不同品种马铃薯干片及其油炸脆片品质的比较

李耀，刘海波，金雪冻，王辉，刘雄*

1(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)2(信阳农林学院 食品学院，河南 信阳，464000) 3(贵州省生物技术研究所，贵州 贵阳，550006)

休闲食品在人们日常饮食中扮演着重要的角色，如何优化其营养成分、提高其市场接受度，一直是食品研发人员关注的问题[1]。马铃薯干片和油炸脆片以其独特的口感和质地，成为世界上最受欢迎的休闲食品之一[2]。马铃薯干片在中国西部山区有着悠久的历史，作为一种传统而有效的土豆保存方式，具有保质期长、使用方便、营养浓度高等优点[3]。由于快节奏的现代生活，越来越多的消费者喜欢预加工食品。因此，干薯片，通常被认为是炸薯片的预加工食品，如今在城市生活中非常受欢迎。油炸是制作炸薯片常用的一种经典方法，因为油炸过程会给薯片带来令人满意的酥脆口感[4]。然而，过多摄入高油油炸产品会导致肥胖和心血管疾病，消费者现在倾向于寻求低脂肪、色泽、质地、味道诱人的健康零食[5]。因此，要生产出高品质的炸薯片不是一件简单的事情[6]。目前，国内外学者对马铃薯油炸薯片的加工工艺优化研究已趋于成熟，但对马铃薯原料的加工适宜性的研究报道较少[7]。

我国马铃薯资源虽然丰富，但加工专用薯种较少，大多依赖于引进品种。因此，研究马铃薯原料性状与制品品质之间相关性，以及对不同马铃薯加工产品进行专用型马铃薯品种的筛选等工作，对促进马铃薯产业发展和升级具有积极的借鉴意义[8]。肖万军[9]通过田间试验和实验室分析筛选出了适宜油炸薯片加工的5个品种为美国切片、春薯5号、斯诺丹、丰白和大西洋。张小燕等[10]研究了不同马铃薯品种加工油炸薯片的适宜性，建立了薯片综合评价指标与马铃薯原料加工指标之间的回归模型，拟合度较高，回归模型显著；通过K-means聚类法在74个马铃薯品种中筛选出适宜加工薯片的15个品种，评价结果与实际应用现状相符。不同品种马铃薯由于其理化指标的不同，会导致马铃薯干片的品质有所不同，进而会影响其油炸脆片的品质[11]。

云薯505号、龙薯12号、青薯9号、甘薯1号、黔芋8号、威芋5号、费乌瑞它、大西洋、中薯5号，是我国西南地区种植面积最大、具有代表性的马铃薯品种。目前，尚无研究对这9种马铃薯的化学成分进行系统性比较，此外，哪一品种更适用于生产马铃薯干片及油炸脆片也有待探究。本实验比较了9个不同马铃薯品种的干片及其油炸脆片的品质，结合感官评价进而筛选出适宜加工成马铃薯脆片的原料品种。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

实验中所用的马铃薯为同1批次的新鲜马铃薯，9个品种为：云薯505号、龙薯12号、青薯9号、甘薯1号、黔芋8号、威芋5号、费乌瑞它、大西洋、中薯5号，初始含水量为79.27%～86.29%，块茎成熟度及大小均匀，芽眼较少，表皮无霉变、无发绿及机械损伤，由贵州省生物技术研究所提供；金龙鱼食用调和油，超市；石油醚(沸程为30～60 ℃)，分析纯，成都市科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

Ultra Scan PRO型测色仪，美国Hunter Lab公司；YZ-3032-BC型多功能油炸锅，广东容声电器股份有限公司；TA.Plus型物性测定仪，英国Stable micro system公司；Phenom Pro型扫描电镜，荷兰Phenom World公司；KQ-600DE型数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；HH-6D型数显恒温水浴磁力搅拌器，惠州市宏业仪器有限公司；WB-KQ01型热泵(移动除湿烘干机)，广州温伴节能热泵有限公司；DHG-9070型电热恒温鼓风干燥箱，上海齐欣科学仪器有限公司；Ultra Scan PRO型测色仪，美国Hunter Lab公司。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

