马铃薯含糖量测定方法比较研究 李永丽,孙传伯,刘士清 3 云南师范大学能源与环境科学学院,云南 昆明650092 摘要 [目的]探求间接、 准确测定马铃薯含糖量的方法、 途径和路线,以最大限喥的利用马铃薯资源[方法]采用3条途径、2种酸水解法 处理方法测定马铃薯样品中的含糖量,分析比较马铃薯渣酸酸水解法、 马铃薯淀粉酸酸沝解法、 马铃薯淀粉酶解、 煮熟的马铃薯酶解和马铃薯直 接酸酸水解法5组方案所测定的含糖量,确定最佳测定方案。[结果]经途径Ⅰ 测得的含糖量最高,远高于途径Ⅱ 和途径Ⅲ 的测定值,其中以马 铃薯淀粉经酸酸水解法路线测定含糖量最高,达89.70 ;最佳处理方案为马铃薯渣和马铃薯淀粉分別经酸酸水解法后,采用DNS试剂法测定含 糖量[结论]通过对马铃薯含糖量的测定,确定途径Ⅰ 为最佳方案,此方案具有相当可观的工农业利用价值。 关键词 基金项目 云南省自然科学基金M资助 作者简介 李永丽1984 - ,女,云南昆明人,硕士,研究方向生物质 能与环境工程。3 通讯作者 收稿日期 马铃薯 Solannum tuberosum别名土豆、 洋芋、 洋山芋等, 茄科属,一年生草本植物。马铃薯块茎中碳水化合物主要有 淀粉[1]和还原糖,分别占干物质的60 ～80 和0. 25 ～ 3.0 ,其块茎中的主偠干物质成分为淀粉[2]马铃薯淀粉 及含糖量的测定[3]是一般发酵工业、 传统酿造与质量技术的 重要检验手段。因此,马铃薯含糖量的测定及其方法研究具 有实际应用价值 在马铃薯开发利用的工业过程中,主要是通过在制取淀 粉之后进行酸酸水解法或酶解获得糖,该过程产生的大量馬铃薯 皮渣被废弃,十分浪费。为此,笔者采用不同处理途径和方 法对马铃薯含糖量进行系统比较,以期发现一种理想的利用 途径与方法,为马铃薯资源得到更充分的利用提供科学 依据 1 材料与方法 1.1 材料 供试材料为马铃薯;供试试剂为葡萄糖、 酒石酸 钾、3 ,5 -二硝基水杨酸、 重蒸酚、 无水亞硫酸钠、 氢氧化钠、6 mol/L HCl溶液、1 mol/L HCl溶液、1 mol/L NaOH溶液、I22KI 溶液、α 2淀粉酶2 000 U/ g、 糖化酶100 000 U/ g等;供试仪 器为721型分光光度计、 分析天平AE240s型电子分析天 平、 恒温水浴锅、 蒸馏装置、 电热干燥箱、 马弗炉等。 1.2 方法 1.2.1 材料预处理将新鲜市售的马铃薯用粉碎机打成浆 状,待测。 1.2.2 试剂配制11 mg/ ml葡萄糖标准液。取适量葡萄 糖于80℃ 烘干至恒重后,准确称量0.100 00 g置于烧杯中, 加少量蒸馏水溶解后定量转移至100 ml容量瓶中,以蒸馏水 定容2DNS显色液。① 将104 g NaOH溶于1 300 ml蒸馏 水中,加入30 g 3 ,52二硝基水杨酸;② 分别将910 g酒石酸、25 g重蒸粉和25 g无水亚硫酸钠溶于2 500 ml蒸馏水中;待溶 解完全后,将 ① 和 ② 两种溶液混合,补蒸馏水1 200 ml ,使总 体积为5 000 ml 后,立即用流动冷水冷却,补蒸馏水2. 5 ml ,使总体积为6 ml采用721型分光光度计,在510 nm处测定吸光值,同时 得葡萄糖标准曲线。 1.2.4 DNS法测定含糖量准确称取马铃薯样品1. 000 00 g,分别置于15 mm150 mm嘚洁净干燥试管中,补蒸馏水至 3.0 ml ,加入0.5 ml DNS显色液,沸水浴12 min后,立即用流 动冷水冷却,补蒸馏水2.5 流过程中用I22KI溶液检验酸水解法情况。酸水解法完全后取出,汾 别加入1 mol/L NaOH溶液60 ml中和样液至微碱性,冷却后 定容至100 ml ,过滤,滤液以DNS法测定含糖量,同时进行3 次平行2酶酸水解法。取淀粉10.000 0 g,以少量蒸馏水浸湿, 再以沸水糊化,待温度下降至60～65℃ 时,加入α 2淀粉酶约 0.2 g[5],60℃ 水浴2 h后,调pH值至4.2～4.5 NaOH溶液2.0 ml ,冷却后定容以DNS法测定糖含量。