马铃薯中淀粉含量的测定
马铃薯中淀粉含量的测定
Determination of starch content in potato
系(院)名称: 生物与食品工程学院
专业班级: 07食品质量与安全1班
学生姓名: 马天顺 马 帅
指导教师姓名: 田 萍
指导教师职称: 副教授
2010年6月
录
英文摘要、关键词 引言
第1章 „„„„„„„„„„„„„„„„
1
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第4章××××××××××××× „„„„„„„„„„„„„„„„ 结论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 致谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
马铃薯中淀粉含量的测定
摘要:× ××××××××××××××××××××××××××××××× 关键词:××× ××× ××× ×××
Key words:×××;×××;×××;×××
引 言
马铃薯为茄科块茎作物,总产量和栽培面积仅次于小麦、水稻和玉米,是世界第四大粮食作物。马铃薯也是重要的轻工业原料,其块茎中所含8 %-34 %的淀粉,具有优良的品质和独特性能,使以马铃薯及其淀粉为原料的加工业得到蓬勃发展,市场对马铃薯特别是淀粉专用型马铃薯的需求量越来越大。不同环境条件对马铃薯淀粉的含量和品质都会产生一定的影响。
目前,马铃薯淀粉加工业在国内马铃薯加工业中所占比例最大。作为工业和食品加工用原料,马铃薯精淀粉的需求量还会有逐年增加的趋势[1]。随着马铃薯淀粉加工业的发展,对高淀粉马铃薯品种的需求将会越来越迫切。但目前生产中,符合需求的高淀粉品种数量较少,特别是淀粉含量和单位面积产量稳定的品种更少[2]。加工用原料薯大多为生产上主栽的马铃薯品种,原料薯供应的问题严重影响淀粉的产量和质量,在某种程度上也影响马铃薯淀粉加工业的健康发展。
马铃薯的化学组成随产地、品种及贮存条件和时间的不同而变化,其淀粉主要存在于外部果肉中,淀粉含量因品种的不同差异很大,一般在9%-25%之间。马铃薯含微量的龙葵素有毒物质,其含量在贮存期间受日光照射引发等而急剧增加,会影响淀粉的含量。
本试验用在超市里随机购买的马铃薯为材料,充分利用实验室现有条件,分别运用酶水解法以及酸水解法对其淀粉含量进行了测定,为以后对食品中各项成分含量的测定提供参考。
第一章 绪论
1.1 马铃薯
1.1.1 马铃薯的概述
马铃薯(土豆)是茄科茄属植物,多年生草本,但作一年生或一年两季栽培。地下块茎呈圆、卵、椭圆形等,有芽眼,皮红、黄、白或紫色。地上茎呈棱形,有毛。奇数羽状复叶。聚伞花序顶生,花白、红或紫色。浆果球形,绿或紫褐色。种子肾形,黄色。多用块茎繁殖。性喜冷凉高燥,对土壤适应性较强,但以疏松肥沃的砂质土为佳。
它是当今世界世界上仅次于水稻、小麦和玉米的第四大粮食作物;全世界155 个国家,从阿根廷南部的南纬50 度到挪威的北纬70 度,从接近海平面的地方到海拔4000 米左右的南美高山和青藏高原都有它的身影,它是全世界种植最广的农作物;它富含能量、维生素、蛋白质和多种微量元素,既可作为粮食食用,又有蔬菜、水果的营养,无论在欧美富豪的高级大餐,还是在亚非贫困人家的食谱中,都少不了它;它就是马铃薯,一个普通但不平凡的伟大作物。
1.1.2 马铃薯的起源
马铃薯原产地是南美洲的安第斯山山区,包括智利北部、秘鲁、玻利维亚、厄瓜多尔以及哥伦比亚等地。根据苏联科学家布卡索夫1925 年在南美洲对马铃薯起源地的考察资料,马铃薯的野生种和栽培种有两个分布中心:一个是智利的南部, 主要是智罗岛附近的地区;另一个是秘鲁玻利维亚高原。在这两个分布中心里,马铃薯的类型极为丰富。据在南美洲发现的几座公元前6000-1.2万年的人类村落遗址考证,原始人在南美洲见到野生马铃薯可能在1.4 万年以前或更早一些。马铃薯原产于南美洲的冷凉山区,因此形成了喜欢凉爽气候的遗传特性。
