二倍体马铃薯淀粉及直链淀粉含量对糊化特性的影响

段思凡 李富婷 许赛赛

摘要 对二倍体马铃薯表观淀粉、直链淀粉含量及淀粉糊化特性之间的关系进行了探讨，以期对二倍体马铃薯淀粉加工应用品质作出初步评价。利用乙醇沉淀法提取二倍体马铃薯淀粉，进而采用双波长比色法测定直链淀粉含量和快速黏度分析仪测定淀粉糊化特征值。直链淀粉含量与淀粉糊化特征值崩解值、谷值黏度、糊化时间及温度四者均呈极显著相关（P<0.01）;与消减值及最终黏度呈显著相关（P<0.05）。表观淀粉与直链淀粉含量呈极显著相关（P<0.01）。结合淀粉、直链淀粉含量与二倍体马铃薯淀粉糊化特征值可初步判断出淀粉糊的稳定性及凝沉性，便于淀粉的加工利用。该研究通过对二倍体马铃薯淀粉、直链淀粉含量及糊化特性的相关性分析，为马铃薯淀粉加工应用和品质改善提供了理论参考。

关键词 二倍体马铃薯;淀粉;直链淀粉;糊化特性;相关性

中图分类号 S532  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2020）18-0165-04

Abstract To investigate the relationship between the contents of apparent starch， amylose and starch gelatinization in diploid potato， so as to evaluate the quality of starch paste.Diploid potato starch was extracted by ethanol precipitation method， then amylose content was determined by dualwavelength colorimetric method and starch gelatinization characteristic value was determined by rapid viscosity analyzer. Amylose content was significantly correlated with the disintegration value， valley viscosity， gelatinization time and temperature of starch gelatinization （P<0.01）.There was a significant correlation with reduction value and final viscosity （P<0.05）.The apparent starch was significantly correlated （P<0.01） with amylose content.The combination of starch and amylose content and the characteristic value of starch gelatinization in diploid potato can preliminarily judge the stability and setting property of starch paste， which is convenient for the processing and utilization of starch.This study provides a theoretical reference for potato starch processing and quality improvement by analyzing the correlation between the contents of diploid potato starch and amylose and the gelatinization characteristics.

Key words Diploid potato;Starch;Amylose;Gelatinization characteristics;Correlation

淀粉是馬铃薯块茎干物质的主要成分，马铃薯淀粉的深加工和产品开发是提高马铃薯产业链价值的重要环节[1]。马铃薯淀粉大多数以淀粉糊的形式参与加工和利用，其糊化特性很大程度上决定了淀粉加工产品特性和品质[2]。直链淀粉为马铃薯淀粉的基本组成结构之一，马铃薯淀粉中直链淀粉的比例决定了淀粉的糊化特性[3-5]。已有研究表明淀粉中直链含量的高低影响淀粉糊化特性及产品的加工[6-7]，淀粉、直链淀粉含量作为马铃薯淀粉品质研究的重要表型[8]，其含量的差异会影响淀粉糊化特性，进而影响产品的加工[9]。

二倍体马铃薯是丰富的种质资源，以二倍体马铃薯为基础进行育种可打破传统育种周期长、效率低的“瓶颈”。二倍体马铃薯育种的优点在于后代具有简单的分离比例[10]，容易对多基因控制的性状进行分析，能够在不损失产量和破坏淀粉原有品质的条件下加快新品种选育进程，提高育种效率[11]。二倍体马铃薯淀粉、直链淀粉含量及糊化关系之间的研究能够更直接地反映出淀粉糊化表型特征，利用二倍体马铃薯为试验对象探究淀粉、直链淀粉含量对淀粉糊化特征表型值的影响，能为研究淀粉糊加工应用提供重要的理论基础。

该研究拟测定二倍体马铃薯薯块表观淀粉、直链淀粉含量及其糊化特性值，并分析糊化过程中淀粉、直链淀粉含量对二倍体马铃薯淀粉糊化特性的影响。通过选取二倍体马铃薯淀粉的某些特征值作为评价马铃薯淀粉糊品质优劣的标准，以期为马铃薯淀粉的生产加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

将从国际马铃薯中心引入的C系列二倍体马铃薯材料薯块种植于德宏试验基地。以无病害、无发芽、无腐烂的124份二倍体马铃薯材料（2019年3月末收获于德宏州芒市冬作）为试验对象。收获的材料存贮于云南师范大学校园基地4 ℃冷库，于收获后7 d进行薯块淀粉、直链淀粉含量及淀粉糊化特性的测定。