工艺流程如下：

原料挑选→清洗→去皮→切片→漂洗→汽蒸+超声处理→凉水冷却→沥水、擦干表面水分→热泵干燥→干片→油炸→马铃薯脆片

操作要点：(1)将去皮后的马铃薯沿横向进行切片，要求厚薄均匀，切片厚度为3 mm左右；(2)称取400 g样品置于直径为24 cm的蒸笼内，尽量使样品散开平铺于整个蒸笼内，加盖汽蒸3 min，然后将汽蒸后的样品称取200 g放于装有800 mL纯水的烧杯中，于超声清洗机中300 W处理20 min；(3)热泵设定条件为：干球温度50 ℃，相对湿度30%，干燥3 h，干片含水量为11.0%～12.5%，满足水分要求；(4)油炸温度为(180±5) ℃，油炸至脆片全部浮起，由于含水量较低，10 s以内即可使脆片表面呈均匀的白色或淡黄色，故每次放8片即可，炸至终点迅速捞起防止焦糊。

1.3.2 理化指标测定

(1)水分含量的测定：采用常压干燥法，按照国标GB 5009.3—2016 《食品安全国家标准 食品中水分的测定》测定。以样品的干基含水率为准，取各时刻的样品进行水分含量测定，平行3次试验，取平均值。样品的水分含量计算如公式(1)所示[12]：

(1)

式中：Mt为t时刻干基含水率，g/g；mt为物料干燥至t时刻的质量，g；mg为样品的干物质重量，g；t为干燥时间，h。

(2)还原糖的测定参考国标GB 5009.7—2016《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》[13]，采用直接滴定法；蛋白质测定则参考国标GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[14]，采用凯氏定氮法；淀粉测定参考国标GB 5009.9—2016《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》[15]，采用酶水解法。

(3)色泽的测定[16]：将样品粉碎，过30目筛，装入自封袋后使用测色仪对样品进行色差测定，颜色测量在室温(25 ℃)下进行，色度计光源为D65。在测量之前，色度计是根据标准的黑白板进行校准的。对每个样品记录不同位置3个读数的平均值。L*值表示亮度；a*表示红绿值，“+”表示偏红，“-”表示偏绿；b*表示黄蓝值，“+”表示偏黄，“-”表示偏蓝。

(4)质构分析：在室温(25 ℃)下，利用质构分析仪对干薯片和炸薯片进行质构分析，探头型号为HDP-3PB。采用3点弯曲夹具对样品的质构进行评价。仪器测试条件设置为：触发力为5 g，测试距离为25 mm，预速度2.0，测试速度0.5，后速度10.0 mm/s。硬度，定义为探头穿透油炸脆片外层表面时的最大压缩力，用来描述样品的质构[16]。对每个样本进行8次测量，并记录平均值。

(5)含油量测定[17]：油炸薯片用臼压碎，然后在102 ℃的烤箱中烘干至恒重。随后，干燥的样品被转移到单壁纤维素提取套管中，60 ℃下用石油醚为溶剂索氏提取8 h。含油烧瓶在55 ℃真空干燥机中烘干至恒重。含油量以提取油的重量与薯片重量的比值表示。所有测定重复进行3次。

1.3.3 感官评价

参考马铃薯油炸薯片相关标准QBT 2686—2005和LS/T 3106—1985，并结合本研究产品的特殊性，制定马铃薯油炸脆片感官得分评价标准(表1)。感官分析由10名接受过感官评估半训练的研究者(年龄20～30岁)进行。不同的样本用3位数随机数字编码，炸薯片(每个样品3片)被随机分发到各个评分者，每次评估前，小组成员会用冷水漱口[18]。根据表1对产品各项指标打分，取平均值作为各项指标最终得分，将各项指标平均分累加即是该产品的感官评价得分。

表1 马铃薯油炸脆片感官得分评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria of potato fried crisps

1.4 数据统计分析

所有的试验结果均用平均值±标准偏差表示，使用Excel 2010与SPSS 22.0版统计软件对试验数据进行处理和显著性分析(显著性水平P<0.05)，用Origin 8.6软件制图。

2 结果与分析

2.1 不同品种马铃薯干片主要成分和色泽对比

由表2可知，不同品种的马铃薯其基本成分均有所不同，其中水分含量为79.23%～86.29%，大体分为3个水平且水平间具有显著性(P<0.05)，由小到大排序为：大西洋<中薯5号、黔芋8号、威芋5号、龙薯12号<中薯9号、费乌瑞它、甘薯1号、云薯505号，而其干物质含量顺序则与水分含量相反；不同品种马铃薯还原糖含量为0.04%～0.15%，相差较大，还原糖含量在0.10%以下(包含0.10%)的有黔芋8号、龙薯12号、费乌瑞它、大西洋及云薯505号品种；不同品种马铃薯蛋白质含量(干基计)为5.78%～15.31%，品种间相差明显；淀粉含量7.86%～15.39%，品种间差异较大，其中大西洋品种淀粉含量为最大值，高达17.39%，青薯9号达15.19%；在鲜薯的色泽方面，各鲜薯亮度(L*值)相差较小，而a*和b*相差较大，表明各品种鲜薯内部果肉颜色区分明显。

