《食品科學》：河北省農林科學院王廣鵬研究員等：不同加工方式下板栗淀粉-可溶性糖響應規律及種質評價

板栗（

Castanea mollissima

Bl.）為殼斗科（Fagaceae）栗屬（

Castanea

）植物，其栗仁富含淀粉、糖、蛋白質、礦物質和維生素等營養成分，既可生食又可加工食用，深受國內外消費者的青睞。板栗的營養物質中，淀粉占栗仁干質量的50%以上，其性質對栗仁的品質和口感具有顯著影響，并且淀粉在加工過程中發生的一系列物理化學變化也會影響栗仁的營養成分和感官特性。

砂炒、蒸制和烤制是目前板栗熟化加工最常用的方式。在對熱熟化處理后的板栗營養物質含量研究中發現，熟化后栗仁中淀粉和多酚含量呈降低趨勢，直鏈淀粉含量呈增加趨勢，且栗仁中可溶性糖含量及構成比例也有不同程度變化。不同產地、不同加工方式及其交互作用對板栗的營養成分和質構特性均有顯著影響，其中烤制后板栗水分含量下降程度顯著大于蒸、煮方式，可溶性固形物含量、脂肪含量和蛋白質含量都有不同程度的降低。

河北省農林科學院昌黎果樹研究所的李穎、郭燕、王廣鵬*等以我國板栗主產區20 個代表性主栽品種為材料，采用蒸制、烤制及砂炒3 種加工處理方式，探究栗仁熟化后關鍵營養成分和口感風味變化特征，借助相關性、主成分、隸屬函數和聚類分析方法綜合評價各品種加工后品質，篩選不同品種最佳加工方式，以期為板栗最佳食用品質和口感獲得及其商品價值提升提供技術參考，并為今后加工專用品種培育提供依據。

1 不同加工方式下板栗淀粉和可溶性糖指標差異分析

1

由表2可知，板栗果實在3 種加工處理方式下其淀粉、可溶性糖等各指標的

F

值均值均呈顯著或極顯著，說明各指標對板栗品質的代表性。熟制加工顯著改變了板栗果實的糖代謝平衡，其中蔗糖與果糖呈協同下降趨勢，烤制處理表現最顯著，分別較生鮮降低2.73%和0.23%，推測因干熱條件加劇美拉德反應及焦糖化作用，對比發現，麥芽糖在蒸制組增加到原來的1.47 倍，顯著高于烤制（1.30 倍）和砂炒（1.23 倍），可能與濕熱環境激活

-淀粉酶水解直鏈淀粉有關；水蘇糖在不同處理中呈現分化響應，砂炒組保持穩定，而蒸制和烤制組分別增加0.03%和0.06%，可能與熱穩定性差異或半乳糖苷酶激活有關，麥芽糖含量升高，蔗糖和果糖被部分降解和消耗，板栗加工后整體甜度降低，這一結果與甘薯熟化后麥芽糖的變化相似。與生鮮樣品相比，3 種處理均未顯著改變直鏈淀粉含量，但支鏈淀粉與總淀粉分別增加6.05%～7.34%和6.14%～7.77%，直鏈/支鏈比例下降，這與糊化過程中氫鍵斷裂、分子鏈重排的經典理論一致，支鏈淀粉短鏈分支暴露后通過分子間交聯形成致密凝膠網絡，板栗支鏈淀粉含量越高，由于其高度分支作用，能形成更多的雙螺旋結構，因而可能儲存更多的水，有利于淀粉在熱加工過程中擴張，導致較高的板栗糯性值。直鏈淀粉比例越高，淀粉的晶體結構越穩定，使其具有更強的耐熱性，在熱加工處理過程中可以限制水分的遷移和熱膨脹，具有較硬的質地，本研究中直鏈淀粉的穩定性與支鏈淀粉的顯著增量共同支持了“支鏈淀粉主導糯性”假說。進一步分析發現加工顯著降低品種間品質變異，生鮮果實變異系數7.14%～32.56%經熟制后降至5.00%～24.53%，可能源于淀粉結構均質化作用。

