趙俊梅，高小寬，胡亞亞，韓美坤，馬志民*，牟德華

（1.河北科技大學(xué)食品與生物學(xué)院，河北石家莊050018；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所河北省遺傳育種實驗室，河北石家莊050035；3.衡水學(xué)院生物技術(shù)系，河北衡水053000）

近年來，隨著人們健康飲食意識的增強(qiáng)，甘薯作為健康食品開始回歸百姓餐桌，多以生食或熟制為主。其中烤甘薯的質(zhì)地越來越受到消費者的重視，合適的質(zhì)地可以提供優(yōu)質(zhì)的口感。國內(nèi)外關(guān)于不同品種烤甘薯的研究并不多見，以往的研究集中在營養(yǎng)品質(zhì)評價上，結(jié)合物理品質(zhì)如外觀、色澤、大小等的研究，而很少涉及甘薯薯塊的質(zhì)地。田晴等[1]探究了不同烘烤時間及溫度對冀粉1號甘薯香氣成分、質(zhì)構(gòu)及感官的影響；雷煥娜等[2]探究了烹飪方式對甘薯營養(yǎng)成分的影響；鄭美玲等[3]探究了甘薯烤制過程美拉德反應(yīng)生成的主要成分及香味成分含量的動態(tài)變化，而對于烘烤后甘薯質(zhì)地的研究涉及較少。本試驗選取白心薯、紅心薯以及紫心薯共8個鮮食型甘薯品種，分析了各甘薯品種鮮樣的干率以及烘烤后甘薯品種的總糖含量、蛋白質(zhì)含量等理化指標(biāo)的差異，測定不同甘薯品種烘烤后的質(zhì)構(gòu)差異性并進(jìn)行主成分分析，測定感官品質(zhì)并對營養(yǎng)品質(zhì)、質(zhì)地品質(zhì)及感官品質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析。甘薯的質(zhì)地特性是評估其質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，因此，研究甘薯薯塊質(zhì)地為甘薯的烘烤品質(zhì)評價和育種方向提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甘薯采收自河北省農(nóng)林科學(xué)院堤上實驗站。受試品種均在10月份收獲，選取大小一致、表皮無損傷和無染病的新鮮薯塊，具體甘薯信息見表1。

表1 8個甘薯品種的基本特性Table 1 Basic characteristics of 8 sweet potato varieties

G0503W總糖含量試劑盒、G0418W蛋白質(zhì)含量試劑盒、G007W淀粉含量試劑盒、G0519W纖維素含量試劑盒：蘇州格銳思生物科技有限公司。

1.2 設(shè)備與儀器

JF-168烤箱：北京富佳偉業(yè)機(jī)械制造有限公司；DHG-9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：寧波江南儀器廠；TVT-300XP 質(zhì)構(gòu)儀：Tex Vol公司；5975/7820氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國Agilent公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：鞏義市英峪予華儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 甘薯的烤制

選取新鮮、無病蟲害、直徑9 cm左右的甘薯，洗凈晾干，包上錫紙，放于烤箱中200℃烤制110 min。

1.3.2 指標(biāo)的測定

干率：采用烘干法。選取大小相近的新鮮甘薯塊，洗凈，晾干，切成薄片，70℃烘干至恒重，稱重，計算干率。

總糖：采用總糖含量試劑盒進(jìn)行甘薯烘烤后總糖含量的測定。

蛋白質(zhì)：采用蛋白質(zhì)含量試劑盒對甘薯烘烤后的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行測定。

淀粉：采用淀粉含量試劑盒對甘薯烘烤后的淀粉含量進(jìn)行測定。

纖維素：采用纖維素含量試劑盒對甘薯烘烤后的纖維素含量進(jìn)行測定。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)的測定

烘烤后甘薯質(zhì)構(gòu)測定參考田晴等[4]的方法，采用物性分析儀P-Cy35S圓柱形探頭在圓片的中心進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)（texture profile analysis，TPA）測試，由質(zhì)構(gòu)特征曲線得到薯塊硬度、黏附性、內(nèi)聚性、彈性、膠黏性和咀嚼性等數(shù)據(jù)。