表2 不同品种新鲜马铃薯主要成分和色泽Table 2 Components and color of different fresh potato varieties

2.2 不同品种马铃薯干片还原糖和蛋白质含量对比

由图1-a可知，9种马铃薯干片的还原糖含量为0.19%～0.31%，其中甘薯1号还原糖含量达到最大值(0.31%)，其次是青薯9号(0.27%)，且无显著性差异，其余品种则处于同一水平，范围在0.19%～0.24%。此结果与不同品种新鲜马铃薯的还原糖含量大致相符合，即鲜薯还原糖含量高则对应干片的还原糖含量也相应较高，但威芋5号和中薯5号2个品种的结果却与此结论略有不同，这可能是由于这2种马铃薯的组织结构致密程度较小，样品在处理过程中还原糖损失较多[19]。由图1-b可知，不同品种马铃薯干片的蛋白质含量为4.42%～7.77%(干基)，黔芋8号最大，甘薯1号、费乌瑞它、大西洋3个品种次之，且相互之间无显著性差异(P<0.05)，青薯9号最小。相较于鲜薯蛋白质含量，各个品种干片的蛋白质含量均有不同程度的降低，这可能是由于超声处理破坏了汽蒸时马铃薯片表面形成的薄膜，使得蛋白质更容易溶出到水中，另外在马铃薯片干燥过程中蛋白质也会随着可溶物的溶出而损失，因此一定程度地降低了蛋白质的含量[16]。

a-还原糖含量；b-蛋白质含量图1 不同品种马铃薯干片还原糖含量和蛋白质含量Fig.1 Comparison of reducing sugar and protein contents among different dried potato slices注：字母a、b、c、d表示各组间存在显著性差异(P<0.05)(下同)

2.3 不同品种马铃薯干片及油炸脆片色泽的比较

由图2-a可知，9个品种马铃薯干片的L*值为87.85～92.40，甘薯1号、黔芋8号、威芋5号以及费乌瑞它白度值均小于90，且相互间无显著性差异(P<0.05)，大西洋品种样品白度最大，黔芋8号最小；a*值为2.73～5.90，云薯50的a*值最小，黔芋8号a*值最大。相较于鲜薯，马铃薯干片的a*值有所升高，这是由于干燥过程样品失水，并伴随着褐变反应发生，从而颜色加深[20]；b*值为19.18～30.51，云薯505黄度值最小，威芋5号最大，这与鲜薯对应的b*值大体一致。由图2-b可知，9个品种马铃薯油炸脆片的L*值为87.77～92.08，其中甘薯1号最小，龙薯12号最大；a*值为1.93～5.95，其中龙薯12号最小，甘薯1号最大；b*值为21.89～29.82，其中龙薯12号最小，黔芋8号最大。因此，龙薯12号油炸脆片的白度较大，红度、黄度较小，整体颜色偏淡，呈现出较好的色泽。而甘薯1号脆片由于出现了部分焦糊，色泽加深，这可能与其对应的鲜薯中具有较高含量的还原糖密切相关[21]。黔芋8号和中薯5号b*值较大，脆片呈现较深的黄色。云薯505号和大西洋2个马铃薯品种的油炸脆片L*值居中，但a*和b*值均较低，因此这2个品种的油炸脆片的色泽也较好。

a-马铃薯干片；b-油炸脆片图2 不同品种马铃薯干片及油炸脆片的色泽比较Fig.2 Comparison of color parameters of dried potato slices and fried potato crisps among different varieties

2.4 不同品种马铃薯干片及油炸脆片的硬度比较

由图3-a可知，不同品种马铃薯干片的硬度差异较大，为1 112.60～2 802.81 g，其中，费乌瑞它和中薯5号较小，青薯9号、甘薯1号、威芋5号和大西洋较大，云薯505、龙薯12号和黔芋8号最大，且组间无显著性差异(P<0.05)。由图3-b可知，9个不同品种马铃薯油炸脆片的硬度为1 607.15～2 321.94 g，其中大西洋品种脆片的硬度最小，云薯505最大，且具有显著性差异(P>0.05)；青薯9号、甘薯1号和威芋5号脆片的硬度均较大，为2 135.77～2 214.98 g，相互之间无显著性差异(P<0.05)；黔芋8号脆片硬度值居中(2 024.79 g)；龙薯12号、费乌瑞它和中薯5号油炸脆片的硬度值为1 824.65～1 906.32 g，相互之间无显著性差异(P<0.05)；大西洋品种马铃薯油炸脆片的硬度值最小(1 607.15 g)。马铃薯油炸脆片的硬度越小，酥脆度越好[17,22]。因此，大西洋品种的马铃薯油炸脆片酥脆度最好，其次是龙薯12号、费乌瑞它和中薯5号，其余品种在酥脆度方面则表现一般或者偏硬。

a-马铃薯干片；b-油炸脆片图3 不同品种马铃薯干片及油炸脆片硬度的比较Fig.3 Comparison of the hardness of dried potato slices and fried potato crisps among different varieties

