希森6号马铃薯预炸薯条在冻藏过程中品质变化研究

唐小航，姜启兴，*，胡柏耿，孙莎莎，赵伟，刘晓丽

（1.江南大学食品学院，江苏无锡214122；2.江苏省食品安全与质量控制协同创新中心，江苏无锡214122；3.乐陵希森马铃薯产业集团有限公司，山东乐陵253600；4.国家马铃薯工程技术研究中心，山东乐陵253600）

马铃薯是中国第四大粮食作物，其营养丰富、加工价值高。2015年我国提出了马铃薯主粮化战略政策，种植面积逐年增加[1]。我国的马铃薯消费以鲜食为主，占马铃薯消费总量的60%～70%，加工比率仅占10%～15%，远低于英美等国家60%左右的加工比率[2]。2017年和2018年，我国鲜薯市场销售极为疲软，连续两年价格低迷，这促使各地马铃薯产业加速转型升级，加大加工利用比率成为解决马铃薯销售的重要途径之一[3]。薯条是马铃薯加工产品中一个重要的品类，随着国内快餐行业的快速发展，薯条的消费数量也逐年增加，我国进口的薯条数量也不断增加[4]。开展薯条的加工研究，对提高马铃薯的利用率进而实现增值、促进区域经济的发展具有重要意义[5]。

冻藏可以抑制食品中微生物的生长，降低酶活性及水分活度，预炸后的薯条经速冻后通过冻藏才能具有一定的货架期。美国2017年用于冷冻薯条加工的马铃薯达到了791.48万吨，我国2018年速冻薯条的产量达到了29万吨，但市场需求量大概40万吨左右，缺口主要依靠进口来解决，内蒙古等地已开始建设新的加工工厂增大产能[3-4]。目前，我国适合速冻薯条加工的品种较少，优选合适的加工品种也是促进速冻薯条行业发展的重要问题[5]。本研究在前期工作的基础上，以希森6号马铃薯为原料，研究其预炸薯条在-18℃的商业冻藏温度下最为直观的色泽、质构、感官的变化情况，并与市售产品进行感官和营养品质比较，以为希森6号马铃薯预炸薯条是否适合大规模的工业化生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 原料及试剂

希森6号马铃薯：乐陵希森马铃薯产业集团有限公司；薯条：市售；精密pH试纸：上海三爱思试剂有限公司；3，5-二硝基水杨酸、氢氧化钠、盐酸、丙三醇、乙醚、石油醚等（以上试剂均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 试验设备与仪器

GR-600型马铃薯切片机：诸城市高然机械有限公司；TA-XTPlus物性分析仪：英国SMS公司；HeraclesⅡ快速气相色谱电子鼻：法国Alpha MOS S.A有限公司。

1.3 速冻薯条的加工工艺

希森6号马铃薯→清洗→切条（切成10mm×10mm的长条）→水洗→预煮（料水质量比1∶3，95℃预煮3 min）→烘干（70℃干燥40 min）→预炸（180℃预炸2 min）→冷冻（-35℃鼓风冻结30 min）→真空包装→冻藏（-18℃）。

1.4 方法

1.4.1 薯条的质构剖面分析（texture profile analysis，TPA）

将不同冻藏时间的薯条经复炸后（160℃复炸90s）进行物性指标的测定，参考卫学青、刘亚平等[6-7]方法并适当修改。根据马铃薯的特点，采用36R探头测定，测试条件为：探头下降速率1 mm/s，探头上升速率1 mm/s，压缩比率40%，触发值5 g。试验进行14次，以硬度大小排序，排除掉硬度最大的3组数据以及硬度最小的3组数据，采用另外8组数据。

1.4.2 色差测定

将不同冻藏时间的薯条解冻后进行色差分析，参考卫学青等[6]方法，用UltraScan Pro1166色差仪测定各个储藏时间点马铃薯的 L*（亮度）、a*（红绿值）、b*（蓝黄值）值。平行测定10次。

1.4.3 贮藏过程中马铃薯的气味分析

依据王辉等[8]的方法，具体参数依据设备差异略做调整，将不同冻藏时间的薯条经复炸后进行气味分析，具体参数为：检测时间60 s清洗时间90 s，测样时间100 s，间隔1 s，自动调零时间5 s，传感器室流量300 mL/min。运用PEN3型传感器配套的Winmuster软件对数据进行主成分分析，平行测定3次。

1.4.4 冻藏过程中马铃薯的感官分析

感官评定人员总数为24人，所有参与感官评定的人员均有较好的食品学科基础，接受过系统的感官评定培训。参照GB/T 12311-2012《感官分析方法三点检验法》[9]，用三点检验法检验鲜炸薯条与储存180 d后复炸薯条是否存在感官上的差异；参照GB/T 12310-2012《感官分析方法成对比较检验》[10]，用成对比较检验法检验储存180 d后复炸薯条与市售产品哪个更受消费者欢迎。