1.2 仪器与设备

冷冻干燥机（丹麦Labogene公司，coolsafe 110-4）、RVA快速黏度测定仪（波通RVA4500，TechMaster RVA）、微孔板读板机（Molecular Devices公司，VersaMax型号）、组织破碎仪（上海，DS-1高速组织捣碎机）、pH计（梅特勒托利多—SevenCompact S220-K）、榨汁机（Midea，WJE2802D型）、电子天平（沈阳龙腾电子有限公司，JD200-3型号）。

1.3 方法

1.3.1 二倍体马铃薯淀粉的制备。

将二倍体马铃薯鲜薯洗净削皮，称重记录。利用组织破碎仪以50 Hz粉碎5 min，块茎破碎后进行榨汁分离，取马铃薯汁液。粗渣用50 mL蒸馏水进行2次滤洗，得到滤洗液。将滤洗液和马铃薯汁液混匀，利用0.2%KOH调至pH=6.5[12]。然后，加入5 mL 95%乙醇，加速淀粉沉淀[13]。倒去上清液，湿淀粉用95%乙醇进行洗涤，每次20 mL，反复洗涤3次。洗涤后将湿淀粉放置在-80 ℃条件下冷冻12 h，转移至冷冻干燥机进行冷冻干燥48 h，过40目筛进行分装和保存。

1.3.2 淀粉糊化特性的测定。

参考GB/T 24853—2010，准确称取（3.00±0.01）g样品于干燥洁净的样品筒中，按14%湿基矫正，加入25 mL蒸馏水。将搅拌器置于样品筒中并上下快速搅动15次，使样品充分分散。然后按以下程序在RVA上测试：初始搅拌速率为960 r/min，10 s后形成均匀悬浊液，转率保持在160 r/min。在50 ℃条件下保持 1 min，再以12 ℃/min 由50 ℃上升至95 ℃并恒温3 min，之后以160 r/min 的速率由95 ℃下降至50 ℃，并恒温3 min，测试结束[14]。黏滞性用单位RVU表示，RVA谱特征用5个一级数据峰值黏度（PKV）、谷值黏度（HPV）、峰值时间（Peak time）、糊化温度（PT）和最终黏度（CPV），3个二级数据崩解值（BDV）、消减值（SBV）以及回复值（CSV）来表示。

1.3.3 直链淀粉的测定。

制作直链淀粉的标准曲线[15]。称取直链淀粉标准品0.100 0 g至50 mL离心管中，加入10 mL 0.5 mol/L KOH，于沸水浴中充分混匀反应10 min，加雙蒸水定容至50 mL，摇匀后静置[16]。分别取0.3、0.5、0.7、0.9、1.1、1.3、1.5、1.7 mL于50 mL离心管中，加双蒸水25 mL，以0.1 mol/L HCl调节pH至3.5，加入0.5 mL碘染液，并加双蒸水定容至50 mL，常温静置20 min。吸取反应液250 μL于96孔微型板中，双波长535～570 nm测定吸光度[17-18]，根据公式计算，得到直链淀粉的标准曲线。

样品直链淀粉含量的测定。称取样品0.100 0 g至50 mL离心管中，加入10 mL 0.5 mol/L KOH，沸水浴10 min混匀反应，双蒸水50 mL进行定容。吸取样品液2.5 mL至新的50 mL 离心管中，加入双蒸水25 mL混匀，0.1 mol/L HCl调节pH至3.5，加入0.5 mL的碘试剂，双蒸水定容至50 mL，常温静置20 min（3次重复）。每一个编号取反应液250 μL（3次重复求平均值），进行吸光度测定[19]。利用公式计算出直链淀粉含量。

W=（A570-A535）-0.001 40.010 4×M×（1-X）×10

式中，W为直链淀粉含量（%）;M为样品质量（g）;X为淀粉含水量（g）;10为单位换算系数。

1.4 数据处理

数据均采用SPSS 19.0软件和Excel表格进行处理（每个数据为3次重复的平均值）。

2 结果与分析

2.1 二倍体马铃薯表观淀粉含量的测定

德宏地区收获的124份二倍体马铃薯经乙醇沉淀法提取，表观淀粉含量的结果如图1所示。表观淀粉含量的最大值为23.74%，最小值为3.99%，平均值为10.97%。124份材料中大于平均表观淀粉含量的有62份，占试验材料的50%。表观淀粉含量的中位数值为10.98%，众数值为8.75%，标准差为3.12%。