2.5 不同品种马铃薯油炸脆片水分和脂肪含量对比

适宜的水分含量和脂肪含量能够赋予马铃薯油炸脆片好的酥脆性和口感。由图4可知， 9个品种中，青薯9号(5.69%)和威芋5号(5.60%)脆片的水分含量最高；中薯5号的水分含量最小(4.23%)，大西洋、龙薯12号、云薯505三个品种脆片的水分含量为4.91%～5.04%，且相互之间无显著性差异。此外，9个品种马铃薯油炸脆片的脂肪含量为13.29%～18.31%，其中，中薯5号马铃薯油炸脆片脂肪含量最低，云薯505号脂肪含量最高。云薯505号、青薯9号、威芋5号、龙薯12号及费乌瑞它制备的马铃薯油炸脆片的脂肪含量较高，为17.42%～18.31%，但相互之间无显著性差异(P<0.05)；大西洋、黔芋8号和甘薯1号制备的马铃薯油炸脆片脂肪含量较低，分别为15.82%、15.72%、14.39%。可以发现，相同工艺下，不同品种马铃薯油炸脆片的水分和脂肪含量差异明显，这与其组成成分含量及其组织结构的差异有关[23-24]。

图4 不同品种马铃薯油炸脆片水分和脂肪含量比较Fig.4 Comparison of moisture and fat contents in fried potato crisps among different varieties

2.6 不同品种马铃薯油炸脆片感官评价

由图5和表3可知，云薯505号、龙薯12号以及大西洋品种色泽较好，其中大西洋脆片色泽最佳，呈现明亮的淡黄色，而其余品种脆片色泽较差，出现较深的黄色或者焦糊色，这是由褐变反应所引起的[21]；在酥脆度方面，大多数品种脆片酥脆度较好，得分都较高；在口感(脂肪含量)方面，除甘薯1号、费乌瑞它以及中薯5号之外，脂肪含量均较低，口感不油腻；在外形方面，各品种脆片外形均完整无碎裂，但是甘薯1号、费乌瑞它和中薯5号表面出现较多的大泡，影响外观，故得分较低。大西洋、龙薯12号和云薯505号品种脆片感官总得分较高，甘薯1号、中薯5号、费乌瑞它品种感官总得分较低。综合来看，大西洋和龙薯12号品种最适合油炸脆片加工，云薯505号、威芋5号、青薯9号和黔芋8号4个品种加工成油炸脆片品质一般，中薯5号、费乌瑞它、甘薯1号3个品种不适合油炸脆片加工。其中，中薯5号和甘薯1号由于还原糖含量高，易发生焦糖化和美拉德反应，产生焦糊味，影响口感。

图5 九个品种制备的马铃薯油炸脆片的表观Fig.5 Nine kinds of fried potato crisps made from different varieties

表3 不同品种马铃薯油炸脆片感官评分Table 3 The sensory scores of fried potato crisps

2.7 马铃薯干片品质与新鲜土豆成分、色泽间的相关性分析

将马铃薯干片的硬度、色泽(L*、a*、b*)与新鲜土豆的化学组成成分(水分、还原糖、蛋白质、淀粉)和色泽(L*、a*、b*)进行皮尔逊相关性分析。如表4所示，马铃薯干片的硬度与新鲜土豆的水分含量显著负相关，与新鲜土豆的淀粉含量呈显著正相关，这与淀粉老化有关[25]，且淀粉含量高(即干物质含量高)，水分蒸发后干物质结构更致密有关。马铃薯干片的L*与新鲜土豆的淀粉含量显著正相关，与新鲜土豆的a*值呈显著负相关；干片的a*值与新鲜土豆的a*值呈显著正相关；干片的b*值与新鲜土豆的a*、b*均存在显著正相关；这表明土豆原料本来的色泽影响其产品色泽。由此可见，马铃薯原料的化学成分和色泽对马铃薯干片的品质指标影响显著。

表4 马铃薯干片与其原料各指标间的相关性分析Table 4 Correlation analysis between dried potato slices and fresh potatoes

