攻克马铃薯主食化加工技术难题,助推产业转型升级

<正>中国是马铃薯生产大国,根据FAO网站统计数据,自1993年起,中国马铃薯产量一直位居世界首位。作为重要的营养食物之一,马铃薯富含淀粉、膳食纤维、维生素、矿物元素等营养与功能成分。同时,马铃薯抗逆境能力强,适宜在全国广泛种植,耐贮且贮存时间长。农业供给侧结构性改革是我国近年来农业发展面临的关键问     

预热处理对甘薯蛋白酶解特性的影响

以碱性蛋白酶（Alcalase）为水解酶,研究了不同预热处理温度和时间对甘薯蛋白酶解特性的影响。采用单因素试验及响应面分析法,对Alcalase水解预热处理条件进行了研究,建立了水解度（DH）及三氯乙酸氮溶解指数（TCA-NSI）与预热处理的回归模型,分析了模型的有效性及因子间的交互作用。结果表明,预热处理对Alcalase酶解甘薯蛋白的DH和TCA-NSI的影响显著（P＜0.05）;甘薯蛋白预热处理的最优工艺参数为：温度92℃,时间13?min。在此条件下,DH与TCA-NSI分别为26.32%和84.33%。与直接酶解天然甘薯蛋白相比,在预热处理的最佳工艺条件下所得到的DH和TCA-NSI分别提高了15.89%和53.37%。     

改善植物蛋白乳化特性的方法研究

综述了三种提高植物蛋白乳化特性的方法：化学改性法,物理改性法和酶改性法。并展望了提高植物蛋白乳化性的未来发展趋势。     

氯化钙对甘薯蛋白乳化特性的影响

【目的】研究不同氯化钙浓度（0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 mol?L-1,pH 7.0）对甘薯蛋白乳化特性的影响。【方法】分别对甘薯蛋白乳化液的乳化颗粒平均粒径（d4,3）、乳化活性指数、乳析指数、界面性质（界面吸附蛋白浓度及组成）和流变性质进行测定。【结果】添加0.05 mol?L-1氯化钙后甘薯蛋白乳化活性指数由未添加氯化钙的30.3 m2?g-1显著降低为27.6 m2?g-1,d4,3从4.2 μm增大至4.42 μm（P＜0.05）。然而,随着氯化钙浓度进一步升高（0.10—0.25 mol?L-1）,d4,3显著增大（P＜0.05）而甘薯蛋白乳化活性指数变化不显著（P＞0.05）。此外,添加较高浓度的氯化钙能显著地增加乳化液的乳析指数和初始表观黏度,且界面吸附蛋白的浓度也显著提高（P＜0.05）。SDS-PAGE分析发现,Sporamin A不易被甘薯蛋白乳化界面吸附,且乳化界面和乳化液中均存在＞66 kD的S-S键高分子聚合物。【结论】 钙离子与甘薯蛋白结合能改变其结构,进而影响甘薯蛋白的乳化特性。     

甘薯变温压差膨化干燥影响因素研究

采用变温压差膨化干燥技术,研究了切片厚度、膨化温度、抽空时间、抽空温度、停滞时间和压力差等因素对膨化甘薯脆片的含水率、硬度、色泽和复水比的影响。结果表明,甘薯膨化的最佳厚度为3mm,膨化温度、抽空温度和抽空时间是影响其膨化品质的关键因素,停滞时间和压力差在一定范围内对膨化产品的品质影响不大,并可确定其最佳工艺条件为:膨化温度110℃,抽空温度100℃,抽空时间2h,膨化压力差为0.3MPa,停滞时间为10min。     

纤维素纳米晶制备方法及应用研究进展

纤维素纳米晶(CNC)是从天然植物纤维原料中提取的棒状纳米材料,长度为几百纳米,直径为5～50 nm,因其具有天然绿色、生物降解性、生物相容性,高比表面积、反应活性较大等特性,受到国内外学者的广泛关注.本文综述了 CNC的制备和改性方法,概述了现有的CNC表征方法,介绍了 CNC材料在食品、生物医药、环保、光电能源等领...     

