波蘭的核心机构主要是克拉科夫农业大学、波兰科学院、雅盖隆大学等,近期研究主题主要围绕:①马铃薯变性淀粉性质研究,如力学、流变学等特性,GumulDorota等人[21]比较研究了氧化、挤压、氧化-挤出复合变性3种改性淀粉中直链淀粉和非多糖成分含量、羧基量、分子量分布、糊化和流变学性质,结果表明3种变性方法导致马铃薯淀粉中的灰分的增加,直链淀粉含量下降、黏度降低、对剪切力敏感度增加;氧化淀粉非碳水化合物含量最低、氧化淀粉磷含量减少,挤压淀粉磷含量增加;氧化淀粉的水结合力和溶解度与天然淀粉相比略有不同,而挤压淀粉与原淀粉有明显差异;复合改性后分子质量变化最大,挤出淀粉含量最低。②马铃薯变性淀粉研究,如γ-辐射、氧化淀粉、乙酰化淀粉等方面。
美国的核心机构主要是美国农业部、普渡大学、爱荷华州立大学等,近期研究中马铃薯变性淀粉性质研究并不是热点,研究主题主要围绕马铃薯变性淀粉生成及应用研究,如马铃薯直链和支链淀粉生产、挤压、抗性淀粉、马铃薯淀粉生物降解等方面。KimJongyea等人[22]研究在温和酸性条件下湿热处理(pH值5.0~6.5,湿度15%~25%,120℃处理3h)马铃薯淀粉,变性后的马铃薯淀粉糊化时间延迟、黏度降低、热稳定性增加,结果表明微酸性环境可缩短马铃薯淀粉变性的时间及降低淀粉消化率。SchwallGP等人[23]通过遗传修饰生产抑制2个异构体生产高直链的马铃薯淀粉,其直链淀粉含量高,含磷量是原马铃薯淀粉的5倍,为食品和工业应用提供了新的性能产品。
印度的核心机构主要是古鲁那纳克开发大学、分块茎作物研究所、安德拉邦大学等,近期研究主题主要以马铃薯淀粉性质研究为主,如马铃薯淀粉理化性质、形态学、糊化性质等;马铃薯变性淀粉研究,如热处理、直链淀粉、挤压、乙酰化。
日本的核心机构主要是北海道国家农业研究中心、带広畜产大学、大阪城市大学等,近期研究主题主要围绕:①马铃薯淀粉性质研究,如糊化、回生、磷含量等,其中马铃薯淀粉磷含量研究是其他国家从未涉及的研究领域。②马铃薯变性淀粉研究,如水热处理、直链淀粉等方面。③马铃薯淀粉发酵研究,如淀粉发酵生产丁醇、丙酮等化工产品,这也是日本研究一特色。
从Top5国家主题词分析,马铃薯淀粉的研究热点主要是围绕在变性淀粉的性质研究、变性淀粉产品制备以及高分子化合物这3个方面。从研究主题词分布来看,各国之间研究方向基本相同,我国发文量虽然排名第一,从表面上看研究队伍很壮大,但是马铃薯淀粉的应用却与其悬殊;像欧美等发达国家,如医用淀粉、黏合剂的研究早在20世纪初期都已形成产业化,产业带动技术发展,研究实力远远超出我国;而日本由于马铃薯不是他们的主要农作物,因此马铃薯淀粉加工研究相比欧美国家要逊色。
1.4.4主要研究机构主题分析
国际重要研究机构主题分析见表1。
