1、毕业论文文献综述 食品科学与工程 紫甘薯淀粉的研究及其应用发展 摘要： 紫甘薯属旋花科一年生或多年生草本植物。在我国被广泛种植，品种优良。其中的花色苷是最主要的研究和应用对象，至于淀粉的研究应用就相对较少。本文就针对紫甘薯淀粉的基本特性及应用范围进行阐述，且分析紫甘薯的变性淀粉以及它的应用前景。 关键词： 紫甘薯淀粉；理化特性；应用；发展 紫甘薯又称紫心干薯、紫肉甘薯等，是甘薯中的特有品种，属旋花科一年生或多年生草本植物。原产自于南美洲，在我国已有 400 多年的栽培历史，现有 2000 多珍贵品种。紫甘薯中富含多种营 养物质，如淀粉、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、食用纤维等；我国传统医学认为
2、，甘薯味甘性平，无毒，有养心神、补虚乏、益气力、健脾胃、强阴肾、通乳汁、消疮肿、治夜盲等功效 1。紫甘薯的高营养价值、药用价值和保健价值，使其在食品、医药、工业和化妆品行业具有巨大的潜力，但是对于紫甘薯淀粉的理化特性研究及生产应用较少。其实淀粉作为植物的主要组成成分和主要营养物质，经过被很多国内外研究人员的研究开发，已经广泛的应用于各个行业，而变性淀粉更是丰富了整个淀粉开发行业。所以针对紫甘薯淀粉的基本特性进行分析，对于其应用及发展 方向做简要概述，为紫甘薯淀粉的资源利用提供科学的理论依据，以促进我国紫甘薯淀粉深加工行业的发展。 1 紫甘薯淀粉的理化特性 1.1 紫甘薯的组成成分和结构 由于紫
3、甘薯品种繁多，组分的含量也会有明显的差异。一般，新鲜紫甘薯中淀粉占18%，每 100g鲜薯中含可溶性糖 0.9g，粗蛋白 2.6g，维生素 C17.5mg，并含有抗癌物质硒和大量的碘元素等 2。 淀粉是由直链淀粉和支链淀粉组成。直链淀粉是 D-吡喃葡萄糖通过 a-1,4 糖苷键连接起来的能溶于热水的链状分子，在甘薯淀粉中的平均含量为 18.5-21%；支链淀粉则 由D-吡喃葡萄糖通过 a-1,4 和 a-1,6 两种糖苷键连接起来的带分支的复杂大分子，与碘液反应显红紫色，平均含量为 79-81.5%3。 1.2 淀粉颗粒特性 淀粉的颗粒特性包括淀粉的颗粒大小、形状、轮纹、粒度、结晶结构等。根据
4、报道，甘薯淀粉颗粒一般为椭圆形，还有多边形等，粒径范围为 5-31m3。具有清晰的轮纹和粒心，呈现离心式不规则的星状放射性和偏心轮纹 4。它的结晶结构则是 A 型结晶和 B型结晶的混合结构 C 型 5。 1.3 淀粉糊化特性 当淀粉的悬浊液加热达到一定温度后，淀粉粒就吸水膨胀，形成粘 稠的胶体溶液，这种现象就是淀粉的糊化。其实糊化的本质变化是由于分子间氢键的结合而排列紧密的生淀粉，形成了束状的胶束，这种具有胶束结构的生淀粉就是 b-淀粉。当 b-淀粉溶于水中进行加热时，氢键被破坏，使得胶束结构变得不再紧密有序，继续进行加热，胶束结构就全部崩解，单个的淀粉分子被水分子包围，形成溶液。而这种状态下
5、的淀粉就是 a-淀粉 5-11。 1.4 淀粉老化特性 让 a-淀粉在低于室温 （ 2C 4C ）条件下静置一段时间后，会变得不透明甚至凝结沉淀，这种现象就叫老化。其实老化是糊化的逆过程。主要是因为糊化后的 a-淀粉在低温条件下又自动排列成序，使得相邻分子间的氢键重新形成致密、高度晶化的淀粉分子微束。但是老化后的淀粉结构状态却不能彻底恢复到生淀粉状态，晶化程度也不及原来的高，还丧失了与水的亲和力，很难被淀粉酶水解。所以在实际的生产中要控制老化作用 5-11。 1.5 淀粉透光率 淀粉经过糊化后的主要外在表征之一就是透光率，能直接影响产品的外观及用途。而且淀粉的透光率主要与支链淀粉和直链淀粉两者
