不同品种鲜食型甘薯烘烤后品质的研究

赵俊梅，高小宽，胡亚亚，韩美坤，马志民*，牟德华

（1.河北科技大学食品与生物学院，河北石家庄050018；2.河北省农林科学院粮油作物研究所河北省遗传育种实验室，河北石家庄050035；3.衡水学院生物技术系，河北衡水053000）

近年来，随着人们健康饮食意识的增强，甘薯作为健康食品开始回归百姓餐桌，多以生食或熟制为主。其中烤甘薯的质地越来越受到消费者的重视，合适的质地可以提供优质的口感。国内外关于不同品种烤甘薯的研究并不多见，以往的研究集中在营养品质评价上，结合物理品质如外观、色泽、大小等的研究，而很少涉及甘薯薯块的质地。田晴等[1]探究了不同烘烤时间及温度对冀粉1号甘薯香气成分、质构及感官的影响；雷焕娜等[2]探究了烹饪方式对甘薯营养成分的影响；郑美玲等[3]探究了甘薯烤制过程美拉德反应生成的主要成分及香味成分含量的动态变化，而对于烘烤后甘薯质地的研究涉及较少。本试验选取白心薯、红心薯以及紫心薯共8个鲜食型甘薯品种，分析了各甘薯品种鲜样的干率以及烘烤后甘薯品种的总糖含量、蛋白质含量等理化指标的差异，测定不同甘薯品种烘烤后的质构差异性并进行主成分分析，测定感官品质并对营养品质、质地品质及感官品质进行相关性分析。甘薯的质地特性是评估其质量优劣的重要指标之一，因此，研究甘薯薯块质地为甘薯的烘烤品质评价和育种方向提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甘薯采收自河北省农林科学院堤上实验站。受试品种均在10月份收获，选取大小一致、表皮无损伤和无染病的新鲜薯块，具体甘薯信息见表1。

表1 8个甘薯品种的基本特性Table 1 Basic characteristics of 8 sweet potato varieties

G0503W总糖含量试剂盒、G0418W蛋白质含量试剂盒、G007W淀粉含量试剂盒、G0519W纤维素含量试剂盒：苏州格锐思生物科技有限公司。

1.2 设备与仪器

JF-168烤箱：北京富佳伟业机械制造有限公司；DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱：宁波江南仪器厂；TVT-300XP 质构仪：Tex Vol公司；5975/7820气相色谱-质谱联用仪：美国Agilent公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器：巩义市英峪予华仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 甘薯的烤制

选取新鲜、无病虫害、直径9 cm左右的甘薯，洗净晾干，包上锡纸，放于烤箱中200℃烤制110 min。

1.3.2 指标的测定

干率：采用烘干法。选取大小相近的新鲜甘薯块，洗净，晾干，切成薄片，70℃烘干至恒重，称重，计算干率。

总糖：采用总糖含量试剂盒进行甘薯烘烤后总糖含量的测定。

蛋白质：采用蛋白质含量试剂盒对甘薯烘烤后的蛋白质含量进行测定。

淀粉：采用淀粉含量试剂盒对甘薯烘烤后的淀粉含量进行测定。

纤维素：采用纤维素含量试剂盒对甘薯烘烤后的纤维素含量进行测定。

1.3.3 质构的测定

烘烤后甘薯质构测定参考田晴等[4]的方法，采用物性分析仪P-Cy35S圆柱形探头在圆片的中心进行全质构（texture profile analysis，TPA）测试，由质构特征曲线得到薯块硬度、黏附性、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性等数据。

1.3.4 感官评价

取烘烤后薯块的中部，切成厚度为1 cm薯块，随机放置。选取10位有食品感官评定经验的人员进行品评，感官评价采用100分制，评分标准见表2。

表2 烘烤后甘薯感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standard of sweet potato after baking

1.4 数据处理

试验数据使用Excel2019整理，采用SPSS26.0软件进行分析，数据差异分析采用ANOVA-Tukey法，检验水平P设为0.05，结果以平均值±标准差表示。采用主成分分析（（principal component analysis，PCA）探究烘烤后甘薯质构的差异性，Origin Pro9和派森诺基因云进行图表制作。

