马铃薯营养粉丝条的研制硕士学位论文.docx
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马铃薯营养粉丝条的研制硕士学位论文
硕士学位论文
马铃薯营养粉丝（条）的研制
StudyonPreparationofNutritionFortifiedPotatoNoodle
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摘要
本试验以马铃薯为原料，采用微波震荡破壁技术辅助提取马铃薯淀粉。
并对淀粉的颗粒性质及理化性质进行研究。
以马铃薯淀粉为原料采用高压挤出改性技术生产马铃薯营养粉丝。
具体研究内容及结果如下：
（1）研究微波辅助提取马铃薯淀粉的工艺条件。
通过单因素和正交试验研究微波功率、微波时间、破碎粒度、料水比这四个因素对淀粉提取率的影响。
结果表明微波功率、微波时间、破碎粒度、料水比均是影响淀粉提取率的极显著因素。
在微波功率500w、微波时间4min、破碎粒度60目、料水比1:
1（g/mL）时淀粉提取率最高，达93.85%，比同类报道高出4.28%。
（2）对淀粉颗粒性质及理化性质进行研究，并与常规方式提取的马铃薯淀粉进行比较。
结果表明制备的马铃薯淀粉颗，颗粒大的为贝形，小的为圆形，平均粒径为23.1μm，直链淀粉含量为34.60%，淀粉糊透明度、溶解度和膨润力降低，凝沉性提高，结晶程度提高，峰值粘度为1332BU。
（3）本文以马铃薯淀粉为主要原料，添加一定比例的营养强化剂，以粉丝的感官评分和品质特性（断条率、糊汤率、膨润度、硬度）为评价指标，采用高压挤出改性技术生产营养粉丝。
通过单因素试验及正交试验，优化粉丝生产工艺。
结果表明：
一次挤出温度90℃、二次挤出温度90℃、水分添加量为32%时，粉丝品质最好。
用此种工艺生产的粉丝具有良好的感官品质和蒸煮特性。
关键词：
马铃薯粉丝，营养强化，微波，挤压
Abstract
Themicrowave-assistedextractionofpotatostarchfrompotatowasoptimizedinthispaper.Thegranulepropertiesandphysicochemicalpropertiesofpotatostarchsampleweredeterminedinthepaper.Thehot-extrusionformingwasusedtomakenutritionfortifiedpotatonoodle.Thecontentandconclusionsoftheresearchincludedthefollowingaspects:
（1）Themicrowave-assistedextractionofpotatostarchfrompotatowasoptimizedinthispaper.Todothis,theeffectsoffourfactorsincludingmicrowavepower,microwavetreatmenttime,particlesizeandmaterial/liquidratioontheextractionrateofpotatostarchwereexploredbysingle-factorsandorthogonaldesignmethods.Theoptimalextractionswereextractionpowerof500w,microwavetreatmenttimeof4min,particlesizeof0.2mmandmaterial/liquidratioof1:
1.Undertheseoptimalconditions,theextractionrateofpotatostarchfrompotatowasupto93.85%,itwasincreased4.28%thanthesamereport.
（2）TheParticlepropertyandphysic-chemicalcharacteristicsofpotatostarchsampleweredetermined,coveringchemicalcompositions,granulemorphology,granulesizeandsolubilityandswellingpower,clarity,pasteviscosity.Resultsshowedthattheamylasecontentwas34.60%,withgranuleshapeofshellorrotundityandtheaveragegranulesizewas23.1μm.claritysolubilityandswellingpowerofMicrowavepotatostarchwasdipper,sedimentationwasstronger,thecrytalinitywasincreased,peakviscositywas1332BU.
（3）Thehot-extrusionformingwasusedtomakenutritionfortifiedpotatonoodle.Potatostarchwasusedasthemainrawmaterial,acertainpercentageofNutritionFortifierswereaddedin.usinggeneralsensitivityevaluationscoresandqualities（brokenrate,cookingloss,cookedweight,rigidity）ofcookingpotatonoodleasevaluationindicator,bysinglefactorexperimentandorthogonalanalysis,theoptimalformulafornutritionfortifiedpotatonoodleswereasfollows:
extrusiontemperatureⅠ90℃，extrusiontemperatureⅡ90℃.Theamountofwater32%.Thepotatonoodlehadthebestqualitywithhighgeneralsensitivityevaluationscoresandboilingresistance.