2 不同加工方式下板栗淀粉和可溶性糖指標的相關性分析

2

如圖1所示，3 種熟制加工方式下，除烤制組果糖含量與生鮮板栗無顯著相關性外，其余7 項品質指標均與生鮮果實該指標呈顯著或極顯著正相關。這一結果表明，熟制加工對板栗品質指標的改變并非隨機，而是基于原料固有特性的定向調整。鮮食板栗中直鏈淀粉、總淀粉含量與蔗糖呈極顯著負相關，支鏈淀粉與蔗糖顯著負相關，說明生鮮狀態下淀粉合成與糖分積累存在代謝拮抗，這與淀粉合成期糖分代謝分流導致的底物競爭機制一致。熟制加工顯著改變了這一關系，蒸制與砂炒組淀粉和蔗糖負相關性被打破，而蒸制組麥芽糖與直鏈淀粉建立起顯著正相關，可能與

-淀粉酶優先作用于直鏈淀粉生成麥芽糖有關，形成了以淀粉轉化效率為核心的新評價維度。烤制組則保留了生鮮狀態下的淀粉和蔗糖負相關模式，高溫抑制酶活性，淀粉降解受限，甜度依賴原料蔗糖保留率。由此可知鮮食和烤制處理維持淀粉-糖拮抗為核心評價維度，蒸制與砂炒中因淀粉-糖負相關關系解耦，蒸制需注重麥芽糖和直鏈淀粉間的轉化效率。由此看出不同加工方式通過不同的水熱協作模式改變酶促反應環境，調控淀粉-糖代謝網絡，這一現象與板栗在不同儲存溫度下，淀粉酶尤其是

-淀粉酶活性差異較大相似。

3 不同加工方式下板栗可溶性糖和淀粉指標主成分分析

3

不同加工方式下20 個品種的淀粉和可溶性糖指標之間存在一定的相關性，有重疊的信息，因此，對其進行綜合品質評價時，不能直接用來分析，通過主成分分析（表3），根據主成分載荷矩陣，結合方差貢獻率計算各指標權重，構建了不同加工方式的綜合得分表達式（式（5）～（8），板栗品質的核心指標蔗糖含量為正向指標，以此為標準對各指標賦予正負向評價。表達系數正負表明該指標與Y值呈正負相關，不作符號計算）。

式中：

X

1 代表直鏈淀粉，

X

2 代表支鏈淀粉；

X

3 代表總淀粉；

X

4 代表直鏈淀粉/支鏈淀粉 ；

X

5 代表麥芽糖；

X

6 代表蔗糖；

X

7 代表水蘇糖；

X

8 代表果糖；

Y

值代表度量值

D

通過綜合得分求得表達系數可以看出，20 個品種的淀粉與可溶性糖指標權重分配呈現工藝特異性。直鏈淀粉在鮮食、烤制和砂炒中均為核心負向指標，權重分別為-0.22、-0.21、-0.23，而在蒸制中轉為正向，核心權重為+0.20，表明濕熱環境可能通過淀粉水解改善其與品質的關聯性。蔗糖作為甜度表征指標，其權重在鮮食處理達峰值+0.22，但在熱加工后顯著衰減，蒸制為+0.04、烤制為+0.18、砂炒為+0.08，揭示熱加工對天然甜度的削弱作用。蒸制處理中麥芽糖權重躍升至+0.21，烤制時麥芽糖與蔗糖形成競爭，分別為-0.19和+0.18，砂炒處理中蔗糖與麥芽糖影響持平，權重數值為0.08，反映干/濕熱加工對糖類轉化的差異化調控。水蘇糖在鮮食和蒸制中影響力相似，分別為-0.15和-0.16，烤制和砂炒處理中權重數值最低，為0.01，果糖在蒸制和砂炒處理中的影響力相差不大但作用相反，分別為+0.13和-0.15。由此可以看出，不同加工方式種溫度、濕度、傳熱介質等因素對板栗內部發生的物理化學與生化反應路徑的差異化調控，改變了核心品質指標的權重分配。鮮食板栗中蔗糖與直鏈淀粉并列主導，這與消費者對甜度與口感的雙重需求一致。但熱加工顯著改變了直鏈淀粉對口感品質的作用方向，蒸制處理中其正向權重與烤制、砂炒形成差異，其原因在于水分和熱量的協同作用模式的改變。鮮食、烤制和砂炒屬于低水分環境下的熱處理。在此條件下，直鏈淀粉難以充分糊化，其高結晶度和分子線性結構易導致口感粗糙、干硬，甚至產生“生粉感”，因此呈現負向作用。相反，蒸制過程中充足的水熱條件使淀粉顆粒充分溶脹至糊化臨界點，形成連續的凝膠網絡結構，使淀粉硬度、膠黏性、黏附性和彈性降低而回彈性增加，這可能是質地軟糯化的基礎，表明濕熱加工更適宜高直鏈淀粉品種。這種溫度-濕度協同調控現象與Jyothi等關于直鏈淀粉雙面效應的論述相印證。糖類指標權重同樣呈現工藝特異性，蒸制處理后，麥芽糖含量升高成為品質核心，推測是高溫、高濕環境激活了

