块茎大小与马铃薯淀粉粒度分布的关系

娄树宝，徐洪岩，李庆全，田国奎，王立春，牛志敏，李凤云，盛万民

（黑龙江省农业科学院克山分院，黑龙江 克山 161606）

淀粉也称团粉、生粉或芡粉，是植物通过光合作用天然合成的一种多糖高分子化合物，是碳水化合物贮藏的主要形式，广泛存在于植物的果实、根、茎中，禾谷类植物和豆类的种子、薯类的块茎中淀粉的贮藏量较大[1]。植物类淀粉主要有两类，以玉米淀粉、小麦淀粉为代表的禾谷类淀粉和以马铃薯淀粉、木薯淀粉为代表的薯类淀粉，前者也被称为地上淀粉，后者为地下淀粉。中国的商品淀粉主要是玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉和木薯淀粉[2]。

虽然从各种植物所得淀粉的总体结构大致相同，但它们的颗粒形状、结构及物化性质还是存在较大的差异[3]。根茎类特别是马铃薯，是仅次于谷类作物的主要淀粉来源，其淀粉特性也开始引起了广泛重视[4]。

目前关于马铃薯淀粉的特性研究很多，但关于马铃薯块茎大小与淀粉粒度分布情况之间的关系尚鲜见报道，本研究旨在明确马铃薯不同品种不同块茎大小粒度分布情况，为淀粉加工企业选择品种及块茎大小提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试品种

克新13号（A）、克新18号（B）、克新19号（C）、克新20号（D）、克新21号（E），所有品种均为原种一代。

1.2 试验方法

块茎大小按质量划分。1：75 g以下；2：75～150 g；3：150～250 g；4：250 g以上。

淀粉制备的流程：鲜薯→清洗→去皮→粉碎→筛分→蛋白分离（自然沉淀）→干燥→淀粉。

称取500 g新鲜马铃薯，清洗、剥皮并切块，用植物组织捣碎机捣碎成泥，然后将适量试样放于100目过滤筛网上冲洗，其纤维素等不溶性物质残留于筛网上，蛋白质、无机盐和糖等可溶性物质留于蒸馏水中，淀粉沉淀于下层。将沉淀物用蒸馏水充分洗涤后，再过100目筛网，静止6～7 h。经脱水后的淀粉放于干燥箱中进行干燥，干燥温度为≤40℃，干燥时间为25～60 min。

粒度大小的测定：采用BT－9300 S激光粒度分布仪（丹东百特公司生产），校正好仪器后，根据仪器要求将制备好的淀粉样品加入到循环样品池中，浓度控制在30%左右，以超声波分散3 min，按照粒度分布仪的程序测定淀粉粒径。每个样品取4次重复。

1.3 数据统计

数据分析选取淀粉颗粒的中位径及边界粒径，各参数定义如下：

中位径：记作D50，表示样品中小于它和大于它的颗粒各占50%，是反映淀粉颗粒大小的一个重要指标。可以认为D50是平均粒径的另一种表示形式。

边界粒径：用来表示样品粒度分布的范围，即分布宽度，由一对特征粒径组成，例如（X3，X98）。

离散度：用来描述粒度分布的相对宽度或不均匀程度，离散度是反映淀粉颗粒分布情况的重要指标。

离散度=分布宽度/平均粒度

采用农博士系列软件进行单因素完全随机方差分析。

2 结果与分析

2.1 同一品种不同大小块茎平均粒径比较

如图1所示，克新13号块茎质量大于250 g时其淀粉的平均粒径最大为61.18 μm，块茎质量小于75 g时其淀粉的平均粒径最小为43.60 μm，方差分析见表1。克新13号块茎质量大于250 g的淀粉其平均粒径与块茎质量在75～250 g之间淀粉的平均粒径差异极显著，块茎质量在75～250 g之间其淀粉的平均粒径与块茎质量小于75 g淀粉的平均粒径差异极显著。

表1 同一品种不同大小块茎淀粉平均粒径差异显著性分析Table 1 Significance test for starch particle diameter of different tuber sizes of the same variety

克新18号块茎质量在150～250 g之间其淀粉的平均粒径最大为50.98 μm，块茎质量小于75 g时其淀粉的平均粒径最小为46.15 μm；块茎质量大于150 g其淀粉的平均粒径与块茎质量小于150 g的淀粉平均粒径差异极显著。

克新19号块茎质量大于250 g时其淀粉的平均粒径最大为57.28 μm，块茎质量小于75 g时其淀粉的平均粒径最小为 44.62 μm；不同大小的块茎其淀粉的平均粒径差异均极显著。

