本發(fā)明屬于食品檢測技術領域，尤其是涉及一種評估馬鈴薯主食化產(chǎn)品是否摻假的方法。

背景技術：

馬鈴薯營養(yǎng)豐富，含有人體必需的碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素、膳食纖維等全部七大類營養(yǎng)物質(zhì)，且富含膳食纖維、花青素、鉀元素等物質(zhì)。在歐洲馬鈴薯一直作為主糧消費，素有“第二面包”的美稱；聯(lián)合國糧農(nóng)組織也早已將其列為“世界第四大糧食作物”。與傳統(tǒng)三大主糧相比，馬鈴薯作為主糧有其獨特的優(yōu)勢：具有低熱量、低脂肪的特點，且食用后飽腹感強，因此具有減肥的功效；含有大量膳食纖維，能使機體加快代謝，防止便秘；花青素含量高，具有抗癌功能；富含鉀元素，具有降血壓作用等。因此，馬鈴薯代替?zhèn)鹘y(tǒng)主糧可促進均衡營養(yǎng)和健康消費。

2015年1月，隨著我國“馬鈴薯主食化戰(zhàn)略”的提出，馬鈴薯成為繼大米、小麥、玉米之后的第四大主糧作物，實現(xiàn)其由副食消費向主食消費的轉變，預計2020年50％以上的馬鈴薯將作為主糧消費。馬鈴薯主食化有利于國民飲食健康、國家糧食安全、農(nóng)民增收、保護環(huán)境，并給食品加工產(chǎn)業(yè)帶來新的機遇。目前中國馬鈴薯產(chǎn)量已居世界第一位，但是馬鈴薯人均食用量低于世界平均水平。而且目前馬鈴薯在我國主要作為鮮食蔬菜直接食用，加工轉化率僅在15％左右，同時市場上缺乏馬鈴薯主食消費的社會環(huán)境和條件以及相應的市場秩序，各種魚龍混雜的現(xiàn)象比比皆是。不同來源的薯類或谷物類全粉甚至淀粉價格差別較大，有的相差高達10倍以上。馬鈴薯全粉價格約為7000-15000元/噸，其中紫馬鈴薯全粉價格更高，約為普通馬鈴薯全粉的2-3倍。谷物類全粉中玉米粉和小麥粉價格為3000-8000元/噸；木薯粉價格則更低，為2000-5000元/噸。不同來源全粉在宏觀上是可以肉眼加以分辨的，但是其形態(tài)改變后的產(chǎn)品如主食化產(chǎn)品等則是肉眼無法辨識的。目前國內(nèi)馬鈴薯主食化剛起步，缺乏相應的鑒別技術標準，市場監(jiān)管難以執(zhí)行。這也就為一些不法商家提供投機獲利的機會，使得馬鈴薯主食化市場混亂。為保護消費者利益和保證馬鈴薯主食化的健康發(fā)展，有必要開發(fā)一種適合于面條等制品的馬鈴薯產(chǎn)品摻雜鑒別技術。

淀粉作為人類主要能量來源，廣泛存在于植物性食物的果實、根、莖、葉中。馬鈴薯與甘薯、木薯等同屬于薯類，薯類作物中碳水化合物含量豐富，以淀粉為主。馬鈴薯主食產(chǎn)品多以全粉(淀粉約占70％)加工而成，所供能量也以淀粉為主。淀粉作為馬鈴薯中的宏量組分，已經(jīng)成為摻雜鑒定研究的主要對象。國家食品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗中心開展的“我國食用淀粉種類鑒別技術研究”科研項目，根據(jù)c3植物淀粉和c4植物淀粉之間存在的穩(wěn)定碳同位素比自然差異，建立了馬鈴薯淀粉中玉米淀粉含量的定量分析方法。然而這種根據(jù)植物光合作用合成途徑不同對淀粉品種的區(qū)分過于粗糙，因為大多數(shù)植物均屬于c3植物，只有一些熱帶植物是c4植物，而木薯淀粉同屬于c3和c4植物，因此可分辨性不強。此外，也有用近紅外和中紅外光譜法結合化學計量學方法對淀粉品種進行相應鑒定，然而近紅外光譜技術分析是從復雜、重疊、變動的背景中提取目標成分的弱信息。弱信息就表明鑒定方法的敏感性較差，如果摻雜比例低于10％，用該方法就很難區(qū)分。而且實驗采集到的原始近紅外光譜除了包含與樣品相關的有用信息外，往往伴隨隨機噪音、背景干擾、雜散光等干擾信息，對未知樣品預測的準確度將產(chǎn)生嚴重的影響。