马铃薯第一次被外界认识是在1536 年。当西班牙考察队到达马格达雷那河上游(现今哥伦比亚境内的万兹镇罗科塔村附近北纬7 度的地方)时, 发现当地人都在吃一种叫“巴巴司”的植物地下果实,有点像欧洲人吃的萝卜。考察队把当地人称为“巴巴司”的马铃薯带回到西班牙,但从欧洲人发现它到进入农家大田却大约经过了150 多年的时间,其中倾注了不少有识之士的不懈努力,也引出了许多有趣的传闻轶事。
1.1.3 马铃薯的名称
马铃薯因其较小的块茎形似马脖子上戴的铃铛而得名,这也是它的正式学名。它不是我国土生土长的农作物,是从国外引进的。由于它靠薯块繁殖,而且种性退化快,用种量又大,在过去交通不发达的情况下,不可能长途调种,更不可能由一个引种中心进行大面积扩散,因而马铃薯是由多条途径引入中国的。由于传播途径各异,因而在不同地区就有了不同的名称,例如,在东北、华北一带称为“土豆”,在山西和甘肃的武威和陕北等部分地区称为“山药蛋”,在西南和甘肃的大部分地区称为“洋芋”,在沿海地区称为“荷兰薯”或“爪哇薯”„„等等,几乎是一地一名,约有10 多种名称,是俗名最多的一种农作物,但使用最广的则是“土豆”和“洋芋”这两个俗名。
1.1.4 马铃薯的营养价值
马铃薯每100 克鲜重中,含有蛋白质1.8-2.5 克,脂肪约0.29 克,碳水化合物18-20 克,能产生83 大卡左右的热量。若按5公斤折合1公斤主粮计算与大米和白面也不相上下。而且马铃薯的蛋白质是全价蛋白质,质量远优于大米、白面和玉米等粮食,其可利用的生物学价值为85%,比其他粮食高21%。
马铃薯富含B1、B2、B6、泛酸等多种维生素和微量元素,也是一种很好的蔬菜。维生
素的含量不仅远高于其他粮食,而且也高于蔬菜和水果。有资料显示,它的维生素含量为胡萝卜的2 倍,大白菜的3 倍,番茄的4 倍,特别是维生素C含量(每100 克鲜薯中平均含量为10-25mg) 在所有蔬菜中最多的,是葡萄、苹果、鸭梨、杏等水果的7 倍。
此外,马铃薯中还含有丰富的可食纤维,这种纤维对于增强胃肠的运动,帮助消化,预防心血管病、糖尿病和胃肠癌等有一定的作用。
1.2 马铃薯淀粉
马铃薯的干物质中60%-80% 为淀粉,马铃薯淀粉虽然也是由直链淀粉和支链淀粉组合成的,但马铃薯淀粉中支链淀粉的比例比其他粮食作物高得多。我国推广的品种淀粉含量一般在15%-18% ,而国外有些品种的淀粉含量达到30%。因此,准确、快速测定马铃薯的淀粉含量对于针对性育种具有重要意义。目前,市面上作为工业原料用的淀粉主要有两个来源:一是来源于玉米;另一个则来源于马铃薯。这两种淀粉存在很大的差异。首先,马铃薯淀粉中支链淀粉的含量比玉米高得多,平均约83%;其次,淀粉是以淀粉粒形式存在的,马铃薯的淀粉粒一般在25-100 微米之间,而玉米的淀粉粒最大的才26微米。淀粉
颗粒大的容易糊化,能在较低温度下糊化,这是淀粉利用中的一个重要特性。马铃薯淀粉的透明度、热黏度、稳定性、胶黏性、凝胶性等方面均优于玉米淀粉。
1.3 马铃薯淀粉的应用
马铃薯淀粉的品质优点决定了其在工业利用方面的独特价值,表现在以下几个方面:
1.3.1 食品工业
在食品工业方面,由于它具有高白度、高透明度、高黏度、低糊化温度等特殊性能而大量应用于方便食品、休闲食品、膨化食品、火腿肠、婴儿食品、低糖食品、果冻布丁等产品的生产,是玉米等其他淀粉无法取代的。
1.3.2 医药卫生
在医药工业方面,马铃薯淀粉可用于制作糖衣、胶囊、牙科材料、接骨粘固剂、医用手套润滑剂、诊断用放射性核种运载体以及淀粉海绵(经消毒放在伤口上有止血作用)等等。
1.3.3 纺织工业
在纺织工业方面,马铃薯淀粉可用于印染的浆料,可使浆液成为稠厚而有粘性的色浆,不仅易于操作,而且可将色素扩散至织物内部,从而能在织物上印出色泽鲜艳的花纹图案。马铃薯淀粉糖(衍生物之一)还有还原染料的作用,能使颜色固定在布料上而不褪色,这些特点都是玉米等其他淀粉无法取代的。