β－乳球蛋白加压凝胶的生成及其物化特性研究

 研究了在30℃ 、800 MPa压力的作用下, 不同加压时间（5～120 min）和不同浓度N-乙基马来酰亚胺 (NEM,1～10 mmol·L-1)对14%（w/v）的β-乳球蛋白（β-Lg）溶液在pH 7.20条件下形成凝胶物理化学特性的影响。结果表明，延长加压时间未对凝胶的硬度和破断应力造成影响。凝胶呈现出类似蜂窝状的多孔网状结构。随加压时间延长，蜂窝状多孔的孔径变大，但其网状结构未受到破坏。在加压时间延长的条件下凝胶保持着高持水力，说明在加压过程中，凝胶内部蛋白质和水的相互作用未产生明显变化。随加压时间延长，用Tris-glycine-EDTA缓冲溶液或含有0.5% SDS和8 mol·L-1尿素的缓冲液溶解凝胶，发现凝胶中蛋白溶解度降低。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳图谱显示，在2-巯基乙醇不存在的条件下，除了β-Lg单体以外，还检出二聚物、三聚物、四聚物以及高分子聚合体的染色带。相反，在2-巯基乙醇存在的条件下，只检出了单体。此外，在800 MPa条件下添加10 mmol·L-1的N-乙基马来酰亚胺未导致凝胶的生成。表明在pH中性范围内，加压 β-Lg凝胶，主要是通过SH基的氧化和SH/S-S内部交换反应形成的内部分子间架桥而形成。     

甘薯茎叶多酚类物质的组分构成及抑菌活性

【目的】 研究甘薯茎叶多酚的组分构成及其抑菌活性。【方法】 采用反相高效液相色谱法,分析甘薯茎叶多酚组分构成;采用牛津杯法和最小抑菌浓度法,测定甘薯茎叶多酚及其组分对常见细菌(金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、普通变形杆菌)及霉菌(米曲霉、米根霉)的抑菌活性。【结果】 甘薯茎叶多酚主要由7种多酚类物质组成,其中4,5-O-二咖啡酰奎宁酸的含量最高(占总酚的40.18%)。甘薯茎叶多酚及其组分抑菌活性强弱顺序均为革兰氏阳性菌＞革兰氏阴性菌＞霉菌。多酚各单一组分中咖啡酸的抑菌活性最强,对革兰氏阳性菌的最小抑菌浓度为47 μg/mL,与阳性对照(头孢曲松钠)相同。【结论】 甘薯茎叶多酚有潜质成为一种应用于食品和医药等领域的新型天然抑菌剂。     

