葛根淀粉生产工艺的研究

1、葛根淀粉生产工艺的研究杜先锋许时婴王璋(无锡轻工大学食品学院，无锡214036)摘 要 采用ca(oh)2水溶液代替清水作为浸泡剂，可以有效地提高淀粉的抽提率及淀粉的品质,也使功 能性保健因子葛根总黄酮在淀粉中的保留量大为提高。正交试验研究的结果表明,葛根淀粉生产的最优工艺条 件为:料液比1 ：4，浆料ph 8.5 ,浸泡时间3 h，浸泡温度30 9尖键词葛根淀粉淀粉抽提率总黄酮technology of pueraria lobata (willd.) ohwi starch productiondu xianfeng xu shiying wang zhang(school of food

2、 science and technology ,wuxi university of light industry ,wuxi 214036)abstract an effective way to in crease the yield and the quality of pueraria lobata( willd.) ohwi starch is to use lime water as an immerser instead of water in the whole procedure the isoflavone allached to the isolated starch

3、is also increased so as to en sure the health - protective f unction of the starch. by o rt ho go nal experi ments the optimun technology parameters are obtained.key words pueraria lobata(willd)ohwi ,starch .starch recovery jsoflavoneo前言葛根为豆科植物野葛pueraria lobata(willd.) 02 hwi的块根。我国为此种植物的分布中心。在我国西 南部

4、，中南部至东南部均有大量的分布。黄酮类化 合物，膳食纤维及淀粉是葛根中所含的3种主要斥 分。葛根总黄酮能扩张冠状动脉和脑血管，改善心脳 血液循环，降低心肌耗氧量，明显缓解心绞痛,并且具 有捕捉自由基的抗氧化作用，增强机体免疫力以及階 低血糖等功能狎。葛根成熟期在每年的11月份前后。对葛根的査 理作用及植物化学特性的研究较多，也较为详细，帀 对葛根淀粉作深入系统的研究则少有涉足。新鲜块 根中淀粉的含量约在20 %-25 %之间。用葛根淀粉收稿日期：19980410杜先锋:男35岁博士，食品工程专业制成的食品,具葛根特有的清香味，可口宜人,并具营 养保健功能。在日本，葛根食品一直被列为畅销保何 品

5、，甚至已成为皇室的特供品。但由于资源匮乏 日本葛粉的年产量仅约300 i ,因而葛粉的价格在日邛 相当昂贵c5-6o葛根淀粉近年来一直是我国外贸出匚 的畅销商品，出口价达31 ,000元人民币/t(7-8)e鉴于 我国丰富的葛根资源及潜在巨大的国内国际消费市 场，开发和利用葛根资源具有很大的现实意义，其纟m 济效益也将是十分明显的。目前我国国内葛根淀粉的加工多为传统的、绡 验性的、手工作坊式的生产方式技术含量低，资源浓 费大，产品的质量不稳定，理化指标也达不到应有的 标准。葛根淀粉不同于其它淀粉的生产特点是在老 虑如何提高淀粉的抽提率和淀粉品质的同时，还必须老 虑如何减少功能性保健因子总黄酮的

6、流失，尽量提高淀粉中总黄酮的含量，使葛根淀粉在用作食品时，还 具有功能保健作用，充分体现出葛根食品药食兼用" 的特色和功能。在葛根淀粉的生产过程中，对一些不利于淀粉生 产的因素必须充分加以考虑。如新鲜葛根中粗纤维 的含量较高，含有一定量的果胶及蛋白质等，这些都 给淀粉的分离和总黄酮的保留带来困难。对此，新鲜 原料中的多酚氧化酶的活性很高.极易使酚类物质发 生褐变作用；微生物活动会引起的酸败等等，所有这 些因素都会影响淀粉的品质。本文详细地探讨了利 用新鲜原料制备葛根淀粉的生产工艺，目的是提高葛 根淀粉的抽提率、葛根淀粉的品质和葛根淀粉中总黄 酮的含量。从图1可见，芦丁的含量与光密度o

