冻藏速食马铃薯泥品质改良剂的研究

张庭誉，许华彧，王璇，潘峻铭，张根生

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076）

马铃薯又称土豆，是茄科一年生草本植物，具有极其丰富的营养价值[1]，其蛋白质质量优于大豆，最接近于动物蛋白，含有丰富的赖氨酸和色氨酸等人体必需的8 种氨基酸[2]，还含有淀粉、蛋白质、脂肪、糖类等，以及维生素B1、维生素 B2、维生素 B6、维生素 C、胡萝卜素、纤维素、钙、磷、铁、钾、钠、碘、镁等元素[3]。马铃薯营养价值和药用价值很高，一直以来深受人们的喜爱。我国是种植和消费马铃薯最大的国家。近年来我国的马铃薯消费仍一直持续增长[4-5]。

马铃薯作为一种得到重要推广的主食食品，有着广阔的市场和较好的前景。马铃薯主食化的方向主要为两类食品。一类是居民一日三餐中经常食用的主食产品；另一类是居民“开袋即食”的休闲及功能型产品[6]。但是关于速食类的马铃薯泥产品研究及开发方面，依然为少数，存在一定程度的空白。且在现有市场上进行出售的速食类马铃薯泥也大多为用马铃薯粉进行冲泡的产品，少有全泥状的速食产品。全泥状的冻藏速食马铃薯泥能够很好的保留马铃薯中的绝大部分营养成分，但在贮藏过程中易发生氧化、老化。马铃薯泥氧化的原因是马铃薯中所含酸性物质遇空气中氧气氧化变黑，老化是由于在糊化过程中，已经溶解膨胀的淀粉分子重新排列组合，形成一种类似天然淀粉结构的物质。

为了改善速食马铃薯泥在冻藏期间的氧化褐变和淀粉老化，本试验主要通过向马铃薯泥中添加抗氧化剂抗老化剂等品质改良剂延缓马铃薯泥在冻藏过程中氧化与老化的程度，从而改善马铃薯泥的色泽风味口感等食用品质。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯、白砂糖：市售；盐：中盐东兴盐化股份有限公司；柠檬酸、抗坏血酸钠：天津市天力化学试剂有限公司；单硬脂酸甘油酯：山东莘县飞翔油脂有限公司；羧甲基纤维素钠（carboxymethylcellulose sodium，CMC）：百福进出口贸易公司；瓜尔豆胶：郑州亚安农业科技有限公司，以上试剂均为食品级。

5%糖化酶（100 U/mg）、0.1 mol/L 盐酸：西陇化工股份有限公司；0.1 mol/L 碘液：天津市博迪化工有限公司；0.1 mol/L 氢氧化钠：天津市福晨化学试剂厂；10%硫酸：西陇科学股份有限公司；0.1 mol/L 硫代硫酸钠：天津市科密欧化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

V-5000 型可见分光光度计：上海元仪仪器有限公司；TG-16-WS 型台式高速离心机：上海卢湘仪离心机仪器有限公司；DK-98-II 电热恒温水浴锅：天津市泰斯特仪器有限公司；BS224S 电子天平：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；YP30000 电子天平：上海越平科学仪器有限公司。

1.3 工艺流程

选用大小合适的马铃薯进行清洗，15%的碱液浸泡去皮后整个蒸煮，蒸煮温度100 ℃，蒸煮时间1 h，熟制后捣碎制泥，捣碎过程中加入抗氧化剂、抗老化剂进行调配，冷却后定量包装成成品冻藏。冻藏后的马铃薯泥经过微波加热后即可食用。

1.4 试验方法

1.4.1 柠檬酸对马铃薯泥冻藏期间品质的影响

向马铃薯泥中添加糖3%，盐0.1%，单硬脂酸甘油酯0.2%，羧甲基纤维素钠0.2%，瓜尔豆胶0.3%，抗坏血酸钠0.2%。根据感官的可接受度分别向样品中添加柠檬酸0.05%、0.1%、0.15%，同时取一组不添加柠檬酸作为对照。分别在 0、10、20、30、40、50、60、70、80、90 d 时用感官评价、色差仪和分光光度计法分别测量各组样品的品质变化，选出最佳添加量。