2.2 二倍体马铃薯直链淀粉含量的测定

利用双波长比色法测定二倍体马铃薯薯块直链淀粉含量的结果如图2所示。直链淀粉含量的最大值为19.65%，最小值为1.25%，平均值为7.78%，高于平均直链淀粉含量的材料占试验材料的46.78%，直链淀粉含量的中位数值为7.71%，众数值为9.82%，标准差为3.73%。

2.3 二倍体马铃薯淀粉一级糊化特征值的测定

二倍体马铃薯淀粉有5个一级糊化指标。其中，PKV、HPV和DPV的测定结果如图3所示，平均值分别为8 094.46、3 808.64和4 799.89 RVU。PKV的最大值为11 091 RVU，最小值为2 711 RVU。HPV的最大值为6 004 RVU，最小值为876 RVU。DPV的最大值为6 894 RVU，最小值为2 440 RVU。其中，PKV、HPV和DPV高于平均值的比例均占总材料的49.19%。标准差分别为1 225.23、781.84、853.28 RVU，中位数值分别为8 079、3 805、4 700 RVU，众数值分别为2 711、3 236、4 342 RVU。

二倍体马铃薯淀粉糊化时间与温度测定结果分别如图4、5所示。二倍体马铃薯最长的糊化时间为5.00 min，最短时间为3.40 min，平均糊化时间为3.84 min。最高糊化温度为73.50 ℃，最低糊化温度为50.20 ℃，平均糊化温度为64.65 ℃。糊化时间与温度的标准差分别为0.27 min、4.38 ℃，中位数值分别为3.8 min、65.32 ℃，众数值分别为4.0 min、67.00 ℃。

2.4 二倍体马铃薯淀粉二级糊化特征值的测定

淀粉二级糊化指标作为淀粉糊凝沉性和稳定性的评判指标，为淀粉糊化过程中重要的参考指标。二倍体马铃薯二级糊化特征值的测定结果如图6所示。BDV最大值和最小值分别为8 661、726 RVU，平均大小为4 285.82 RVU，SBV最大值和最小值分别为1 849、-7 573 RVU，平均值为-3 294.57 RVU。CSV最大值和最小值分别为3 159、-55 RVU，平均值为991.25 RVU。BDV、SBV和CSV高于平均值的比例分别占总材料的45.16%、51.61%和39.52%。3个二级糊化特征值的标准差分别为1 360.72、1 522.52、544.12 RVU，中位数值分别为4 151.50、-3 251.00、894.50 RVU，众数值分别为3 486、-5 252、737 RVU。

2.5 二倍体马铃薯淀粉一级糊化特征值与表观淀粉、直链淀粉含量的关系

二倍体马铃薯表观淀粉、直链淀粉含量及一级糊化特征值数据经Pearson相关分析，结果如表1所示。二倍体马铃薯淀粉糊化特征值与表观淀粉、直链淀粉含量数据经变量相关分析可知，表观淀粉含量与直链淀粉含量呈显著负相关，与淀粉一级糊化特征值无显著相关性。直链淀粉含量与一级糊化特征值HPV、DPV、PT及糊化时间存在显著正相关，与表观淀粉含量呈显著负相关。HPV、DPV分别与PT、糊化时间存在显著正相关，PKV与PT、糊化时间存在显著负相关，PKV、HPV及DPV三者间只有HPV与DPV存在着显著相关。

2.6 二倍体马铃薯淀粉二级糊化特征值与表观淀粉、直链淀粉含量的关系

淀粉糊化过程中主要涉及BDV、SBV及CSV这3个二级特征值，这3个特征值的大小表征着二倍体马铃薯淀粉的不同生理特性。3个糊化特征值的计算关系如下：

BDV=PKV-HPV

SBV=DPV-PKV

CSV=DPV-HPV

马铃薯淀粉质地与RVA谱特征值存在密切关系，SBV与二倍体马铃薯直链淀粉含量呈正相关，与表观淀粉含量呈负相关。对不同二倍体马铃薯淀粉进行糊化特性的测定依据SBV便可有效区分出二倍体马铃薯表观淀粉、直链淀粉含量高低。淀粉糊化特性的测定不需化学试剂反应，依赖温度变化和仪器探头接触到的混合物，操作简单易行，可利于二倍体马铃薯表觀淀粉、直链淀粉含量无化学污染、高效快速地鉴定。

