泰国木薯淀粉特性研究.pdf

云 南大 学学 报(自 然科 学版) , 2003 , 25 (增刊) : 110114CN 53 - 1045/ N ISSN 0258 - 7971 Journal of Yunnan U n iversity 泰 国 木 薯 淀 粉 特 性 研 究 杨丽英1, K. Sriroth2, K. Piyachomkwan2,张庆滢1,朱 焰1 (1.云南省农业科学院 油料作物研究所,云南 昆明 650205 ; 2.泰国Kasetsart大学农厂品开发研究所 木薯种淀粉技术研究中心,泰国 曼谷) 摘要:木薯是热带地区碳水化合物的主要来源.木薯根的化学组成,淀粉含量,淀粉质量和淀粉性质常常决 定木薯作为食品和工业用的价值.对广泛种植在泰国的2个木薯品种Kasetsart 50(KU 50)和Rayong 5(R 5)块 根的化学组成、 淀粉质量和淀粉性质分析结果表明:KU 50比R 5品种具有高的淀粉含量,高的氢氰酸含量和 高的灰分含量. 2个品种淀粉粒大小和直链淀粉含量并没有显著的差异.在85 下KU 50比R 5具有高的膨润 度.差示扫描量热仪测定的热力学特征为:KU 50具有高的糊化起始温度、 糊化结束温度、 糊化峰值温度和热 函. 2个品种的淀粉粘度曲线差异较小.由此得出:从提取淀粉效率来说, KU 50优于R 5 ;作为饲料加工业,R 5 的饲料品质优于KU 50 ;对于淀粉深加工业,因KU 50和R 5具有不同的热力学性质和粘度性质,因而根据加 工产品的不同而具有不同的优缺点. 关键词:木薯;淀粉;性质;KU 50 ;R 5 中图分类号:S 533 文献标识码:A 文章编号:0258 - 7971 (2003) S- 0110 - 05 木薯是热带、 亚热带地区薯类作物.泰国是亚 洲最大的木薯种植和木薯产品出口国,在种植面 积、 农业收入和出口创汇方面,木薯仅次于水稻、 橡 胶和甘蔗.泰国年种植木薯面积约150万hm2,总 产约2 000万t鲜薯,年出口额高达8亿美元. 我国木薯种植面积以广东、 广西、 云南、 海南为 主.木薯是云南省除马铃薯、 红薯外第3大薯类作 物.云南省宜种木薯的荒山、 荒坡约43. 3万hm2. 据1996年统计,全省木薯面积超过60万hm21. 由于我省木薯饲料工业、 木薯淀粉工业(8家以上) 以及木薯酒精业(4家以上)和其它木薯类产业的 发展,目前我省的木薯种植,已由零星种植,迅速发 展成为成片大面积栽培和零星种植并存的局面. 由于木薯根的化学组成,淀粉含量,淀粉质量 和淀粉性质常常决定木薯的利用价值.对于加工成 饲料用的干木薯片或木薯粒来说,木薯含有高淀 粉,高蛋白质,高脂肪而低氢氰酸含量,则产品将有 高的营养价值.而木薯淀粉在食品和工业利用中, 通常淀粉的纯度,淀粉所固有的物理化学性质决定 加工产品的功能.例如:淀粉的性质与淀粉面条吃 的品质有关,粘度和和膨润度特性与面条的光滑度 和柔软性有关2. 本文分析泰 国广泛种植 的2个木薯 品种 KU 50和R 5根的化学组成、 淀粉质量和淀粉性质 以了解泰国大面积木薯生产品种品质性状,为我国 的木薯品种引进、 加工、 利用和研究提供参考. 1 材料和方法 2个木薯品种KU 50和R 5于2000年5月种 植在泰国的Nakhonratchasrima省,种植条件相同, 并于2001年6月同时收获作为供试材料. 1. 1 鲜薯淀粉含量测定 采用比重法. 1. 2 木薯根化学成分测定 木薯收获后24 h内 作样品准备.洗净,削皮,小块搅碎,在50下烘 干,磨细备用. 水分,蛋白质,脂肪和灰分测定用AOAC法 (AOAC ,1990).淀粉含量用比旋计测定偏振光的 方法测定(20,Na灯).氢氰酸含量测定用O. Brien(1991)的方法. 1. 3 木薯淀粉质量和淀粉性质测定 木薯收获后 收稿日期 33 基金项目 本项目获泰国K大学农产品开发研究所木薯和淀粉技术研究中心资助 作者简介 杨丽英(6 ) ,女,云南人,硕士生,主要从事非传统淀粉资源开发利用 :200- 0- 18 :asetsart. :19 8 -. 24 h内作样品准备.洗净,削皮,切成小块搅碎,木 薯泥过滤(77m),沉静,弃去上层清液,水洗淀粉 泥13次.在50 下烘干,磨细备用. (1)直链淀粉含量测定:采用Schoch的方法.用 作标准线的马铃薯淀粉购于美国Sigma化学公司. (2)淀粉颗粒大小分布测定:淀粉溶于80 %蔗 糖溶液中,将样品放在一个玻片上,在1台亮视野 显微镜(Meiji Techno ,日本) 4 放大倍数下观察. 图象用Meiji CK3800型(Meiji Techno ,日本)彩色 摄像机摄像,用图像分析软件(图像专业版3. 0 ,媒 介Cybernatic , LP ,美国)按颗粒的大小范围校准. (3)淀粉白度分析:用C - 100型KETT数字 的白度仪(KETT电的实验室,德国)测定,用蓝色 过滤器(440 nm)作为校正板. (4)膨润度与溶解度:用Schoch方法在85 条件 下测定. (5)糊化性质:用快速粘度分析仪(RV A4 ,New2 port Scientific ,澳洲),按Sriroth等介绍的方法,使用第 1标准程序测定.