1.4.2 抗坏血酸钠对马铃薯泥冻藏期间品质的影响

向马铃薯泥中添加糖3%，盐0.1%，单硬脂酸甘油酯0.2%，羧甲基纤维素钠0.2%，瓜尔豆胶0.3%，柠檬酸0.2%。根据感官的可接受度分别向样品中添加抗坏血酸钠0.05%、0.1%、0.15%，同时取一组不添加抗坏血酸钠作为对照。分别在 0、10、20、30、40、50、60、70、80、90 d 时用感官评价、色差仪和分光光度计法分别测量各组样品的褐变度，选出最佳添加量。

1.4.3 单硬脂酸甘油酯对马铃薯泥冻藏期间品质的影响

向马铃薯泥中添加糖3%，盐0.1%，羧甲基纤维素钠0.2%，瓜尔豆胶0.3%，柠檬酸0.2%，抗坏血酸钠0.2%。根据感官的可接受度分别向样品中添加单硬脂酸甘油酯0.1%、0.2%、0.3%，同时取一组不添加单硬脂酸甘油酯作为对照。分别在 0、10、20、30、40、50、60、70、80、90 d 时用感官评价和测量糊化度的方法分别测量各组样品的品质变化，选出最佳添加量。

1.4.4 羧甲基纤维素钠对马铃薯泥冻藏期间品质的影响

向马铃薯泥中添加糖3%，盐0.1%，单硬脂酸甘油酯0.2%，瓜尔豆胶0.3%，柠檬酸0.2%，抗坏血酸钠0.2%。根据羧甲基纤维素钠在水中的溶解度和感官的可接受度分别向样品中添加羧甲基纤维素钠0.1%、0.2%、0.3%，同时取一组不添加羧甲基纤维素钠作为对照。分别在 0、10、20、30、40、50、60、70、80、90 d时用感官评价和测量糊化度的方法分别测量各组样品的品质变化，选出最佳添加量。

1.4.5 瓜尔豆胶对马铃薯泥冻藏期间品质的影响

向马铃薯泥中添加糖3%，盐0.1%，单硬脂酸甘油酯0.2%，羧甲基纤维素钠0.2%，柠檬酸0.2%，抗坏血酸钠0.2%。根据瓜尔豆胶在水中的溶解度和感官的可接受度分别向样品中添加瓜尔豆胶0.2 %、0.3 %、0.4%，同时取一组不添加瓜尔豆胶作为对照。分别在 0、10、20、30、40、50、60、70、80、90 d 时用感官评价和测量糊化度的方法分别测量各组样品的品质变化，选出最佳添加量。

1.4.6 成品中改良剂效果的检验

90 d 后选出各组最佳添加量的品质改良剂制成成品冷冻速食马铃薯泥，同时采用一组不添加品质改良剂的冷冻速食马铃薯泥最为对照组。分别在冻藏前和冻藏90 d 后用感官评价、色差仪、糊化度、方法检验其品质的变化。

1.4.7 感官评价的测评标准

考虑马铃薯的色泽、风味、组织、口感4 个指标，评价人员为10 人，采用加权评分法对马铃薯泥进行感官测评。具体评价标准见表1。

表1 马铃薯泥的感官评定测评标准Table 1 Mashed sensory evaluation of mashed potatoes

1.4.8 分光光度计法测定马铃薯泥的褐变指数

取5.0 g 待测马铃薯泥样品与20 ℃蒸馏水按1 ∶10（g/mL）混合，进行 2 min 的打浆混匀处理，然后进行20 min 离心，离心强度为4 500 r/min，取上清液10 mL，于25 ℃保温5 min，最后用分光光度计，在波长420 nm 处测定其吸光值A420。每个数据重复3 次。其中马铃薯泥褐变度以褐变指数表示，公式如下：

褐变指数=10×A420

式中：A420表示待测样品在420 nm 处的吸光值。

1.4.9 色差仪法测定马铃薯泥的褐变程度

L*值取决于样品表而的反射率，表示样品表而的明度。a*和b*分别代表绿（-）红（+）轴和蓝（-）黄（+）轴的色度。马铃薯泥制成圆饼状，进行色差的测定，对数值进行比较分析[7-8]。

1.4.10 马铃薯糊化度的测定

参考酶水解法[9-11]。将马铃薯泥样品1.0 g 置于A1锥形瓶中，另取1.0 g 样品置于A2瓶中，另取B 瓶作为空白。分别加入50 mL 的水，摇匀后，把A1瓶放在电炉上微沸20 min，然后冷却至室温。在各瓶中加入5%的糖化酶5 mL，摇匀后放入50 ℃恒温水浴锅中保温1 h，期间要随时摇动。取出后迅速加入0.1 mol/L 盐酸2 mL终止糖化，将各瓶内反应物用容量瓶定容至100 mL 后过滤。