1.4.5 预炸薯条营养品质的测定

测定刚预炸后希森6号薯条以及市售薯条的营养指标：干物质含量测定参照GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的直接干燥法[11]；还原糖含量测定采用3，5-二硝基水杨酸比色法[12]；淀粉含量测定参照GB 5009.9-2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》中的酸水解法[13]；蛋白质含量采用GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法[14]，各项指标平行测定3次。

1.5 数据处理

组间差异比较采用SPSS 21软件进行单因素均值分析，检测限设定为0.05，绘图采用Office 2013软件。

2 结果与分析

2.1 冻藏时间对油炸后薯条质构的影响

质构是反映产品品质好坏的关键指标，在冷冻保藏过程中，随着贮藏时间的延长，容易对产品的质构产生影响[15]。图1～图6是不同贮藏时间的薯条经复炸后进行的质构剖面分析情况。可以看出，整体而言，凝聚性、弹性和咀嚼性等指标在冻藏初期均有比较显著地变化，特别是在前4周，4周以后变化则基本趋于平稳。这可能主要是由于在冷冻初期，原料从常温变成冷冻态，在冻结过程中，由于冰晶的作用，导致薯条细胞结构的变化，从而影响产品的品质。随着冻藏时间的延长，相关结构的变化趋于稳定，从而对产品质构的影响也就不明显。

2.1.1 冻藏时间对油炸薯条硬度、凝聚性、弹性和咀嚼性的影响

薯条在贮藏期间硬度的变化见图1。

图1 贮藏时间对炸后薯条硬度的影响Fig.1 Changes in hardness of French fries during storage

由图1可知，与储存0周的新鲜炸制薯条相比，贮藏1周后薯条的硬度值略有下降，但随着贮藏时间的增加，其硬度值也随之略微增加，当贮藏时间达到6周，薯条的硬度值为935.69 g。当贮藏时间高于6周时，薯条的硬度值较第6周略有降低，但变化不显著。整体而言，薯条在储藏过程中的硬度维持在900 g左右，储藏期间薯条硬度未发生显著变化。

薯条在贮藏期间凝聚性的变化见图2。

由图2可知，在贮藏的前两周，薯条的凝聚性相比于对照组有显著增加，其凝聚性分别达到0.57和0.61。当贮藏时间达到第4周时，薯条的凝聚性急剧下降至0.39，第4周以后，薯条的凝聚性基本维持在0.35～0.4之间，与对照组水平相接近。

薯条在贮藏期间弹性的变化见图3。

图2 贮藏时间对炸后薯条凝聚性的影响Fig.2 Changes in cohesiveness of French fries during storage

图3 贮藏时间对炸后薯条弹性的影响Fig.3 Changes in elasticity of French fries during storage

由图3可知，薯条在储藏过程中的弹性大小基本可分为两个层次，在0～2周，薯条的弹性较大，在0.75左右；到第4周后，薯条的弹性迅速下降至0.6左右，并在接下来的储藏时间内保持稳定。

薯条在贮藏期间咀嚼性的变化见图4。

图4 贮藏时间对炸后薯条咀嚼性的影响Fig.4 Changes in chewiness of French fries during storage

由图4可知，咀嚼性的变化趋势基本与凝聚性、弹性的趋势是一致的，前2周呈增大趋势，第2周达到365 g，随后开始下降，到4周后，随着储藏时间的延长，虽数据略有波动，整体呈轻微下降趋势，咀嚼性仅从第4周的210 g下降到第21周的195 g。

2.1.2 冻藏时间对油炸薯条回复性和黏着性的影响

薯条在贮藏期间回复性的变化见图5。

图5 贮藏时间对炸后薯条回复性的影响Fig.5 Changes in resilience of French fries during storage

由图5可知，在贮藏的前2周回复性增大，随后开始下降，到第4周后，回复性低于新鲜炸制薯条，随后随着贮藏时间的增加，样品的回复性虽有波动，但整体基本稳定在0.1左右。

薯条在贮藏期间黏着性的变化见图6。

图6 贮藏时间对炸后薯条黏着性的影响Fig.6 Changes in adhesiveness of French fries during storage

由图6可知，对照组的黏性为-6.25，冻藏1周内薯条的黏着性无显著变化，1周后薯条的黏着性快速下降，当贮藏时间达到6周时，马铃薯的黏性为-31.94。贮藏时间大于6周后，薯条的黏着性处于相对稳定的状态。

