全 文 ：第 １４卷第 ４期
２０１６年 ７月
生　 物　 加　 工　 过　 程
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ􀆰 １４ Ｎｏ􀆰 ４
Ｊｕｌ． ２０１６
ｄｏｉ：１０􀆰 ３９６９ ／ ｊ􀆰 ｉｓｓｎ􀆰 １６７２－３６７８􀆰 ２０１６􀆰 ０４􀆰 ０１１
收稿日期：２０１５－０９－１５
基金项目：江苏省大学生创业创新重点项目（２０１５１０２９１００９Ｚ）
作者简介：彭玉娇（１９９４—），女，江苏溧阳人，研究方向：资源科学；姚　 成（联系人），教授，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙａｏｃｈｅｎｇ＠ ｎｊｔｅｃｈ．ｅｄｕ．ｃｎ
莲子淀粉不同提取方法的比较及性质研究
彭玉娇１，胡兰兰２，姚　 成２
（１． 南京工业大学 环境科学与工程学院，江苏 南京 ２１１８００；
２． 南京工业大学 化学与分子工程学院，江苏 南京 ２１１８００）
摘　 要：以莲子淀粉提取率、蛋白质含量、破损度和淀粉糊性质等为考察对象，研究了碱液法和蛋白酶结合超声波
法提取工艺对莲子淀粉性质的影响。 结果表明：莲子淀粉直链淀粉含量高达 ４３％，经中性蛋白酶水解后，再用超声
波作用 １５ ｍｉｎ的淀粉提取率为 ８３􀆰 １％，蛋白质含量 ０􀆰 ８０６％，淀粉颗粒的破损率降到 ２􀆰 ２８％。 经蛋白酶超声波法的
淀粉提取率及纯度高、破损率小和淀粉糊性质稳定，能较好地保留原淀粉的品质。
关键词：莲子淀粉；提取；性质；品质
中图分类号：ＴＳ２３５􀆰 ４　 　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 　 文章编号：１６７２－３６７８（２０１６）０４－００５５－０４
Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｔｕｓ ｓｔａｒｃｈ
ＰＥＮＧ Ｙｕｊｉａｏ１，ＨＵ Ｌａｎｌａｎ２，ＹＡＯ Ｃｈｅｎｇ２
（１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１８００，Ｃｈｉｎａ；
２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１８００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｓｔａｒｃｈ ｙｉｅｌｄ， ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｄａｍａｇｅｄ ｓｔａｒｃｈ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｓｔａｒｃｈ ｐａｓｔｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ
ｌｏｔｕｓ ｓｔａｒｃｈ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｐｐｌｙｉｎｇ ａｌｋａｌｉｎｅ ａｎｄ ｎｅｕｔｒａｌ ｐｒｏｔｅａｓｅ⁃ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｃｏ⁃ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ
ｌｏｔｕｓ ｓｔａｒｃｈ ｗｅｒｅ ｅｖａｌｕａｔｅｄ． Ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ： ｔｈｅ ａｍｙｌａｓｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｌｏｔｕｓ ｓｔａｒｃｈ ｒｅａｃｈｅｄ ４３％． Ｔｈｅ
ｓｔａｒｃｈ ｙｉｅｌｄ ｗａｓ ８３􀆰 １％， ｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗａｓ ０􀆰 ８０６％ ａｎｄ ２􀆰 ２８％ ｄａｍａｇｅｄ ｓｔａｒｃｈ ｃｏｎｔｅｎｔ ｂｙ ｔｈｅ
ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｐｒｏｔｅａｓｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ １５ ｍｉｎ． Ｏｖｅｒａｌｌ， ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ
ｎｅｕｔｒａｌ ｐｒｏｔｅａｓｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ－ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｗａｓ ｏｆ ｂｅｔｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｓｔａｒｃｈ ｙｉｅｌｄ，
ｐｕｒｅｒ ｓｔａｒｃｈ， ｌｅｓｓ ｄａｍａｇｅｄ ｓｔａｒｃｈ ａｎｄ ｈａｖｉｎｇ ａ ｍｏｒｅ ｓｔａｂｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｔａｒｃｈ ｐａｓｔｅ， ｍａｋｉｎｇ ｉｔ ｃｌｏｓｅｒ ｔｏ ｉｔｓ
ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｔａｒｃｈ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｔｕｓ ｓｔａｒｃｈ； ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ； ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ； ｑｕａｌｉｔｙ
　 　 莲子含有丰富的营养成分，具有补脾止泻、止
带、益肾涩精和养心安神之功效，是一种高淀粉质
农产品，具有较高的经济价值［１］。 莲子在我国大部
分地区有产，目前对于莲子的利用主要集中在罐头
的生产，对其深加工与应用的研究尚少。 提取莲子
淀粉是充分利用莲子的一种有效途径。 淀粉的生
产工艺对产品品质有很大影响，在现有的莲子研究
中，涉及莲子淀粉理化性质及其提取工艺的报道很
少。 生产淀粉的传统方法以碱法浸泡为主［２］，可以
有效地降低淀粉中蛋白质等杂质的含量。 但碱液
提取法一定程度上会破坏淀粉颗粒的完整性，降低
淀粉糊与原淀粉糊性质的一致性，同时碱法处理过
程中会产生大量的中和盐，对环境造成污染，也会
大大增加后续水处理的成本，不符合环保的理念。
近年来随着生物技术的快速发展，酶法在淀
粉提取和分离中得到应用，如使用蛋白酶水解大
米提取淀粉［３－４］ ，淀粉中残留蛋白质降低到 ０􀆰 ５％。
由于超声波产生的振动有加强胞内物质的释放、
扩散和溶解的作用，在食品加工中得到了广泛的
应用［５］ 。 本研究采用中性蛋白酶结合超声波的方
法来提取、分离莲子淀粉，并与碱法进行比较，同
时对莲子淀粉的部分理化性质进行测定，以期为
莲子淀粉的进一步开发利用提供一定的理论
基础。
１　 材料与方法
１􀆰 １　 材料与仪器
莲子，福建古田；ＮａＯＨ、无水乙醇均为分析纯，
亚盛化工公司；中性蛋白酶（酶活 １×１０５ Ｕ ／ ｇ）、 ａ
淀粉酶（酶活 ３×１０４ Ｕ ／ ｇ），艾科试剂；其他试剂均为
分析纯。 ＫＨ２２００Ｂ型超声波细胞粉碎机，昆山禾创
公司；ＴＵ １９０１型紫外分光光度计，北京普析公司；
索氏抽提器，东方科仪公司；ＳＷＧ ３ 型自动旋光
仪，上海精密仪器仪表公司；ＪＥＯＬ ＪＳＭ ６５１０ 型扫
描电镜，日本电子光学公司；Ｋ９８６０ 型凯氏定氮仪，
海能仪器公司。
１􀆰 ２　 实验方法
１􀆰 ２􀆰 １　 莲子粗淀粉的制备
取成熟干燥的莲子果实，去皮去芯、清洗、湿法
打磨，将打磨液过 ８０ μｍ，去除纤维素，将滤液离心，
弃暗色的表层和底层淀粉，取白色沉淀在 ４５ ℃鼓风
干燥器中干燥 ４８ ｈ，即为莲子粗淀粉。
１􀆰 ２􀆰 ２　 碱液提取法
称取 ５０ ｇ莲子粗淀粉，料液比 １ ∶ ６（ｇ ／ ｍＬ）加入
０􀆰 ２％ ＮａＯＨ溶液，于 ５０ ℃下磁力搅拌 ６ ｈ 后充分
静置，去除上层浑浊清液并反复洗涤下层沉淀，直
至上清液 ｐＨ值为中性。 在 ３ ０００ ｒ ／ ｍｉｎ 转速下离
心 ２０ ｍｉｎ，取出沉淀将其放入无水乙醇中磁力搅拌，
脱糖脱色后放入 ４５ ℃烘箱中干燥 ４８ ｈ，即为碱液法
莲子淀粉。
１􀆰 ２􀆰 ３　 蛋白酶结合超声波法
称取 ５０ ｇ莲子粗淀粉，料液比 １ ∶ ６（ｇ ／ ｍＬ）加入
０􀆰 ５％的中性蛋白酶，５０ ℃下磁力搅拌 ３ ｈ 后，在
５０％的振幅下超声 １５ ｍｉｎ，静置沉淀，去除上层浑浊
清液反复洗涤下层沉淀，直至溶液澄清，后续提取