Keywords:
potatonoodles;NutritionFortifiers;microwave;extrusion
目录
摘要I
AbstractII
目录III
1.前言1
1.1我国马铃薯产业现状1
1.2粉丝产业发展现状2
1.3营养强化食品概述4
1.4立题的背景及意义5
1.5本课题研究的主要内容及创新点6
2.材料与方法7
2.1材料7
2.2试验方法8
3.结果与分析15
3.1马铃薯主要化学成分分析15
3.2微波辅助提取马铃薯淀粉结果与分析15
3.3淀粉检测结果与分析19
3.4营养粉丝研制结果与分析29
4.讨论37
5.结论38
参考文献39
作者简介43
致谢44
1.前言
1.1我国马铃薯产业现状
1.1.1马铃薯简介
马铃薯（学名：
Solanumtuberosum，英文：
Potato）又名洋芋、土豆、山药蛋等，是一种一年生高产茄科作物[1-3]。
马铃薯最早起源于秘鲁南部，到16世纪马铃薯的种植还只局限于南美洲，直到18世纪末，马铃薯才在欧洲大部广泛种植，成为该地区主要农作物之一。
马铃薯在我国的传播可追溯到17世纪下半叶[4]。
目前马铃薯在世界各地广泛种植，在全球二百多个国家和地区中约2/3以上种植马铃薯，马铃薯年产量约30亿吨[5-6]。
马铃薯已经成为仅次于小麦、玉米、水稻之后的第四种主要作物[7]。
马铃薯属块茎类作物，具有生长周期短、适应力能强、用途广、耐储藏等诸多特点。
马铃薯可食部分为地下块茎。
马铃薯块茎是缩短而肥大的变态茎，是其在生长过程中积累并储备营养物质的地方。
马铃薯具有很高的营养价值，是一般粮食和蔬菜不能比拟的。
马铃薯富含碳水化合物、蛋白质、纤维素、矿物质、维生素等多种营养成分。
其中马铃薯蛋白属完全蛋白质，含有人体必需的8种氨基酸，并且必需氨基酸平衡性优于其它植物蛋白，与鸡蛋蛋白及牛奶蛋白相当，而且无致敏性。
马铃薯富含铁、镁、钾、磷等多种矿物元素，其灰分呈碱性，具有平衡食物酸碱度的显著作用[1]。
可以说马铃薯是一种营养丰富的健康食物。
马铃薯（学名：
Solanumtuberosum，英文：
Potato）又名洋芋、土豆、山药蛋等，是一年生高产茄科作物[1-3]。
马铃薯最早起源于秘鲁南部，到16世纪种植还只局限于南美洲，直到18世纪末，才在欧洲大部广泛种植，成为该地区主要农作物之一。
马铃薯在我国的传播可追溯到17世纪下半叶[4]。
目前，马铃薯在世界各地已广泛种植，在全球二百多个国家和地区中约2/3以上种植马铃薯，年产量约30亿吨[5-6]，已经成为仅次于小麦、玉米、水稻之后的第四种主要作物[7]。
马铃薯属块茎类作物，具有生长周期短、适应力能强、用途广、耐储藏等诸多特点。
马铃薯可食部分为地下块茎，块茎是缩短而肥大的变态茎，是其在生长过程中积累并储备营养物质的地方。
马铃薯富含碳水化合物、蛋白质、纤维素、矿物质、维生素等多种营养成分及铁、镁、钾、磷等多种矿物元素，具有很高的营养价值，是一般粮食和蔬菜不能比拟的。
其中，马铃薯蛋白属完全蛋白质，含有人体必需的8种氨基酸，并且必需氨基酸平衡性优于其它植物蛋白，与鸡蛋蛋白及牛奶蛋白相当，而且无致敏性。
马铃薯灰分呈碱性，具有平衡食物酸碱度的显著作用[1]。
可以说马铃薯是一种营养丰富的健康食物。
表1-1马铃薯块茎营养成分
Tab.1-1Compositionofthepotato单位：
%
淀粉
粗蛋白质
