不同食用木薯品种（系）鲜食加工适宜性研究

陆柳英 王颖 曹升 尚小红 陈颖慧 肖亮 严华兵

摘  要：为研究不同木薯品种的鲜食加工适宜性，以12份食用品种（系）为材料，加工成蒸木薯、木薯汁、木薯羹进行品质特性鉴定和感官评价，应用相关性分析和主成分分析等手段综合评价各品种（系）适宜性，分析其主要影响因子。结果表明，15个蒸木薯品质评价性状共提取了5个主成分，色度值a*、色度值b*、纤维感、综合评价、弹性、硬度和胶着性起主要作用;10个木薯汁品质评价性状提取了3个主成分，色泽、组织状态、pH和黏度共4个性状起主要作用;5个木薯羹感官评价性状共提取了2个主成分，感官综合评价和面度共2个性状起主要作用。另外，蒸木薯主要品质评价指标受到鲜薯淀粉、干物质、粗纤维和蛋白质含量的影響，木薯汁主要品质评价指标受鲜薯蛋白质、可溶性糖和直链淀粉含量的影响。12个品种（系）中P3适宜作为水果木薯，M33、M9、ST、NK-10适用于蒸木薯，ST、P9、M11、P3适宜作为木薯汁加工原料，M9、M11、ST、NK-10适宜作为木薯羹加工原料。

关键词：食用木薯;营养成分;鲜食加工;感官评价;主成分分析

中图分类号：TS215      文献标识码：A

Fresh Tuber Processing Suitability of Different Edible Cassava Cultivars

LU Liuying1， WANG Ying2， CAO Sheng1， SHANG Xiaohong1， CHEN Yinghui1， XIAO Liang1，3，

YAN Huabing1，3

1. Cash Crops Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007， China; 2. Institute of Agro-products Processing Science and Technology， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007， China; 3. State Key laboratory of Non-Food Biomass and Enzyme Technology， Nanning， Guangxi 530007， China

Abstract： In order to study the fresh tuber processing suitability of different cassava cultivars， 12 edible cultivars were processed into steamed cassava， cassava juice and cassava soup for quality characteristics identification and sensory evaluation. The suitability of cultivars were comprehensively evaluated by associatied analysis and principal component analysis， and the main impact factors were analyzed. Five components were extracted from 15 quality evaluation traits of steamed cassava. Of them， chroma a*， chroma b*， fiber sensation， evaluation， springiness， hardness and gumminess played the key role in fresh tuber processing. Three components were extracted from 10 quality evaluation traits of cassava juice， and the color， texture， pH value and viscosity played the key role in fresh tuber processing. Two components were extracted from five sensory evaluation traits of cassava soup， and evaluation， smoothness played the key role in fresh tuber processing. In addition， the main quality evaluation indexes of steamed cassava were affected by the content of starch， dry matter， crude fiber and protein in fresh tuber. The main quality evaluation indexes of cassava juice were affected by the content of protein， soluble sugar and amylose in fresh tuber. Among the twelve cultivars， P3 was suitable for fresh consumption， M33， M9， ST and NK-10 were suitable for steaming cassava. ST， P9， M11 and P3 were suitable for processing cassava juice. M9， M11， ST and NK-10 were suitable for processing cassava soup.

Keywords： edible cassava; nutrition ingredient; fresh tuber processing; sensory evaluation; principal component analysis

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.06.031

木薯（Manihot esculenta Crantz）是大戟科木薯属植物，耐旱抗贫瘠，广泛种植于非洲、美洲和亚洲等100余个国家或地区，是世界三大薯类作物之一，全球第六大粮食作物，热区第三大粮食作物，被誉为“淀粉之王”“地下粮仓”，是世界7亿～8亿人赖以生存的粮食[1]。

木薯用途广泛，其块根可食用或作为工业原料生产淀粉、变性淀粉、酒精等，叶片可作为饲料或用于提取叶蛋白，茎秆可做培育基质和纤维原料[2]。按块根用途可将木薯品种分为食用和工业型品种[3]。木薯块根中含有生氰糖苷，其会分解释放出有毒物质氢氰酸（HCN）。木薯鲜薯HCN含量因品种不同而有较大差异，当HCN含量低于50 mg/kg时，不用泡水即可食用，口感也较好[4]。国际上将鲜薯HCN含量低于50 mg/kg的木薯称为甜木薯，即食用木薯。随着国内外对食用木薯营养成分的进一步研究，发现食用木薯具有高淀粉、低糖、低脂、富含膳食纤维的特点，且维生素C和钙、锌、镁、钾等矿物质含量较高，长期食用可为人体补充多种微量元素，改善人们的日常膳食结构。且木薯种植成本低，病虫害少，易于打造天然有机绿色产品。随着人们生活水平的提高，对物质生活有了更加多样化和功能化的需求，木薯作为一种特色薯類杂粮在美食界崭露头角。