淀粉样品3. 00 g(14 %水分)悬浮在 25 g蒸馏水中,在50 保持1 min ,随后按12.2/ min 的速度加热到95,在95 保持2. 5 min ,冷却到 50,冷却速度与加热速度相同,保持2.1 min. (6)热力学特征(糊化温度)测定:使用Perkin Elmeruda差示扫描量热仪(DSC 7 ,Norwalk ,CT) 测定.淀粉样品与水混合,体积比为0. 680. 69. 淀粉浆在混合以后,分装入数个空铝盘封死.样品 在室温下平衡1 h后,从20 加热到110,升温 速度为10/ min.用1个空盘为空白.然后,以铟 金属熔融为基准校准,使用DSC软件计算热函.所 有的平盘冷却后重新称重.为了精确计算干基热 函,每1个平盘仔细地刺孔,在110 干燥2 h ,重 新称重,测定扫描过和再次扫描后样品的含量. 2 结果和讨论 2. 1 木薯根的化学成分 KU50鲜薯淀粉的质量 分数为26. 6 %,高于淀粉质量分数为23. 9 %的R 5(表1).泰国大多数木薯淀粉工厂利用鲜木薯淀 粉含量来评价木薯价格的高低,高淀粉含量品种价 格较高. 分析结果表明: KU 50和R 5的干基淀粉含量 无明显差异,质量分数分别为82. 97 %和82. 74 %. 2个品种间蛋白质和脂肪也无明显差异.但是KU 50品种所含的灰分(w= 2.21 %)大于R 5品种(w = 1.54 %) (表1).作为饲料用或直接食用产品如 加工成木薯片,木薯粒和木薯粉,具有高淀粉含量 和高可消化成分(粗蛋白,粗脂肪),低氢氰酸含量 的品种具有高的营养价值,因而其商品价值也高. 而对于以淀粉生产为目的品种来说,由于蛋白质易 与色素相连结的原因,具有高淀粉含量和低蛋白, 低脂肪含量以及低无机物如灰分的品种具有高的 淀粉提取率,即加工成的淀粉纯度高,质量好,因而 其商品价值也高. 从品种上说,木薯基本上可分为甜木薯和苦木 薯,氢氰酸质量比为50 mg/ kg鲜重以下为甜木薯, 质量比大于50 mg/ kg鲜重以上为苦木薯.限制木 薯根食用和饲料用的主要因素是它含有有毒物质 氢氰酸,大多数木薯品种氢氰酸的质量比在15 400 mg/ kg鲜重之间,削皮后的木薯根氢氰酸质量 比可降低3.由于氢氰酸可以在木薯淀粉加工过 程中随着加热而挥发掉,所以,对淀粉产品的不良 影响较小.但作为食用和饲料用,显然氢氰酸质量 比低的R 5(28 mg/ kg)优于氢氰酸质量比高的 KU 50(55 mg/ kg) (表1). 2. 2 淀粉质量 工业上生产的商品淀粉,即使经 过多次精制,也仍然含有少量杂质,如蛋白质、 脂 肪、 灰分等.这些杂质对淀粉的物理化学性质有一 定的影响,作为食用或一般工业用无多大妨碍,但 对某些特殊用途,如生产淀粉糖或变性淀粉,则有 影响,此时要求原料的纯度越高越好.木薯由于含 表1 KU50和R 5木薯根的化学成分比较 Fig. Root chemical composition of two cassava varieties(KU50 and R5) 品种 淀粉(鲜基) w/ % 水分(鲜基) w/ % 蛋白质w/ %脂肪w/ %灰分w/ % 淀粉(干基) w/ % 氢氰酸(鲜基) w/ (mgkg- 1) KU50 26. 550. 35 57. 071. 391. 480. 250. 490. 152. 210. 1382. 791. 2955. 3817. 48 R53366353 111增刊 杨丽英等:泰国木薯淀粉特性研究 2 . 90. 110. 08. 441. 280. 40. 480. 281.40. 2282. 742.127. 89. 19 有低的蛋白质、 脂肪和可溶解的碳水化合物,因而 提取方法较容易,工业上淀粉的纯度(即质量分数) 为98 %99.5 %2.在正常大气条件下,商业淀粉 含有10 %13 %的水分 4.低于10 %的水分贮藏 较安全,高于13 %即有淀粉发霉的危险.本试验中 KU 50和R 5的淀粉纯度和水分分别为98. 5 % , 99. 4 %,9.5 %和7. 0 %(表2).2个品种的纯度没有 显著的差别,且纯度和水分均已达到工业标准. 加工适当的木薯淀粉颜色洁白,未削皮加工的 淀粉色发灰,此外一些非淀粉物质如蛋白质、 脂肪、 灰分和其它微小粒子也将影响淀粉的颜色. KU 50 和R 5淀粉为已削皮提取的淀粉,白度均较高,分 别为92.8 %和93. 6 %,达到木薯淀粉优级标准(白 度大于等于92. 0 %) 5 . 大多数木薯淀粉均含有直链淀粉和支链淀粉, 直链淀粉质量分数从8 %29 % ,不同淀粉来源具 有不同的直链淀粉和支链淀粉的比率. KU 50和R 5品种直链淀粉和支链淀粉分别为24. 8 % ,75. 2 % 和23.6 % ,76. 4 %,比率相近(表2) . 淀粉的性质与淀粉粒大小有关.每种淀粉均有 其特有的特性、 大小和形状,木薯淀粉颗粒为椭圆 形或卵圆形.