1.3.4 感官評價

取烘烤后薯塊的中部，切成厚度為1 cm薯塊，隨機(jī)放置。選取10位有食品感官評定經(jīng)驗的人員進(jìn)行品評，感官評價采用100分制，評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 烘烤后甘薯感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of sweet potato after baking

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)使用Excel2019整理，采用SPSS26.0軟件進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)差異分析采用ANOVA-Tukey法，檢驗水平P設(shè)為0.05，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用主成分分析（（principal component analysis，PCA）探究烘烤后甘薯質(zhì)構(gòu)的差異性，Origin Pro9和派森諾基因云進(jìn)行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化指標(biāo)結(jié)果

干率即薯塊干物質(zhì)占鮮重的比率，是甘薯品種最重要的品質(zhì)性狀指標(biāo)之一，反映了甘薯薯塊固形物含量的高低[5]。8個品種甘薯烤制后的干率、總糖含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量、纖維素含量如圖1～圖5所示。

圖1 不同甘薯品種烤制后的干率變化Fig.1 Changes of dryness rate of different sweet potato varieties after baking

圖2 不同甘薯品種烤制后的總糖含量變化Fig.2 Changes of total sugar content of different sweet potato varieties after baking

圖3 不同甘薯品種烤制后的蛋白質(zhì)含量變化Fig.3 Changes in protein content of different sweet potato varieties after baking

圖4 不同甘薯品種烤制后的淀粉含量變化Fig.4 Changes of starch content of different sweet potato varieties after baking

圖5 不同甘薯品種烤制后的纖維素含量變化Fig.5 Changes in cellulose content of different sweet potato varieties after baking

由圖1可知，干率的變化范圍為24.6%～32.09%，濟(jì)薯26的干率最低，冀薯8號干率最高，冀粉2號、冀薯7號、冀元1號、煙薯25的干率相近，且高于冀紫薯3號、冀粉3號、濟(jì)薯26。由圖2可知，濟(jì)薯26總糖含量最低，為20%，冀薯7號總糖含量最高，為30.77%。冀粉2號、冀紫薯3號、冀粉3號、冀元1號、煙薯25總糖含量相近且高于濟(jì)薯26和冀薯8號。由圖3可知蛋白質(zhì)的變化范圍為10.42%～17.02%，其中冀粉2號蛋白質(zhì)含量最高，冀薯8號蛋白質(zhì)含量最低，冀薯7號、煙薯25蛋白質(zhì)含量相近且高于冀紫薯3號、冀薯8號、冀粉3號、冀元1號、濟(jì)薯26。甘薯中蛋白質(zhì)的生物價效很高，所含8種人體必需氨基酸含量符合世界衛(wèi)生組織推薦模式[6]，所以甘薯的蛋白質(zhì)能夠很好地被機(jī)體利用。由圖4可知甘薯的淀粉含量為12.11%～27.63%，其中冀薯7號淀粉含量最高，濟(jì)薯26淀粉含量最低，冀紫薯3號和煙薯25的淀粉含量相近且高于冀粉2號、冀薯8號、冀粉3號、冀元1號、濟(jì)薯26號。由圖5可知，甘薯纖維素的含量變化范圍為1.53%～3.44%，冀紫薯3號纖維素含量最高，冀元1號的纖維素含量最低，冀粉2號、冀薯8號、煙薯25纖維素含量相近且高于冀薯7號、冀粉3號、冀元1號、濟(jì)薯26號。不同甘薯烘烤后理化指標(biāo)均有一定差異。

2.2 甘薯烤制后質(zhì)構(gòu)特性分析

在甘薯的品質(zhì)評價研究中，質(zhì)地為甘薯食用品質(zhì)關(guān)鍵因子之一[7]。由于甘薯薯塊在質(zhì)構(gòu)分析中，受烘烤方式、烘烤時間、取樣位置等影響，不同測定方法獲得的數(shù)值差別很大。因此為了比較不同品種甘薯質(zhì)構(gòu)的差異，取中心位置厚度為1 cm的薯塊，統(tǒng)一烘烤進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測試，結(jié)果如表3所示。