木薯食品开发利用广泛，可蒸煮烹炸制作各种食用木薯菜肴或加工成食用木薯全粉制作烘烤食品、膨化食品等，但不同的木薯品种，品质与加工特性不同，适宜加工的产品也随之有差异[5]。本文选取12个木薯品种（系）鲜薯进行营养成分分析，并加工成蒸木薯、木薯汁、木薯羹（木薯糖水）等木薯鲜食产品，进行品质特性鉴定和感官评价，以期筛选出适宜不同加工方式的优良木薯品种（系）。

1  材料与方法

1.1  材料

1.1.1  材料与试剂  参试材料为12个食用木薯品种（系）成熟期鲜薯。12个品种（系）分别为：NZ199、SC9、NK-10、P1、P2、P3、P9、M9、M11、M13、M33、ST。碳酸钠、苦味酸、甲苯均为国产分析纯。

1.1.2  仪器与设备  CT3质构仪（美国Brookfield公司）、NH300型色差仪（深圳市三恩驰科技有限公司）、NDJ-8S数显黏度计（上海尼润智能科技有限公司）、6350酸度计（美国Jenco上海任氏电子有限公司）、TD-45手持式糖度计（浙江托普云农科技股份有限公司）、CC-110A自动恒温水浴锅（德国Huber公司）、JJ500电子天平（常熟市双杰测试仪器厂）等。

1.2  方法

1.2.1  食用木薯鲜薯品质指标的测定  鲜木薯去皮洗净，切成1.5 cm厚的薯块，拍照，利用色差仪测定鲜薯块色度值;参照曾文丹等[6]的方法测定氢氰酸（HCN）含量。

采集新鲜木薯块根，送样至广西益谱检测技术有限公司检测鲜薯含水量、干物质含量、淀粉（直链和支链）含量、蛋白质含量、可溶性糖含量和粗纤维含量。其中，水分和干物质含量检测参照GB/T 5009.3—2016，鲜薯淀粉（直链和支链）含量检测参照GB/T 5009.9—2016，可溶性糖含量检测参照NY/T 1278—2007，蛋白质含量检测参照GB/T 5009.5—2016，粗纤维含量检测参照GB/T 5009.10—2003。

1.2.2  蒸木薯品质指标测定与评价  鲜木薯去皮洗净，切成6 cm长段，放入蒸锅中大火隔水蒸，蒸锅上汽后转中火30～40 min。拍照后，采用色差仪测定蒸薯块色度值，利用质构仪测定和评价蒸薯块的硬度、内聚性、弹性、咀嚼性和胶着性指标，采用8人组成的评定小组进行品鉴，参考评价标准表1。

1.2.3  木薯汁品质指标测定与评价  取去皮洗净的鲜木薯200 g，切成5 cm左右长段，隔水蒸30～40 min后，将蒸熟的木薯去除中间的纤维硬芯。取200 g蒸好的木薯，放入打浆机中，加入饮用水800 mL，用打浆机搅打5 min至细腻顺滑。拍照，采用色差仪测定木薯汁色度值，采用数显黏度计测定黏度，采用酸度计测定pH，采用糖度计测定可溶性固形物含量，采用8人组成的评定小组进行品鉴。木薯汁4个感官评价项目（色泽、风味、口感、组织状态）参考标准及评分如下：

优（20～25分）：色泽乳白色或浅黄色，有光泽，色泽均匀;木薯特殊风味浓郁;无苦味，口感细腻、爽滑;液体分布均匀，呈乳浊状，流动性好。

良（15～19分）：色泽较均匀，光泽度一般;有木薯风味;口感较细腻、较爽滑，有轻微的苦味;有絮状物质出现。

一般（0～14分）：无光泽，不均匀;木薯风味弱，有异味;有苦味感，口感粗糙、不爽口;有明显沉淀、结块或分层现象。

1.2.4  木薯羹制作与评价  取去皮洗净的鲜木薯200 g，切5 cm方块并去掉中间的纤维硬芯，放入高压锅中，加入600 mL清水大火煮。高压锅上汽后，转小火15 min，揭开锅盖添加适量红糖，熬至汤汁变浓稠。拍照，采用8人组成的评定小组进行品鉴，评价标准参考表1中的香度、黏度、面度、纤维感、评价共5项指标。最终得分=（香度+黏度+面度+纤维感+评价）/5。

