蔡琳飞1，李键2，陈炼红3*
1．西南民族大学生命科学与技术学院（成都610041）；2．西南民族大学青藏高原研究院（成都610041）；3．西南民族大学生命科学与技术学院（成都610041）
摘要试验以蕨蔴淀粉为研究对象，通过单因素（提取剂的料液比、pH、浸泡时间和沉降时间）与正交试验，探究其最佳提取工艺，并对其特性进行初步研究。结果表明：蕨蔴淀粉的最佳提取工艺为料液比1：5 (g/m L)，pH 9.0，浸泡时间2h，沉降时间7h。经验证性试验证明该工艺稳定可靠，此时，蕨蔴淀粉提取率为30.57%，蕨麻淀粉糊的凝沉稳定性为52 h，析水率为43.4%，凝沉稳定性较差，其透光率(20℃室温)为4.0%，透光率较低，添加的食品成分会对其透明度产生影响，其淀粉糊只经过一次冻融其析水率就高达40.20%，冻融稳定性较差，其硬度、稠度、黏聚性及黏聚指数都较低。
关键词蕨蔴淀粉；提取工艺；特性研究
蕨蔗（Potentilla anserine L_）属于草本植物，是蔷薇科委陵菜属植物鹅绒委陵菜的根，常分布在青海、西藏等高寒地区，其营养丰富且搭配合理，具有低脂、低热、高纤维、高蛋白等特点，同时还具有益气补血、健脾益胃等功效。蕨蔴块根富含淀粉，但目前国内外的相关研究主要集中于蕨蔴多糖的提取及其性质研究，而对蕨蔴淀粉的提取研究则较少。试验通过单因素以及正交试验对蕨蔴淀粉提取工艺进行优化，并对其特性进行研究，为蕨蔴淀粉的开发利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1材料与试剂
蕨蔗（Potentilla anserine L．）：产自四川甘孜草原，烘干、磨碎过100目筛备用。
提取剂：石灰水；蔗糖：食品级；柠檬酸：分析纯；NaCl:食品级。
1.2仪器与设备
PL303型电子天平、DELT320酸度计：梅特勒一托利多仪器上海有限公司；XAM-100震动磨样机：浙江温岭屿百乐机床厂；TD4A台式离心机：长沙英豪仪器有限公司；UV-2102C/PC/PCS型紫外一可见分光光度计：尤尼柯上海仪器有限公司；TA.XTPLUS物性测试仪：超技仪器技术有限公司；HH-6数显恒温水浴锅：国华电器有限公司；BCD-243K冰箱：河南新飞电器公司。1.3试验方法
1.3.1优化蕨蔴淀粉的提取工艺
1.3.2操作要点
干蕨蔴经挑出泥沙并进行简单的清洗干燥后，放入震动磨样机里，磨碎后将粉末过100目筛，将细粉末放人一定pH的石灰水中浸泡一定时间后，经滤布反复揉搓过滤，将浆和渣分离，弃去渣子，淀粉浆再用多层滤布反复过滤数遍后，放入烧杯中，用玻璃棒顺着同一方向均匀搅拌，静置、沉淀48 h，使杂质沉于底部，再取中间层的湿淀粉，放入玻璃平皿中并置于45℃的通风箱中干燥48 h，得蕨蔗淀粉粉末，将其密封备用。
1.3.3淀粉提取的单因素试验
1.3.3.1提取剂的料液比对蕨蔴淀粉提取率的影响
称取25.00 g蕨蔴，当提取液的pH 8.0，浸泡时间控制在2h，沉降时间控制在5h时，料液比分别为1：2,1：3,1：4,1：5和1：6(g/m L)时提取蕨蔴淀粉，分别测定蕨蔗淀粉的提取率。
1.3.3.2 pH对蕨蔴淀粉提取率的影响