7、d值具 有良好的线性关系，相关系数r = 0.9998o在考察孚 因素的影响及正交实验时，淀粉中总黄酮的保留量以 光密度od值来表示，od值越高，总黄酮的保留量型 大。1.2.2淀粉含量的测定宀1.2.3果胶质含量的测定m1.2.4淀粉白度的测定1.2.5淀粉酸度的测定1.3葛根淀粉生产工艺新鲜葛皮，切片一殄碎调干f品包装泡一分1试验材料和方法1.1实验材料新鲜葛根:采集于江苏连云港。吉野本葛粉:b本三木谷粉株式会社产品。葛粉:市购。芦丁(lutin):生化试剂，上海试剂二厂。a1(no3)3 ,a12(so4)3 ,na2no2 ,cao2，醋酸等：均 为分析纯试剂。1.2实验方法1.2.1

8、分光光度法测定总黄酮3以芦丁标样，用甲醇配制0. 959 mg/ ml的芦丁标 准溶液。分别取 0. 00 ,0. 10 ,0. 20 ,0. 30,0. 40 , 0.55 , 0.70,0.85 ,1.00 ml上述芦丁标准溶液于9个10 ml容量瓶中，用3() %的乙醇分别将体积补充至5 ml,加 0. 30 ml nano2(l 20)，摇匀，放置 5 min，加入 0.30 ml a1(no3)3(1 ：10)，摇匀,5 min，再加入 3.0ml imol/lnaoh,摇匀，最后以30 %乙醇稀释至刻度，10 min后于510 nm处测定光密度od值。1.4新鲜葛根中淀粉的抽提率及

9、淀粉的收率1.4.1选材葛根生长于丘陵坡地及疏林中较阴湿 的环境。制作淀粉时以根的中段饱满，表皮呈黄褐色，无冻、 涝、虫害的为佳。1.4.2单因素试验影响淀粉抽提率及淀粉中总黄酮保留量的主要因素有:浸泡剂，浸泡时间，浸泡温度及料液比。分别 对这4个因素进行单因素试验。1.4.3正交试验针对单因素试验结果，选择影响淀粉抽提率及淀 粉中总黄酮含量的因素浆料的ph,浸泡时间，浸泡温 度和料液比做正交试验，以确定最优的生产工艺条 件。采用l9(34)正交表进行三水平试验。淀粉的抽提率()葛根中的淀粉含量淀粉的收率( =am图|分光光度法测定总黄酮的标准曲线(kdw2结果与讨论2.1单因素试验2.1.1

10、浸泡剂水虽然是最常用的浸泡剂，但在浸泡过程中，裱 变现象严重，浆水颜色很快变深，这对淀粉的白度膜 会产生影响。果胶与蛋白质的存在使体系具有一是 的粘度，不利于淀粉的抽提，而且蛋白质易形成絮* 沉淀使淀粉的品质受到影响。微生物活动所产生笊 水解酶的作用也会使淀粉颗粒发生某种程度的降解。另外，黄酮类化合物难溶于水和酸性水溶液05 3，葛根 中的总黄酮就难以被浸出，这样在筛分时大量的黄薛 类化合物随粗纤维一道而被丢失，因而所得葛粉中，总 黄酮的含量难以提高。到相当大的抑制作用，并可使原料中含有的色素存留 于浆水中，从而避免淀粉分子的降解也使淀粉的白废 提高。碱溶液对蛋白质的促溶作用有利于淀粉与建 白

11、质的分离，减少了淀粉中蛋白质的含量。hc1h20ca(oh)：8 6 4 2 o.ao.ago翌囲来图3黄酮类化合物母核的分解oh 0oh側ohcooh0.585图2不同浸泡剂对葛根总黄酮浸提效果的影响采用碱性的石灰水作为浸泡剂，则从图2所得的 结果可见，碱性水溶液对葛根总黄酮的浸提效果明显 高于水及酸性水溶液。黄酮类化合物因分子中多个酚轻基，故显酸性， 可溶于碱性水溶液。粉碎后的葛根经碱液浸泡后，绝 大部分黄酮类化合物被浸提至筛分后的淀粉乳液中， 再以hcl调节所得淀粉乳液的ph至5 6，由于黄酮 类化合物在酸性环境下难溶而随淀粉一道沉积下来， 从而使淀粉中总黄酮的含量增加。葛根总黄酮的浸