1.3.4 造纸工业
在造纸工业方面,是除了食品行业外,另一个最大的淀粉消费行业,现在随着造纸工业设备和工艺的更新及用户对纸张要求的提高,高速度的纸张上浆机需要在10 毫秒以内的时间里使纸张表面形成白膜,并且要求涂抹均匀,在常温下成型,这种要求只有马铃薯淀粉才能满足。
1.3.5 化学及其他行业
在化学工业及其它行业的应用方面,除了用马铃薯淀粉生产酒精、柠檬酸等产品外,它与丙烯腈、丙烯酸、丙烯酸酯、丁二烯、苯乙烯等单体接枝共聚,可制成淀粉共聚物,这些共聚物具有强吸水性能,吸水量可达自身重量的1000 倍以上,可用于沙土保水剂、
种子保水剂、卫生用品等。
马铃薯淀粉除了直接利用外,还可将其淀粉用物理、化学或生物化学的方法使其结构、物理和化学性质发生改变,从而生产出具有特定性能和用途的淀粉,称为“变性淀粉”(或“修饰淀粉”)。目前,变性淀粉系列产品已达2000余种,其中常用的也有360多种,我国投入工业生产和使用的已有80多种。
第二章 实验方案
2.1 实验材料与设备
2.11 实验材料及试剂:
马铃薯、糖化酶、碘片、浓盐酸、固体氢氧化钠、碘化钾、乙醚、甲基红、无水乙醇、无水乙醚、 固体硝酸铅、固体硫酸钠、硫酸铜、次甲基蓝、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、葡萄糖、蒸馏水(注:以上试剂均为分析纯)。
2.12 实验器材
滤纸、烧杯、量筒、三角瓶(250mL)、漏斗、容量瓶(100mL、250mL、500mL、1000mL)、点滴板、研钵、移液管、试管夹、石棉网、玻璃珠、盖玻片、酸式/碱式滴定管、铁架台、电热炉、恒温水浴箱、分析天平。
2.2 测定方法
2.2.1 酶水解法
1) 样品处理:样品中含有的脂肪和可溶性糖可能干扰测定结果,因此,测定前应进行预处理。称取磨细的样品2-5g,置于铺有折叠滤纸的漏斗中,先用50mL乙醚分5次洗涤,以除去脂肪。再用100mL80%的乙醇分5次洗去可溶性糖类,然后用50mL蒸馏水将残渣移至250mL烧杯中。
2) 酶水解:将烧杯置于沸水浴中加热糊化15min,取出冷却至55℃左右,加入20mL0.5%淀粉酶溶液,于55~60℃恒温水浴1h,中间不时搅拌。在白色点滴板上做淀粉—碘呈色试验,若呈蓝,则应再加热糊化,冷却后再加20mL淀粉酶液,继续保持水解直至进行淀粉-碘呈色试验时不呈蓝色。取出样液加热至沸,使酶钝化,冷却后移250mL容量瓶中稀释定容,摇匀后过滤,收集滤液备用。
3) 酸水解:取50mL滤液于250mL三角瓶中,加入5mL6mol/L盐酸溶液,在瓶口加一漏斗,并盖玻片作回流装置,于沸水浴中回流1h,取出并经冷水冷却后,滴加2滴甲基红指示剂,用20%氢氧化钠溶液中和至红色刚好消失。将溶液移入100mL容量瓶中,并洗涤三角烧瓶,洗液并入容量瓶内,稀释定容至刻度,摇匀备用。
测定:按还原糖直接滴定法测定所生成的葡萄糖量,同时取50mL蒸馏水,加上述所用同量的淀粉酶液,依相同方法操作做空白试验。
2.2.2 酸水解法
1) 样品处理:原料去皮切细,按1:1加水用研钵研成匀浆。取一只250mL三角瓶,称取5~10g匀浆,加30mL乙醚洗涤振荡,用滤纸过滤,除去带有脂肪的乙醚,重复二次,然后用80%乙醇150mL分次洗涤残渣,去除可溶性糖类,用100mL蒸馏水将残渣转移到250mL三角烧瓶中。
2) 水解:吸取30mL 6mol/L盐酸溶液于上述250mL三角烧瓶中,置于沸水浴中水解2h,瓶口上装一漏斗,并盖上玻片。水解完毕,取出烧瓶用冷水冷却。于样品中加两滴甲基红,先用40%氢氧化钠溶液调制黄色。再用6mol/L盐酸调到刚好转红,然后用10%氢氧化钠再调制红色刚好褪去,使样品液达pH值7左右。再加入20mL20%醋酸铅,充分摇匀后静置10min,使蛋白质、果胶等杂质沉淀。再加入20mL 10%硫酸钠溶液,去除残余的铅。摇匀后,用水移入50mL容量瓶中稀释定容,过滤,收集滤液待用。