表3 不同品種甘薯烤制后質(zhì)構(gòu)的差異Table 3 Differences in texture of different varieties of sweet potatoes after baking

由表3可知，不同品種甘薯烘烤后硬度、黏附性、咀嚼性、膠黏性等指標(biāo)存在差異。硬度在一定區(qū)間內(nèi)可表示烤制后甘薯的柔軟度，烤制后甘薯的硬度差異較大，冀薯8號和冀元1號硬度較大（＞2 000 g），冀粉2號、冀紫薯3號、冀粉3號、煙薯25和濟(jì)薯26硬度均低于1 000 g。在烘烤過程中，隨溫度的上升，甘薯細(xì)胞內(nèi)的淀粉顆粒糊化，體積膨大，對細(xì)胞壁產(chǎn)生壓力，使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破壞，胞間層逐步松散化，進(jìn)而導(dǎo)致甘薯質(zhì)地軟化[8]。

黏附性可表示為食品表面和其它物體附著時，剝離它們所需要的力。甘薯黏附性變化值為178.1 N·s～807.6 N·s，其中煙薯 25 黏附性最小，為 178.1 N·s，冀元1號黏附性最大，為807.6 N·s。冀紫薯3號、冀粉3號、濟(jì)薯26黏附性相近。

咀嚼性用于描述測試樣品被咀嚼時的性質(zhì)，反映食品從可咀嚼狀態(tài)到可吞咽狀態(tài)所需要的能量[9]，數(shù)值上是硬度、彈性、膠著度三者的乘積[10]。一般情況下，當(dāng)食品被咀嚼到吞咽時所需能量超出消費者的接收范圍時，該食品不能被消費者接受[11]。8種甘薯咀嚼性變化范圍為42.5～401.3，其中煙薯25咀嚼性最小，為42.5，冀元1號咀嚼性最大，為401.3，冀粉2號和濟(jì)薯26的咀嚼性相近，冀薯8號和冀薯7號的咀嚼性相近。

膠黏性是剪切食物時最先感觸到的抵抗力，數(shù)值上以硬度與內(nèi)聚性的乘積表示[12]。8種甘薯膠黏性變化范圍為99.2 N～632.8 N，煙薯25膠黏性最小，為99.2 N，冀薯8號膠黏性最大，為632.8 N，冀粉2號、冀紫薯3號及濟(jì)薯26膠黏性較低。

彈性所代表的是物體在外部因素的影響下產(chǎn)生變化后去除影響力再恢復(fù)至原有形態(tài)的能力[13]，甘薯的彈性變化值0.5 mm～0.9 mm，冀薯7號和煙薯25彈性最大，最小的為冀薯8號。內(nèi)聚性反映的是咀嚼薯塊時，薯塊抵抗受損并保持完整的性質(zhì)[14]。內(nèi)聚性變化范圍為 0.2～0.3，回復(fù)性變化范圍為 0.5～1.3。陳麗[15]對19個鮮薯品種進(jìn)行TPA試驗，結(jié)果表明，彈性和內(nèi)聚性的變異系數(shù)較小，咀嚼性的變異系數(shù)最大，與本研究結(jié)果一致。

2.3 甘薯烤制后質(zhì)構(gòu)的主成分分析

甘薯烤制后質(zhì)構(gòu)主成分方差貢獻(xiàn)率見表4，變量因子載荷量見表5。

由表4可知，主成分1的特征值為4.304，方差貢獻(xiàn)率為61.480%，主成分2的特征值為1.502，方差貢獻(xiàn)率為21.461%，2個主成分累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)82.942%，代表甘薯質(zhì)構(gòu)大部分信息。主成分載荷系數(shù)的絕對值越大，主成分對該變量代表性越大[16]。由表5可知，主成分1包括了質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的大部分信息，主要有咀嚼性（0.974）、膠黏性（0.947）、硬度（0.926），黏附性（0.875）、內(nèi)聚性（0.701）。主成分2主要包括彈性（0.819）、回復(fù)性（0.694）。