saxs(small-anglex-rayscattering，簡稱：saxs，即小角x射線散射)是指靠近原光束附近很小角度內(nèi)電子對x射線的相干散射現(xiàn)象，其物理實質(zhì)在于散射體和周圍介質(zhì)的電子云密度的差異。只要存在密度差，就存在saxs。不同來源的淀粉內(nèi)部電子云密度差異較大，saxs長程有序結構差異顯著，因此借助saxs技術可對不同來源的淀粉進行結構解析，進而快速甄別淀粉來源對馬鈴薯添加比例進行預測。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種評估馬鈴薯主食化產(chǎn)品是否摻假的方法。

本發(fā)明結合saxs現(xiàn)代分析技術和數(shù)學物理方法，通過“提取”、“分離”、“測試”、“建?！薄ⅰ敖馕觥钡炔襟E，提供一種評估馬鈴薯主食化產(chǎn)品是否摻假的方法，能充分解決馬鈴薯主食化進程中的市場和技術障礙。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種評估馬鈴薯主食化產(chǎn)品是否摻假的方法，包括以下步驟：

(1)馬鈴薯主食化產(chǎn)品中淀粉提??；

(2)制備淀粉saxs測試樣品：將馬鈴薯主食化產(chǎn)品中提取的淀粉加入2倍體積水混勻，8000×g離心10分鐘，沉淀物作為saxs測試樣品；

(3)saxs實驗開展：將saxs測試樣品裝載入saxs樣品槽中，置于saxs裝置中曝光，取得淀粉saxs二維數(shù)據(jù)；

(4)saxs數(shù)據(jù)預處理：將上述淀粉saxs二維數(shù)據(jù)轉換得到散射強度和散射矢量之間的關系，散射強度和散射矢量之間呈曲線關系，扣除背景saxs數(shù)據(jù)(如介質(zhì)、儀器、狹縫等，介質(zhì)包括水、四氫呋喃、二甲基亞砜等)，得到凈散射數(shù)據(jù)；

(5)淀粉片層結構數(shù)學建模：假設淀粉晶層和非晶層交替排列，晶層和非晶層距離符合高斯分布，構建淀粉片層結構模型；

(6)淀粉片層結構參數(shù)解析：采用最小二乘法原理應用構建的片層結構模型對淀粉的凈散射數(shù)據(jù)進行解析，得到淀粉片層結構厚度分布因子β；

(7)主食化產(chǎn)品中淀粉摻雜鑒定：根據(jù)所獲得的厚度分布因子β，預測馬鈴薯在主食化產(chǎn)品中的添加比例。

所述的主食化產(chǎn)品包括：面條、水餃、饅頭、面包等。

所述的淀粉提取方法包括水提法、堿浸法、超聲波法、酶法、高壓均質(zhì)法等。

步驟(3)中，saxs裝置中x射線源可來自：同步光源、cu靶、鉬靶或鈷靶等。

步驟(3)中，進行saxs實驗時，曝光時間從10秒到1000秒，優(yōu)選為20秒。

步驟(4)中，所述的二維轉換工具包括igor、fit2d、sasfit等。

步驟(5)中，所述的片層結構模型包括：半晶模型、一維相關函數(shù)模型、片層結構模型等，

片層結構指晶層和非晶層交替排列嵌在背景介質(zhì)中；

所述的淀粉片層結構參數(shù)包括：片層重復距離d、片層厚度分布因子β、密度差δρ和δρu、體積結晶度片層重復數(shù)n等；

片層重復距離d為晶層距離dc和非晶層距離da之和，片層厚度分布因子β表征片層重復距離d的分布，密度差δρ指晶層密度ρc和非晶層密度ρa差，δρu指非晶層密度ρa和背景介質(zhì)密度ρu的密度差，體積結晶度表征晶層距離dc占片層重復距離d的比例，n指片層重復數(shù)，表征晶層和非晶層交替排列的具體堆積數(shù)；