从预炸薯条的TPA分析可见，在冻藏过程中，质构指标的变化主要发生在冻藏的初期，即前1周～前2周，到第4周后虽有波动或下降，但基本保持稳定，这可能是冻藏初期薯条由未冻（对照组）到冻结，冰晶的生成和变化破坏了薯条原有的结构，预炸时糊化的淀粉缓慢返生，从而导致内聚性、弹性、黏着性等指标上升，随着冻藏时间延长，相关结构的变化趋于稳定，最后各指标整体趋稳[15-16]。

2.1.3 冻藏期间预炸薯条质构指标间的相关性

冻藏期间预炸薯条不同质构指标间的相关性见表1。

由表1可知，在冻藏期间，硬度与凝聚性和回复力呈负相关；黏着性与弹性呈正相关；弹性与凝聚性和回复性呈正相关，与咀嚼度呈显著正相关；凝聚性与咀嚼度和回复性呈显著正相关；咀嚼度与回复性呈显著正相关。由相关性分析结果可知，在冻藏期间，薯条的弹性、凝聚性、咀嚼性和回复性的变化趋势基本一致[17]。

表1 冻藏期间预炸薯条不同质构指标间的相关性Table 1 Correlation between different texture indexes of pre fries during frozen storage

2.2 冻藏时间对薯条色泽的影响

对于冻藏销售的预炸薯条而言，如果冻藏过程中色泽发生太大的变化，将直接影响消费者购买的欲望。因此，对色泽的影响直接采用速冻解冻后的薯条进行分析，结果见图7～图9。图7是薯条储藏过程中L*值变化情况。

图7 贮藏时间对炸后薯条L*值的影响Fig.7 Changes in L*value of French fries during storage

L*值表示物体的明亮度，0～100表示从黑色到白色[18]，由图7可见，预炸后的马铃薯在储藏过程中亮度在前6周下降较为明显，在感官上观察也发现冷冻薯条在储藏前期略有褐变的趋势。但6周之后马铃薯的亮度变化较小，基本趋于稳定。图8是薯条储藏过程中a*值变化情况。

a*值代表物体的红绿色，正值表示红色，负值表示绿色[18]，从图8可知，呈轻微由红变绿的趋势，薯条在冻藏前8周，a*值在-1～3的范围之内轻微波动，随后稳定在-1～0之间变化不显著，颜色的转变可能与薯条的轻微褐变有关。图9是薯条储藏过程中b*值变化情况。

图8 贮藏时间对炸后薯条a*值的影响Fig.8 Changes in a*value of French fries during storage

图9 贮藏时间对炸后薯条b*值的影响Fig.9 Changes in b*value of French fries during storage

b*值表示黄蓝色，正值为黄色，负值为蓝色[18]，从图9可知，马铃薯的整体色泽为黄色，在储藏过程特别是初期有轻微波动，后期相对稳定，个别组别的波动也可能是原料本身的差异引起的，整体而言b*值基本维持在30左右波动，随着冻藏期的延长无明显下降趋势。

薯条在冻藏过程中的色泽变化主要表现在储存前6周亮度的降低，亮度的降低在很大程度上与褐变相关，预炸后薯条褐变的原因可能是多酚氧化缩合，多酚化学性质相当活泼，很易氧化成为苯醌，而苯醌是非常强烈的亲电子基团，极易与亲核基进行诸多不同的反应[19]。

2.3 冻藏时期对薯条气味的影响分析

对冻藏30、70、180 d后复炸的薯条与鲜炸薯条进行电子鼻响应值主成分分析（principal component analysis，PCA）和判别因子分析（discriminant factor analysis，DFA）。

图10为薯条冻藏过程中气味主成分分析图。

由图10可知，第一主成分PC1的贡献率为79.18%，第二主成分PC2的贡献率为15.54%，判定指数D1为93%，说明电子鼻能较好地区分出不同储藏时间下马铃薯气味的变化情况。

为了更好地区分不同样品之间的差异，采用了判别因子分析（DFA）方法，结果见图11。

图10 薯条贮藏期间的气味变化PCA图Fig.10 PCA chart of odor changes during storage of French fries

图11 薯条贮藏期间的气味变化DFA图Fig.11 DFA chart of odor changes during storage of French frie

由图11可知，DFA对样品的区分指数分别为60.38%（DF1）和 38.75%（DF2），累计区分指数达到了99.13%，说明DFA分析可以较好地区分不同储藏时间的薯条[20]。