二倍体马铃薯表观淀粉、直链淀粉含量及糊化二级特征值数据经Pearson变量相关分析，结果如表2所示，表观淀粉含量与BDV存在显著正相关，与SBV存在显著负相关。直链淀粉含量与二级糊化特征值BDV存在显著负相关，与SBV存在显著正相关。表明二倍体马铃薯淀粉在糊化过程中表观淀粉含量高、直链淀粉含量低，BDV高;表观淀粉含量低、直链淀粉含量高，SBV高。表观淀粉、直链淀粉含量与CSV无显著关联，说明二倍体马铃薯淀粉糊化过程中BDV与SBV两个二级糊化指标特征值在很大程度上可以反映其表观淀粉、直链淀粉含量的高低。

二倍体马铃薯淀粉在糊化过程中，糊化曲线的特征值能够反映其直链淀粉、淀粉含量的高低，通过淀粉糊化特性可快速鉴定二倍体马铃薯淀粉的含量、直链淀粉含量。RVA谱的测定条件是模拟马铃薯淀粉蒸煮过程，旨在发展一套辅助选择技术，为育种定向筛选提供了一定的理论基础，也为马铃薯淀粉品质研究鉴定工作提供参考。

3 讨论

马铃薯淀粉相比其他作物类淀粉具有糊化温度低、黏度大、弹性高、不易老化等特点，在一些行业中起到不可替代的作用[20]。直链/支链分子淀粉是构成马铃薯淀粉的结构基础，直链淀粉含量可以在一定程度上反映淀粉的食用品质[21]，直链淀粉含量与淀粉糊化回生老化程度有关[22]。淀粉含量直接影响着马铃薯块茎淀粉品质，因此淀粉含量也是马铃薯淀粉重要的品质性状之一。

淀粉含量除受多基因控制的遗传因素影响外，还受到各地不同的气候和培养栽培措施综合影响[23]。直链含量是评价马铃薯淀粉品质的一个重要指标，直链淀粉含量与淀粉的黏性、凝胶能力、回生老化程度等存有密切的关系[24-25]。为测定二倍体马铃薯淀粉蒸煮食味品质，可通过测定淀粉的糊化特征值和直链淀粉含量来预测[26]。

马铃薯淀粉糊化过程中，PKV是指淀粉颗粒耐受热膨胀的能力，PKV越大，淀粉越不易变性[27]。HPV与淀粉颗粒在糊化过程中颗粒破裂程度有关，HPV越大，表观淀粉量越高。DPV能够反映淀粉形成糊的能力大小，可利用其差异进行黏稠剂的开发[28]。淀粉BDV的大小决定着淀粉糊的稳定性，BDV愈大，淀粉糊愈稳定[29]。SBV为PKV与HPV的差值，易受直链淀粉含量高低的影响，也易受外界环境差异影响。SBV在一定程度上能够反映出相应直链淀粉含量、淀粉凝沉性强度。CSV大小表示的是淀粉形成不溶性沉淀能力的大小、老化程度。

RVA测定条件模拟了马铃薯蒸煮过程，测定的淀粉糊黏度能够贴切反映马铃薯的口感和质地[30]。RVA谱的特征值结合淀粉、直链淀粉的测定可作为评价淀粉加工产品的理化标值，为优质马铃薯淀粉的定向选育提供强有力的理论基础。

4 结论

（1）根据二倍体马铃薯表观淀粉糊化特征值BDV、SBV、HPV及DPV等，可快速比较不同二倍体马铃薯直链淀粉含量的高低。

（2）淀粉大多数是经糊化后投入生产应用的，了解和掌握淀粉糊的性质和影响淀粉糊的因素是十分必要的。二倍体马铃薯直链淀粉含量与糊化一级特征值HPV、DPV、PT及糊化时间存在显著正相关，与表观淀粉含量呈显著负相关。表观淀粉、直链淀粉含量的高低，影响淀粉糊化二级指标特征值中BDV和SBV。但表观淀粉、直链淀粉含量与CSV无显著关联。

（3）二倍体马铃薯淀粉PKV越大越不易被改性，HPV越大，淀粉对外界环境变化产生抗性淀粉的能力越强，淀粉DPV越高，形成糊的能力越大，PT越高，糊化时间越长。BDV愈大，淀粉糊性质愈稳定，有利于加工;SBV越高，直链淀粉含量愈高，淀粉凝沉性愈强。

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