一般颗粒直径为540m ,大的颗粒 为2535m ,小的为515m2 .图1为KU 50 和R 5品种淀粉粒直径分布,其范围分别为329 m和426m ,集中分布区域为1015m ,平 均颗粒大小KU 50为13m ,R 5为14m ,2者均 属于小型淀粉颗粒类型. 2. 3 淀粉性质 2.3. 1 淀粉澎润度与溶解度 澎润度指每克干淀 粉在一定温度下吸水的质量数.溶解度指一定温度 下,淀粉样品分子的溶解质量百分比.澎润度与溶 解度反应淀粉与水分子间相互作用的大小.淀 粉 食用性质与淀粉澎润度有关6 . 85 时KU 50的 淀粉澎润度与溶解度均高于R 5 ,分别为59. 1 %和 20. 2 %及53.1 %和18. 5 %.表明KU 50淀粉产品 蒸煮和溶解比较容易. 2.3. 2 热力学特征(即糊化温度)分析 利用差示 扫描量热仪研究淀粉的糊化现象,KU 50木薯淀粉 比R 5木薯淀粉具有高的糊化起始温度、 糊化结束 温度、 糊化峰值温度和热函,因而较难糊化. 2.3. 3 淀粉粘度 淀粉在工业上用途广泛,但几 乎都是应用淀粉糊起到增稠、 凝胶、 粘合成膜和其 它功用.不同品种淀粉在性质方面存在差别,如淀 粉粘度性质影响淀粉糊的应用.淀粉粘度性质中, 糊化温度表明糊浆形成时的初始温度.峰值粘度表 示蒸煮过程必须越过此峰值才能获得实用的淀粉 糊.峰值降表示淀粉糊粘度热稳定性的变化,差值 越大,热粘度稳定性越差.持久性表明冷却过程中 淀粉形成凝胶的强弱,差值越小,凝胶性越强. KU 50淀粉95 时最后粘度和糊化温度高于R 5 ,分别 为151 RVU和74 及149 RVU和69.但KU 50淀粉的峰值粘度、 峰值降、50 粘度和持久性低 于R 5淀粉,表明KU 50淀粉热粘度稳定性好,凝 胶性强(表4). 表2 KU50和R 5木薯淀粉质量比较 Tab. 2 Starch quality of two cassava varieties (KU50 and R5) 品种 淀粉 w/ % 淀粉含水率 / % 淀粉白度 / % 直链淀粉 w/ % 支链淀粉 w/ % 质量比值 (直链/支链) KU 5098. 510. 539. 481. 6892. 770. 5824. 80. 6075. 20. 329 R 599. 440. 616. 961. 1293. 570. 5823. 60. 5176. 40. 309 表3 KU 50和R5 2个木薯品种淀粉的热力学特征比较 Tab. 3 Starch gelatinization caracteristicsof two cassava varieties (KU50 and R5) 品种起始温度To/结束温度Tf/ 热函 H/(Jg - 1) 峰值温度Tp/ KU 5065. 681. 2784. 191. 0516. 391. 1770. 790. 88 R565566 6 211云南大学学报(自然科学版) 第25卷 1. 21. 7782. 281. 291 . 420. 18.02. 78 表4 KU50和R5 2个木薯品种淀粉的粘度性质比较 Fig. 4 Starch viscosity parameter of two cassava varieties( KU50 and R5) 品种 峰值粘度 P/ RVU 95 时最后粘度 F/ RVU 峰值降 P- F/ RVU 50 粘度 C/ RVU 持久性 C- F/ RVU 糊化温度 / KU 50367. 8541. 07 150. 9011. 22 216. 9530. 49220. 7522. 269. 8512. 1174. 041. 06 R 5374. 5033. 92 148. 7610. 57 225. 7423. 44224. 183. 3675. 429. 9169. 801. 93 图1 KU50和R 5淀粉粒分布 Fig. 1 Starch granule size distribution 图2 KU50和R 5 2个木薯品种淀粉粘度曲线 Fig. 2 The viscogramm of KU 50 and R 5 4 小 结 在这项研究中,KU 50和R 5 2个木薯品种因 遗传基础不同,其理化性质表现出差异.从提取淀 粉效率来说(即对于提取淀粉工业), KU 50因淀粉 含量较高而优于R5.但作为饲料加工业,如作为木 薯片、 木薯粒或木薯粉加工,R5因有毒物质和不可 消化成分较少而优于KU 50.对于淀粉深加工业, 因KU 50和R 5具有不同的热力学性质和粘度性 质,因而根据加工产品的不同而具有不同的优缺 点. 致谢:感谢云南大学生命科学院刘飞虎教授对 本文提出保贵的修改意见. 参考文献: 1 杨丽英, STRIROTH K.云南省木薯的生产与利用 J.木薯精细化工,2001 ,2. 2 OATES C G. Starch structure ,properties and application R. Thailand :Kasetsart University ,1998. 