2.8 马铃薯油炸脆片品质与新鲜土豆成分、色泽间的相关性分析

将马铃薯油炸脆片的感官总评分、水分、脂肪、硬度、色泽(L*、a*、b*)与新鲜土豆的水分、还原糖、蛋白质、淀粉、色泽(L*、a*、b*)进行相关性分析，结果如表5所示。马铃薯油炸脆片的感官总评分与新鲜土豆的水分含量、还原糖含量呈显著负相关，与淀粉含量呈显著正相关；脆片水分含量与新鲜土豆白度(L*)显著正相关；脆片脂肪含量与新鲜土豆蛋白质含量显著负相关，这可能是因为蛋白质会包裹淀粉形成复合物，阻止糊化的马铃薯淀粉吸附油脂，此外，油炸中变性的蛋白质减少了油水置换的通道，从而阻止脆片吸附油脂。脆片的硬度与新鲜土豆水分含量极显著负相关，与新鲜土豆的淀粉含量呈显著正相关，这是由于其干片硬度大，脆片油炸过程中不易膨化，产品不疏松。脆片的L*值与新鲜土豆的还原糖含量显著负相关；脆片的a*值与新鲜土豆还原糖含量显著正相关，与L*值呈显著负相关；脆片黄度与新鲜土豆的a*值、b*值均极显著正相关，这说明土豆原料色泽会影响产品色泽，此外，由于还原糖易发生焦糖化和美拉德反应，其含量也影响产品色泽。

表5 马铃薯油炸脆片品质与新鲜土豆指标间的相关性分析Table 5 Correlation analysis between qualities of fried potato crisps and fresh potatoes

2.9 马铃薯干片品质指标与其油炸脆片品质间的相关性分析

将马铃薯干片的还原糖、蛋白质、硬度、色泽(L*、a*、b*)与其油炸脆片的感官总评分、水分、脂肪、硬度、色泽(L*、a*、b*)进行相关性分析，结果如表6所示。油炸脆片感官总评分与干片的还原糖呈显著负相关，与马铃薯干片的硬度、L*显著正相关；油炸脆片的脂肪含量与干片的硬度显著正相关，干片硬度大，不易膨化，产生了更少的孔径通道，从而阻碍了油脂进入脆片。油炸脆片的硬度与干片还原糖含量显著负相关，与蛋白质含量、硬度显著正相关。这是因为干片硬度大，膨化所需要的膨胀力大，油炸过程不易酥松；而干片中蛋白质含量高，阻碍了淀粉的糊化和膨化，使硬度增加，另外，蛋白质本身变性，也可能会影响硬度。油炸脆片的a*值与干片的还原糖含量均显著正相关，与干片L*值呈显著负相关；油炸脆片的b*值与干片的b*值呈显著正相关。因此，油炸脆片的综合品质受干片的还原糖含量的影响较大，其次也会受到干片的色泽和硬度的影响。

表6 马铃薯油炸脆片与干片各指标间的相关性分析Table 6 Correlation analysis between fried potato crisps and dried potato slices

3 结论

9种不同品种新鲜马铃薯的还原糖、蛋白质及淀粉含量有显著差别，其色泽也显著不同。相同工艺下制备的马铃薯干片的还原糖含量、蛋白质含量和色泽也表现出了显著的差异，这与新鲜马铃薯成分含量和组织结构不同有关。9种马铃薯油炸脆片中，大西洋、龙薯12号、费乌瑞它和中薯5号制备的油炸脆片酥脆度较好；中薯5号、大西洋、黔芋8号和甘薯1号制备的马铃薯油炸脆片脂肪含量较低；云薯505号、龙薯12号以及大西洋品种制备的油炸脆片色泽较好。总体来看，大西洋和龙薯12号品种比较适合作为油炸脆片的加工原料。

马铃薯干片和油炸脆片的硬度均与新鲜马铃薯中的淀粉含量具有显著(P<0.05)的正相关性，与新鲜马铃薯中水分具有显著负相关性；并且干片和油炸脆片的色泽也显著受到新鲜马铃薯色泽的影响。油炸脆片的色泽显著受到新鲜马铃薯中还原糖含量及干片中还原糖含量的影响。油炸脆片的酥脆度与干片中蛋白质含量、还原糖含量及其硬度均具有显著相关性。马铃薯原料组分含量的不同，会导致其加工的干片和油炸脆片的品质出现差异，生产品质上乘的马铃薯脆片要选择合适的原料。因此，马铃薯脆片的加工对其原料育种提出了要求，未来需选育、筛选出专用品种，提高马铃薯产品的品质。