2 结果与分析

2.1 理化指标结果

干率即薯块干物质占鲜重的比率，是甘薯品种最重要的品质性状指标之一，反映了甘薯薯块固形物含量的高低[5]。8个品种甘薯烤制后的干率、总糖含量、蛋白质含量、淀粉含量、纤维素含量如图1～图5所示。

图1 不同甘薯品种烤制后的干率变化Fig.1 Changes of dryness rate of different sweet potato varieties after baking

图2 不同甘薯品种烤制后的总糖含量变化Fig.2 Changes of total sugar content of different sweet potato varieties after baking

图3 不同甘薯品种烤制后的蛋白质含量变化Fig.3 Changes in protein content of different sweet potato varieties after baking

图4 不同甘薯品种烤制后的淀粉含量变化Fig.4 Changes of starch content of different sweet potato varieties after baking

图5 不同甘薯品种烤制后的纤维素含量变化Fig.5 Changes in cellulose content of different sweet potato varieties after baking

由图1可知，干率的变化范围为24.6%～32.09%，济薯26的干率最低，冀薯8号干率最高，冀粉2号、冀薯7号、冀元1号、烟薯25的干率相近，且高于冀紫薯3号、冀粉3号、济薯26。由图2可知，济薯26总糖含量最低，为20%，冀薯7号总糖含量最高，为30.77%。冀粉2号、冀紫薯3号、冀粉3号、冀元1号、烟薯25总糖含量相近且高于济薯26和冀薯8号。由图3可知蛋白质的变化范围为10.42%～17.02%，其中冀粉2号蛋白质含量最高，冀薯8号蛋白质含量最低，冀薯7号、烟薯25蛋白质含量相近且高于冀紫薯3号、冀薯8号、冀粉3号、冀元1号、济薯26。甘薯中蛋白质的生物价效很高，所含8种人体必需氨基酸含量符合世界卫生组织推荐模式[6]，所以甘薯的蛋白质能够很好地被机体利用。由图4可知甘薯的淀粉含量为12.11%～27.63%，其中冀薯7号淀粉含量最高，济薯26淀粉含量最低，冀紫薯3号和烟薯25的淀粉含量相近且高于冀粉2号、冀薯8号、冀粉3号、冀元1号、济薯26号。由图5可知，甘薯纤维素的含量变化范围为1.53%～3.44%，冀紫薯3号纤维素含量最高，冀元1号的纤维素含量最低，冀粉2号、冀薯8号、烟薯25纤维素含量相近且高于冀薯7号、冀粉3号、冀元1号、济薯26号。不同甘薯烘烤后理化指标均有一定差异。

2.2 甘薯烤制后质构特性分析

在甘薯的品质评价研究中，质地为甘薯食用品质关键因子之一[7]。由于甘薯薯块在质构分析中，受烘烤方式、烘烤时间、取样位置等影响，不同测定方法获得的数值差别很大。因此为了比较不同品种甘薯质构的差异，取中心位置厚度为1 cm的薯块，统一烘烤进行质构测试，结果如表3所示。

表3 不同品种甘薯烤制后质构的差异Table 3 Differences in texture of different varieties of sweet potatoes after baking

由表3可知，不同品种甘薯烘烤后硬度、黏附性、咀嚼性、胶黏性等指标存在差异。硬度在一定区间内可表示烤制后甘薯的柔软度，烤制后甘薯的硬度差异较大，冀薯8号和冀元1号硬度较大（＞2 000 g），冀粉2号、冀紫薯3号、冀粉3号、烟薯25和济薯26硬度均低于1 000 g。在烘烤过程中，随温度的上升，甘薯细胞内的淀粉颗粒糊化，体积膨大，对细胞壁产生压力，使细胞壁结构破坏，胞间层逐步松散化，进而导致甘薯质地软化[8]。

黏附性可表示为食品表面和其它物体附着时，剥离它们所需要的力。甘薯黏附性变化值为178.1 N·s～807.6 N·s，其中烟薯 25 黏附性最小，为 178.1 N·s，冀元1号黏附性最大，为807.6 N·s。冀紫薯3号、冀粉3号、济薯26黏附性相近。