表4 質(zhì)構(gòu)主成分方差貢獻(xiàn)率Table 4 Variance contribution rate of principal components

表5 變量因子載荷矩陣Table 5 Variable factor load matrix

為了消除不同單位和數(shù)據(jù)的影響，必須對各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，轉(zhuǎn)化成均值為0、標(biāo)準(zhǔn)差為1的無量綱數(shù)據(jù)，構(gòu)建2個主成分模型，將各指標(biāo)變量的主成分載荷與其相對應(yīng)特征值的平方根相比，可得每個指標(biāo)變量的系數(shù)[17]，并以此為權(quán)重得到2個主成分（F1、F2）的表達(dá)式，見式（1）、（2）。

以主成分及每個主成分對應(yīng)的特征值占所有主成分總的特征值之和的比例為權(quán)重，計算主成分綜合模型：F=0.614 8F1+0.214 6F2。在主成分分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)綜合得分模型計算不同品種甘薯質(zhì)構(gòu)的綜合得分，結(jié)果如表6所示。

表6 質(zhì)構(gòu)主成分綜合得分Table 6 Comprehensive scores of texture principal component

綜合得分越高，說明該品種的甘薯質(zhì)構(gòu)特性越好。由表6可知，8種甘薯的質(zhì)構(gòu)綜合得分由高到低為冀紫薯3號＞冀粉3號＞冀粉2號＞煙薯25＞濟(jì)薯26＞冀薯7號＞冀元1號＞冀薯8號。

2.4 烤制后甘薯的感官評價

烤制后甘薯的感官評分結(jié)果見圖6，質(zhì)構(gòu)品質(zhì)排名與感官評分排名見表7。

圖6 甘薯烤制后的綜合感官評分Fig.6 Comprehensive sensory evaluation of sweet potato after baking

表7 不同品種甘薯烤制后的質(zhì)構(gòu)綜合得分排名與綜合感官評分排名Table 7 Texture comprehensive score and comprehensive sensory evaluation scores ranking of different varieties of sweet potato after baking

由圖6可知，冀粉2號綜合感官評分最高，說明冀粉2號感官接受度最好，冀粉2號的纖維素含量較低，這也是其接受度高的原因之一。而冀薯8號感官評分最低，說明冀薯8號感官接受度較差。不同甘薯品種質(zhì)地差異性較大，可能與蛋白質(zhì)含量有關(guān)。Chan等[18]研究發(fā)現(xiàn)，甜度被認(rèn)為是影響甘薯感官風(fēng)味特征最重要的因素。這與本試驗結(jié)果相一致。不同甘薯烤制后綜合感官評分由高到低為冀粉2號＞煙薯25＞冀紫薯3號＞濟(jì)薯26＞冀薯7號＞冀粉3號＞冀元1號＞冀薯8號。

由表7可知不同甘薯品種感官評分排名與質(zhì)構(gòu)品質(zhì)排名并不完全一樣，但總體趨勢一致。儀器測定可以將食品質(zhì)構(gòu)特性精確地數(shù)字化，得到客觀性結(jié)果[19]。Laurie等[20]測定不同品種甘薯薯塊的質(zhì)構(gòu)特性，并進(jìn)行消費者可接受性評價，發(fā)現(xiàn)儀器測定結(jié)果可以更好地區(qū)分不同品種，使測定的甘薯質(zhì)地特性與人為感官評價相結(jié)合，可以更客觀全面地評價甘薯質(zhì)地。

2.5 營養(yǎng)品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)品質(zhì)、感官品質(zhì)相關(guān)性分析

