋力减弱，加工性能下降，给加工带来困难，工业化生产存在固有的技术屏障。

3.1.2 基础理论支撑不足 对马铃薯主食产品品质形成机理营养功效缺乏系统研究，不同品种马铃薯全粉与不同筋度小麦粉之间协同或拮抗作用机理不明，基础理论研究有待加强。

3.1.3 工艺技术科技含量不高 尽管我国已开发出多种具有中国特色的马铃薯主食产品，但高占比马铃薯主食产品少，多数产品马铃薯全粉添加量低，科技含量不高。加工技术及装备严重不足，许多研究停留在实验室或中试阶段，家庭烹制工艺研究及工业化生产的报道少，产业化、市场化推广难度大。

3.2 主要研究方向

今后研究的重点要从品种筛选与培育技术、加工工艺与装备技术、营养功能评价技术等多方面开展科技创新[36]，建立我国马铃薯主食化的关键技术体系。

3.1.2 品种筛选与培育技术 专用薯种缺乏是马铃薯主食产品开发的瓶颈之一。今后的研究应建立以营养为主要目标的品种性状评价体系，筛选适应主食加工需求的分区域适宜品种，优化主食产品原料布局；开发利用优异种质资源，利用分子生物学研究成果，采用常规育种、细胞学育种、分子育种相结合的生物技术方法培育专用品种，满足马铃薯主食产品加工需求；集成推广优质高产高效技术模式，强化主食产品原料生产技术支撑。

3.2.2 加工工艺与装备技术 通过研究马铃薯全粉添加比例对产品质构特性、感观品质和风味的影响，明确马铃薯全粉对产品品质的影响规律，提高马铃薯全粉占比，确定适宜的马铃薯全粉—小麦粉复配比例；通过研究添加不同种类不同比例品质改良剂对产品品质的影响，在筛选品质改良剂的种类和适宜添加量的基础上，对品质改良剂进行复配优化，科学添加复配品质改良剂，改善其加工性能；通过对其他辅料配比的研究，确定马铃薯主食产品的最佳配方，开发马铃薯全营养系列主食产品。优化马铃薯全粉面团和面(揉制)技术、降黏技术、醒发技术、发酵熟化技术、成型整型仿生技术、蒸煮烘焙技术、包装抗老化技术，研发主食产品的家庭烹制工艺与工厂生产技术及装备，制定不同马铃薯主食产品加工工艺模型、技术规范和产品质量标准，实现主食产品市场化。

3.2.3 营养功能评价技术 研发高品质马铃薯全粉、生粉、主食产品专用粉、复配粉、自发粉，开展基础营养成分功能、分子结构机理、混配成分营养互作机制、营养保持技术、质量检测技术及产品品质分析等研究，建立营养功能评价体系和国家马铃薯营养数据库。评估马铃薯主食产品对不同特征人群的健康功效，结合其营养构成特征，开发不同类型马铃薯主食产品[35]。

4 结论

推进马铃薯主食产品及产业开发，基本策略是构建“政产学研用”深度合作和“协同创新”机制，建立马铃薯主食加工技术及设备研发科技创新平台，促进马铃薯主食产品及产业化开发。同时建设产品消费体验、消费引导、营养知识科普互动平台，加强营养功能宣传，培育健康消费理念，打造小康社会主食文化。◇

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(责任编辑 李婷婷)

Research Progress on the Development of Potato Staple Food in China—Based on Patent Analysis

HAN Li-ming，YUAN Ji-hong，TONG Dan，CHEN Ya-lan，WANG Fang

(Dingxi Campus，Gansu University of Chinese Medicine，Dingxi 743000，China )

Based on the achievements in the specific variety screening，mechanism of quality formation，comprehensive evaluation of nutrients，processing technologies，equipment development，measurement technologies，ect,scholars and experts at home have already developed some staple products of potatoes with Chinese characteristics.The issued numbers of invention patents for potato as staple food are 186，among which 48 are inventions for the popularized staple food of potatoes，72 are inventions for staple food of potatoes with regional ethnic characteristics，56 are inventions for take-away food and functional staple products，4 are inventions for specific ingredients of potato noodle，5 are inventions for processing equipment and 1 is invention for quality inspection technology.The present studies exist three bottlenecks including technology barrier，unclarity of mechanisms of nutrition and processing，low technological content.The future research focus will be shifted to scientific creativity in views of variety screening，cultivation technologies，processing and equipment technologies，nutritional function evaluation technologies，so as to establish the key technology system for the potato staple food.

potato staple food；potato granule；process technology；nutrition evaluation；quality test；patent

定西师范高等专学校重点项目“马铃薯主食低成本开发研究”(项目编号：TD2016ZD04)。

韩黎明(1963— )，男，教授，研究方向：马铃薯产业化。