-淀粉酶活性，改變了糖代謝路徑；烤制組中蔗糖與麥芽糖形成競爭性權重，反映了在干熱條件下，蔗糖的部分保留與低水分抑制酶活或糊化淀粉熱降解產生的少量麥芽糖之間的平衡，體現了糖代謝網絡的動態調節，表明該工藝需篩選兼具高蔗糖保留與麥芽糖生成潛力的品種；而砂炒組蔗糖保留率降低，體現了在極干熱條件下，美拉德反應對還原糖的消耗。該權重重構規律印證了加工方式通過調控淀粉-糖代謝網絡重塑板栗品質特征的核心機制。

4 不同加工方式下板栗品種聚類分析及品質分級

4

進一步運用隸屬函數法，求出在4 種不同處理下8 項指標的隸屬函數值（圖2），結合綜合得分表達式，最后計算4 種不同處理下每個品種8 項指標的品質

D

值，根據

D

值對各品種進行聚類分析。通過圖3可以發現，聚類分析法分別將4 種處理方式下20 份板栗主栽品種聚為4大類群。根據4大類群的

D

值大小，將不同處理方式下品質較高的品種選出，其中鮮食板栗中品質優秀的品種為燕山短枝、燕奎、燕紅、山東紅栗、東陵明珠，較優的品種有大板紅、雜35、冀栗1號、紫珀、燕明；蒸制加工后品質優秀的品種為青毛軟刺，較優的品種有廣西油栗、紅光、紫珀、華光、臨湘優株2號、山東紅栗、邢豐1號、焦扎；烤制加工方式中品質優秀的品種為大板紅，較優的品種有燕山早豐、燕紅、東陵明珠、紫珀、燕明、京暑紅、燕山短枝；砂炒加工方式中品質優秀的品種為燕山短枝，較優的品種有東陵明珠、大板紅、燕紅、冀栗1號、燕山早豐、京暑紅、燕明、邢豐1號。燕山短枝、大板紅、東陵明珠、燕紅、燕明在鮮食、烤制、砂炒中均入選優質類群，紫珀在鮮食、蒸制、烤制中均入選優質類群。分析可知，燕山短枝、大板紅等品種在鮮食、烤制、砂炒中均表現優異，紫珀在鮮食、蒸制與烤制組均入選優質類群，這些品種可能通過調控糊化溫度與糖釋放速率適配多種加工方式。青毛軟刺僅在蒸制組表現突出，這種加工方式依賴性的品質差異現象提示蒸制工藝能通過特定機制優化青毛軟刺的品質表達。