甘薯不同理化指標(biāo)與質(zhì)地的相關(guān)性見圖7。

圖7 不同指標(biāo)間相關(guān)性分析Fig.7 Correlation analysis among different indicators

由圖7可知，甘薯營養(yǎng)品質(zhì)與質(zhì)地特性及感官品質(zhì)之間存在緊密的聯(lián)系，感官接受度與蛋白質(zhì)含量、淀粉含量、彈性、總糖含量呈正相關(guān)，與咀嚼性、黏附性、硬度、纖維素含量呈負(fù)相關(guān)，和Truong等[21]測定甘薯質(zhì)構(gòu)特性并進(jìn)行感官評定，發(fā)現(xiàn)口感和儀器測定結(jié)果高度相關(guān)一致?？偺呛颗c硬度、膠黏性呈負(fù)相關(guān)、與回復(fù)性、纖維素含量呈正相關(guān)，干率與硬度呈正相關(guān)，與唐道彬等[22]研究結(jié)果一致。干率與膠黏性呈正相關(guān)，干率與總糖含量呈負(fù)相關(guān)，蛋白質(zhì)含量與內(nèi)聚性呈負(fù)相關(guān)、蛋白質(zhì)含量與感官評分呈正相關(guān)，感官評分與硬度、黏附性、咀嚼性呈負(fù)相關(guān)。甘薯質(zhì)構(gòu)指標(biāo)間也存在顯著差異，黏附性與硬度呈正相關(guān)，咀嚼性與硬度、黏附性呈正相關(guān)，膠黏性與硬度、黏附性、咀嚼性呈正相關(guān)，與楊燁等[14]采用TPA對多種不同熟化方法的甘薯薯塊進(jìn)行質(zhì)構(gòu)特性測定并分析相關(guān)性所得出的結(jié)論一致。由此對于烤制甘薯而言，感官品質(zhì)指標(biāo)和營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)可以用儀器測定指標(biāo)來預(yù)測。

3 結(jié)論

本試驗探究了不同甘薯品種烤制后營養(yǎng)指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)指標(biāo)及感官品質(zhì)指標(biāo)的差異性，將質(zhì)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，并將營養(yǎng)指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)指標(biāo)以及感官指標(biāo)三者之間進(jìn)行相關(guān)性分析，并選出最優(yōu)甘薯品種。結(jié)果表明：冀薯8號的干率最高，總糖含量和蛋白質(zhì)含量均最低；濟(jì)薯26干率最低；冀薯7號總糖含量最高；冀粉2號蛋白質(zhì)含量最高，冀薯7號淀粉含量最高，濟(jì)薯26淀粉含量最低，冀紫薯3號纖維素含量最高，冀元1號的纖維素含量最低。通過質(zhì)構(gòu)儀測得不同甘薯烤制后的質(zhì)構(gòu)差異較大，對質(zhì)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析建立2個模型，得出8個甘薯質(zhì)構(gòu)綜合得分為冀紫薯3號＞冀粉3號＞冀粉2號＞煙薯25＞濟(jì)薯26＞冀薯7號＞冀元1號＞冀薯8號。綜合感官評分由高到低依次為冀粉2號＞煙薯25＞冀紫薯3號＞濟(jì)薯26＞冀薯7號＞冀粉3號＞冀元1號＞冀薯8號，感官評價指標(biāo)與儀器測得質(zhì)構(gòu)指標(biāo)間高度相關(guān)。相關(guān)性分析表明：感官接受度與蛋白質(zhì)含量、淀粉含量、彈性、總糖含量呈正相關(guān)，與咀嚼性、黏附性、硬度、纖維素含量呈負(fù)相關(guān)；總糖含量與硬度、膠黏性呈負(fù)相關(guān)，與回復(fù)性呈正相關(guān)；干率與硬度、膠黏性呈正相關(guān)，與總糖含量呈負(fù)相關(guān)；蛋白質(zhì)含量與內(nèi)聚性呈負(fù)相關(guān)，與感官評分呈正相關(guān)；感官評分與硬度、黏附性、咀嚼性呈負(fù)相關(guān)，營養(yǎng)品質(zhì)、質(zhì)地品質(zhì)及感官品質(zhì)之間具有一定的相關(guān)性。以綜合感官評分為主，質(zhì)構(gòu)綜合得分為輔，綜合分析得出冀粉2號為8個甘薯品種中最優(yōu)品種，其次是煙薯25、冀紫薯3號、濟(jì)薯26、冀粉3號、冀薯7號、冀元1號、冀薯8號。