试验分别采用pH 6.0，7.0，8.0, 9.0和10.0的石灰水，在料液比为1：5( g/m L)，浸泡时间为2h，沉降时间为5h的条件下，提取蕨蔴淀粉，分别测定蕨蔴淀粉的提取率。
1.3.3.3浸泡时间对蕨蔴淀粉提取率的影响
分别控制浸泡时间为0，1，2，3和4h，在石灰水的pH 8.0，料液比为1：5(g/m L)，沉降时间为5h的条件下，提取蕨蔴淀粉，分别测定蕨蔴淀粉的提取率。
1.3.3.4沉降时间对蕨蔴淀粉提取率的影响
分别控制沉降时间为4，5，6，7和8h，在石灰水的pH 8.0，料液比为1：5(g/m L)，浸泡时间为2h的条件下，提取蕨蔴淀粉，分别测定蕨蔴淀粉的提取率。
1.3.4蕨蔴淀粉提取的正交试验
在通过单因素试验确定上述4个因素的适宜范围后，以此为基础进行4因素3水平L9(34)的正交试验盼设计，见表1，选择提取蕨蔗淀粉的最优工艺参数。
1.3.5蕨蔗提取率的测定
将干蕨蔴粉精确称重，记为W1(g)，提取出的蕨蔗淀粉精确称重记为W 2(g)，则蕨蔴淀粉的提取率按公式(1)计算。
淀粉的提取率：W1/W2×100% (1)
1.3.6蕨蔗淀粉特性研究
以在最佳提取工艺参数条件下得到的蕨蔴淀粉为样品，按要求进行处理和测定，对样品淀粉糊的透明度、凝沉稳定性、冻融稳定性、质构特性进行比较和分析，以此对蕨蔴淀粉的特性进行初步的探究。
1.3.6.1淀粉糊的透明度测定
参照杜先锋等的方法，取1g淀粉的样品用蒸馏水溶于250 m L烧杯中．混匀配成1%的淀粉乳，同时以蒸馏水作为空白对照。将其放入沸水浴中边搅拌边加热30 min,取出并冷却至室温，再分别取等量的淀粉糊于试管中，按表2加入添加剂并充分混匀，用分光光度计测定其在650 nm波长处的透光率。
1.3.6.2淀粉糊的凝沉稳定性的测定
在沸水浴中放入100mL质量分数为1%的淀粉乳进行加热35 min，取出并冷却至室温，将其置于100m L的带塞量筒中，静置（20 0C室温），每隔一段时间对下方的沉淀物体积进行记录。试验结果以清液的体积比上糊总体积的百分数随时间变化的情况来表示。
1.3.6.3淀粉糊的冻融稳定性的测定
在沸水浴中放人质量分数为6%的淀粉乳使其进行充分糊化，取出后冷却到室温，取10 m L于塑料离心管中，加盖并置于冰箱内（温度为-18 0C），24 h后取出让其在室温条件下进行自然解冻，对其质量进行称量，记为A1，并以5 000 r/min的转速离心，离心时间为25 min，结束后倒掉上清液（如果无水析出则将其反复冻融至有水析出为止），最后用滤纸按压沉淀物以吸取多余的水分，最后对沉淀物的质量进行称量，记为A2，同时记录冻融次数并计算其析水率，按公式(2)计算。
1.3.6.4淀粉糊的质构的测定
在沸水浴中放入质量分数为6%的淀粉乳进行糊化，30 min后取出并冷却至室温，用质构仪测定样品糊的硬度、稠度、黏聚性和黏性指数。选择选用A/BE探头（直径为45 mm的压力盘），设置参数如下：下降速度与测试速度均为1.0 mm/s，提升速度为10.0 mm/s，测试深度为10.0 mm，感应力为Auto-10 g。平行测定3次，求出其平均值，记录试验结果。
2结果与分析
2.1单因素对蕨蔴淀粉提取率的影响
2.1.1提取剂的料液比对蕨蔴淀粉提取率的影响
由图1可知，蕨蔴淀粉的提取率与石灰水用量成正比，其提取率随石灰水用量的增加而增加。但是，淀粉提取率的增加速度则随提取剂料液比的增大而减缓。