分别取各滤液10 mL，置于3 个250 mL 的碘量瓶中，准确加入0.1mol/L 碘液10mL，水100 mL 及0.1 mol/L氢氧化钠溶液18 mL，盖严放置15 min。然后迅速加入10%硫酸溶液2 mL。用0.1 mol/L 硫代硫酸钠滴定至无色，记录所消耗的硫代硫酸钠毫升数。做3 次平行试验取平均值。

式中：D 表示糊化度，%；V0表示滴定空白液所消耗硫代硫酸钠的毫升数，mL；V1表示滴定糊化样品所消耗硫代硫酸钠的毫升数，mL；V2表示滴定未糊化样品所消耗硫代硫酸钠的毫升数，mL。

2 结果与分析

2.1 柠檬酸对马铃薯泥冻藏期间品质的影响

2.1.1 柠檬酸添加量对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响

柠檬酸添加量对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响见图1。

图1 柠檬酸添加量对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响Fig.1 Effect of citric acid content on sensory quality of mashed potatoes during frozen storage

由图1可以看出马铃薯泥的感官评分随冻藏时间的延长而下降，其中不添加柠檬酸感官品质下降明显，柠檬酸添加量为0.1%的感官品质最好，冻藏期间在4 组试验中一直保持相对较好的感官品质且下降不明显，在柠檬酸的添加量的单因素试验中，感官品质方面可以确定柠檬酸的最佳添加量为0.1%。柠檬酸主要影响了马铃薯泥的色泽和风味，不添加柠檬酸时，没有酸的风味，风味不佳。柠檬酸添加0.05%和0.15%时感官评分较为接近，初始样品氧化程度较小，风味为感官评分的主要影响因素，0.15%的柠檬酸过酸，因此0.05%的柠檬酸感官评分较好。冻藏过程中，马铃薯泥逐渐氧化，除了风味色泽也影响着感官评分，0.15%的柠檬酸抗氧化效果更好，因此在冻藏过程中0.15 %的柠檬酸感官评分逐渐超过0.05 %的柠檬酸。

2.1.2 柠檬酸添加量对马铃薯泥冻藏期间抗氧化效果的影响

柠檬酸添加量对马铃薯泥冻藏期间抗氧化效果的影响见表2。

表2 柠檬酸添加量对马铃薯泥冻藏期间抗氧化效果的影响Table 2 Effect of citric acid addition on antioxidant effect of mashed potatoes during frozen storage

由表2可以看出未添加柠檬酸的L*值相比添加柠檬酸明显降低，a*、b*值明显增加，褐变指数明显增加，说明添加柠檬酸抗氧化效果明显，柠檬酸能与金属形成惰性的σ-络合物，抑制了氢过氧化物的分解，从而起到了抗氧化的目的。柠檬酸的添加量为0.15%时L*值和褐变指数在冻藏期间一直处于几组中的最大值，a*、b*值在冻藏期间一直处于几组中的最小值，柠檬酸添加量为0.1%时结果与0.15%较接近，并无明显差异。原因可能是柠檬酸添加0.1%时抗氧化效果接近饱和，继续增加柠檬酸添加量，抗氧化效果不会有明显提高。

2.2 抗坏血酸钠对马铃薯泥冻藏期间品质的影响

2.2.1 抗坏血酸钠添加量对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响

抗坏血酸钠添加量对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响见图2。

图2 抗坏血酸钠添加量对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响Fig.2 Effect of sodium ascorbate addition on sensory quality of mashed potatoes during frozen storage

由图2可知，感官评分随着抗坏血酸钠添加量的增加而增加，随时间的延长整体逐渐降低。其中不添加抗坏血酸钠感官评分下降明显，抗坏血酸钠添加量为0.1%的感官品较好，冻藏期间在4 组试验中一直保持相对较好的感官品质且下降不明显，继续增加抗坏血酸钠的添加量，感官评分不会再有明显增加，在抗坏血酸钠的添加量的单因素试验中，在感官品质方面可以确定抗坏血酸钠的最佳添加量为0.1%。

2.2.2 抗坏血酸钠添加量对马铃薯泥冻藏期间抗氧化效果的影响

抗坏血酸钠添加量对马铃薯泥冻藏期间抗氧化效果的影响见表3。

表3 抗坏血酸钠添加量对马铃薯泥冻藏期间抗氧化效果的影响Table 3 Effect of sodium ascorbate on antioxidant activity of mashed potatoes during frozen storage