冻藏180 d的薯条与0 d的风味差异较小，表明长时间冻藏可能对薯条的风味影响不大，但也发现冻藏30 d及70 d的与0 d的风味比较有一定的差异，这可能是由于冻藏30 d和冻藏70 d的薯条与对照组不是同一天测试导致的系统误差，也可能是由于原料批次不同或油炸用油差异等引起的，这也提示我们在薯条的加工与贮藏过程应注意所有加工条件的一致性，以确保风味等品质始终如一。

2.4 冻藏后薯条感官评定分析

对冻藏180 d后的薯条与新鲜加工的薯条复炸后进行差异性评价，感官分析方法采用三点检验法，感官评定结果见表2。

表2 三点检验试验结果Table 2 Triangle experiment results

根据GB/T 12311-2012《感官分析方法三点检验》附录A中表A.1，样品有显著性差异的最小正确答案数见表3。

表3 三点检验确定存在显著性差别所需最少正确答案数（n=24）Table 3 Critical value of the maximum value of the positive answer under different significance levels of the paired comparison test（bilateral test，24 groups）

由表3可知，在α从0.2到0.001所有风险水平，最小正确答案数为11～16，从表2感官评定结果可知，24位感官评定人员判断正确数为9，显然9＜11，说明在α从0.2到0.001所有风险水平，均未检测到两个样品之间存在显著性差异。当然根据国标建议，如需进一步检验确定两个样品“相似”最好需要进一步扩大感官评定样本数到30以上[9]。

2.5 与市售产品喜好度及营养指标比较分析

对冻藏180 d后的薯条与市售薯条进行感官评定喜好度分析，采用成对比较检验法，感官试验结果见表4。

表4 成对试验结果表Table 4 Results of paired experiments

根据GB/T 12310-2012《感官分析方法成对比较检验》附录A中表A.1，24位感官评定员进行试验，单边成对检验推断出感官差别存在所需的最少正确答案数见表5。

表5 成对比较试验不同显著水平下肯定答案最大值的临界值（单边检验，n=24）Table 5 Critical value of the maximum value of the positive answer under different significance levels of the paired comparison test（bilateral test，24 groups）

由表4可知24位感官评定人员中有17人认为样品A（试验样品）的总体感官更好，表5中可见在0.05风险水平肯定答案数为17，也就是说，本试验样品与市售产品在0.05风险水平感官存在差别，本试验样品更好[10]。

希森6号预炸薯条与市售薯条营养品质比较结果见表6。

表6 希森6号预炸薯条与市售薯条营养成分比较Table 6 Comparison of nutritional components between pre fries of Xisen 6 and commercial fries

营养指标分析表明，希森6号预炸薯条干物质含量比市售薯条高36.9%，淀粉含量高32.8%，薯条的干物质含量越高越利于储存，淀粉含量越高则越利于白度的提升；希森6号预炸薯条与市售薯条的蛋白质含量相当，均在6.5%左右（干基），马铃薯蛋白富含人体所需的8种氨基酸，属于优质蛋白[21]；希森6号薯条相较于市售薯条有更高的还原糖含量，还原糖在高温下易于与氨基酸产生美拉德反应，进而影响薯条的口感和色泽，但希森6号马铃薯的还原糖含量仍低于0.3%，符合炸条要求[22]。

3 结论

1）希森6号预炸薯条的质构变化主要发生在0～4周。薯条的咀嚼性、回复性、弹性和凝聚性的变化趋势基本一致，0～2周上升，2周～4周下降，第4周以后基本稳定；咀嚼性从287上升至387再下降至210后维持稳定；回复性从0.12上升至0.25再下降至0.11后维持稳定；弹性由0.75下降至0.60后维持稳定；凝聚性从0.4上升至0.6再下降至0.39后维持稳定。

2）希森6号预炸薯条的色泽变化主要发生在0～第6周。薯条的L*值在0～6周呈下降趋势，从78下降至63，第6周后基本趋于稳定，感官上可察觉到轻微褐变；a*值和b*值则呈轻微波动变化，整体变化不显著。

3）希森6号薯条在冻藏过程中气味变化不明显，整体感官优于市售产品。冻藏180 d后复炸的薯条与鲜炸薯条在0.2到0.001风险水平之间均未检测出存在显著性差异；与市售冷冻薯条相比在0.05风险水平感官差别存在，感官品质评价认为希森6号马铃薯预炸薯条样品优于市售冷冻薯条的人数占70.8%。

4）希森6号预炸薯条的营养品质较好。希森6号预炸薯条干物质含量比市售薯条高36.9%，淀粉含量高32.8%，蛋白质含量与市售薯条相当，其还原糖含量为0.28%，符合炸条要求。

总体而言，希森6号马铃薯在冻藏过程中品质基本稳定，受欢迎程度显著高于市售速冻薯条产品，且具有较好的营养品质，具有大规模商业化生产的潜力。