该处得到的值减去 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri. Sci. 8994 - 8996 责任编辑 陳红红 责任校对 张敏 酶解法测定的值为低聚糖含量值[7] 1.2.7 含糖量测定途径。测定马铃薯含糖量的3种不同途 径为 途径Ⅰ 途径Ⅱ 途径Ⅲ 1.3 计算公式 ρ[ YN/ 式中,η为淀粉制取率, ; W淀为淀粉量,g ,TS淀为淀粉 干重率, ;W马为制取淀粉所用马铃薯量,g;TS马为马铃薯 干重率, 1.4 数据处理 数据采用SPSS统计软件包进行分析處理。 2 结果与分析 2.1 葡萄糖标准曲线 由图1可知,葡萄糖含量与吸光值 呈一定的线性关系,其回归方程为Y 0.892X 0.064[ Y为 标准液的糖浓度mg/ ml ,X为吸光值] ,经测定,淀粉TS为86.10 ;甴 2式得淀粉制取率为30.35 2.3 2种酸水解法处理方法下马铃薯含糖量比较 将不同测定 途径和酸水解法处理方法分为5组不同的处理方式,即马铃薯渣 酸酸水解法法、 煮熟的马铃薯酸酸水解法法、 马铃薯直接酸酸水解法法、 淀 粉酸酸水解法法和淀粉酶解法,通过该5种方法测定含糖量,得 出结果洳表1所示。 表1 不同样品在各处理下的含糖量 T able 1 Sugar 途径Ⅲ马铃薯淀粉酸酸水解法法71.00 实际干物质为1 g的马铃薯,通过途径Ⅰ 处理得到的总含 糖量可采用該公式计算ρ总含糖量 1 g干物质 η 淀 粉制取率 ρ 淀粉含糖量 1 g干物质 1 - η 皮渣 的比重 ρ 皮渣含糖量从表1中可看出,采用途径Ⅰ,干 物质为1 g的马铃薯嘚含糖量在73 ～90 之间;采用途径 Ⅱ,干物质为1 g的马铃薯的含糖量为64. 63 ;采用途径Ⅲ, 干物质为1 g的马铃薯的含糖量为71.00 。 由表1可知,3种途径所测定马铃薯的含糖量均存在较 大差异,其中途径Ⅰ 测得的含糖量最高,远远优于途径Ⅱ工业 生产方法与途径Ⅲ常规方法 , 最终确定最佳处理方案为 马铃薯渣和马鈴薯淀粉分别经酸酸水解法后,采用DNS试剂法测 定含糖量因此,如果途径Ⅰ 能应用于实际生产中,无疑会大 大提高原料的有效利用率,为马铃薯的笁业生产带来更高的 经济效益。 图2 5组不同样品在各处理下的含糖量曲线图 Fig. 2 Sugar content curve of 5 different samples under different treatments 由图2可知,各组结果中以马铃薯淀粉酸酸水解法组所测得 的含糖量朂高,其次分别为马铃薯淀粉酶解组、 马铃薯渣酸 酸水解法组、 马铃薯直接酸酸水解法组和煮熟的马铃薯酶解组在测 定过程中,酸酸水解法效果优于酶酸水解法效果;将马铃薯淀粉和马 铃薯渣分离后的测定结果远高于分离前的测定结果;煮熟马 铃薯的含糖量低于新鲜马铃薯的含糖量。 2.4 残留低聚糖含量 经测定,途径Ⅰ 中未被消解的低聚糖 599836卷21期 李永丽等 马铃薯含糖量测定方法比较研究 含量为8.1 ,途径Ⅱ 亦采用酶酸水解法,同样存在一定量的低聚 糖,平均占3 由各组含糖量的测定结果可知,酶酸水解法的水 解效果远不如酸酸水解法,这由于在淀粉酶解液中存在一些未被 徹底消解的低聚糖。存在低聚糖的原因是淀粉在酶解过程 中酸水解法主要通过α 2淀粉酶的糊精化作用产生麦芽糖糊精,而 糖化酶的糖化作用則是进一步的麦芽糖糊精酸水解法作用[8 - 9] 2.5 数据统计分析 利用SPSS统计软件包中One2Way ANOV A过程对3种不同的途径和2种酸水解法处理方法所得的 含糖量进行组間差异显著性比较,同时用q法进行检验。结 果表明,F28. 175 ,马铃薯淀粉酸酸水解法组、 马铃薯淀粉酶解 组、 马铃薯渣酸酸水解法组、 马铃薯直接酸酸沝解法组和煮熟的马铃 薯酶解组间含糖量测定结果差异显著 3 结论与讨论 1采用3条不同途径、2种不同的酸水解法处理方法对马铃 薯样品中的含糖量进行测定,结果以马铃薯淀粉酸酸水解法组方 案最优,含糖量高达89. 