克新20号块茎质量在150～250 g之间其淀粉的平均粒径最大为48.06 μm，块茎质量小于75 g时其淀粉的平均粒径最小为 41.18 μm；不同大小的块茎其淀粉的平均粒径差异均极显著。

克新21号块茎质量大于250 g时其淀粉的平均粒径最大为50.83 μm，块茎质量小于75 g时其淀粉的平均粒径最小为 44.03 μm；块茎质量大于150 g其淀粉的平均粒径与块茎质量小于150 g的淀粉平均粒径差异显著。

由此可知，各品种总的趋势都是随着块茎增大，其淀粉的平均粒径也增大，其中克新13号与克新19号趋势相同，克新18号与克新20号趋势相同，克新13号与克新19号最大粒径和最小粒径相差较大。

2.2 不同品种相同大小块茎的平均粒径比较

5个品种间平均粒径比较表明在同样大小块茎时克新20号淀粉的平均粒径最小，克新18号在块茎质量小于75 g时其淀粉的平均粒径最大，克新13号在块茎质量大于75 g时其淀粉的平均粒径最大。总的来说，克新13号与克新19号具有较大的粒径，这两个品种均为黑龙江省主栽品种，可以作为大颗粒马铃薯淀粉制备的原材料（图2）。

2.3 同一品种不同大小块茎粒度分布均匀情况

克新13号、克新18号、克新19号、克新21号在块茎质量大于250 g时离散度最小，此时淀粉的粒度分布最均匀，克新20号块茎质量在150～2 50 g之间时离散度最小，此时淀粉的粒度分布最均匀；克新13号、克新18号、克新19号、克新20号在块茎质量小于75 g时离散度最大，此时淀粉的粒度分布最不均匀，克新21号块茎质量在75～150 g之间时离散度最大，此时淀粉的粒度分布最不均匀。总的趋势还是块茎越大其淀粉的粒度分布越均匀，块茎越小其淀粉的粒度分布越不均匀，所以说进行淀粉加工时要选择较大块茎的马铃薯作为原料（图3）。

3 讨论

淀粉粒是由许多直链和支链淀粉分子构成的聚合体。一般颗粒大或结构松散的淀粉较颗粒小的、结构较紧密的淀粉易于糊化。各种淀粉颗粒的大小不一样，同一种淀粉的颗粒大小也是有差别的。马铃薯淀粉颗粒大，结构松散，吸水膨胀力大，结晶结构消失的早，淀粉粒在较低的温度下容易互相接触，变成粘稠状的糊浆，这是其容易糊化的结构基础。马铃薯淀粉一般在25～100 μm之间，粒径分布近乎正态分布[5－6]。

本研究的结果表明，不同大小块茎的淀粉粒径与品种特性有关，块茎越小其淀粉的平均粒径越小，有些品种不同大小块茎的淀粉粒径差异不明显。本试验中克新13号与克新19号的淀粉具有较大的粒径，其淀粉在生产上具有广泛的用途。5个品种中不论块茎大小均以克新20号的淀粉粒径最小，而克新20号淀粉含量最高，因此马铃薯淀粉含量与其粒径大小的关系有待于进一步研究。

在不同的应用领域，对淀粉颗粒大小的要求不同，例如在方便面及粉丝等的加工时，大颗粒的马铃薯淀粉为最合适的原料。淀粉粒径大、糊化温度相对较低，有利于提高方便面及粉丝的劲道，增加粉丝制品的透明度，使表面光滑色泽好[7]。我国的淀粉加工还很落后，因此了解马铃薯不同品种淀粉的粒度分布情况，可以为企业有针对性地加工淀粉提供依据，更好地做到专种专用。

[1] 阎隆飞,李明启.基础生物化学[M].北京:农业科技出版社, 1985:21－23.

[2] 高嘉安.淀粉及淀粉工艺学[M].北京:中国农业科技出版社, 2001:22－50.

[3] 赵萍.马铃薯加工技术[M].兰州:甘肃科技出版社,1999:54－57.

[4] Peter E,Forrest S,Emperatryz P.Characterization of some properties of starches from Xanthosoma sagittifolium(tannia)and Colocassia esculenta(taro)[J].Cargbohydrate Polymers,2005,60(2): 139－145.

[5]于天峰,夏平.马铃薯淀粉特性及其利用研究[J].中国农学通报,2005,21(1):55－58.

[6]潘明.马铃薯淀粉和玉米淀粉的特性及其应用比较[J].中国马铃薯,2001,15(4):222－226.

[7] 魏晶石.马铃薯淀粉的特性及其对粉丝生产性状的影响[J].马铃薯杂志,1990,4(3):167－169.