6、分配比例有关，经过糊化后的直链淀粉容易相互缔合导致淀粉糊回生，光线照射就会发生散射，光的透射性降低，导致透光率的降低 8,10。所以直链淀粉含量高的淀粉透光率低，而直链淀粉含量低的淀粉透光率则高。 1.6 淀粉溶胀势 淀粉在整个加热糊化过程中，氢键发生断裂，晶体结构被破坏，水分子便进入淀粉分子中与直链和支链淀粉中外露的羟基相结合，使得淀粉粒膨胀、增溶。淀粉在糊化过程中的吸水特性和离心后的持水能力反映的就是淀粉的膨胀特性。淀粉不溶于冷水，但是经过加热，淀粉粒会吸水膨胀，会有部分链淀粉形成了水溶性物质，虽然有些仍不溶，但是这部分溶解的淀粉就体现了其溶解特性 10。 1.7 淀粉粘度 淀粉糊化过程中
7、淀粉颗粒不断地膨胀摩擦，使 得粘度上升。当淀粉充分吸水膨胀后，就可得最高粘度；而淀粉粒膨胀到极限后就会破裂，粘度就急速下降，可得热浆粘度；停止加温，在温度下降过程中，水分子运动下降使得粘度又逐渐上升，即可得冷胶粘度10,12。 在淀粉糊粘度测定中能反应膨胀力、耐剪切能力和回生特性等。 2 紫甘薯淀粉的应用 2.1 吸附剂 人们一般认为食用含淀粉高的食物容易发胖，但其实淀粉本身就是一种吸附剂。而且紫甘薯淀粉本身抗酸能力较差 6。在酸性条件下，一方面淀粉会产生氢离子与油脂结合；另一方面发生水解产生的糊精本身就具有很强的吸附能力。所以 紫甘薯淀粉很适合作为一种吸附剂，应用于降脂食品、化妆品等。 2.
8、2 保形剂 日常生活中，在鱼糜食品中常会添加淀粉来增加口感并塑性，一般使用的是小麦淀粉、山芋淀粉和玉米淀粉等，但是这些淀粉的使用成本相对较高。其实甘薯淀粉也具有良好的持水性和冻融稳定性，适合添加在需要冷冻或冷藏的中湿食品中，使其免于解冻后的骨架松散和塌陷。据了解，冷冻解冻后效果也很好 4。 2.3 其他 现如今，焦糖色素是所有色素中应用最多的一种天然食用色素，应用范围涵盖了调味品、饮料、焙烤制品、糖果等食品行业。紫甘薯中富含淀粉，且在我国分布 广、产量高，比玉米等原料的价格便宜，可以作为一种焦糖色素的原料 13。 在淀粉生产过程中，紫甘薯原有的色素及甘薯淀粉会发生褐变作用，这些都有利于焦糖色素
9、的生产；而且甘薯中的蛋白质通过水解生成的氨基酸与葡萄糖反应会生成氨基葡萄糖，而氨基葡萄糖又会进一步转化为类黑素。据了解，类黑素有利于焦糖色素产品13。所以利用紫甘薯淀粉生产焦糖色素具有很好的发展前景。 2.4 变性淀粉 现在，仅仅使用淀粉已经不能完全满足工业生产加工，所以就促成了变性淀粉的开发生产。对淀粉进行不同方法的处理，可以在不同程度上改变其原有的 物理或化学特性。紫甘薯淀粉也可以进行很多的物理、化学方法处理。本文就简要的介绍三种变性淀粉。 交联酯化淀粉：就是结合了交联和酯化两种方法的变性。一般来说，交联作用可以使糊的稳定性和黏度得到提升，并且提高抗剪切和抗酸能力。酯化作用则可以改善淀粉链