薯类加工与营养专题导读：中国薯类加工现状与展望

    薯类作物营养丰富,富含淀粉、膳食纤维、维生素及矿物元素等成分,在改善居民膳食营养结构,提高全民健康素质,保障国家粮食安全等做出了重要贡献,而薯类加工业的发展在促进中国农业的持续增效、农民的持续增收、现代农业的可持续发展中具有不可替代的作用。2014年,中国薯类种植面积约为1 100万hm²,总产量达1.64亿t。目前,中国薯类（甘薯、马铃薯）的种植面积和产量均居世界首位。但其加工比例相对较低,加工产业发展水平与国外发达国家相比还存在一定的差距。以马铃薯为例,欧美等发达国家加工技术比较先进,马铃薯的加工比例高达80%,其相关食品随处可见,主要有马铃薯条、马铃薯泥、脱水马铃薯片（泥、条）、马铃薯全粉等,各种马铃薯食品的生产工艺及配套设备也十分成熟。中国马铃薯加工的主要产品有淀粉、变性淀粉、全粉、速冻薯条、各类薯片及粉丝、粉条、粉皮等产品。据统计,2014年,中国马铃薯加工业消耗马铃薯约1 000万t（约占马铃薯总产量的10%）,其中马铃薯淀粉43.4万t、冷冻薯条28.3万t、薯片45万t、全粉25万t、变性淀粉25万t、粉丝粉条等28万t,以及马铃薯方便菜肴食品、马铃薯泥等方便食品10万t,说明中国马铃薯产品已逐渐呈现多元化发展的趋势,但加工比例整体仍偏低。     相比欧美等发达国家,中国薯类淀粉行业普遍存在能耗高、淀粉提取率低、副产物综合利用水平低、资源浪费及环境污染严重等问题。以甘薯淀粉加工能耗为例,中国甘薯淀粉加工设备大多是在仿造国外马铃薯淀粉加工设备基础上制造的,平均淀粉提取率低于85%。中国每年因生产马铃薯和甘薯淀粉而排放的废液约1 650万t,薯渣约550万t,薯皮约110万t,肆意丢弃后造成环境污染;而薯浆中的蛋白、多酚和β-淀粉酶等成分及薯渣中的膳食纤维和果胶等有益副产物未得到有效利用。在薯类全粉加工、生物乙醇发酵以及薯类功效成分等研究方面与世界先进水平也存在较大差距。中国目前加工和销售的薯类产品主要以淀粉和薯条等休闲食品为主,并未将薯类中丰富的营养成分充分利用,对薯类中的功效成分缺乏深入挖掘,缺少适合中国大众普遍消费的馒头、面条等传统主食类的加工产品。因此,在设备的研发和改进上,需重视和借鉴发达国家薯类淀粉及薯类全粉等产品的研发经验,对现有技术和设备进行升级改造,提高中国甘薯淀粉及薯类全粉加工技术和装备的水平。重点针对薯类加工废弃物（薯浆、薯渣、薯皮）以及薯类茎叶的资源化利用展开研究,开拓其在食品、工业领域的应用途径,延长产业链、提高附加值。强化薯类功效成分及新型薯类加工制品的研发。如紫心甘薯和马铃薯中花青素含量较高,其具有较强的抗氧化、抗炎作用,但不同加工处理方式（蒸、煮、烤、炸、微波、超声波等）、环境条件（pH、温度）及提取方法都会影响花青素的提取率、结构组成及功能特性,因此有待在提取技术上加强研发。橙色甘薯中的胡萝卜素含量较高,可用于生产甘薯面包和馒头作为缺乏VA人群的重要膳食补充。此外,以甘薯、马铃薯为原料直接生产乙醇及其他发酵饮料,也将成为开发新型生物能源及新型薯类加工制品的重要研究方向。      2015年,中国启动“马铃薯主粮化关键技术体系研究与示范”公益性行业（农业）科研专项项目,中央财政安排1亿元专项资金用于马铃薯主食产品开发;2016年,中央又将“积极推进马铃薯主食开发”列入中央1号文件,为薯类加工产业的发展提供了良好的平台。目前,中国科研人员在薯类品种选育、原料生产、产品加工、营养评价等方面已取得一批科研成果。研发含薯类成分的馒头、面条、米粉等具有中国特色的主食产品并实现产业化生产和规模化消费,可以丰富中国居民的营养膳食,有力促进中国薯类产品的消费,大幅提高薯类主食产品消费的比重,推动马铃薯和甘薯从杂粮副食转变为与三大主粮协调发展的第四大主粮。     本专题将从薯类蛋白提取、薯渣发酵技术、甘薯营养成分鉴定等方面展开评述,旨在为薯类产品加工、新型生物能源开发等提供参考。     

马铃薯块茎特异蛋白Patatin的研究进展

马铃薯是仅次于小麦、水稻和玉米的第四种主要作物,中国是世界马铃薯产量最大的国家。目前,随着马铃薯加工业的发展,对马铃薯的研究也在不断深入。马铃薯块茎特异蛋白Patatin是马铃薯块茎的贮藏蛋白,是马铃薯蛋白的主要组成部分。除具有酯酰基水解活性（lipid acyl hydrolase,LAH）和抗氧化活性外,Patatin还具有较好的溶解度、乳化性、起泡性及凝胶性等物化与功能特性,是目前备受关注的植物蛋白之一。文中通过介绍Patatin的分子量、结构特性、物化与功能特性,归纳和比较Patatin的分离、提取及纯化方法以及各自的优缺点,旨在为Patatin在食品领域的进一步研究和开发应用提供理论参考。Patatin在马铃薯蛋白中含量约为5.4%-38.0%,与马铃薯品种及代谢生理等有关,Patatin分子量在39-45 kDa,大小与糖基化程度有关;Patatin是一种结构紧凑的球蛋白,一级结构由360多个氨基酸组成,一级结构不受外界环境因素的影响,而高级结构易受温度、pH等的影响。Patatin具有较好的溶解度、凝胶性、乳化性、起泡性及抗氧化活性等,且这些物化与功能特性均受外界环境因素的影响。凝胶色谱法和离子交换色谱法是进一步分离和纯化Patatin最常用的方法,反向色谱、免疫亲和层析及基因表达法等可获得纯度较高的Patatin,但无法进行大规模生产,膨化床法可用于大量制备纯度不高的Patatin。目前国内外关于Patatin在食品领域中应用的研究十分缺乏。Patatin是一种可应用于食品领域的极具潜力的食品配料,未来对于马铃薯块茎特异蛋白Patatin的研究应继续朝着简化提取方法,降低提取成本,开发具有高功能价值的食品、保健产品及药品的方向发展。