3) 另取100mL蒸馏水于另一只250mL三角烧瓶中,按2)方法操作,做空白对照试验。
4) 测定:按还原糖测定法中的直接滴定法测定。 2.2.3 还原糖的测定
标定碱性酒石酸铜溶液:吸取5.0mL碱性酒石酸铜甲液及 5.0mL乙液,置于150 mL锥形瓶中,加水 10mL,加入玻璃珠 2 粒,从滴定管滴加约 9 mL 葡萄糖标准溶液,控制在 2 min内加热至沸,趁沸以每两秒 1滴的速度继续滴加葡萄糖标准溶液,直至溶液蓝色刚好褪去为终点,记录消耗葡萄糖标准溶液的总体积,同时平行操作三份,取其平均值,计算每 10mL(甲、乙液各 5mL)碱性酒石酸铜溶液相当于葡萄糖的质量(mg)。
样品溶液预测:吸取 5.0mL 碱性酒石酸铜甲液及 5.0mL 乙液,置于 150mL锥形瓶中,加水 10mL,加入玻璃珠 2 粒,控制在 2 min内加热至沸,趁沸以先快后慢的速度,从滴定管中滴加样品溶液,并保持溶液沸腾状态,待溶液颜色变浅时,以每两秒 1 滴的速度滴定,直至溶液蓝色刚好褪去为终点,记录样液消耗体积。
样品溶液测定:吸取 5.0mL 碱性酒石酸铜甲液及 5.0mL 乙液,置于 150mL锥形瓶中,加水 10mL,加入玻璃珠 2 粒,从滴定管滴加比预测体积少 1mL 的样品溶液,使在 2min内加热至沸,趁沸继续以每两秒 1 滴的速度滴定,直至蓝色刚好褪去为终点,记录样液消耗体积,同法平行操作三份,得出平均消耗体积。
测量结果见表2.1、
表2.1 葡萄糖标准溶液的滴定
预测定 1 2 3 空白对照
7.00mL 7.00mL 7.00mL
0.00 1.70 3.65
无穷大
表2.2 酸水解法中还原糖的滴定
8mL
1.70 3.65 5.75
8.70 8.95 9.10
8.92
预测定 1 2 3 空白对照
7.00mL 7.00mL 7.00mL
0.00 1.70 3.65
无穷大
表2.3 酶水解法中还原糖的滴定
8mL
1.70 3.65 5.75
8.70 8.95 9.10
8.92
预测定 1 2 3 空白对照
6.00mL 6.00mL 6.00mL
7.20 8.80 0.00
无穷大
7.20mL
8.80 10.30 1.65
7.60 7.50 7.65
7.58
2.3 计算
2.3.1 还原糖的计算
X3=
m4⨯
m3V2
250
⨯1000
⨯100
式中:
X3——样品中还原糖的含量(以葡萄糖计),%;
m3——10mL 碱性酒石酸铜溶液(甲、乙液各 5mL)相当于还原糖(以葡萄糖计)的
质量,mg; m4——样品质量,g;
V2——测定时平均消耗样品溶液体积,mL。
本实验中测得的10mL碱性酒石酸同溶液相当于还原糖的质量m3为 1.酸水解法中还原糖的计算:
2.3.2 淀粉含量的计算
淀粉含量
=
m'⨯500⨯0.9⎛11⎫
-⎪⨯100% m⨯1000V0⎪⎝V⎭
式中:
m′——10mL碱性酒石酸铜混合液相当的葡萄糖质量,mg; m ——样品质量,mg;
V ——滴定时样品水解液消耗量,mL; V0 ——滴定空白溶液消耗量,mL; 0.9——还原糖换算为淀粉的系数。
第三章 结果与讨论
3.1
结 论
××××××××××××××××××××××××××××××××××××
致
××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××
参考文献
[1]屈冬玉,谢开云,金黎平,等.中国马铃薯产业现状与趋势[M]//陈伊里,屈冬玉.中国马铃薯研究与产业开发,哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2003.
[2]谢开云,屈冬玉,金黎平,等.我国加工用马铃薯原料薯生产中存在的问题与对策[M]//陈伊里,屈冬玉.中国马铃薯研究与产业开发,哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2003.
[3]