2.1.2提取剂的pH对蕨蔴提取率的影响
由图2可知，蕨蔴淀粉的提取率与提取剂的pH成正比，其提取率随提取剂的pH的增加而增大。这是因为溶液的黏度随石灰水pH的升高而降低，但是过高的pH则会对淀粉品质产生一定的负面影响。
2.1.3浸泡时间对蕨蔴淀粉提取率的影响
由图3可知，刚开始，蕨蔴淀粉的提取率随浸泡时间的增长而增加。但是当浸泡时间超过2h后，淀粉颗粒的结构会因浸泡时间过长而疏松，淀粉的提取率也因此开始下降，不利于沉淀，从而影响了淀粉的提取。
2.1.4沉降时间对蕨蔴淀粉提取率的影响
由图4可知，刚开始，蕨蔴淀粉的提取率随沉降时间的增长而增加。但是当沉降时间超过7h后，因为大多数的淀粉已经沉淀下来，所以蕨蔴淀粉提取率的增加就会变得缓慢。
2.2蕨蔴淀粉提取正交试验的结果及其分析
为了探讨提取剂的料液比、pH、浸泡时间和沉降时间这4种因素对蕨蔴淀粉提取率在协同作用上的影响，在单因素试验的基础上进行L9(34)正交试验，结果见表3。
表3结果显示，蕨蔴淀粉提取率最高为29.72qo，其工艺参数为：A3B3C2D1，即石灰水的pH 9.0，料液比1：5( g/m L)，浸泡时间2h，沉降时间6h。通过提取条件的正交试验结果的极差分析可知，影响蕨蔴淀粉提取因素从强到弱依次为：A>B>C>D，即提取剂的pH对蕨蔴淀粉提取率的影响最为显著，接着是提取剂的料液比，对蕨蔴淀粉提取率影响比较小的是浸泡时间和沉降时间。由此得出，蕨蔴淀粉的最佳提取工艺参数为A3B3C2D2，即石灰水的pH 9.0，料液比1：5( g/m L)，浸泡时间2h，沉降时间7h。
由于最终选择的最佳提取工艺参数与实际结果并不一致，所以需对此进行验证试验。在蕨蔴淀粉的最佳提取工艺参数A3B3C2D2下进行，通过3次重复试验，得到3次提取率分别为3 0.72%，29.89%和31.12%，经计算得其平均提取率为30.57%，均较正交试验得到的最高提取率29.72%要高。
2.3蕨蔗淀粉特性的研究结果
2.3.1 淀粉糊的透明度测定结果
2.3.1.1 Na Cl对淀粉糊透明度的影响结果
在沸水浴中放人质量分数为1%的淀粉乳进行糊化，30 min后取出并冷却至室温，加入浓度不同的Na Cl溶液，将其混匀，对其透光率进行测定，平行测定3次，取其平均值作为试验结果，结果如图5所示。
由图5可知，Na Cl的添加量会对蕨蔗淀粉糊的透明度产生一定的影响。当Na Cl添加量小于2%时，对蕨蔴淀粉糊的透明度影响较大。把Na Cl的添加量按1%来计，蕨蔴淀粉糊的透明度降低了13.1%；当Na Cl的添加量大于1%时，虽然蕨蔴淀粉糊的透明度变化不明显，但是整体仍呈下降趋势。这主要是因为NaCl加入后会降低水分子的活度，从而对淀粉分子的水合作用产生影响，阻碍淀粉的膨润和糊化，使淀粉糊的透光率降低。总而言之，Na Cl对蕨蔴淀粉糊的透明度产生的影响相对较小。
2.3.1.2柠檬酸对淀粉糊透明度的影响结果
由图6可知，蕨蔗淀粉糊的透明度会随着柠檬酸浓度的升高而增加。当添加的柠檬酸浓度为0.2%时，蕨蔴淀粉糊的透明度提高了35%。当淀粉糊中存在有柠檬酸时，淀粉分子带有的电荷同性相斥，使淀粉分子在水溶液中分散更彻底，从而增加淀粉糊的透明度。因此，在淀粉糊中添加柠檬酸可增加其透明度，从试验结果中可知，添加柠檬酸对提高蕨蔴淀粉糊透明度的作用较为明显。
