不同品种甘薯淀粉产量及糊化特性的比较研究

0 引言

中国是世界第一大甘薯生产国,据联合国粮农组织(FAO)统计,2014年中国甘薯产量达7 154万t．加工是提升农业综合效益的重要途径,甘薯生产和加工在中国国民经济中一直占有重要的位置．因为淀粉是甘薯的重要组成部分,占鲜薯的15%～35%,所以目前淀粉、粉皮、粉条(简称“三粉”)是我国甘薯加工的主要形式．根据国家甘薯产业技术体系2010～2011 年的调查资料分析,淀粉加工所占比例北方薯区为58.7%,长江中下游薯区和南方薯区分别为44.4% 和31.3%[1]．甘薯及淀粉价格的高位稳定,使种植效益明显提高,因而甘薯加工企业数量增长较快,因此,培育淀粉加工专用甘薯品种成为甘薯育种的主要目标之一．

淀粉除食用外,工业上还用于制糊精、麦芽糖、葡萄糖、酒精等,淀粉糊可起到增稠、凝胶、黏合、成膜等功用,用于调制印花浆、纺织品的上浆、纸张的上胶、药物片剂的压制等．淀粉的支链淀粉与直链淀粉质量分数之比(支直比)和糊化特性是反映淀粉品质的重要指标,与淀粉和含淀粉的物料加工性能和加工产品的品质有很强的相关性,将影响淀粉的应用方向和效果[2]．为此,本研究对国家甘薯产业技术体系近年来育成的25个甘薯品种的产量、淀粉率及淀粉特性等进行了比较分析,以期为高产、高品质甘薯品种的育种和甘薯淀粉加工新产品的研制开发提供参考．

1 材料与设备

1.1 材料

甘薯 万薯34、渝薯1号、徐渝34、宁薯S10-1等25个品种(表1)由国家甘薯产业技术体系提供．

试剂 盐酸、醋酸铅、无水乙醇、氢氧化钠均为分析纯,购自成都科龙化工试剂公司;直链淀粉和支链淀粉标准品购自Sigma公司．

1.2 仪器设备

HR-2826搅拌机,飞利浦公司;SHIMADZU AUY 120电子天平,日本岛津公司;ELSD 2000高效液相色谱仪,美国奥泰公司;754N分光光度计,上海奥普勒仪器有限公司;MVAG 803202微量快速黏度仪,德国Brabender公司．

2 方法

2.1 淀粉含量测定

参照GB/T 5009.9—2016改进后的方法测定[3-4]．样品处理:吸取一定量待测液,以1 mL/min的流速通过预先活化好的反相C18固相萃取小柱,并用0.22 μm水系滤膜过滤,弃初滤液,收集滤液供HPLC分析．色谱条件:采用Aminex HPX-87P糖分析柱,柱温79 ℃．以超纯水为流动相,控制流速0.6 mL/min,蒸发光检测器温度110 ℃,载气压力0.32 MPa,进样量20 μL，所得的结果为糖浓度,减去同法测得未水解样品的可溶性糖浓度，再除以1.1,即为淀粉含量．

天然淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成,不同植物来源的淀粉中,直链淀粉的比例并不相同,视植物种类、品种、生长时期的不同而异．25个甘薯品种的直链淀粉质量分数、支链淀粉质量分数及支直比如表1所示．直链淀粉质量分数为11.46%～15.07%,平均13.56%．直链淀粉和支链淀粉在结构、性质及化学反应活性方面有很大差异,二者的比例对甘薯及其淀粉的用途和加工品质有重要影响[9-10]．在制备淀粉膜时,一般认为直链淀粉易成膜,所成膜结晶度大,拉伸强度高;支链淀粉不易成膜,所成膜为无定型结构,断裂伸长率大,溶解性好,但拉伸强度低且成膜时间较长[11]．直链淀粉含量与甘薯综合口感、粉香味呈显著正相关[12]，甘薯粉丝耐煮性也与直链淀粉含量正相关[13]．谭洪卓等的研究表明，甘薯表观直链淀粉含量与粉丝断条数呈显著负相关,与粉丝硬度、拉伸强度呈正相关[14]．对于膨化食品来说,直链淀粉含量高的原料,挤压膨化物的质地较硬,体积膨化指数较小;支链淀粉含量高的原料,挤压膨化产品的膨化效果较好[7]．25个品种中，支直比最高的为运薯271,提示其适于加工挤压膨化产品;最低的为商薯133-2,表明其适于加工淀粉膜．

2.2 淀粉的提取[5]

称取洗净的甘薯0.5 kg,切成小块,放入匀浆机中进行粉碎,加入1.5 kg自来水与薯浆混匀,过100目滤布,进行第1次浆渣分离;静置8 h后弃去上清液,加入3倍淀粉质量的自来水,将沉淀的淀粉搅拌均匀,过200目滤布,进行第2次浆渣分离;静置8 h后同法进行第3次浆渣分离．得到的淀粉再45 ℃干燥,过100目筛．

