竹芋淀粉的提取工藝研究

薛娟萍，朱昌三，安家成

（廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西柳州545004）

竹 芋（Maranta arundinacea L.），英 文 名 Arrowroot，為竹芋科直立草本。竹芋（Maranta arundinacea L.）屬竹芋科（Mrantaceae）單子葉多年生草本植物，別名細(xì)米薯，全世界約有31個屬，500余個品種，它原產(chǎn)于南美洲熱帶地區(qū)，主要生產(chǎn)國為西印度圣文森特島[1]。果長圓形，長7 mm?；ㄆ谙那颷2-3]。其地下根莖肉質(zhì)，長20 cm～30 cm，直徑 3 cm～5 cm，先端較粗，基部較細(xì)或較短成紡錘形，一般每株產(chǎn)10個～20個。竹芋地下根莖含水67%～75%，淀粉20%～28%，蛋白質(zhì)1%～2%，灰分1.3%～1.4%，纖維0.6%～1.3%及少許糖分[4-5]。竹芋比馬鈴薯、木薯等的淀粉含量高，且塊莖不含有毒物質(zhì)。一般馬鈴薯和木薯淀粉含量分別為l2%～20%和20%～25%[6]，而竹芋淀粉含量為22%～28%，高的淀粉含量意味著淀粉加工廠可得到高的淀粉提取率，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。竹芋淀粉除與一般淀粉的用途相似外，適于制造非常光滑質(zhì)優(yōu)的啫喱（果凍）及作化妝品撲粉的基質(zhì)及高粘度粘合劑；又由于極易消化，特別適合嬰孩和病人（尤其是消化道患者）的食品[7]。淀粉的提取技術(shù)在我國的食品行業(yè)有很大的應(yīng)用市場，對竹芋的深加工將帶來很大的發(fā)展空間，從而帶動我國食品添加劑的發(fā)展。

目前，對竹芋淀粉的提取研究基本沒有報(bào)道，對竹芋的深加工和利用是非常不利的。本文對竹芋中淀粉的提取進(jìn)行研究，在竹芋的淀粉提取方面有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

竹芋：試驗(yàn)基地提供；高速萬能粉碎機(jī)：北京市永光明醫(yī)療儀器廠；電子萬用爐：天津市泰斯特儀器有限公司；電子天平：梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州國華電器有限公司；電熱恒溫干燥箱：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司；冷凝回流裝置等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 竹芋淀粉工藝流程

綜合參考其他淀粉質(zhì)材料的工藝流程特點(diǎn)，對竹芋深加工提取竹芋粉的工藝提出如下工藝路線。

竹芋→清洗、去皮→切塊→粉碎打漿→竹芋漿液→浸提→竹芋液體→超濾→固體→干燥→烘干→竹芋粗淀粉

1.2.2 竹芋淀粉提取條件優(yōu)化

根據(jù)竹芋淀粉的性質(zhì)與預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇料液比、浸提時間、浸提溫度和漿液pH為參考因素，以淀粉提取率為評價(jià)指標(biāo)，研究各因素對竹芋淀粉提取的影響。

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)論，按表1設(shè)計(jì)因素水平，選用L9（34）正交設(shè)計(jì)表安排正交試驗(yàn)。

1.3 檢測方法

1.3.1 淀粉含量測定

淀粉含量測定參照GB/T5009.9-2008《食品中淀粉的測定》。

2 結(jié)果與討論

2.1 料液比對淀粉提取率的影響

探索料液比對淀粉提取率的影響情況，設(shè)定浸提溫度35℃、浸提時間1 h、漿液pH8的條件下，料液比分別為 1 ∶4、1∶5、1∶6、1 ∶7、1 ∶8的條件下進(jìn)行淀粉提取試驗(yàn)，結(jié)果如圖1。

圖1 料液比對淀粉提取率的影響Fig.1 Effects of sample to water on the extraction rate of the starch

圖1 表明隨著料液比的變化，淀粉的提取率先減小后增大然后再減小，在料液比為1∶7時，淀粉提取率達(dá)到最大值。

2.2 浸提時間對淀粉提取率的影響

探索浸提時間對淀粉提取率的影響情況，設(shè)定浸提溫度 35℃、料液比 1∶6（g/mL）、漿液 pH8的條件下，浸提時間分別為 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h 的條件下進(jìn)行淀粉提取試驗(yàn)，結(jié)果如圖2。