計算公式如下：

其中，fc和fa分別為晶層距離dc高斯分布函數(shù)fc(dc)以及非晶層距離da高斯分布fa(da)的傅里葉變換，fc(dc)和fa(da)公式如下：

式中，x為距離自變量。

步驟(6)中，采用最小二乘法原理應用構建的片層結構模型對淀粉的凈散射數(shù)據(jù)進行解析，所采用的工具包括spss、excel、matlab、origin等。

步驟(7)中，馬鈴薯在主食化產(chǎn)品中的添加比例(a)與厚度分布因子β之間的關系為：

馬鈴薯主食化產(chǎn)品中淀粉摻雜品種一般包括玉米淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉等。

淀粉片層結構參數(shù)中的β值是描述片層分布寬度的指標，β參數(shù)的差異化可以用來區(qū)分淀粉晶型(a-，b-,c-型)。b-型淀粉β參數(shù)值低(<＝0.2)，a型淀粉β參數(shù)值高(>＝0.25)，而c型淀粉介于兩者之間。由于b-型淀粉中只有馬鈴薯淀粉價格最便宜，摻假的原料來源主要為a-型淀粉谷物類淀粉，因此根據(jù)此法可間接預測馬鈴薯主食化產(chǎn)品中馬鈴薯的添加比例。

本發(fā)明方法作為馬鈴薯主食化摻假鑒定方法，可為馬鈴薯主食化產(chǎn)品的區(qū)分和市場規(guī)范提供一定的理論依據(jù)和技術途徑。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明方法具有工藝科學合理，操作簡便易行、效率高、檢測靈敏度高等特點，不僅可以更好的開發(fā)馬鈴薯的經(jīng)濟價值，對于西部貧困地區(qū)的脫貧致富，具有一定的社會意義；而且可為馬鈴薯主食化產(chǎn)品的區(qū)分和市場規(guī)范提供一定的理論依據(jù)和技術途徑。

附圖說明

圖1為saxs數(shù)學建模鑒別馬鈴薯主食化產(chǎn)品技術線路圖。

具體實施方式

圖1為saxs數(shù)學建模鑒別馬鈴薯主食化產(chǎn)品技術線路圖，圖1最上面的圖為淀粉片層結構描述示意圖：即晶層和非晶層交替排列嵌在背景介質(zhì)中；中間一張圖為一種馬鈴薯主食化產(chǎn)品中提取得到的淀粉saxs數(shù)據(jù)及其片層結構擬合效果圖；最下面一張圖為根據(jù)淀粉saxs數(shù)據(jù)進行片層結構擬合得到的片層厚度分布因子β歸類，根據(jù)β的大小區(qū)分淀粉來源。

一種評估馬鈴薯主食化產(chǎn)品是否摻假的方法，包括以下步驟：

(1)馬鈴薯主食化產(chǎn)品中淀粉提取；

(2)制備淀粉saxs測試樣品：將馬鈴薯主食化產(chǎn)品中提取的淀粉加入2倍體積水混勻，8000×g離心10分鐘，沉淀物作為saxs測試樣品；

(3)saxs實驗開展：將saxs測試樣品裝載入saxs樣品槽中，置于saxs裝置中曝光，取得淀粉saxs二維數(shù)據(jù)；

(4)saxs數(shù)據(jù)預處理：將上述淀粉saxs二維數(shù)據(jù)轉換得到散射強度和散射矢量之間的關系，散射強度和散射矢量之間呈曲線關系，扣除背景saxs數(shù)據(jù)(如介質(zhì)、儀器、狹縫等，介質(zhì)包括水、四氫呋喃、二甲基亞砜等)，得到凈散射數(shù)據(jù)；