采用Brabender公司微量快速黏度仪测定[7-8]．称取淀粉10.00 g,水分含量校准至14%,加入100 mL蒸馏水.糊化黏度测定程序及参数:升温速度7.5 ℃/min,当温度达到50 ℃时,开始显示温度和黏度变化曲线谱,在92 ℃保温5 min,然后以同样速度降温至50 ℃,保温1 min．转速为250 r/min．

2.3 直链淀粉和支链淀粉质量分数测定

产量是作物最为重要的经济性状之一,由表1可见,试验品种以商薯19产量最高,其次是南薯017,均超过40 t/hm2,不同品种甘薯产量差异较大,变化范围14.62～41.64 t/hm2，变异系数达26.98%．试验品种薯块的淀粉质量分数平均为24.41%,以渝薯1号最高,达31.30%．在生产中,要获得较高的淀粉得率,需要薯块产量和淀粉含量都高的品种,因此,评价单位面积淀粉产量更为准确．因试验品种薯块产量和薯块淀粉含量差异较大,最终导致不同品种甘薯单位面积甘薯淀粉产量差异较大,变化范围为4.06～9.66 t/hm2,以渝薯1号最高．

将2.2制得的淀粉样品0.20 g置于离心管中,加入石油醚10 mL脱脂,涡旋10 min,5 000 r/min离心5 min,弃去上清液,重复脱脂3次后烘干,再加入85%乙醇10 mL脱糖,涡旋10 min,5 000 r/min离心5 min,弃去上清液,烘干．准确称取0.10 g脱脂脱糖的淀粉,加入1 mL无水乙醇充分润湿,采用绘制标准曲线同样的步骤和试剂测定样品,并以标准曲线计算直链淀粉质量分数(w直链淀粉),同时可得支链淀粉质量分数(w支链淀粉)．

2.4 淀粉糊化特性测定

同一底板下的桩注浆尽可能短时间连续施工完成，由于高压注浆水泥浆流向的相对不确定性，先进行周边桩的注浆，后中间桩；先外围桩，后里面桩。注浆结束待孔中泥浆沉淀30 min后，在孔中灌入C20细石混凝土进行封孔。

2.5 数据分析

淀粉糊化特性是反映淀粉品质的重要指标,与含淀粉植物的营养及加工性能有很强的相关性,不同品种甘薯的淀粉糊化特征谱间存在明显差异,主要体现在糊化温度、黏度、崩解值、回生值等方面．淀粉在常温下不溶于水,但在高温下会溶胀、分裂形成均匀糊状溶液,即发生糊化．由表2可知，25个品种甘薯淀粉的糊化温度范围为62.5～77.0 ℃,除南薯017和宁薯S10-1外,其余均高于70 ℃．较低的糊化温度有利于降低加工能耗和时间,而较高的糊化温度表明淀粉晶体结构稳定,不易被破坏．淀粉体系峰值黏度大,表明其具有较好的增稠性[15],试验品种甘薯淀粉的峰值黏度变化范围为2 056～2 936 mPa·s,其中,宁薯S10-1和南紫薯018的峰值黏度均高于2 800 mPa·s．崩解值越低,代表其抗剪切性越好,适于制作稳定剂,烟薯26具有最低的崩解值,为991 mPa·s．回生值越大,表明淀粉越容易老化,凝胶性越强,适于制作增稠剂[16],宁薯S10-1的回生值最高．

3 结果与分析

3.1 不同品种甘薯淀粉产量的差异

参照GB/T 15683—2008改进后的方法测定[6],将0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10 g直链淀粉标准品分别与0.10,0.08,0.06,0.04,0.02,0 g支链淀粉标准品混合,加入1 mL无水乙醇充分润湿,再加入9 mL 1 mol/L NaOH溶液于沸水浴中分散10 min,迅速冷却后用蒸馏水定容至100 mL．吸取分散液5 mL于100 mL容量瓶中,加水约50 mL,再加入1 mL 1 mol/L乙酸溶液和1 mL碘液,用水定容后静置10 min,测定620 nm波长的吸光值,吸光值与直链淀粉质量分数正相关,由此绘制标准曲线．

3.2 不同品种甘薯淀粉组成的差异

当前国家投资更加关注再生型增长，确保实现可持续发展，其中就涉及到大量经济管理相关知识。对于青少年而言，关注国家经济形势，从中学习丰富知识，树立起科学管理观念，对于未来成长非常有利。经济管理包含知识体系是非常大的，所以要树立起全局意识，从整体上去把握，这样才能更加深入了解，在脑海中留下深刻印象。总之，从数学的学习开始要树立经济管理研究意识，不仅可以激发出我们学习兴趣，培养科学意识，更可以帮助我们发现数学在生活中的实用价值，在灵活运用中加深理解，提高自身综合素质。