表1对比分析了发文量最多的前7家机构研究主题。加拿大农业部(AAFC)近期研究的热点是有关马铃薯植物生长、代谢和马铃薯淀粉产品,如抗性淀粉等;中国农业大学近期研究的热点是直链淀粉的提取、糊化淀粉及马铃薯块茎根基研究;印度阿姆利泽纳克大学近期的研究主题主要是辛烯基琥珀酸淀粉、X-射线物理变性等;法国生物农业科学研究院近期研究的主题主要是挤压淀粉、酸水解淀粉、生物材料、生物纳米材料、马铃薯淀粉颗粒研究、X-射线、淀粉磷酸化;波兰雅盖隆大学近期研究的主题主要是化学改性、淀粉磷酸化、X-射线衍射;江南大学近期研究的主题主要是热性能、冷冻处理、支链淀粉、淀粉纳米晶、蜡质马铃薯淀粉、柠檬酸、热湿处理、高直链淀粉、次氯酸盐氧化法、微波加热、改性淀粉;韩国大学近期研究的主题主要是乙酰化淀粉、交联、双重改性、羟丙基化淀粉;另外,针对我国华南理工大学近期研究的主题进行了分析,主要是慢消化淀粉、水热处理、辛烯基琥珀酸淀粉、直链淀粉、挤出型淀粉、热塑性淀粉、X-射线。由此可见,国际上马铃薯淀粉重要研究机构研究热点主要是围绕马铃薯变性淀粉的研究,我国马铃薯淀粉研究起步较晚,虽然中国农业大学、江南大学和华南理工等发文量跻身于国际前列,但是技术积累较少,与其他发达国家研究机构相比还是有所差距。
1.5被引频次分析
排名前5位的国家依次为美国、法国、英国、日本、印度,我国发文量虽排名世界第一,但文章被引频次仅为7篇,其中4篇分别于美国普渡大学、荷兰瓦格宁根大学、加拿大农业与农产食品部及香港大学合作发文。由此可见,我国马铃薯淀粉研究技术虽然形成了较大的规模,但是整体研究水平仍有较大提升空间,在马铃薯淀粉深加工领域形成较强的规模仍需要更大努力。
由表3可知,其中被引频次排名前2位的文章是来自法国的格勒诺布尔大学AnglesMN和韩国釜山国立大学AntalMJ等人[24-25]发表的利用热塑性淀粉生产纳米复合材料,被引频次之高主要是由于高分子材料是利用淀粉生产的高附加值产品,是国际上研究的一大热点;其余8篇文章主要围绕在湿热法处理淀粉工艺对淀粉性质的影响[26]、化学变性如接枝聚合[27-28]及利用淀粉发酵产氢[29]等。由此说明,我国在淀粉接枝聚合研究方面实力在国际上处于较为领先的地位。从文献涉及领域分析,被引频次Top10文章中,除1篇属于生物工程发酵外,其余全部属于高分子聚合物领域。由此说明,马铃薯淀粉的研究趋势应主要以附加值高的高分子聚合物方向发展。
2讨论及我国马铃薯淀粉加工发展建议
2.1结论与讨论
近15年,马铃薯淀粉加工研究论文数量逐年增加,其中以我国为代表的发展中国家在2000年初期马铃薯淀粉深加工论文发文量很少,在近10年论文数量出现井喷,目前发文量处于全球第1位,发展态势强劲,其中以华南理工大学和江南大学为代表的研究机构,已跻身于国际重点研究机构Top10排名行列,论文发表数量占全国的35%,表明我国在大力扶持农产品深加工政策下,马铃薯淀粉加工研究领域发展迅速,有助于推动我国马铃薯主粮化及产业化开发进程。
通过对马铃薯深加工技术分析,由于马铃薯淀粉顆粒大、黏度高、易转化等特殊性质,马铃薯淀粉深加工技术主要以变性淀粉制备及应用为主。就马铃薯产业目前加工效益来看,加工粉条一般升值率为15%,加工淀粉升值率为30%,而加工变性淀粉升值率为400%,加工薯条等快餐升值率高达550%,加工吸水树脂等材料深加工品种升值率竟达880%[30]。近年来,以改性马铃薯淀粉为基质合成可降解的复合材料是国际上研究的热点,但这些产品在我国尚处于起步阶段。
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