12、提效率是随浆料ph值的不同而有变化的，调节ph 后，沉积于淀粉中的总黄酮也就有差异。虽然随着浆 料ph值的增高.葛根总黄酮的浸提效率随之增高，但 对浆料的ph必须加以控制，因为较高的ph环境有使 淀粉颗粒发生糊化作用，而且在强碱性下，黄酮类化 合物的母核易被破坏而分解成对轻基苯甲酸和苯二 酚，见图3。因此，在实际操作中，浆料的p h应控制在 9.5-10.0以下。碱法工艺对提高淀粉的抽提率具有促进作用。新鲜葛根中果胶的含量按文献测定为1.51 %, ca (oh)2与果胶形成难溶的钙盐，降低了整个体系粘 度，此外，由于碱溶液对蛋白质分子的次级键特别是 氢键有破坏作用，并使某些极性基团发生解离，

13、使蛋 白质分子的表面带有相同电荷，从而对蛋白质分子有 增溶作用,增溶作用的结果进一步促进了淀粉和蛋白 质的分离。ca(oh)2存在也使得纤维渣变得相对蓬 松。所有这些因素作用的结果使筛分效率大为提高， 也使淀粉更易于沉淀。碱法工艺对提高淀粉的品质也有不可低估的作 用碱性条件对微生物的活动及多酚氧化酶的活性起4 3 2 » o o o【5赵曲来0.1t淀粉抽取率* p光密度0d80757060557.588.599.5ph0.785图4 ph对淀粉抽提率及淀粉总黄酮含量的影响2.1.2浸泡时间c惭班毎毎殆800 5 07 6 6浸泡时间/小肘图5浸泡时间对淀粉抽提率及淀粉中总黄酮含量的

14、影响随着浸泡时间的延长，淀粉中总黄酮的含量逐渐 增加，但对淀粉的抽提率来说，当浸泡时间超过2h，随 着时间的延长，反而有不利的影响。这是因为随着浸 泡时间的延长，淀粉颗粒的结构变得疏松，而且浆水 中微生物的活动也加剧，这些因素必然会对淀粉的抽 提率产生影响(图5)。2.1.3浸泡温度图6表明，随着温度提高，淀粉中总黄酮的含量 相应增加，但正如在2.1.1中所述，在碱性条件下，较 高的温度会对黄酮类化合物的稳定性产生破坏作用。 温度对淀粉的抽提率影响不大,而且温度过高有可能 使淀粉颗粒发生糊化，同时也不利于工业化规模的生产。因此选择浸泡温度以不大于40。伪宜。图6浸泡温度对淀粉抽提率及淀粉中总黄

15、酮含最的影响2.1.4料液比00超悒来图7料液比对淀粉抽提率及淀粉中总黄酮的影响8廻阳耒以浸没粉碎葛根的石灰水用量确定最低料液比为12 (w : v)。从图7中看到，随着石灰水用量的增加，淀 粉的抽提率随之增加但增加的幅度趋于平缓。而淀 粉中总黄酮的含量总的来说是呈下降的趋势。2.2正交试验在考察了浆料ph,浸泡时间，浸泡温度和料液 这四个因素对淀粉抽提率及淀粉中总黄酮保有量影 响的基础上，采用正交试验进行优化组合，每个因素 选三个水平，选择l9(34)正交表。表1以石灰水为浸泡剂的正交试验试验号浆料ph浸泡时间浸泡温度料液比氷酚囲(滋od16.51251 2690.31226.5230i 3