1.3  数据处理

采用Excel 2013软件计算平均值、标准差，SPSS Statistics 25.0软件对试验数据进行方差分析、主成分分析和相关性分析。

2  结果与分析

2.1  木薯鲜薯品质特性分析与品种（系）评价

2.1.1  鲜木薯色度比较分析  由各品种（系）鲜木薯色度值检测结果可见，鲜木薯以b*值为主色调，b*值越大，黄色源占的比例相对越大;a*值（红色源）影响相对较小（表2）。NZ199、M9、M11、M13、M33、ST鲜木薯L*值（亮度值）较高，差异不显著，肉眼观察薯肉为白色;P1、NK-10、SC9间L*值差异不显著，薯肉呈现淡黄色;L*值P2>P3>P9，差异显著，可观察到颜色逐渐加深。部分品种（系）鲜木薯薯肉颜色如图1所示。

2.1.2  不同品种（系）木薯鲜薯营养成分分析  通过对12个品种（系）木薯鲜薯的营养品质指标进行检测，结果显示，12个品种（系）氢氰酸含量均在50 mg/kg以下（表3），均为食用型品种（系）。各品种（系）营养成分差异较大，优势特色明显，如：M9蛋白质含量最高，达4.35%;P3可溶性糖含量最高，达6.44%，但淀粉含量仅为23.8 g/100 g;P1粗纤维含量最高（达3.3%），而M9、M11粗纤维含量最低，仅为1.4%;M33淀粉含量占干物质含量的92.0%;M9支链淀粉含量占总淀粉含量的92.1%，NK-10支链淀粉含量占总淀粉含量的91.91%。

2.2  蒸木薯品质特性分析与品种（系）评价

2.2.1  蒸木薯色度比较分析  由表2可见，蒸木薯以b*值为主色调，a*值影响相对较小。色泽表现上比鲜木薯更鲜明，品种（系）间差异更明显。NK-10中心部位与边缘部位的色度L*、a*、b*值均差异显著。SC9和P9的b*值均较高，二者差异不显著，但P9的a*值（7.35）与SC9的a*值（5.09）间差异显著，因此，虽然2个品种（系）均表现为橙黄色，但P9的橙色部分大于SC9。部分品种（系）蒸木薯薯肉颜色如图1所示。

2.2.2  蒸木薯质构指标分析  由表4可以看出，同等条件处理后不同品种（系）的蒸木薯在质构上存在较大差异。NZ199和M33的硬度最大，NK-10内聚性最强，M9的弹性和胶着性最好，与其他品种（系）相比均差异显著;M13咀嚼性最强，但与SC9、NK-10、M9、M11、M33和ST间差异不显著。

2.2.3  蒸木薯感官评价分析  感官指标是描述和判断食品质量最直观的指标，直接影响人们对该品种（系）加工品质优劣的判断[7]。本研究分别从7个方面对蒸木薯感官进行评分，结果见表5。

从苦度值看，仅NZ199、M9、M13表现为微苦;从纤维感看，仅NZ199有少量纤维感。M33香度值最高;ST甜度值最高;M11黏度值最高;NK-10面度值最高。最终得分以M33、NK-10、ST较高，分别为3.49、3.46、3.41。

2.2.4  不同品种（系）蒸木薯影响因子主成分分析  对12个木薯品种（系）蒸木薯的品质、质构、感官指标等共15个性状进行主成分分析，采用分析-降维-因子方法得到特征值大于1的主成分5个（PC1～PC5），累计方差贡献率为89.329%（表6）。其中第1主成分贡献率为32.030%，主要为色度a*值和b*值;第2主成分贡献率为29.622%，主要包括感官的纤维感和综合评价;第3主成分贡献率为11.974%，主要为质构指标中的弹性;第4主成分贡献率为8.957%，主要为质构性状中的硬度;第5主成分贡献率为6.746%，主要为胶着性。以上分析表明，PC1～PC5包括的7个性状，可作为蒸木薯品质鉴定的主要评价指标。

将15个指标成分矩阵主成分得分除以提取载荷获得载荷矩阵，计算各主成分得分，并按照各主成分的方差贡献率进行加权平均，获得12个品种（系）的综合得分见表7。从表中可以看出，M33得分最高，为0.667;M9、ST、NK-10次之，分别得分0.618、0.533、0.431。研究结果证明，M33、M9、ST、NK-10用于蒸木薯效果较好。