(5)淀粉片層結構數(shù)學建模：假設淀粉晶層和非晶層交替排列，晶層和非晶層距離符合高斯分布，構建淀粉片層結構模型；

(6)淀粉片層結構參數(shù)解析：采用最小二乘法原理應用構建的片層結構模型對淀粉的凈散射數(shù)據(jù)進行解析，得到淀粉片層結構厚度分布因子β；

(7)主食化產(chǎn)品中淀粉摻雜鑒定：根據(jù)所獲得的厚度分布因子β，預測馬鈴薯在主食化產(chǎn)品中的添加比例。

所述的主食化產(chǎn)品包括：面條、水餃、饅頭、面包等。

所述的淀粉提取方法包括水提法、堿浸法、超聲波法、酶法、高壓均質(zhì)法等。

步驟(3)中，saxs裝置中x射線源可來自：同步光源、cu靶、鉬靶或鈷靶等。

步驟(3)中，進行saxs實驗時，曝光時間從10秒到1000秒，優(yōu)選為20秒。

步驟(4)中，所述的二維轉換工具包括igor、fit2d、sasfit等。

步驟(5)中，所述的片層結構模型包括：半晶模型、一維相關函數(shù)模型、片層結構模型等，

片層結構指晶層和非晶層交替排列嵌在背景介質(zhì)中；

所述的淀粉片層結構參數(shù)包括：片層重復距離d、片層厚度分布因子β、密度差δρ和δρu、體積結晶度片層重復數(shù)n等；

片層重復距離d為晶層距離dc和非晶層距離da之和，片層厚度分布因子β表征片層重復距離d的分布，密度差δρ指晶層密度ρc和非晶層密度ρa差，δρu指非晶層密度ρa和背景介質(zhì)密度ρu的密度差，體積結晶度表征晶層距離dc占片層重復距離d的比例，n指片層重復數(shù)，表征晶層和非晶層交替排列的具體堆積數(shù)；

計算公式如下：

其中，fc和fa分別為晶層距離dc高斯分布函數(shù)fc(dc)以及非晶層距離da高斯分布fa(da)的傅里葉變換，fc(dc)和fa(da)公式如下：

式中，x為距離自變量。

步驟(6)中，采用最小二乘法原理應用構建的片層結構模型對淀粉的凈散射數(shù)據(jù)進行解析，所采用的工具包括spss、excel、matlab、origin等。

步驟(7)中，馬鈴薯在主食化產(chǎn)品中的添加比例(a)與厚度分布因子β之間的關系為：

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

取100g馬鈴薯掛面，加入500g水，食品料理機破碎，常溫浸漬2h，紗布過濾得到濕淀粉。濕淀粉3000×g離心30分鐘，將沉淀物置于特制的聚四氟乙烯樣品槽中，同步輻射光源曝光20秒，根據(jù)步驟(2)-(6)，計算得到淀粉結構參數(shù)β為0.30，根據(jù)權利要求10中β值與馬鈴薯比例關系知馬鈴薯添加比例為32％。

實施例2

取100g馬鈴薯冷凍水餃，加入500g水，食品料理機破碎，堿水浸漬1小時，離心分離去除上部黃色物質(zhì)得濕淀粉。將濕淀粉8000×g離心10分鐘，并置于毛細管saxs樣品槽中，進行x-射線散射實驗根據(jù)步驟(5)-(6)，計算得到淀粉片層結構參數(shù)β為0.28，根據(jù)權利要求10中β值與馬鈴薯比例關系知馬鈴薯添加比例為48％。

上述實施例所提供的技術簡便易行，鑒定結果準確率高，可作為馬鈴薯主食化產(chǎn)品摻假鑒定的有效手段。上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。