16、770.30036.53351 a800.25547.51301外840.29157.52351 2740.31167.53251 3790.35778.51351 3820.38888.52251 'a850.32298.53301 2760.378根据表2，按极差r值的大小确定各因素的主次 顺序。从淀粉抽提率来看，其顺序依次为d,a,c,b 即料液比和浆料ph对淀粉抽提率有较大的影响 泡温度和浸泡时间的影响较小，最优组合为d3,a3 c2 ,b2。从淀粉中总黄酮的保留量来看，其顺序则为 a ,d ,b ,c，最优组合为 a3 ,d2 ,b3 ,c1 。表2以石灰水为浸泡剂的正交试验

17、结果数据处理淀粉抽提率光密度abcdabcd浆料ph浸泡时间浸泡温度料液比浆料ph浸泡时间浸泡温度料液比ki2262352332190. 8670.9810.9911.001k22372362372380.9590.9330.969l045k32432352362491.0880.9900.9540.868ki75.378.377.6730.2890.3270.3300.333k27978.67979.30.3190.3110.3230.348k38178.378.6830.3620.3300.3180.289r5.70.31.4100.0730.0190.0120.059显然,淀粉抽提率的高

18、低是首先必须要考虑的问 题，其次才是淀粉中总黄酮的持有量。综合考虑上迓 的两组组合，得到最优的工艺组合为a3 ,b3 ,c2 ,d3 即最优的生产工艺条件为：浆料ph为8.5 ,浸泡时间 为3 h，浸泡温度为30 °c,料液比为1 ：4。2.3淀粉的收率按本研究所得的最优生产工艺条件，投入新鲜原 料葛根10. 8k.得葛粉1. 78kg,水份含量13 %,按 12 %的水份含量进行折算，则淀粉的收率为16. 3 %。 2.4淀粉的理化指标按最优的生产工艺条件生产所得的葛粉与市售 的及日本三木谷粉株式会社的产品吉野本葛粉的理 化指标进行比较。表3不同来源的葛根淀粉的理化指标外观气味水份

19、灰份蛋白质酸度白度总黄酮(%)(%)(%)(ml)(nw iqog)自制葛粉白色粉末清香13.00. 10.219.896218.4吉野本葛粉白色粉末略具溝香14.60.10.259.59453.6市售葛粉白色略带 灰色粉末无香味16.70.80.5512.46110.3从表3可知按本工艺生产的葛根淀粉，具葛根 特有的清香味，而且无论是外观还是品质都远优于齐 售葛粉，也优于日本产的吉野本葛粉。蛋白质的含童 仅0.21 %，白度达96淀粉的收率及淀粉中总黄酮的 持有量也相当高，葛粉中的总黄酮的含量为218, mg/ 100g，高于日本产吉野本葛粉的4倍，比市售葛粒 高出2()倍，较为充分地保留了

20、葛根中的有用成分，侵 产品的品质有了保证。3结论采用石灰水代替清水为浸泡剂应用于葛根淀粉 的生产，能有效地提高淀粉的品质，淀粉的抽提率以 及淀粉中总黄酮的保留量。ca(oh)2与果胶类物质 形成难溶的钙盐，促进蛋白质的溶解，使纤维渣变得 蓬松，从而提高筛分效率；为黄酮类化合物的溶解利 浸提提供碱性的环境，使淀粉中总黄酮的保留量得以 提高；抑制酸败和多酚氧化酶的活性，改善的淀粉笊 品质。对浆料ph的控制是关于重要的。酸性条件使黄 酮类化合物难以浸提，而且也影响淀粉的品质；过高 的ph值有可能使淀粉分子发生糊化，对黄酮类化合 物的分子结构也会产生破坏作用。优化试验得到的最优的生产工艺条件为：浆料的

21、 ph为8.4,浸泡时间为3h,浸泡温度为30弋,料液x 为1 “。参考文献1吴德邻，陈忠颜，黄向旭.中国葛属( pueraria dc.)的研究.热带亚热带植物学报,1994 ,2 (3): 12- 212 ohshima y ,0 ku yama t , takahashi k ,et al. isoz latio n and high perf'o r ma nee liquid chro matograp h) (hplc) of isoflavo noids f ro m t he pueraria root planta. med. ,1988 ,54(3) :250 - 2543顾志平陈碧珠，冯瑞芝