脂类
矿物质
维生素
8~29
0.7~4.6
0.04~0.1
0.4~1.9
0.2~3.5
1.1.2马铃薯生产现状
马铃薯在我国已有近400年的栽培史。
在过去20年间，发达国家马铃薯种植面积逐年减少，与之相反的是在发展中国家马铃薯种植面积却逐年上升。
在我国种植结构调整过程中，唯一种植面积没有减少反而有所增加作物就是马铃薯[8]。
目前，我国马铃薯种植面积超过1亿亩，单产突破1200公斤，产量占世界马铃薯产量的20%，种植总面积和总产量均居世界首位[9]。
我国马铃薯主产区主要分布在黑龙江、吉林、内蒙古、山西和云、贵、川等地[10]。
吉林省马铃薯种植面积超过120万亩，产量超过300万吨，单产居全国第二位。
1.1.3马铃薯加工利用现状
马铃薯集粮、菜、饲、工业原料用于一身，是全球经济贸易中的重要组成部分。
大力发展马铃薯产业对保障粮食安全、促进农民增收具有重大意义[11]。
据分析人士估计，目前，在国际市场上销售的马铃薯数量尚未达到其总产量的5%。
在马铃薯消费形式上我国与欧美发达国家存在明显差异。
在我国绝大多数地区马铃薯以蔬菜形式消费，仅在少数地区以主食形式消费，而在欧美国家马铃薯主要以主食形式消费。
在广大的马铃薯产地，由于受到交通运输条件的限制，收获的鲜薯不能及时运出销售，约20%的马铃薯因贮藏不当而腐烂变质，造成资源的极大浪费，影响薯农经济收入。
由于缺乏深加工技术和设备，马铃薯高产高效优势不能充分发挥。
薯农只能将大部分没有鲜销的马铃薯加工成廉价的薯干或薯片，有些直接作为动物饲料消费，薯农种薯经济回报低，打击了薯农种薯积极性，影响了马铃薯产业的良性发展。
我国马铃薯加工业总体水平远落后于欧美发达国家，不仅加工数量有限，而且加工深度不够，产品单一，食用安全性低[12-14]。
我国马铃薯加工产品主要是粗淀粉、粉丝、粉条等，加工方式粗放，经济效益低[15-16]。
在我国市场上尤其是北方市场马铃薯加工制品以粉丝、粉条等传统加工制品最为常见。
传统粉丝（条）生产工艺落后，为提高粉丝（条）的成条性及柔韧性，都添加营养阻碍因子“明矾”，这就使得粉丝（条）的食用存在安全隐患，从而影响了这一传统美食的良性消费。
而且传统粉丝生产过程中产生大量的蛋白水，几乎不做任何处理的自然排放，不仅造成了资源的巨大浪费，同时也带来严重的环境问题。
如何高效利用蛋白水以及如何真正取消明矾在粉丝（条）中的应用，成为制约马铃薯产业发展的瓶颈。
1.2粉丝产业发展现状
1.2.1粉丝简介
粉丝（条）是以淀粉含量丰富的豆类、薯类和杂粮等为主要原料，加工制成的丝状或条状干燥淀粉制品。
粉丝（条）是我国的传统美食，在我国至少有1400年的加工历史。
粉丝（条）富含碳水化合物、膳食纤维、蛋白质以及多种矿物质，具有良好的附味性，能吸收各种鲜美调料的味道，清嫩适口，爽滑耐嚼，深受广大消费者喜爱，在大众饮食中占有重要地位[17]。
1.2.2粉丝现状
粉丝（条）在我国历史悠久，享誉中外。
在传统粉丝（条）加工过程中为提高出品率，改善产品的物理性口感，都添加明矾，业内有“无矾不成条”之说。
我国食品添加剂使用标准（GB2760-2011）规定产品中铝的含量不得超过100mg/kg（干样品，以Al计），折算成明矾的用量不得超过千分之一（干样品）[18]。
而普通粉丝（条）中明矾含量远高于这一规定。
近年来的研究表明，铝对人体的危害主要表现为：