10、的极性特征，提高淀粉的亲水性。结合这两种方法，就可以得到兼具交联淀粉和酯化淀粉两者优点的产品 14-15。 抗性淀粉：是一类不能被健康人体正常消化吸收的淀粉，类似于膳食纤维。具有低持水性、不溶于水且无能量等特性。一般被分为四类： RS1，物理包埋性淀粉，由于淀粉质被包 埋于食物基质中，不会与小肠淀粉酶接触，以此产生酶抗性； RS2，抗干扰性淀粉，是因为 未糊化的淀粉颗粒对于 a-淀粉酶有很强的消化抗性，而且有些天然结晶结构本身就有酶抗性 ； RS3，老化淀粉，经过老化后的直链淀粉极难被酶作用，而通过加热老化的支链淀粉也能增强抗性； RS4，化学改性淀粉，通过化学试剂增加其酶抗性。抗性淀粉的功能
11、其实很多，比如促进肠道有益微生物的生长繁育；促进肠道蠕动；糖尿病患者使用后可以有效的降低血糖的上升和促进胰岛素的分泌等，是一种广受关注的新品种。据了解，甘薯淀粉就可以作为一种良好的抗性淀粉资源 16。 微孔淀粉：一种用淀粉糖化酶等水解淀粉制备的具有吸附功能的变性淀粉载体。它具有优良的吸附性，可以用作一些功能性物质的吸附载体和包埋剂。甘薯中淀粉含量丰富，椭圆形的颗粒结构较为松散，而且表面积比较大，可以作为微孔淀粉的生产原料 17。 3 发展 淀粉不仅是高等植物的常见组分，还是碳水化合物主要的贮藏形式。它是一种可再生资源，所以，人们很早就开始研究淀粉，并应用于实际的生活生产中。紫甘薯中富含保健物质
12、所以被认定为特有品种，被人们广泛食用。目前我国国内的栽培较多，但对其整体的开发利用却相对狭隘。常见的用 途为鲜食、提取色素、加工全粉等。如果能充分利用紫甘薯淀粉，再结合紫甘薯中的其它物质进行新产品的研发，将会带来巨大的经济效益和社会效益。 一般来说，淀粉品种不一样会导致其理化特性也不一样，使得在具体应用中存在差异。而这些淀粉就扩宽了在实际生产加工中的作用，比如增稠剂、稳定剂、保型剂等。充分的研究紫甘薯淀粉的理化特性，就可以了解紫甘薯淀粉的具体应用范围。 由于淀粉在加工过程中会出现一些不利于加工的性质，比如老化等，所以为了克服这些性质，就开始了变性淀粉的生产历史。变性淀粉按处理方法分为物理变化，
13、化学变化，酶法变 性和复合变性。最常见的像糊精，预糊化淀粉等，被广泛应用在食品、工业、化妆品等行业。 目前，发达国家已经在造纸、食品、纺织、医药卫生、塑料、水产饲料、建筑材料、油气开采、机械铸造和水处理等领域广泛使用变性淀粉。我国也在慢慢接受变性淀粉，并在各行业开发使用。我国作为农业大国，各种淀粉原料的产量很充足，完全可以满足淀粉及变性淀粉的开发使用。而广泛生产加工变性淀粉也能带来客观的农业效益。而且淀粉衍生产品丰富化能使农作物的作用不再仅限于食用，为农产品及商品的多样化带来希望，拓宽商品的销售市场。 在实际的淀粉提取过程中 ，甘薯中还有很多其他物质，如蛋白质，多糖，维生素等。可以通过一些工艺
14、处理生产成其他产品或应用到其他产品中，也可以根据具体产品的需要，与淀粉一起提取加工，使产品具备一些特殊性能。紫甘薯中的色素具有抗氧化活性、抗肿瘤和抗突变性等。其他矿物质、游离氨基酸、糖蛋白、果胶等也有很多的应用范围17-18。总之，对甘薯进行全面性的利用，可以有效的降低资源浪费及环境污染，而且可以为我们带来巨大的经济效益。 参考文献 1张黎明 ,王庆美 .甘薯的主要营养成分和保健作用 J.杂粮作物 ,2003,(03):162-166. 2洪镭 ,刘亚鸥 .紫甘薯研究综述 J.吉林农业 ,2010,(06):140. 3王庆美 .紫甘薯产量和品质形成生理机制及对弱光地膜覆盖响应研究 D.山东农
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