步骤与碱法相同。
１􀆰 ３　 产品分析
１􀆰 ３􀆰 １　 莲子淀粉颗粒形貌
参照文献［６］，利用扫描电子显微镜，观察淀粉
颗粒样貌；水分含量按照 ＧＢ５００９􀆰 ３—２０１０测定；灰分
含量按 ＧＢ ／ Ｔ ５００９􀆰 ４—２０１０恒质量法测定；蛋白质质
量分数按照 ＧＢ ５００９􀆰 ５—２０１０测定；脂类含量按 ＧＢ ／
Ｔ ２２４２７􀆰 ３—２００８测定；直链淀粉质量分数按照 ＧＢ ／ Ｔ
１５６８３—２００８ 测定；淀粉破损率根据 ＧＢ ／ Ｔ ９８２６—
２００８测定；淀粉质量分数采用旋光法［７］测定。
１􀆰 ３􀆰 ２　 淀粉溶解度和膨胀度的测定
参照文献［８］方法：配制质量分数为 ３％淀粉
乳，在不同温度下加热搅拌 ３０ ｍｉｎ，室温冷却，在
３ ０００ ｒ ／ ｍｉｎ 转速下离心 ２０ ｍｉｎ，取上清液于 １００ ℃
蒸干，１０５ ℃烘干至恒质量。
１􀆰 ３􀆰 ３　 淀粉提取率（Ｐ）的计算
Ｐ ＝ 莲子淀粉的干质量
莲子粗粉的干质量
× １００％
１􀆰 ４　 淀粉糊性质的研究［９］
１􀆰 ４􀆰 １　 淀粉糊的冻融稳定性、凝沉性
配制质量分数 ３􀆰 ０％淀粉糊，分别置于－２０、４ ℃
冰箱中冷冻 ２４ ｈ，取出室温下自然融解，离心处理，
分别计算淀粉糊的析水率和凝沉值。
１􀆰 ４􀆰 ２　 淀粉糊的沉降体积
配制质量分数 １􀆰 ０％淀粉糊冷却至室温，取 １００
ｍＬ于 １００ ｍＬ量筒静置 ２４ ｈ，记录不同时间淀粉糊
体系上清液的体积，其中 ２４ ｈ时上清液的体积为沉
降体积。
２　 结果与讨论
２􀆰 １　 莲子淀粉颗粒形态
图 １（ａ）和图 １（ｂ）分别是莲子淀粉放大 １ ０００、
３ ０００倍的扫描电镜图。 莲子淀粉表面光滑，呈球形
或椭球形，并未在其颗粒表面发现小孔。 从图中还
可看出莲子淀粉颗粒的粒径范围为 ３～１５ μｍ左右。
２􀆰 ２　 不同提取方法对莲子淀粉成分的影响
分别对碱法与酶法制备的莲子淀粉的基本组
分进行分析。 结果如表 １所示。
从表 １ 各组分的含量可知：碱法所得淀粉的灰
分、脂肪和蛋白质的含量都低于酶法，但两者分离
蛋白质和脂肪的作用效果相差不大，都能有效分离
出淀粉中的杂质。 这可能是由于碱溶液对蛋白质
分子的次级键特别是氢键有破坏作用，并使某些极
性基团发生解离，从而对蛋白质分子有增溶作用，
６５ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １４卷　
进一步促进了淀粉和蛋白质的分离。 而利用酶法
时，中性蛋白酶可以高效专一地水解淀粉中的蛋白
质，之后的超声波作用可以有效地促进蛋白质的进
一步溶解，从而达到很好的分离作用。 莲子淀粉的
直链淀粉含量高达 ４３％，这与之前苏贝等［１０］报道的
结论基本一致，比普通玉米马铃薯淀粉高 ２０％左
右，是制备抗性淀粉的理想原料，也将在食品工业
行业有更大的前景。
图 １　 莲子淀粉颗粒的扫描电镜图
Ｆｉｇ􀆰 １　 Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ｏｆ ｌｏｔｕｓ ｓｔａｒｃｈ ｇｒａｎｕｌｅｓ
表 １　 莲子淀粉的组分表
Ｔａｂｌｅ １　 Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｔｕｓ ｓｔａｒｃｈ
％
处理
方法 ｗ（水分） ｗ（灰分） ｗ（脂肪） ｗ（蛋白质）
ｗ（直链
淀粉）
碱法 ７􀆰 １７ ０􀆰 １０５ ０􀆰 ２３０ ０􀆰 ６７４ ４４􀆰 ５３
酶法 ６􀆰 １３ ０􀆰 １５０ ０􀆰 ２６６ ０􀆰 ８０６ ４３􀆰 １４
２􀆰 ３　 莲子淀粉的溶解度和膨胀度
吸水性能影响淀粉的加工特性，研究淀粉 水体系
的性状在食品行业具有重要意义。 淀粉的膨胀度反映
了支链淀粉的特性，而淀粉的溶解是直链淀粉从支链
中逸出的过程。 淀粉的溶解度与膨胀度与淀粉颗粒的
大小、形态、组成、直链和支链淀粉的比例有关［１１］。
测定了用 ２种方法制备的莲子淀粉的溶解度和
膨胀度，结果分别见图 ２和图 ３。 由图 ２可知，两种提
取工艺的淀粉在 ６５ ℃时的溶解度均较小，随着温度
上升，溶解度随之增大。 在 ７５～８５ ℃迅速溶解，８５ ℃
后溶解趋于平缓。 碱法的溶解度略高于蛋白酶提取
法。 图 ３结果表明，在 ６５～９５ ℃范围内，淀粉的膨胀
度也随温度的增大不断增大，碱法的膨胀度高于蛋白
酶提取法。 这可能是由于酶法提取的莲子淀粉蛋白
质和脂类物质的残留量较高，脂类对淀粉溶解度和膨
