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甘薯主要品质性状的形成特性 (一）淀粉

来源：花匠小妙招时间：2025-01-11 23:10

甘薯主要品质性状的形成特性

甘薯营养价值丰富，是我国重要的粮食、饲料和食品工业原料。近年来，随着人们生活水提高，饮食结构的调整，甘薯不再是作为解决温饱问题的粮食作物，而是一种口味佳、营养好、效益高的杂粮作物。广义上讲，甘薯的品质包括食用品质、营养品质、加工品质和饲用品质。食用品质主要是甘薯经不同的蒸煮方式后的香味、甜度、糯性以及是否有纤维等，与甘薯的淀粉理化特性、可溶性糖以及膳食纤维等要素相关;营养品质在甘薯中主要与花青素、胡萝卜素、维生素以及微量元素等

生物活性物质有关:加工品质与淀粉及糖分的含量密切相关，并受花青素或胡萝下素含量的影响:饲用品质主要与甘薯蛋白质及淀粉的含量相关。狭义上来说，甘薯的主要品质就是指糖、淀粉、膳食纤维、蛋白质、多酚、维生素以及矿物质元素等的品质。近年来，橘红肉甘薯因富含类胡萝卜素等营养物质，对推动解决非洲地区维生素A缺乏症起到了重要作用。

甘薯主要品质性状

一、淀粉

淀粉是甘薯贮藏根的主要成分，主要在维管束薄壁细胞中大量富集(图7-4A-C)，是甘薯的重要品质性状之一，在鲜食型甘薯中淀粉的含量及理化特性与食味品质存在一定的相关性。甘薯淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉组成，品种不同其理化特性不同，贮藏根干物质中粗淀粉含量一般占干重的40%~75%之间，直链淀粉含量一般占淀粉总量的 10%~30%。甘薯的理化特性研究表明，淀粉粒径大小在3~60μm之间，平均粒径在20pm左右(图7-4D-E)，其晶体结构主要为A型，个别品种也发现存在B型或C型淀粉晶体结构(图7-4F) hou et al.，2015;Zhang et al.，2018)。从抗消化角度，甘薯淀粉中的抗性淀粉含量较高，可20%左右。

1.淀粉的有序结构

淀粉以半结晶体的颗粒形式存在，主要由直链淀粉和支链淀粉组成，其中直链淀粉分子以及支链粉分子的短链会形成双螺旋结构、称为短程有序结构。淀粉在1045cm'和1022cm的红外吸收峰是淀粉结晶区和无定形区的结构特征，1045cm与1022cm峰强度比值被看作是淀粉粒有序结构的指标，其值反映淀粉分子的有序程度，比值越大，有序度越高。有研究表明，甘薯的1045cm与1022cm峰强度比值变化范围是0.631~0.671，结晶度在27%左右(Zhang et al.，2018)。根据其支链淀粉的链长分布定义常规甘薯品种主要是TypeI类型。

2.甘薯淀粉的膨胀势和水溶性

膨胀势表示淀粉吸水膨胀的能力，水溶性反映了在淀粉膨胀过程中溶解的程度。淀粉在加热过水合作用和膨胀反映了无定型区域和结晶区域之间淀粉链作用力的相互关系。直链/支链比及直定粉和支链淀粉的相对分子质量分布也可以影响这种相互作用力的程度，进而导致膨胀势和水溶的改变。甘薯淀粉在 95 ℃下的膨胀势变化范围为 22.5~29.0g/g，水溶性变化为13.1%~16.9%。

3.淀粉的热性能

糊化是淀粉固有的重要物理特性之一，是反映淀粉品质的重要指标。由于淀粉的糊化是淀粉利用的第一个步骤，淀粉糊化的热力学性状不仅影响淀粉蒸煮加热的时间和稳定性，而且还影响水分的吸收。因此，无论是直接用作食品，还是用于加工，淀粉糊化过程中的热力学性状都具有十分重要的意义。淀粉的糊化分3个阶段进行:可逆吸水阶段、不可逆吸水阶段和颗粒解体阶段。在糊化过程中伴随着能量变化，这一变化在DSC 图谱中，表现为吸热峰或放热峰。在 DSC 图谱中曲线的面积为淀粉糊化时放热或吸热的多少，即焓变(ΔH)，糊化起始温度、峰值温度、终止温度分别以T、T，和T。表示，这些特征参数反映了淀粉的热力学性质。甘薯的糊化起始温度 T。在53.0~57.6℃，峰值温度，变化范围比较大，在64.1~80.8 ℃之间，终止温度T。为85.0~89.7℃。

4.淀粉的黏滞特性

RVA测定淀粉糊化的原理是将一定浓度的原粉或淀粉的水悬浮液，按一定升温速率加热，使淀粉开始糊化。开始糊化后，由于淀粉吸水膨胀使悬浮液逐渐变成糊状物，黏度不断增加，随着温度高，淀粉充分糊化，产生最高黏度值。随后淀粉颗粒破裂，黏度下降。当糊化物按一定降温速率却时，糊化物胶凝，黏度值又进一步升高，冷却至50℃时的黏度值即为最终黏度值。研究表明，紫肉甘薯热浆黏度为1517~2450mPa·s，崩解值为1018~1622 mPa·s，最终黏为1991~3486mPa·s，消减值为474 ~1036mPa·s，峰值温度为 79.7 ~84.7 ℃。甘薯粉或淀粉因 a-淀粉酶活性随温度升高而增强，在 RVA测定中需要添加抑制剂如硝酸银来保障测定结果的准确性。

5.淀粉的水解特性

可利用猪胰腺a-淀粉酶(porcine pancreatic a-amylase，PPA)和黑曲霉淀粉葡糖苷酶 Aspergillus nigeramyloglucosidase，AAG)进行淀粉的水解。对于甘薯来说，不同品种的淀粉PPA AAG 水解速率差异较大，其中AAG的水解率要远低于玉米和水稻淀粉。

6.淀粉的消化特性

淀粉在人体内无法直接被利用，必须经过消化道中的水解酶分解为葡萄糖才能被吸收。在小肠中，淀粉被胰腺 a-淀粉酶水解转化为麦芽糖以及相对分子质量更大的多聚糖，然后进一步被麦芽糖酶和蔗糖酶-异麦芽糖酶水解成葡萄糖。要研究淀粉在哺乳动物体内的消化特性，通常要从回肠末端或粪便收集内容物进行分析。现在已有大量学者通过体外消化实验模拟小肠消化过程，进而研究淀粉的消化特性。根据消化的速度和程度，将淀粉分为快速消化淀粉(rapidly digestible starch，RDS，指0~20 min能被消化的淀粉)、缓慢消化淀粉(slowlydigestible starch，SDS，指20~120 min 能被消化的淀粉)和抗性淀粉(resistant starch，RS，指120min内不能被消化的淀粉)，甘薯中原淀粉与北淀粉和回生淀粉相比，含有较低的RDS 和较高的RS。原淀粉中的 RS(84.5%~86.4%)要高于水稻(59.4%)和玉米(43.6%)中的含量。