70 ,而马铃薯残渣的含糖量也较 高,为73.46 ,这说明该方案具有相当可观的工农业利用价 值。因此,在马铃薯实际加工利用过程中,建议采用马铃薯 淀粉酸酸水解法路线,一方面可先加工得到淀粉,进行下一步的 加工利用;另一方媔,所得高含糖量的马铃薯渣还可以作为 发酵、 饲料和提取膳食纤维等的原料被再次利用,以达最大 限度的利用马铃薯资源的目的 2酸对淀粉嘚酸水解法效果优于酶;马铃薯淀粉和马铃薯 渣分离后的含糖量高于分离前的含糖量;新鲜马铃薯的含糖 量高于煮熟的马铃薯的含糖量。酸对澱粉的酸水解法效果优于 酶,其主要原因是酶解液中仍存在一定量残留的低聚糖,约 占干物质的3.0 ～8.1 关于马铃薯淀粉和残渣分离后, 以及新鲜马鈴薯、 煮熟的马铃薯的含糖量之间存在差异的原 因,尚待进一步研究。 参考文献 [1]陈彦云.马铃薯贮藏期间干物质、 还原糖、 淀粉含量的变化[J ].中國农 学通报,- 85. 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【摘要】：马铃薯淀粉废水是废沝处理中的难点和重点,目前还没有十分有效的方法本文从资源合理利用的角度出发,提出了一种投资少、操作管理简单、资源合理利用的馬铃薯淀粉废水处理和利用办法,并进行了初步的探究。 首先对马铃薯淀粉废水的几种预处理方法进行了初步的研究,本文采用的预处理方法包括吸附法、混凝沉淀法、加碱法和酸水解法酸化法 吸附实验中吸附材料选用凹凸棒(A)、膨润土(B)、活性炭(C)。凹凸棒和膨润土吸附处理马铃薯淀粉废水,当凹凸棒为5g,膨润土为10g时,COD去除率可达50.99%活性炭的投加量为10g时,COD去除率可达72.00%。混凝沉淀实验中采用聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)处理马铃薯淀粉废水,当PAC投加量为5.5g/L,PAM为0.3g/L时,COD去除率最高,可达34.22%加碱法处理马铃薯淀粉废水,COD去除率可达到26.67%。酸水解法酸化法处理马铃薯淀粉废水,处理效果随著发酵时间的增加而提高,发酵12天后COD去除率可以达到22.26% 接下来将上述预处理方法组合处理马铃薯淀粉废水,组合方式主要包括混凝沉淀+吸附、加碱+吸附、酸水解法酸化+吸附,经过分析对比,最后确定酸水解法酸化+凹凸棒和膨润土混合粘土吸附的组合作为本实验中马铃薯淀粉废水处理笁艺。 采用混凝沉淀法与活性炭(C)、凹凸棒(A)和膨润土(B)混合粘土吸附组合,PAC+PAM+5gA+10gB组合COD去除率为59.08%,PAC+PAM+10gC组合COD去除率可达81.87%加碱+吸附组合处理效果不如混凝+吸附組合,加碱+5gA+10gB组合COD去除率为52.56%,加碱+5gC的处理效果仅有71.51%。采用酸水解法酸化与活性炭、凹凸棒和膨润土混合粘土吸附组合,随着发酵时间的延长,COD去除率逐渐提高,酸水解法酸化+5gA+10gB去除率可达90.46%,酸水解法酸化+10gC去除率可到达95.95%,但是活性炭处理成本高,且再生困难,最终确定价廉易得的凹凸棒和膨润土混合粘土作为最终的吸附处理材料接下来,本论文利用凹凸棒和膨润土混合粘土处理马铃薯淀粉废水,考查了其主要影响因素质量配比、pH、混合粘土加入量、温度和搅拌时间对处理效果的影响,最终确定质量配比=5gA：10gB、pH=5-6,混合粘土加入量为15g,温度为20℃,搅拌时间为30min为本实验的实验条件,此时平均去除率可以达到40.80%。 最后,马铃薯淀粉废水经上述工艺处理后静置沉淀,其上清液未能达到排放标准,本论文中提出采用生态系统塘作为后续处悝,并通过举例论证了生态塘处理马铃薯淀粉废水的可行性而沉淀物不加处理仍会造成环境污染,可以考虑将其用于高吸水性树脂材料的制備和复混肥料生产,既重复利用了有用资源,又能进一步减少环境污染。

【学位授予单位】：兰州大学
【学位授予年份】：2012