3 PADMAJA( India) R. Cyanide detoxification in cassava for food and feed UsesJ . Critical Reviews in food Sci2 ence and Nutrition ,1995 ,35(4) :299399. 4 GRACE M P. Quality control of cassava products. in Cassava ProcessingFAO consultant M. Rome :Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1977. 5 张燕萍.变性淀粉制造与应用 M.北京:化学工业出 版社,2001. 6 ASAOKA M ,BLANSHARD J M V , RICKARD J E. Seasonal effects on the physico - chemical properties of starch from four cultivarsof cassavaJ . Starch/ Starke , 1991 ,43 :455459. 311增刊 杨丽英等:泰国木薯淀粉特性研究 Thailand cassana starch phy2chemical properties analysis YANG Li2ying1, K. Sriroth2, K. Piyachomkwan2, ZHANGQing2ying1, ZHU Yan1 (1. Yunnan Acadenny of Agricultural Science Crops Reseanh Iustitute ,Kunming 650205 ,China ; 2. Cassava Starch Technology Research Unit , Kasetsart Agricultural and Agro2Industrial Product Improvement Institute , Kasetsart University ,Bangkok ,Thailand) Abstract :Cassava root is used for carbohydrate source in tropical region. The chemical constituents ,starch quality and starch properties of cassava root determine food and industrial value of the product. In this paper , an attempt was made to evaluate cassava root quality of two cassava varieties ,Kasetsart 50(KU 50)and Ray2 ong 5(R 5),that are widely planted in Thailand. The results showed: KU 50 had higher starch content ,higher cyanide and higher ash content than that of R 5.Both varieties did not exhibit a significant difference in gran2 ule size and amylose content. The swelling power at 85of KU 50 was higher than that of R 5. KU 50 also had higher onset ,final ,peak gelatinization temperatures and gelatinization heat determined by DSC than that of R 5. There was no significant difference for starch samples in the shape of the viscograms. Therefore , KU 50 is better for starch industry ,but no superiority for chip ,pellet or cassava flour use. Key words :cassava ;starch ;quality ; KU 50 ;R 5 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 (上接第109页) 问题.例如在当地已经开展推广种植山嵛菜( Eu2 tremasp .)对外出口,拉动山区经济发展,就是一项 较好的尝试.此外,在我们调查的10种濒危种子植 物中,大部分具有较高的经济价值,一旦找到可行 的生产繁殖技术及合理的产业化路线,就可以在当 地居民中进行推广人工种植,对野生资源的采收压 力就会得到缓解. 参考文献: 1 傅立国.中国植物红皮书 稀有濒危植物(第1册) M.北京:科学