不同品种马铃薯全粉微观结构与品质特性研究

摘要

马铃薯兼具粮食和蔬菜的双重特点，营养丰富，具有较高的开发利用价值。在发达国家马铃薯多以主食或马铃薯加工品的形式消费，我国作为马铃薯生产消费大国，马铃薯的加工利用率则非常低。基于此，我国于2015年初提出了马铃薯主粮化战略，将马铃薯加工成马铃薯全粉然后与面粉等混合后加工制成馒头、面条等适合中国人饮食习惯的主食。在推动马铃薯主粮化的过程中，我国目前主要面临马铃薯全粉加工专用品种缺乏、马铃薯主食中马铃薯全粉占比低等问题。
　　本文选用4个品种马铃薯，将其加工制作成马铃薯全粉，利用光学显微镜、扫描电子显微镜、理化分析方法、红外及二维相关光谱技术等对马铃薯全粉的微观结构和品质特性进行研究，旨在为马铃薯全粉加工专用品种的育种筛选、马铃薯全粉营养和功效的有效评价以及优化完善马铃薯主粮制作加工过程提供参考。
　　本文主要研究内容及结论如下:
　　1、采用光学显微镜和扫描电子显微镜对4个品种马铃薯全粉、市售马铃薯全粉及马铃薯淀粉的微观结构进行观察和表征。由于制备马铃薯全粉过程中存在预热、蒸煮等环节，使得马铃薯全粉中的淀粉颗粒受热吸水膨胀，淀粉颗粒结构被破坏，淀粉发生糊化形成糊浆，所以4个品种马铃薯全粉整体呈现不规则形状，表面凹凸不平且相互黏附在一起。相比之下，马铃薯淀粉中颗粒保存完好，呈椭圆形或圆形，表面光滑完整，颗粒上有明显黑色亮斑。
　　2、对4个品种马铃薯全粉、市售马铃薯全粉及马铃薯淀粉的碘蓝值、溶解度、膨胀度、冻融稳定性、糊化特性、老化特性等理化性质进行测定。冀张薯8号在溶解度、膨胀度以及冻融稳定性这三个方面表现更优，克新抵抗外界机械力以及抗老化的能力更强。4个品种马铃薯全粉没有出现糊化吸热峰，市售马铃薯全粉和马铃薯淀粉则由于未完全熟化所以均出现了一个糊化吸热峰，且峰形相似。同时市售马铃薯全粉的起始糊化温度、峰值糊化温度以及终止糊化温度低于马铃薯淀粉，相较于马铃薯淀粉更易糊化，糊化焓值则高于马铃薯淀粉，说明糊化过程所需要的能量较多。对这些理化指标进行主成分分析后发现，利用膨胀度、碘蓝值和冻融稳定性就可对马铃薯全粉的品质特性进行评价。而且4个品种马铃薯全粉之间无重叠，马铃薯淀粉和4个品种马铃薯全粉之间分类明显，品质差异显著。
　　3、运用红外光谱技术对4个品种马铃薯全粉、市售马铃薯全粉及马铃薯淀粉的分子结构进行表征，并结合主成分分析研究温度对马铃薯全粉的影响。通过1460 cm-1和1420 cm-1这两个吸收峰可以将马铃薯淀粉与马铃薯全粉区分开来。利用主成分分析不仅可以将马铃薯淀粉和马铃薯全粉区分开，还可以将4个品种马铃薯全粉两两分开，但是针对4个品种马铃薯全粉共同鉴别时效果则不是很理想。不同温度水平下采集的所有马铃薯全粉样品光谱有明显的同温度聚类趋势，温度对光谱的影响大于马铃薯品种间的区别。
　　4、利用二维相关红外光谱技术对不同品种马铃薯全粉进行了鉴别，同时对马铃薯全粉与面粉不同比例共混物在温度外扰下的结构变化以及它们之间的相互作用进行了研究。通过二维同步相关光谱上1650 cm-1处自动峰的有无以及强弱，可以对4个品种马铃薯全粉进行鉴别。此外，4个品种马铃薯全粉与面粉不同比例共混物均在1047 cm-1、1022 cm-1以及994 cm-1处出现最强自相关峰，说明C-O-H、C-O-C等基团对于温度变化十分敏感。同时随着混合比例的提高，C-H、C-O、C-C类和糖苷键等化学基团的峰强度逐渐变弱。针对同一种马铃薯全粉，利用相关分析可对其与面粉混合物的混合比例进行鉴别。

目录

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致谢

摘要

插图清单

附表清单

1．1 马铃薯概述

1．1．1 马铃薯生长情况与产区分布

1．1．2 马铃薯的营养价值

1．1．3 马铃薯的加工现状

1．2 马铃薯全粉研究现状

1．2．1 马铃薯全粉定义与应用

1．2．2 国外马铃薯全粉研究现状

1．2．3 国内马铃薯全粉研究现状

1．3 研究内容与技术路线

1．4 本章小结

第二章 不同品种马铃薯全粉微观结构分析

2．1 实验材料

2．1．1 实验样品与试剂

2．1．2 实验仪器与设备

2．1．3 马铃薯全粉制备

2．2 实验方法

2．3．1 光学显微镜观察

2．3．2 扫描电子显微境观察

2．4 本章小结

第三章 不同品种马铃薯全粉品质特性研究

3．1 实验材料

3．1．1 实验样品与试剂

3．1．2 实验仪器与设备

3．2 实验方法

3．2．2 碘蓝值

3．2．3 溶解度与膨胀度

3．2．4 冻融稳定性

3．2．5 糊化特性

3．2．6 老化特性

3．3 结果与分析

3．3．1 不周品种马铃薯基本成分

3．3．2 不同品种马铃薯全粉碘蓝值

3．3．3 不同品种马铃薯全粉溶解度与膨胀度

3．3．4 不同品种马铃薯全粉冻融稳定性

3．3．5 不同品种马铃薯全粉糊化特性

3．3．6 不同品种马铃薯全粉老化特性

3．3．7 主成分分析

3．4 本章小结

第四章 不同温度下不同品种马铃薯全粉红外光谱分析

4．1 红外光谱技术

4．1．1 红外光谱技术介绍

4．2 实验材料

4．2．1 实验样品与试剂

4．2．2 实验仪器与设备

4．3 实验方法

4．3．1 不同品种马铃薯全粉红外光谱分析

4．3．2 不同温度下马铃薯全粉红外光谱分析

4．4 结果与分析

4．4．1 不同品种马铃薯全粉红外光谱分析

4．4．2 不同品种马铃薯全粉二阶导数红外光谱分析

4．4．3 不同品种马铃薯全粉主成分分析

4．4．4 不同温度条件下马铃薯全粉红外光谱分析

4．4．5 不同温度条件下马铃薯全粉主成分分析

4．4．6 不同品种马铃薯全粉二维相关红外光谱鉴别分析

4．5 本章小结

第五章 马铃薯全粉与小麦面粉共混物的二维相关红外光谱分析

5．1 二维相关光谱技术

5．2 实验材料

5．2．2 实验仪器与设备

5．3 实验方法

5．4 结果与分析

5．4．1 大西洋二维相关红外光谱分析

5．4．2 夏波蒂二维相关红外光谱分析

5．4．3 冀张薯8号二维相关红外光谱分析

5．4．4 克新二维相关红外光谱分析

5．4．5 马铃薯全粉与面粉共混物不同混合比例鉴别分析

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 主要研究结果和结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间主要研究成果