 

表1 25个品种甘薯薯块产量、淀粉含量、淀粉产量及淀粉组成比较

 

Tab.1 Tuber yield, starch content， starch yield and starch composition of 25 varieties of sweetpotatoes

  

序号 品种薯块单产/(t·hm-2) w淀粉/%淀粉产量/(t·hm-2)w直链淀粉/%w支链淀粉/%支直比1渝薯1号30.8531.30±0.51aA9.66±0.15aA13.83±0.26eDEF86.17±0.26gFGH6.23±0.13gGHI2运薯27114.6230.60±0.92aA4.47±0.13lK11.46±0.18kK88.54±0.18aA7.72±0.14aA3济农30428.9930.50±1.29aA8.84±0.37cdCD12.63±0.13hiIJ87.37±0.13cdBC6.92±0.08dCD4宁薯S10-122.0728.69±0.10bB6.33±0.02ijHI14.64±0.10bB85.36±0.10jJ5.83±0.05jK5绵薯10-17-222.2327.64±0.53cBC6.14±0.12jI12.84±0.09hI87.16±0.09dC6.79±0.05dD6徐渝3424.0827.16±0.23cdCD6.54±0.06hiH13.47±0.08fgFGH86.53±0.08efDEF6.42±0.04efEFG7南薯00924.5326.99±0.09cdeCD6.62±0.02hH13.91±0.01eCD86.09±0.01gHI6.19±0.00gHIJ8渝薯1534.8126.72±0.17cdeCD9.30±0.06bB14.26±0.14cdBC85.74±0.14hiIJ6.01±0.07hiJK9农大6-215.2026.68±0.70deCD4.06±0.11mL12.69±0.13hIJ87.31±0.13dBC6.88±0.08dCD10万薯3428.6026.48±0.45deCD7.57±0.13gG14.46±0.26bcB85.54±0.26ijJ5.92±0.13ijK11济薯0827619.5426.14±0.54eDE5.11±0.11kJ14.55±0.13bcB85.45±0.13ijJ5.87±0.06ijK12TD1202-11937.1225.27±0.42fEF9.38±0.16bAB14.00±0.07deCD86.00±0.07ghHI6.15±0.04ghIJ13西城薯00732.0124.86±0.27fgFG7.96±0.09fF13.81±0.21eDEF86.19±0.21gFGH6.24±0.11gFGHI14商薯133-218.1524.41±0.52fghFG4.43±0.09lK15.07±0.13aA84.93±0.13kK5.63±0.06kL15冀薯9836.7024.22±0.64ghFG8.89±0.24cC13.41±0.04gGH86.59±0.04eDE6.46±0.02eEF16南紫薯01835.6223.87±0.14hG8.50±0.05eDE13.89±0.12eCDE86.11±0.12gGHI6.20±0.06gHIJ17烟薯2634.3123.75±0.15hG8.15±0.05fF13.26±0.02gH86.74±0.02eD6.54±0.01eE18苏薯1735.7722.38±0.59iH8.00±0.21fF13.51±0.26fgEFGH86.49±0.26efDEFG6.40±0.14efEFGH19南薯01740.1321.42±0.17jHI8.59±0.07deCD13.76±0.36efDEFG86.24±0.36fgEFGH6.27±0.19fgFGHI20TD1318-325.0820.99±0.12jI5.26±0.03kJ13.73±0.10efDEFG86.27±0.10fgEFGH6.28±0.05fgFGHI21商薯1941.6419.66±0.86kJ8.19±0.36fEF12.79±0.12hI87.21±0.12dC6.82±0.07dD22广薯8736.1218.48±0.55lK6.68±0.20hH11.82±0.18jK88.18±0.18bA7.46±0.13bB23徐薯1837.3717.92±0.08lmKL6.70±0.03hH12.39±0.13iJ87.61±0.13cB7.07±0.08cC24S0912-327.0917.17±0.43mnL4.65±0.12lK14.51±0.13bcB85.49±0.13ijJ5.89±0.06ijK25南薯01638.6316.90±0.03nL6.53±0.01hiH14.26±0.17cdBC85.74±0.17hiIJ6.01±0.09hiJK平均值29.6524.417.0613.5686.446.41标准差8.004.141.690.890.890.51变异系数/%26.9816.9623.946.561.037.96

同一列不同小写字母表示差异显著(P<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)．下同

3.3 不同品种甘薯糊化特征的差异

以上测定均为3个重复,结果以平均值±标准差表示．采用SPSS 19.0进行描述性统计、Duncan检验差异分析和相关性分析．

 