咀嚼性用于描述测试样品被咀嚼时的性质，反映食品从可咀嚼状态到可吞咽状态所需要的能量[9]，数值上是硬度、弹性、胶着度三者的乘积[10]。一般情况下，当食品被咀嚼到吞咽时所需能量超出消费者的接收范围时，该食品不能被消费者接受[11]。8种甘薯咀嚼性变化范围为42.5～401.3，其中烟薯25咀嚼性最小，为42.5，冀元1号咀嚼性最大，为401.3，冀粉2号和济薯26的咀嚼性相近，冀薯8号和冀薯7号的咀嚼性相近。

胶黏性是剪切食物时最先感触到的抵抗力，数值上以硬度与内聚性的乘积表示[12]。8种甘薯胶黏性变化范围为99.2 N～632.8 N，烟薯25胶黏性最小，为99.2 N，冀薯8号胶黏性最大，为632.8 N，冀粉2号、冀紫薯3号及济薯26胶黏性较低。

弹性所代表的是物体在外部因素的影响下产生变化后去除影响力再恢复至原有形态的能力[13]，甘薯的弹性变化值0.5 mm～0.9 mm，冀薯7号和烟薯25弹性最大，最小的为冀薯8号。内聚性反映的是咀嚼薯块时，薯块抵抗受损并保持完整的性质[14]。内聚性变化范围为 0.2～0.3，回复性变化范围为 0.5～1.3。陈丽[15]对19个鲜薯品种进行TPA试验，结果表明，弹性和内聚性的变异系数较小，咀嚼性的变异系数最大，与本研究结果一致。

2.3 甘薯烤制后质构的主成分分析

甘薯烤制后质构主成分方差贡献率见表4，变量因子载荷量见表5。

由表4可知，主成分1的特征值为4.304，方差贡献率为61.480%，主成分2的特征值为1.502，方差贡献率为21.461%，2个主成分累积方差贡献率达82.942%，代表甘薯质构大部分信息。主成分载荷系数的绝对值越大，主成分对该变量代表性越大[16]。由表5可知，主成分1包括了质构指标的大部分信息，主要有咀嚼性（0.974）、胶黏性（0.947）、硬度（0.926），黏附性（0.875）、内聚性（0.701）。主成分2主要包括弹性（0.819）、回复性（0.694）。

表4 质构主成分方差贡献率Table 4 Variance contribution rate of principal components

表5 变量因子载荷矩阵Table 5 Variable factor load matrix

为了消除不同单位和数据的影响，必须对各指标原始数据进行标准化处理，转化成均值为0、标准差为1的无量纲数据，构建2个主成分模型，将各指标变量的主成分载荷与其相对应特征值的平方根相比，可得每个指标变量的系数[17]，并以此为权重得到2个主成分（F1、F2）的表达式，见式（1）、（2）。

以主成分及每个主成分对应的特征值占所有主成分总的特征值之和的比例为权重，计算主成分综合模型：F=0.614 8F1+0.214 6F2。在主成分分析的基础上，根据综合得分模型计算不同品种甘薯质构的综合得分，结果如表6所示。

表6 质构主成分综合得分Table 6 Comprehensive scores of texture principal component

综合得分越高，说明该品种的甘薯质构特性越好。由表6可知，8种甘薯的质构综合得分由高到低为冀紫薯3号＞冀粉3号＞冀粉2号＞烟薯25＞济薯26＞冀薯7号＞冀元1号＞冀薯8号。

2.4 烤制后甘薯的感官评价

烤制后甘薯的感官评分结果见图6，质构品质排名与感官评分排名见表7。

图6 甘薯烤制后的综合感官评分Fig.6 Comprehensive sensory evaluation of sweet potato after baking

表7 不同品种甘薯烤制后的质构综合得分排名与综合感官评分排名Table 7 Texture comprehensive score and comprehensive sensory evaluation scores ranking of different varieties of sweet potato after baking