圖2 浸提時間對淀粉提取率的影響Fig.2 Effects of extracting time on the extraction rate of the starch

圖2 表明隨著浸提時間的延長，淀粉的提取率先增大后減小，在浸提時間為1.5 h時，淀粉提取率達(dá)到最大值。

2.3 提溫度對淀粉提取率的影響

探索浸提溫度對淀粉提取率的影響情況，設(shè)定料液比1∶6 g/mL、浸提時間1 h、漿液pH8的條件下，浸提溫度分別為 30、35、40、45、50 ℃的條件下進(jìn)行淀粉提取試驗(yàn)，結(jié)果如圖3。

圖3 浸提溫度對淀粉提取率的影響Fig.3 Effects of extracting temperature on the extraction rate of the starch

圖3 表明隨著浸提溫度的升高，淀粉的提取率先增大后減小，在浸提溫度為40℃時，淀粉提取率達(dá)到最大值。

2.4 漿液pH對淀粉提取率的影響

探索漿液pH對淀粉提取率的影響情況，設(shè)定浸提溫度 35 ℃、浸提時間 1 h、料液比 1∶6（g/mL）的條件下，漿液pH分別為5、6、7、8、9的條件下進(jìn)行淀粉提取試驗(yàn)，結(jié)果如圖4。

圖4 漿液pH對淀粉提取率的影響Fig.4 Effects of pH on the extraction rate of the starch

圖4 表明隨著漿液pH的升高，淀粉的提取率先減小后增大，在漿液pH為9時，淀粉提取率在漿液pH從5～9的變化中是最大的。

2.5 竹芋淀粉提取最佳工藝確定

為了探討竹芋淀粉提取率受以上4種因素的影響，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，其因素水平將表1，結(jié)果見表2。

表1 因素水平表Table 1 Facters and levels of the orthogonal test

表2 正交試驗(yàn)表L9（34）Table 2 Results of the orthogonal test

由表2可知：竹芋淀粉提取率的影響因素大小順序?yàn)椋篈＞C＞B＞D，各因素均顯著影響竹芋淀粉的提取率，其中料液比的影響最大，相對而言，漿液pH影響最?。恢裼蟮矸厶崛÷首顑?yōu)組合為A1B2C1D1，即料液比為 1∶6 g/mL，浸提時間 1.5 h，浸提溫度 35℃，漿液pH8，為竹芋淀粉提取的最優(yōu)工藝。

2.6 優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證試驗(yàn)

在最優(yōu)工藝條件下，提取竹芋淀粉，測竹芋淀粉提取率，結(jié)果如表3。

由表3可知：竹芋淀粉進(jìn)行三次重復(fù)試驗(yàn)，提取率可達(dá)80.0%。

表3 優(yōu)化驗(yàn)證試驗(yàn)Table 3 Validation of the orthogonal test results

3 結(jié)論

通過對單因素和正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得到竹芋淀粉提取的最佳工藝條件為：料液比1∶6 g/mL，浸提時間1.5 h，浸提溫度35℃，漿液pH8，淀粉提取率達(dá)80.0%。

[1]宋新南,宋爽.纖維素生物燃料酒精技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].釀酒科技,2007(9):86-87

[2]中國科學(xué)院中國植物志編輯委員會.中國植物志[M].北京:科學(xué)出版社,1981:167-168

[3]中國科學(xué)院中國植物志編輯委員會.云南植物志[M].北京:科學(xué)出版社,1981:798-804

[4]莊馥萃.值得開發(fā)的淀粉作物-竹芋 [J].技術(shù)開發(fā)與引進(jìn),1992(3):13-14

[5]徐雄譯.竹芋-糧食、飼料、燃料和纖維的來源[J].野生植物研究,1985(3):12-19

[6]c G Oates.塊根與塊莖淀粉[J].淀粉與淀粉糖,1997(1):15-19

[7]Elevina E Perez,William M Breene,Yousria A,Bahnassey,Variation in the Gelatinization Profiles of Cassava,Sagu and Arrowpoot Native Starches as Measured with Different Thermal and Mechanical Methods[J].Starch/Stark,1998,50:2-3