（1）损害中枢神经系统，导致脑能量代谢混乱，出现神经功能障碍症[19-21]。
（2）毒害人体免疫系统，影响细胞免疫功能，导致人体免疫力下降[22]。
（3）影响胚胎发育，导致胚胎畸形发生率升高[23]。
（4）影响成骨细胞生长发育，降低血磷浓度，导致骨质脱钙[24]。
明矾限制了粉丝（条）的良性消费，成为粉丝（条）打入国际市场的绿色屏障[25]。
研究表明大部分食物均含有铝，造成这一结果的原因主要有三个：
铝元素天然存在于食物中。
使用铝制烹饪用具加工烹调食物。
含铝食品添加剂的使用。
研究表明天然存在于食物中的铝元素很少，一般少于5mg/kg；使用铝制烹饪用具或锡纸，食物中的铝含量增加微乎其微。
食物含铝的主要原因是含铝食品添加剂使用，这也是一般人从食物中摄入铝的主要来源[26]。
考虑到铝在发育和认知等方面的毒性特征，以及食物中铝的主要来源，人们正在研究减少或取消硫酸铝钾和硫酸铝铵等含铝添加剂在食品中的应用，并探索用新的物质和方法取代其在食品中的应用。
当前用于粉丝（条）加工的原料已不再局限于绿豆和甘薯淀粉，已经扩展到各种杂粮、大米、马铃薯等多种淀粉。
来源不同的淀粉因其颗粒形状、分子量、直链淀粉含量等方面的不同，导致淀粉在糊化特性及老化特性上存在很大差异。
也就是说淀粉品种将直接影响粉丝质量[27]。
由于原料淀粉性质以及明矾用量等方面的原因，粉丝（条）常常出现不耐煮、易糊汤、质脆易断等质量问题。
综合考虑粉丝质量和食品安全两方面，解决粉丝质量问题可以通过在粉丝生产过程加入辅料及一些不含铝食品添加剂来实现。
近年来，有关粉丝（条）的明矾替代物及其作用机理的研究时有报道，并取得了一定的研究成果，但是直到目前为止尚未找到理想的明矾替代物[28-31]。
粉丝行业是我国传统食品行业，近年来随着食品工业的迅猛发展，各地相继建立了许多粉丝（条）加工厂，但是在我国粉丝（条）生产大多数还是沿用传统的家庭作坊式生产模式[32]。
不符合国家倡导的资源节约型、环境友好型及食品安全型企业模式。
传统粉丝（条）加工工艺如下：
淀粉→打芡→调粉→漏粉→煮粉→冷却→理粉→冷冻→干燥→成品
此种方法不仅劳动强度大、效率低而且粉丝质量不稳定。
在食品安全信任危机背景下，安全、营养、绿色、优质成为企业登陆市场的核心竞争力。
加大技术创新，改变传统工艺，实现工艺创新，提高产品质量，已迫在眉睫。
粉丝行业作为传统食品行业，必将走上规模化、自动化、标准化生产道路。
1.3营养强化食品概述
1.3.1营养强化食品定义
根据营养需求在食物中添加一种或多种营养素或某些天然食品，以提高食品营养价值的过程即为食品营养强化。
食品营养强化是对食物中重要营养素的补充和添加。
经过营养强化的食品称为营养强化食品[33]。
1.3.2营养强化剂及种类
在营养强化过程中所添加的各种营养素或含有营养素的物质即为营养强化剂。
食品营养强化剂主要包括维生素、氨基酸、矿物质、脂肪酸这4大类。
此外还包括用于营养强化的天然食品及其制品[20]。
在食品中添加营养强化剂，不仅可以弥补天然食物存在的营养缺陷，还可以改善食品中营养成分及其比例，满足人们对营养素的需求[35-37]。
1.3.2.1矿物质矿物质是构成人体组织和维持机体正常生理活动的重要物质。
人体不能合成矿物质，但矿物质会随人体代谢排出体外，因此，需要不断从膳食中补充[38]。
通过食品强化矿物质以维持人体的正常生理功能，是完全有必要的。
