马铃薯中龙葵素的控制方法研究

作     者：关忠亮 

作者单位：齐鲁工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：傅茂润

授予年度：2024年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：马铃薯 龙葵素 发芽 预测模型 控制方法 

摘      要：马铃薯（Solanum tuberosum L.）是世界第四大粮食作物,马铃薯在储藏过程中会产生大量的龙葵素,过量摄入龙葵素极易导致食物中毒,带来食品安全问题,给马铃薯产业造成了巨大的经济损失。为有效控制马铃薯中的龙葵素的含量,本文首先研究了从马铃薯中高效提取龙葵素的方法,探讨了马铃薯发芽与绿变及产生龙葵素三者之间的关系,建立了马铃薯中龙葵素含量与发芽长度之间的动力学模型,研发了通过控制马铃薯的发芽活动限制龙葵素产生的方法,最后探讨了有效消除马铃薯中已产生的龙葵素的方法,以期为马铃薯的科学贮藏和安全食用提供理论支撑和技术指导。主要结果如下: （1）通过响应面实验确定了超声波-微波联合提取龙葵素的最佳工艺:固液比为1:18.00 g/m L,超声功率为505.00 W,微波时间为6.10 min,超声时间为10.70min,在此条件下,龙葵素的得率为292.91 mg/kg,比传统提取方法高37.96%。为龙葵素的高效提取提供了方法支持。 （2）讨论了马铃薯产生龙葵素与发芽和绿变之间的关系,证明抑芽处理是控制龙葵素产生的有效方法。实验发现马铃薯中龙葵素的产生与发芽率有关,与表皮绿变无关。避光放置和见光放置的使用发芽抑制剂熏蒸处理的马铃薯的发芽率为31.11%-37.01%,并无显著性差异（P0.05）,同样的,上述各组马铃薯中龙葵素含量为83.35-90.33 mg/kg,差异也不显著,但见光放置和避光放置的没有被抑芽剂熏蒸处理的马铃薯的发芽率均为100.00%,且龙葵素含量为分别161.36和153.34 mg/kg,均显著高于抑芽剂熏蒸处理组的马铃薯,同时对龙葵素合成途径中的关键基因的相对表达量进行分析,发现抑芽剂熏蒸处理显著降低了这些基因的相对表达量,这表明发芽活动与龙葵素合成紧密相关。放置在光照环境中且被抑芽剂熏蒸的马铃薯的叶绿素含量为19.27-20.51 mg/kg,显著高于避光放置的被抑芽剂熏蒸的马铃薯中的叶绿素含量（1.46-1.85 mg/kg）,然而,上述各组的马铃薯中的龙葵素含量并无显著差异（83.35-90.33 mg/kg）。这些结果表明,马铃薯产生龙葵素与发芽活动有关,与绿变无关,通过抑制马铃薯发芽来控制龙葵素的产生是可行的,为有效预防马铃薯产生龙葵素提供了方法指导。 （3）研究了马铃薯发芽长度与龙葵素含量之间的关系。马铃薯中的龙葵素含量的积累趋势呈S型,通过实验发现非线性拟合的Slogistic1方程和Sine方程的精度均高于线性拟合的一级反应的精度。当马铃薯的发芽长度范围为0-20 mm时,芽长与龙葵素含量之间的最佳预测模型是Sine方程,不同品种的马铃薯的发芽长度与龙葵素含量之间的Sine方程的∑R为2.949,预测值与实际值之间的误差均10%,为根据马铃薯的发芽长度准确判断内部龙葵素含量提供了理论依据。 （4）研究了有效消除马铃薯中龙葵素的方法。50℃热烫15 min可以有效降低龙葵素的合成速度。贮藏前使用不同p H值的溶液浸泡对马铃薯品质的影响较为显著。使用p H=4.0的柠檬酸溶液和p H=10.0碳酸钠溶液浸泡马铃薯均能较好的降低马铃薯贮藏过程中的发芽率和龙葵素含量,其中,柠檬酸处理组和碳酸钠处理组的马铃薯的发芽率分别为59.25%和66.67%,这两组马铃薯中的龙葵素的含量分别为57.25 mg/kg和66.67 mg/kg,显著低于CK组的龙葵素含量（76.91 mg/kg）。通过挖去不同直径的芽周,发现在挖芽孔径为1.5 cm-2.0 cm时,可以有效去除66.35%的龙葵素。浸泡处理可以进一步消除马铃薯中的龙葵素。不同的烹饪方式对龙葵素的破坏效果不一样,高温油炸相比于红烧和清炒具备更强的龙葵素破坏作用。通过实验发现,油炸可以破坏约40.56%-52.17%的龙葵素。经过鲜切处理后,不同发芽程度的马铃薯中的龙葵素含量的下降范围约为64.91%-72.34%,有效降低了最终产品中的龙葵素的含量。为有效消除马铃薯龙葵素提供了方法支持。