润力有明显的抑制作用，碱法提取莲子淀粉明显降低
了脂类残留量，对莲子淀粉颗粒的影响较大，内部结
构弱化，水分子更易进入淀粉分子内部，游离小分子
溶出，使得膨润力和溶解度增加［１２］。
２􀆰 ４　 莲子淀粉品质的比较
淀粉的纯度主要由蛋白质含量和总淀粉含量 ２
图 ２　 两种提取方法溶解度的比较
Ｆｉｇ􀆰 ２　 Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ｔｗｏ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
图 ３　 两种提取方法膨胀度的比较
Ｆｉｇ􀆰 ３　 Ｓｗｅｌｌｉｎｇ ｐｏｗｅｒｓ ｏｆ ｔｗｏ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
个重要的指标体现，因此分别测定了 ２ 种方法分离
所得莲子淀粉的蛋白质含量和总淀粉含量。 同时
测定了淀粉的破损率，以比较这 ２ 种方法对淀粉颗
粒的破坏程度。
表 １已详细阐述了 ２种淀粉蛋白质的含量均下
降到 １％以下。 由表 ２可知，经过蛋白分离后，各淀粉
的总淀粉含量均上升至 ９５％左右。 综合表 １、２可知，
虽然酶法提取的蛋白质含量略高于碱法，但酶法的总
７５　 第 ４期 彭玉娇等：莲子淀粉不同提取方法的比较及性质研究
淀粉含量高于碱法，说明酶法制备的淀粉的纯度比碱
法高。 酶法的淀粉破损率为 ２􀆰 ２８％左右，而碱法的为
４􀆰 ０８％，由此可见酶法对淀粉颗粒的破坏程度较小，
能较好地保留原淀粉颗粒的完整性，从而更能反映莲
子淀粉颗粒的性质。 ２种方法的提取率都高达 ８０％，
酶法的提取率比碱法高 ２􀆰 ０％左右。
表 ２　 莲子淀粉提取工艺的比较
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
％
处理 淀粉含量 破损率 提取率
碱法 ９４􀆰 ８７ ４􀆰 ０８ ８１􀆰 ４２
酶法 ９５􀆰 ５４ ２􀆰 ２８ ８３􀆰 １０
２􀆰 ５　 淀粉糊性质的研究
析水率的高低反映了淀粉冻融稳定性的好坏，
析水率低则冻融稳定性好。 冻融稳定性好的淀粉
可以用在冷饮或需低温冷藏的食品及其他产品的
生产。 淀粉糊性质的研究如表 ３所示，由表 ３可知：
蛋白酶法提取的淀粉的析水率低，冻融稳定性好。
碱法提取的莲子淀粉的凝沉值比蛋白酶法高，这可
能由于碱液法淀粉中含有非淀粉物质含量较高，回
生后形成的凝胶块强度比较弱，在离心的作用下有
较多的水分流失，且碱液提取法淀粉中的直链淀粉
较高，容易发生老化作用，从而更易析出水分［１３］。
碱液提取的淀粉沉降 ２４ ｈ 后，上清液的体积为
４０􀆰 ００ ｍＬ，酶法提取的淀粉糊沉降的体积小，说明
其淀粉糊形成凝胶的能力比碱液的强。 总之，蛋白
酶提取法的淀粉糊性质优于碱液提取法，更适合莲
子淀粉的食品加工生产。
表 ３　 淀粉糊的冻融稳定性
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｔｈｅ ｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｔａｒｃｈ ｐａｓｔｅ
方法 析水率 ／ ％ 凝沉值 ／ ％ 沉降体积 ／ ｍＬ
碱法 ２３􀆰 ３６ ２１􀆰 ５１ ４０􀆰 ００
酶法 １６􀆰 ９３ １３􀆰 ２４ ３７􀆰 ００
３　 结论
１）莲子淀粉颗粒多为球形或椭球形，表面光滑
完整，粒径分布范围为 ３～ １５ μｍ。 直链淀粉含量高
达 ４３％，蛋白质量低于 １％。 中性蛋白酶结合超声
波法制得的莲子淀粉具有提取率高、纯度高、破损
率低的优点，能较好地保留莲子原淀粉的特殊性质。
２）从淀粉糊的性质来看，酶法所制备的淀粉膨
胀度和溶解度比碱法的小，其析水率、凝沉值及沉
降体积都小于碱法，淀粉糊的冻融稳定性好且形成
凝胶的能力比碱液的强，淀粉糊的性质更加稳定，
优于碱液提取法。
３）从整个制备过程来看，酶法省时省力，不产
生中和盐等物质，环保无污染，且去除蛋白质等杂
质的效果也十分理想。 因此，综合上面各指标：中
性蛋白酶结合超声波法是制备莲子淀粉的一种理
想途径。
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（责任编辑　 周晓薇）
８５ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １４卷