由表3可以看出未添加抗坏血酸钠的L*值相比添加抗坏血酸钠明显降低，a*、b*值明显增加，褐变指数明显增加，说明添加抗坏血酸钠抗氧化效果明显，抗坏血酸钠被认为是一种较安全可靠有效的抗氧化剂，无副作用。它是强烈还原剂，能够吸收氧，有较佳抗氧化效果。尤其是添加柠檬酸后更有协合效力，减少了过氧化基的生成[12]。抗坏血酸钠的添加量为0.15%时L*值在冻藏期间一直处于几组中的最大值，a*、b*值及褐变指数在冻藏期间一直处于几组中的最小值，抗坏血酸钠添加量为0.1%时结果与0.15%较接近，并无明显差异。原因可能是抗坏血酸钠添加0.1%时抗氧化效果接近饱和，继续增加抗坏血酸钠添加量，抗氧化效果不会有明显提高。

2.3 单硬脂酸甘油酯对马铃薯泥冻藏期间品质的影响

2.3.1 单硬脂酸甘油酯对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响

单硬脂酸甘油酯对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响见图3。

单硬脂酸甘油酯是一种多元醇型非离子型表面活性剂，由于它的结构具有1 个亲油的长链烷基和2个亲水的羟基，因而具有良好的表面活性，能够起乳化、起泡、分散、消泡、抗淀粉老化等作用因此单硬脂酸甘油酯影响了马铃薯泥的色泽和口感。由图3可以看出马铃薯泥的感官评分随冻藏时间的延长而下降，其中不添加单硬脂酸甘油酯感官品质下降明显，单硬脂酸甘油酯加量为0.2%的感官品质最好，冻藏期间在四组试验中一直保持相对较好的感官品质，在单硬脂酸甘油酯的添加量的单因素试验中，在感官品质方面可以确定单硬脂酸甘油酯的最佳添加量为0.2%。

2.3.2 单硬脂酸甘油酯对马铃薯泥冻藏期间抗老化效果的影响

单硬脂酸甘油酯对马铃薯泥冻藏期间抗老化效果的影响见图4。

图3 单硬脂酸甘油酯添加量对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响Fig.3 Effect of glycerol monostearate dosage on sensory quality of mashed potatoes during frozen storage

图4 单硬脂酸甘油酯对马铃薯泥冻藏期间抗老化效果的影响Fig.4 Effect of glycerol monostearate on anti aging effect of mashed potatoes during frozen storage

由图4可看出马铃薯泥的糊化度随冻藏时间的增加而下降，冻藏时间越久，马铃薯泥老化越严重。添加单硬脂酸甘油酯能有效防止马铃薯淀粉老化回生，由图中可看出单硬脂酸甘油酯的最佳添加量为0.2%。添加0.2%与0.3%效果差别不大，原因可能是添加0.2%的单硬脂酸甘油酯已接近饱和，增加单硬脂酸甘油酯的添加量不会再有明显效果。单硬脂酸甘油酯会与直链淀粉作用形成螺旋状复合体。这种复合体将会提高淀粉的糊化温度，并防止已经糊化（α 化）的淀粉分子又自动排列成序，结晶成不溶性的淀粉分子微束，并从淀粉颗粒内部阻止支链淀粉凝聚，防止淀粉的老化、回生，还可减少淀粉的结合水分流失[13]。

2.4 羧甲基纤维素钠对马铃薯泥冻藏期间品质的影响

2.4.1 羧甲基纤维素钠对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响

羧甲基纤维素钠对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响见图5。

图5 羧甲基纤维素钠对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响Fig.5 Effect of sodium carboxymethyl cellulose on sensory quality of mashed potatoes during frozen storage

由图5可知添加羧甲基纤维素钠能够改善马铃薯泥的感官品质，随着冻藏时间的延长，马铃薯泥的感官评分逐渐下降，不添加羧甲基纤维素钠的马铃薯泥随冻藏时间延长感官评分下降明显，添加量为0.2%时马铃薯泥的感官品质最好，羧甲基纤维素钠主要影响了马铃薯泥的口感，羧甲基纤维素钠具有水化作用，在含淀粉食品中，可以起到组织改良的作用，而且可以使水分不易挥发，可提高产品产量，增加口感[14]。可使马铃薯泥的硬度降低，黏性、咀嚼性降低，还可防止淀粉老化回生从而改变马铃薯泥的口感。