表2 不同品种甘薯淀粉糊化特征比较Tab.2 Pasting characteristics of starch from 25 varieties of sweetpotatoes

  

序号糊化温度峰值黏度崩解值回生值℃(mPa·s)(mPa·s)(mPa·s)175.4±0.4abABC2119±17lmLM1071±15hiIJ783±8lJ274.4±0.5bcCD2241±25hijHIJ1056±4ijIJK743±6nL375.3±0.7abABC2056±21nN1002±13lmN706±6oM469.7±0.6iI2936±34aA1598±8aA1113±13aA573.2±0.4deDEF2090±17mnMN1012±10klMN716±2oM676.3±0.6aA2115±17lmLM1079±15hHI827±6jI773.8±0.4cdDE2291±17gH1000±13gGH788±8lJ872.0±0.9fgFGH2228±21jIJ1220±2dD848±6iH971.1±0.8ghGHI2209±8jkJ1004±10lmN914±6fF1074.7±0.4bcBCD2232±12ijIJ1046±8jKL708±6oM1173.2±0.4deDEF2190±34kJK1098±8gGH718±4oM1274.0±0.3bcCD2400±17fFG1079±8hHI981±15cBC1374.5±0.5bcCD2379±17fG1134±11efE813±11kI1470.8±0.6hHI2062±19nN1054±8ijJK777±2lJ1572.5±0.9efEFG2148±32lKL1077±13hHIJ760±8mK1675.4±0.5abABC2864±13bB1142±11efE823±8jkI1771.0±0.7ghHI2279±11ghHI991±11mN899±6gF1876.1±0.3aAB2533±19dD1304±2cC995±6bB1963.2±0.8jJ2268±19ghiHI1027±13kLM872±6hG2074.7±0.9bcBCD2272±13ghHI1109±6gFG827±8jI2173.3±0.5deDEF2640±42cC1390±11bB962±8dD2272.0±0.4fgFGH2537±17dD1151±11eE911±8fF2375.3±0.6abABC2402±13fFG1130±11fEF788±4lJ2470.6±0.5hiHI2474±17eE1130±6fEF932±6eE2570.8±0.7hHI2444±32eEF1212±13dD979±2cC平均值 72.923371128846标准差2.8229134105变异系数/%3.81011.9212.41

3.4 各指标的相关性

在选用液压站及液压缸时，我们充分考虑到满足常规产品空冷60 MW和135 MW铁心压装时的使用，安装电接点压力表用于不同型号定子铁心压装时压力调节。液压系统要有保压功能，保证能在25 MPa压强条件下保压24 h。工作时要求控制系统既能控制六个液压缸同时作用，又能单独操作某个液压缸进行伸缩，保证对整个铁心叠片水平面能够有效的进行压力调整[3]。

由表3可知,峰值黏度与崩解值、回生值显著正相关(P<0.05),但试验甘薯淀粉的糊化特征参数与直链淀粉和支链淀粉含量均无显著差异．

 

表3 各指标间的相关系数

 

Tab.3 Correlation coefficient between indexes

  

指标相关系数w直链淀粉w支链淀粉糊化温度峰值黏度崩解值回生值w直链淀粉1.00-1.00-0.220.060.180.13w支链淀粉1.000.22-0.06-0.18-0.13糊化温度1.00-0.09-0.07-0.34峰值黏度1.000.79*0.73*崩解值1.000.73*回生值1.00 *表示在0.05水平上相关性显著

4 结论

25个甘薯品种的薯块产量变化范围为14.62～41.64 t/hm2,最高的为商薯19;淀粉产量变化范围为4.06～9.66 t/hm2,最高的为渝薯1号;支直比变化范围为5.63%～7.72%,最高的为运薯271,适于加工挤压膨化产品,最低的为商薯133-2,适于加工淀粉膜;糊化温度变化范围为62.5～77.0 ℃,最高的为渝薯1号,具有较好的热稳定性,最低的为南薯017,糊化能耗较低;峰值黏度变化范围为2 056～2 936 mPa·s,回生值变化范围为706～1 113 mPa·s,最高的均为宁薯S10-1,适于做增稠剂;崩解值变化范围为991～1 598 mPa·s,最低的品种为烟薯26,适于作稳定剂．

WANG Shun-min, XU Xi-ming, YANG Yong, WANG Yuan, SUN Jing-chuan, MENG Ya-ke, GUO Yong-fei, YANG Hai-song,SHI Jian-gang

感谢国家甘薯产业技术体系岗站专家提供甘薯品种;感谢山东省农科院作物研究所王庆美研究员提供薯块和测产数据．

（3）系统利用冗余分片算法对上传的电子数据进行分片，然后根据前面获取的节点性能信息选取若干最优性能的节点，用于存储系统的分片数据。

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