我国食品营养强化剂使用标准规定了Ca、Fe、Zn、Mg、Cu、Mn、I和Se等8种允许使用的矿物质的使用范围和在食品中的强化量。
在食品中强化钙、铁、锌最为常见。
铁缺乏是全球尤其是发展中国家面临的最主要的营养问题之一，缺铁性贫血以及成为全球亟待解决的问题之一，铁强化是减少缺铁性贫血最有效的途径之一[39-42]。
锌和钙也是人体极易缺乏的元素，强化锌、钙对减少和预防锌、钙缺乏症及因为缺乏锌、铁所引起的其他并发症有显著的效果[43-45]。
在进行营养强化时，需根据食品的特点选择不同的矿物盐，其原则是吸收利用率要高，对食品的色、香、味、形没有影响，价格尽可能低廉。
1.3.2.2维生素维生素是维持人体正常生理功能的一类有机化合物。
虽然人体对各种维生素的需要量都很少，但是维生素的作用却是极其重要的。
最常用的维生素主要有：
维生素A、维生素B1和B2、维生素C、维生素D、维生素E、叶酸及其衍生物[46-47]。
1.3.2.3氨基酸氨基酸是机体组织不可缺少的物质，氨基酸是构成机体蛋白和其他生命活性物质的重要原料。
常用的氨基酸主要是人体必需的8种氨基酸及其衍生物。
1.3.2.4脂肪酸常用脂肪酸主要是多不饱和脂肪酸如：
亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、DHA和EPA等。
1.3.3营养强化的重要性
据统计，营养缺乏问题导致发展中国家每年在经济上损失约3%~5%的GDP。
我国区域性营养调查结果显示，在我国营养缺乏问题普遍存在，并已成为当前亟待解决的重大问题。
根据居民的营养状况、营养缺乏水平和营养需要，在广泛消费的食物（载体）中添加特定营养强化剂以补充所缺乏的营养素，能在不改变居民饮食习惯的前提下达到营养强化的目的[48]。
以食品为载体补充营养素，能在不改变居民饮食习惯的前提下达到营养强化的目的。
以食品为载体，实现营养强化，是目前最简便易行且最积极有效方式。
1.4立题的背景及意义
马铃薯是世界上仅次于小麦、水稻和玉米的第四种主要作物，是一种营养成分较全面的食物资源[1]。
我国是马铃薯生产大国，马铃薯种植总面积和总产量均居世界首位。
目前，我国马铃薯种植面积已超过1亿亩，单产突破1200公斤，产量占世界总产量的20%。
吉林省马铃薯种植面积超过120万亩，产量超过300万吨，单产居全国第二位。
与其他作物相比，马铃薯集粮、菜、饲、工业原料兼用于一身，是新世纪最有发展前景的高产经济作物之一。
马铃薯在全球经济贸易中占有主要地位，在世界农产品市场上，其销售量列居第三位，与谷物相当。
马铃薯营养丰富，鲜薯块茎含20％左右的碳水化合物，2%左右的蛋白质，1%左右的无机盐以及丰富的维生素C（40mg/100g）。
由于我国马铃薯产区主要集中在“三北”（东北、西北、华北）、大西北地区，经过冬储后马铃薯的营养素损失严重。
据统计在我国每年约50％马铃薯用于鲜食和饲用，约20％的马铃薯由于贮存不当而腐烂或变质而被废弃，而用于深加工的马铃薯约为年产量的30％，“薯贱伤农”、“丰产不丰收”的现象时有发生。
因此，为促进马铃薯产业良性发展，马铃薯采后精深加工势在必行。
国外马铃薯食品工业强大，对马铃薯生产、贮藏、产品加工以及生产过程的质量控制和产品的市场营销等多方面都进行了系统、全面、深入的研究。
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