2.2.5  不同品种（系）蒸木薯加工特性与鲜薯营养成分相关性分析  对12个品种（系）蒸木薯加工特性主要影响因子与鲜薯营养成分进行相关性分析，结果显示蒸木薯a*值与鲜薯干物质含量、淀粉含量显著相关，相关系数分别为–0.680、–0.588;胶着性与蛋白质含量、粗纤维含量间呈显著相关关系，相关系数分别为0.605、–0.583（表8）。由此可见，蒸木薯品质评价主要受鲜薯淀粉、干物质、粗纤维和蛋白质含量的影响。

2.3  木薯汁品质特性分析与品种（系）评价

2.3.1  木薯汁色度比较分析  由表2可见，木薯汁也是以b*值为主色调，a*值影响相对较小。P3与P9的a*值差异不显著，分别为0.58、0.48，显著高于其他品种（系）木薯汁;P9的b*值最大，与SC9、P3间差异显著;P3与P9木薯汁表现为橙黄色，SC9木薯汁主要表现为黄色。部分品种（系）木薯汁颜色如图1所示。

2.3.2  木薯汁品质指标分析  由表4可见，各品种（系）制作的木薯汁在黏度和pH方面差异较大，ST、P9黏度值较高，分别达到3463.330、3375.0;NZ199、M11、M13和ST的pH為弱酸性，M33为中性，其余为弱碱性;P2与M13固形物含量最高，分别达到8.50%和8.47%。

2.3.3  木薯汁感官评价分析  从4个方面对木薯汁感官进行评分，结果见表5。P3、P9在色泽上获最高评分，M33、ST在风味和口感上获较高评分，P3在组织状态上获得最高评分，而综合评分以P3、M33、ST最高，均为22.7。

2.3.4  不同品种（系）木薯汁影响因子主成分分析  对12个木薯品种（系）木薯汁的品质和感官指标共10个性状进行主成分分析，采用分析-降维-因子方法得到特征值大于1的主成分3个（PC1～PC3），累计方差贡献率为78.341%（见表6）。其中第1主成分贡献率为39.570%，主要包括色泽和组织状态;第2主成分贡献率为27.362%，主要为木薯汁pH;第3主成分贡献率为11.410%，主要为黏度。以上分析表明，木薯汁色澤、组织状态、pH和黏度可作为其品质鉴定的主要评价指标。

将10个指标成分矩阵主成分得分除以提取载荷获得载荷矩阵，计算各主成分得分，并按照各主成分的方差贡献率进行加权平均，获得12个品种（系）的综合得分。从表7中可以看出，ST的综合得分最高，为0.736;P9、M11、P3次之，分别得分0.627、0.561、0.478。研究结果表明，ST、P9、M11、P3适宜作为木薯汁加工原料。

2.3.5  不同品种（系）木薯汁加工特性与鲜薯营养成分相关性分析  对12个品种（系）木薯汁加工特性主要影响因子与鲜薯营养成分进行相关性分析，结果显示木薯汁的色泽与鲜薯直链淀粉含量呈显著相关，系数为0.694;组织状态、黏度与鲜薯蛋白质含量显著负相关，相关系数分别为–0.693、–0.582，与鲜薯可溶性糖含量显著相关，相关系数分别为0.656、0.609（表8）。由此可见，木薯汁品质评价主要受鲜薯蛋白质、可溶性糖和直链淀粉含量的影响。

2.4  木薯羹感官评价与品种（系）特性分析

2.4.1  木薯羹感官评价分析  从5个方面对木薯羹感官进行评分，结果见表5。NK-10在香度、面度、综合评价上获得最高得分，在黏度上表现不足;M11、M9在黏度和纤维感上表现较好。最终得分以M9最高，M11、NK-10、ST次之。这4个品种（系）制作木薯羹，口感细腻，糯且Q弹。相比之下，SC9在纤维感上表现稍略逊一筹，而P系列及NZ199较不适宜用于制作木薯羹。

2.4.2  不同品种（系）木薯羹影响因子主成分分析  对12个木薯品种（系）木薯羹感官指标共5个性状进行主成分分析，采用分析-降维-因子方法得到特征值大于1的主成分2个（PC1～PC2），累计方差贡献率为70.085%（表6）。其中，第1主成分贡献率为45.949%，主要为综合评价;第2主成分贡献率为24.136%，主要为面度。以上分析表明，感官综合评价、面度可作为木薯羹品质鉴定的主要评价指标。

将5个指标成分矩阵主成分得分除以提取载荷获得载荷矩阵，计算各主成分得分，并按照各主成分的方差贡献率进行加权平均，获得12个品种（系）的综合得分。从表7中可以看出，M9得分最高，为0.938;M11、ST、NK-10次之，分别得分0.935、0.518、0.451。研究结果表明，M9、M11、ST、NK-10适宜作为木薯羹加工原料。