由图6可知，冀粉2号综合感官评分最高，说明冀粉2号感官接受度最好，冀粉2号的纤维素含量较低，这也是其接受度高的原因之一。而冀薯8号感官评分最低，说明冀薯8号感官接受度较差。不同甘薯品种质地差异性较大，可能与蛋白质含量有关。Chan等[18]研究发现，甜度被认为是影响甘薯感官风味特征最重要的因素。这与本试验结果相一致。不同甘薯烤制后综合感官评分由高到低为冀粉2号＞烟薯25＞冀紫薯3号＞济薯26＞冀薯7号＞冀粉3号＞冀元1号＞冀薯8号。

由表7可知不同甘薯品种感官评分排名与质构品质排名并不完全一样，但总体趋势一致。仪器测定可以将食品质构特性精确地数字化，得到客观性结果[19]。Laurie等[20]测定不同品种甘薯薯块的质构特性，并进行消费者可接受性评价，发现仪器测定结果可以更好地区分不同品种，使测定的甘薯质地特性与人为感官评价相结合，可以更客观全面地评价甘薯质地。

2.5 营养品质、质构品质、感官品质相关性分析

甘薯不同理化指标与质地的相关性见图7。

图7 不同指标间相关性分析Fig.7 Correlation analysis among different indicators

由图7可知，甘薯营养品质与质地特性及感官品质之间存在紧密的联系，感官接受度与蛋白质含量、淀粉含量、弹性、总糖含量呈正相关，与咀嚼性、黏附性、硬度、纤维素含量呈负相关，和Truong等[21]测定甘薯质构特性并进行感官评定，发现口感和仪器测定结果高度相关一致。总糖含量与硬度、胶黏性呈负相关、与回复性、纤维素含量呈正相关，干率与硬度呈正相关，与唐道彬等[22]研究结果一致。干率与胶黏性呈正相关，干率与总糖含量呈负相关，蛋白质含量与内聚性呈负相关、蛋白质含量与感官评分呈正相关，感官评分与硬度、黏附性、咀嚼性呈负相关。甘薯质构指标间也存在显著差异，黏附性与硬度呈正相关，咀嚼性与硬度、黏附性呈正相关，胶黏性与硬度、黏附性、咀嚼性呈正相关，与杨烨等[14]采用TPA对多种不同熟化方法的甘薯薯块进行质构特性测定并分析相关性所得出的结论一致。由此对于烤制甘薯而言，感官品质指标和营养品质指标可以用仪器测定指标来预测。

3 结论

本试验探究了不同甘薯品种烤制后营养指标、质构指标及感官品质指标的差异性，将质构指标进行主成分分析，并将营养指标、质构指标以及感官指标三者之间进行相关性分析，并选出最优甘薯品种。结果表明：冀薯8号的干率最高，总糖含量和蛋白质含量均最低；济薯26干率最低；冀薯7号总糖含量最高；冀粉2号蛋白质含量最高，冀薯7号淀粉含量最高，济薯26淀粉含量最低，冀紫薯3号纤维素含量最高，冀元1号的纤维素含量最低。通过质构仪测得不同甘薯烤制后的质构差异较大，对质构指标进行主成分分析建立2个模型，得出8个甘薯质构综合得分为冀紫薯3号＞冀粉3号＞冀粉2号＞烟薯25＞济薯26＞冀薯7号＞冀元1号＞冀薯8号。综合感官评分由高到低依次为冀粉2号＞烟薯25＞冀紫薯3号＞济薯26＞冀薯7号＞冀粉3号＞冀元1号＞冀薯8号，感官评价指标与仪器测得质构指标间高度相关。相关性分析表明：感官接受度与蛋白质含量、淀粉含量、弹性、总糖含量呈正相关，与咀嚼性、黏附性、硬度、纤维素含量呈负相关；总糖含量与硬度、胶黏性呈负相关，与回复性呈正相关；干率与硬度、胶黏性呈正相关，与总糖含量呈负相关；蛋白质含量与内聚性呈负相关，与感官评分呈正相关；感官评分与硬度、黏附性、咀嚼性呈负相关，营养品质、质地品质及感官品质之间具有一定的相关性。以综合感官评分为主，质构综合得分为辅，综合分析得出冀粉2号为8个甘薯品种中最优品种，其次是烟薯25、冀紫薯3号、济薯26、冀粉3号、冀薯7号、冀元1号、冀薯8号。