結 論

5

本研究通過系統分析不同加工方式對板栗淀粉與可溶性糖代謝的影響規律，結合主成分分析與聚類分析，揭示了加工-品種-品質的適配性機制，主要結論如下：1）熟制加工顯著改變了板栗果實的糖代謝平衡，麥芽糖含量升高，蔗糖和果糖被部分降解和消耗，板栗加工后整體甜度降低，其中蔗糖與果糖呈協同下降，烤制處理表現最顯著，麥芽糖在蒸制組增幅顯著高于烤制和砂炒，水蘇糖在不同處理中呈現分化響應。與生鮮樣品相比，3 種處理均未顯著改變直鏈淀粉含量，但支鏈淀粉與總淀粉分別增加，直鏈/支鏈比例下降，果實糯性增高。加工顯著降低品種間品質變異。2）熟制加工對板栗品質指標的改變并非隨機，而是基于原料固有特性的定向調整。鮮食板栗中淀粉合成與糖分積累存在代謝拮抗，熟制加工顯著改變了這一關系，蒸制與砂炒組淀粉和蔗糖負相關性被打破，而蒸制組麥芽糖與直鏈淀粉建立起顯著正相關，形成了以淀粉轉化效率為核心的新評價維度。烤制組則保留了生鮮狀態下的淀粉和蔗糖負相關模式，甜度依賴原料蔗糖保留率。3）板栗果實的淀粉與可溶性糖指標權重分配呈現工藝特異性。鮮食板栗中蔗糖與直鏈淀粉并列主導，熱加工顯著改變了直鏈淀粉對口感品質的作用方向。蒸制處理中其正向權重與烤制、砂炒形成差異。蒸制處理后，麥芽糖含量升高成為品質核心，烤制組中蔗糖與麥芽糖形成競爭性權重，而砂炒組蔗糖保留率降低，該權重重構規律印證了加工方式通過調控淀粉-糖代謝網絡重塑板栗品質特征的核心機制。

本研究解析了不同加工方式對板栗品質指標權重分配的調控效應，揭示了淀粉形態與糖類組成的動態互作機制，研究結果為板栗加工工藝優化提供了理論依據，支持了“品種-工藝適配性”理論，為定向育種提供了新視角。

作者簡介

通信作者：

王廣鵬，男，1978年生，河北贊皇人，博士，研究員，河北省農林科學院昌黎果樹研究所所長，主要從事中國板栗良種培育和高效栽培技術研究推廣工作。育成了中國栽培面積最大的板栗品種‘燕山早豐’；建立了表型-分子標記相耦合資源鑒評技術規程，編制了《板栗質量等級（GB/T 22346-2008）》標準；創建了包含6 項技術專利的板栗快速定向育種技術體系1套，提高育種效率25%；構建起全國最大的板栗雜交育種群體，從中培育新品種（系）11 個；研發出中國北方板栗的第三代整形修剪技術—‘輪替更新整形修剪技術’，列入行標《LY/T1337-2017》。主持省級以上項目20余項，獲得河北省科技進步一等獎1 項，排名1，獲得省部級科技成果二等獎1 項，三等獎2 項，發表論文90余篇，授權國家發明專利7 項、新品種權9 項、審定良種6 項。

第一作者：

李穎，女，河北省農林科學院昌黎果樹研究所副研究員，板栗研究室副主任，主要從事板栗種質資源收集利用和良種培育工作。參與建立了表型-分子標記相耦合資源鑒評技術規程，獲得河北省科技進步一等獎1 項，排名3，省部級科技成果二等獎1 項，河北省農林科學院科學技術一等獎1 項。獲得河北省科學技術成果5 項，其中4 項獲得國際先進，1 項獲得國內領先。參與河北省經濟林產業技術支撐體系項目（LC2022-02）和板栗現代種業科技創新項目（21326304D-3），主持矮生抗旱板栗資源鑒評及相關基因挖掘利用（2022KJCXZX-CGS-3）。發表論文30余篇。

引文格式：

李穎, 郭燕, 劉歡, 等. 不同加工方式下板栗淀粉-可溶性糖響應規律及種質評價[J]. 食品科學, 2025, 46(21): 227-234. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250528-199.

LI Ying, GUO Yan, LIU Huan, et al. Different Chinese chestnut varieties under different processing treatments: response patterns of starch and soluble sugars and quality evaluation[J]. Food Science, 2025, 46(21): 227-234. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250528-199.

實習編輯：甘冬娜；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為匯聚全球智慧共探產業變革方向，搭建跨學科、跨國界的協同創新平臺，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學、 重慶市農業科學院、 重慶市農產品加工業技術創新聯盟、重慶工商大學、重慶三峽學院、西華大學、成都大學、四川旅游學院、西昌學院、北京聯合大學協辦的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

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