2.3.1.3蔗糖对淀粉糊透明度的影响结果
由图7可知，蕨蔴淀粉糊的透明度随蔗糖浓度的升高而增加。当添加浓度为20%的蔗糖时，蕨蔗淀粉糊的透明度经计算可知提高了72.5%。这是因为添加蔗糖可以提高溶液体系的折光指数，此外淀粉分子通过与水分子、蔗糖分子形成氢键来减少自身分子间所形成的氢键，从而使淀粉糊的透明度有所增加。
2.3.2蕨蔗淀粉糊的凝沉稳定性的测定结果
把质量分数为1%的淀粉乳放在沸水浴中完全糊化，取出后冷却至室温，置于100 m L的带塞量筒中静置，每隔一段时间观察它们上清液的析出情况，并记录沉淀量的体积。试验前，蕨蔴淀粉糊的总体积为38m L。记录结果整理如表4所示。
对清液体积的百分比进行计算，所得到的结果如图8所示。
由图8可知，蕨蔴淀粉的凝沉速度较快，在静置一段时间后，观察得到蕨蔴淀粉糊水分析出的体积较多，所以可以得出蕨蔗淀粉糊的凝沉性质较强，换句话来说即蕨蔴淀粉糊的凝沉稳定性较差。这主要是因为蕨蔗淀粉中直链淀粉的含量较多，而其支链淀粉的聚合度又较小，所以它的凝沉稳定性比较差。淀粉分子之间的结合会导致凝沉现象的发生，其中，支链淀粉的分子因其含有支叉结构，并不容易产生凝沉现象。因此，凝沉性较强的淀粉中往往含有较多的直链淀粉，除此之外，直链淀粉的分子长短也会对其凝沉性的强弱产生影响。
2.3.3蕨蔴淀粉糊的冻融稳定性的测定结果
在沸水浴中放人质量分数为6%的淀粉乳，使其充分糊化，取出后冷却到室温，放入冰箱冷冻室（温度为-18℃），冷冻24 h，经过反复的冷冻、解冻和离心，并记录它们各自的析水率和冻融次数，结果如表5所示。
由表5可知，蕨蔗淀粉糊只经过一次冻融，其析水率就高达40.20%，析水率较高。所以，就冻融稳定性而言，蕨蔴淀粉糊较差。这是因为淀粉糊中直链淀粉分子在冷冻过程中通过氢键与支淀粉分子的直链部分互相发生结合，生成结晶结构，出现凝沉的现象，使淀粉糊的胶体性质被破坏，只要对其进行冻融操作就会有水分从糊中析出，甚至使其呈海绵状，即淀粉的老化或回生。经过冻融的次数越少，析出的水分越多，就说明它冻融的稳定性越低。
2.3.4蕨蔴淀粉糊的质构特性的测定结果
用质构仪对蕨蔴淀粉糊进行测定后，所得试验结果见表6，从中可以很明显地看出，蕨蔴淀粉糊的硬度、稠度、黏聚性及黏性指数都较差。
3结论
通过试验研究可知，用石灰水作为提取剂对蕨蔴淀粉进行提取时，其提取率会随着提取剂的料液比、pH、浸泡时间、沉降时间的增加而增大。其中在对浸泡时间的试验研究中发现，当浸泡时间超过2h后，蕨蔴淀粉的提取率反而呈降低的趋势。试验最终得到的蕨蔴淀粉的最佳提取工艺参数为：石灰水的料液比1：5( g/m L)，pH 9.0，浸泡时间2h，沉降时间7h。
此外，通过探究蕨蔗淀粉的特性得出，蕨蔴淀粉糊的凝沉稳定性为52 h，析水率为43.4%，凝沉速度快；蕨蔴淀粉糊的透光率为4.0%（20℃室温），添加蔗糖、柠檬酸使其透明度提高，而Na CI则会使其透明度下降；蕨蔴淀粉糊的冻融稳定性较差，只经过一次冻融，蕨蔗淀粉糊就会有水分析出；蕨蔴淀粉糊的黏稠度和强度都较低。
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