2.4.2 羧甲基纤维素钠对马铃薯泥冻藏期间抗老化效果的影响

羧甲基纤维素钠对马铃薯泥冻藏期间抗老化效果的影响见图6。

由图6可看出羧甲基纤维素钠的添加能够有效防止马铃薯泥在冻藏期间的老化，不添加羧甲基纤维素钠马铃薯泥的糊化度随冻藏时间下降明显，羧甲基纤维素钠的添加量为0.2%时糊化度最高且随冻藏时间延长下降不明显，由此可确定羧甲基纤维素钠的最佳添加量为0.2%。羧甲基纤维素钠通过侧链结构抑制淀粉在贮藏过程中的老化。拥有较强淀粉保水、增稠、乳化及悬浮的作用[15]，有一定的亲水性和复水性[16]，溶于水后侧链的羧甲基能抑制直链淀粉在老化过程中形成氢键；且分子链上的羧甲基与钠离子解离后，导致分子间静电斥力增强，增加凝胶的溶胀度[17]，因此能够有效的降低马铃薯泥在冻藏期间的老化程度。

图6 羧甲基纤维素钠对马铃薯泥冻藏期间抗老化效果的影响Fig.6 Effect of sodium carboxymethyl cellulose on the anti aging effect of mashed potatoes during frozen storage

2.5 瓜尔豆胶对马铃薯泥冻藏期间品质的影响

2.5.1 瓜尔豆胶对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响

瓜尔豆胶对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响见图7。

图7 瓜尔豆胶对马铃薯泥冻藏期间感官品质的影响Fig.7 Effect of guar gum on sensory quality of mashed potatoes during frozen storage

由图7可看出瓜尔豆胶能够明显改善马铃薯泥的感官品质，在马铃薯泥中添加瓜尔豆胶能够改变其组织状态，使马铃薯泥黏度增加，还可以通过防止马铃薯泥在冻藏过程中的老化从而改善其口感。在感官品质方面，添加0.3%的瓜尔豆胶感官品质最好，瓜尔豆胶添加量小于0.3%易老化口感不好，添加量多于0.3%会造成马铃薯泥过于黏稠，因而影响口感。因此瓜尔豆胶的最佳添加量为0.3%。

2.5.2 瓜尔豆胶对马铃薯泥冻藏期间抗老化效果的影响

瓜尔豆胶对马铃薯泥冻藏期间抗老化效果的影响见图8。

图8 瓜尔豆胶对马铃薯泥冻藏期间抗老化效果的影响Fig.8 Effect of guar gum on anti aging effect of mashed potatoes during frozen storage

由图8可看出瓜尔豆胶可以有效防止马铃薯泥冻藏期间的老化，最佳添加量为0.2%，添加0.3%的瓜尔豆胶与添加0.2%差异不明显。因瓜尔豆胶是直链大分子，添加如淀粉体系中时，瓜尔豆胶链上的羟基具有提高淀粉凝胶持水力的作用，从而对淀粉凝胶的储藏性及蒸煮特产生影响，一次达到抑制凝胶老化的目的[15]。瓜尔豆胶作为高分子量的水解胶体多糖其抗老化的原因可能是其分子中的羟基与淀粉链上的羟基及周围的水分子可通过形成大量氢键达到抗老化效果。

2.6 成品中改良剂效果的检验

成品中改良剂效果的检验结果见表4。

表4 成品中改良剂效果的检验Table 4 Test of modifier effect in finished products

由表4可以看出冻藏前不添加改良剂与添加改良剂的各项评定结果差别相对较小，但在冻藏90 d 后添加改良剂的各项评定结果明显优于不添加改良剂，在0 d 各项指标的差别是由短期氧化和回生造成，90 d 后的差别是由长期氧化和回生造成，由此可见添加改良剂的抗氧化效果和抗老化效果显著，能够明显改善马铃薯泥在冻藏期间的感官品质。

3 结论

马铃薯泥的抗氧化试验中，柠檬酸的最佳添加量为0.2%，抗坏血酸钠的最佳添加量为0.2%。马铃薯泥的抗老化试验中，单硬脂酸甘油酯的最佳添加量为0.2%羧甲基纤维素钠的最佳添加量为0.2%，瓜尔豆胶的最佳添加量为0.3%，通过单因素试验和成品检验可得知在此条件下的马铃薯泥在冻藏期间能够有效的抗氧化抗老化，且颜色淡黄，口感美味，组织细腻，营养丰富，具有一定的营养价值和市场前景。