2.4.3  不同品种（系）木薯羹加工特性与鲜薯营养成分相关性分析  对12个品种（系）木薯羹加工特性主要影响因子与鲜薯营养成分进行相关性分析，结果显示木薯羹2个主要品质评价指标与鲜薯6个营养成分间无显著相关关系（表8）。由此可见，鲜薯营养成分对木薯羹品质评价影响不显著。

3  讨论

选择适宜加工的品种，对于加工产品的品质起着关键的作用[8]，关于不同品种的综合品质及其加工特性评价研究在许多作物[9-12]中均有开展，以期找到适宜加工的品种。本研究选取的12个食用木薯品种（系），表现色泽丰富、营养成分多样、口感品质优良。可以根据品种营养品质特性和加工特性，选择适合的品种，实现物尽其用。经分析，M9蛋白质含量最高，支链淀粉含量占总淀粉含量的92.1%，且与M11粗纤维含量均最低;M33淀粉含量最高;P3可溶性糖含量最高，淀粉含量却最低，而高糖低淀粉品种，口感脆甜，是水果木薯的重要特征[13]。因此，品系P3适合作为水果木薯开发利用。经主成分分析和成分评分，分别获得了3种鲜食加工产品品质的主要影响因子，并对12个食用木薯品种（系）进行了综合评价，12个品种（系）中M33、M9、ST、NK-10用于制作蒸木薯效果较好，ST、P9、M11、P3适宜作为木薯汁加工原料，M9、M11、ST、NK-10适宜作为木薯羹加工原料。

本研究还探讨了12个木薯品种（系）鲜薯营养成分对其鲜食加工特性的影响。结果发现，蒸木薯品质评价主要受鲜薯淀粉、干物质、粗纤维和蛋白质含量的影响;木薯汁品质评价主要受鲜薯蛋白质、可溶性糖和直链淀粉含量的影响;鲜薯营养成分对木薯羹品质评价影响不明显。因此，这些指标也将作为木薯鲜食加工特性的重要影响指标。

本研究中木薯鲜薯淀粉含量与可溶性糖含量间呈极显著负相关（R=–0.851），与干物质含量间呈显著正相关（R=0.689）。该结果与张灵超[14]在对马铃薯块茎抗性淀粉的形成与理化特性研究中发现的马铃薯块茎中淀粉含量与干物质含量呈极显著正相关（R=0.514），与可溶性糖含量呈显著负相关（R=–0.172）结果一致。另外，本研究发现木薯汁品质主要影响因子——色泽与鲜薯直链淀粉含量显著相关，组织状态、黏度分别与鲜薯蛋白质含量、可溶性糖含量显著相关。直链淀粉含量是衡量木薯品质的主要指标[15]，且直链淀粉与支链淀粉的比例已被公认为是淀粉物化性质与功能特性的重要决定因素[16]，大量研究认为直链淀粉含量直接影响谷物在烹煮等加工过程中的吸水膨胀、受热糊化以及成品品质，并将直链淀粉含量作为预测淀粉加工性质、淀粉质食品品质的重要指标[17-18]。本研究分析认为，可溶性糖含量或直链淀粉含量较高的木薯品种（系），可能其对应加工的木薯汁可表现出液体分布更均匀，呈乳浊状，流动性好的特点。ST、P9表现色泽艳丽，组织状态好，黏度适宜，制作的木薯汁更获得人们喜爱，而M9可能由于支链淀粉含量高，黏度表现较好，粗纤维含量低，制作的木薯羹口感细腻，糯且Q弹。

食用木薯作为特色薯类杂粮作物，除蒸煮烹炸制作各种饮品菜肴外，还可以加工成木薯粉，用于制作面包、蛋糕和糕点等烘焙食品[19]，更多食用木薯品种制作各种加工制品的适宜性还需要继续进行研究和探索。

综合分析，15个蒸木薯品质评价性状共提取了5个主成分，7个性状起主要作用;10个木薯汁品质评价性状提取了3个主成分，4个性状起主要作用;5个木薯羹感官评价性状共提取了2个主成分，2个性状起主要作用。另外，蒸木薯主要品质评价指标受到鲜薯淀粉、干物质、粗纤维和蛋白质含量的影响，木薯汁主要品质评价指标受鲜薯蛋白质、可溶性糖和直链淀粉含量的影响。本研究从12个品种（系）中分别评价出了适宜作为水果木薯、蒸木薯、木薯汁、木薯羹的优良品种（系）。

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责任编辑：崔丽虹