甘薯顆粒全粉評價指標的初步研究

何偉忠木泰華于 明

(中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所1，北京 100193)

(新疆農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所2，烏魯木齊 830091)

甘薯顆粒全粉評價指標的初步研究

何偉忠1，2木泰華1于 明2

(中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所1，北京 100193)

(新疆農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所2，烏魯木齊 830091)

為了篩選甘薯顆粒全粉的評價指標，分別測定了56種不同品種甘薯顆粒全粉的感官指標(L*、a*、b*和中位徑D50)、理化指標(游離淀粉、水分、得率、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、胡蘿卜素和灰份)和功能性指標(持油能力、乳化性、乳化穩(wěn)定性、溶解度和吸水指數(shù)WAI)，并在此基礎(chǔ)上，通過主成分分析篩選出甘薯顆粒全粉的評價指標。結(jié)果表明:甘薯顆粒全粉的感官評價指標分別為L*和b*;理化評價指標分別為游離淀粉和得率;功能性評價指標分別為乳化性和乳化穩(wěn)定性。

甘薯顆粒全粉 感官指標 理化指標 功能性指標

甘薯屬旋花科一年或多年生草本植物，其除了營養(yǎng)豐富外，還具有很好的預(yù)防便秘、潤滑關(guān)節(jié)腔、預(yù)防乳腺癌和結(jié)腸癌等保健功效，因而受到越來越多消費者的喜愛。由于鮮甘薯難以長期倉儲，不能滿足人們常年食用甘薯的需求。為此，國內(nèi)市場上陸續(xù)出現(xiàn)了一些利于長期倉儲的甘薯制品，如薯條、薯脯、薯粉等。然而，由于加工工藝等問題，這些制品較難保留住鮮甘薯中的營養(yǎng)和保健成分。與上述產(chǎn)品相比，甘薯顆粒全粉具有完整的細胞骨架結(jié)構(gòu)，這不僅賦予了甘薯顆粒全粉較好的倉儲特性，還使其能夠有效地保留住鮮薯中所有的營養(yǎng)和保健成分，復(fù)水后仍能與鮮薯的營養(yǎng)、風味和口感相比擬，是一種加工利用途徑較廣的新型的脫水制品［1］。

目前有關(guān)甘薯顆粒全粉的研究報道不多，且大多集中于顆粒全粉加工工藝的研究上［2－7］，未見有甘薯顆粒全粉評價指標及方法的較為系統(tǒng)的研究報告。為此，本試驗在研究確定了甘薯顆粒全粉加工工藝參數(shù)［6］，成功制備出高細胞完整度顆粒全粉的基礎(chǔ)上初步研究和探討了甘薯顆粒全粉的評價指標，以期為甘薯顆粒全粉標準評價體系的構(gòu)建提供理論依據(jù)。本文分別選用56種不同品種的甘薯為原料，加工制備甘薯顆粒全粉，并分別對其感官品質(zhì)指標(L*、a*、b*和D50)、理化品質(zhì)指標(游離淀粉含量、水分、得率、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、胡蘿卜素和灰份)和功能性品質(zhì)指標(持油能力、乳化性、乳化穩(wěn)定性、溶解度和吸水指數(shù)WAI)進行了測定，進而通過主成分分析的方法，篩選出甘薯顆粒全粉的評價指標。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

收集國內(nèi)具有代表性的甘薯品種56種。其中15種于2005年11月購自河北農(nóng)科院;30種于2006年9月購自北京密云育種場;其余11種于2006年10月購自徐州甘薯研究所。參照文獻［6］的方法，將這56種鮮甘薯分別經(jīng)清洗、去皮、切片、護色、蒸煮、制泥、冷凍、凍干、破碎、過80目篩后制成56種不同的甘薯顆粒全粉，并以這56種不同的甘薯顆粒全粉為試驗原料分別分析測試顆粒全粉的感官、理化及功能性指標。

1.2 主要儀器與設(shè)備

CR－400色彩色差計:日本柯尼卡美能達株式會社;BT9300H激光粒度分布儀:丹東市百特儀器有限公司;U－3010紫外可見分光光度計:日本東京日立株式會社;Kieltec Analysister凱氏定氮儀、Fibertec 2010粗纖維測定儀、Soxtex Avanti 2050粗脂肪測定儀:瑞典Foss公司;FJ－200高速分散均質(zhì)機:上海標本模型廠;LXY－ⅡB型低速離心機:上海安亭科學儀器廠;DHG－9146A型電熱恒溫鼓風干燥箱:上海精宏實驗設(shè)備有限公司;BS400S－WEI電子天平:北京康多利斯儀器系統(tǒng)有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 感官指標的測定方法:

色彩色度差的測定:使用色彩色差計CR－400 (Minolta)測量。使用三色協(xié)調(diào)系統(tǒng)L*，a*，b*。L*表示心理明度，黑色為0，白色為100。坐標原點的顏色為無色(a*=0，b*=0)。在水平軸，正a*表示顏色紅，負a*表示顏色綠。在縱軸，正b*表示顏色黃，負b*表示顏色藍。

粒度測定:使用BT9300H激光粒度分布儀測定。

1.3.2 理化指標的測定方法:

游離淀粉含量的測定:參照呂耀昌［8］和Karkalas［9］的方法進行測定;水分測定:采用AACC 44－15A的方法測定;胡蘿卜素含量測定:參照何照范等介紹的方法測定［10］;粗纖維測定:重量法;粗脂肪測定:索氏抽提法;粗蛋白測定:凱式定氮法;灰分測定:采用AACC 08－01的方法測定。

得率的計算:

得率=［甘薯顆粒全粉質(zhì)量×(1－甘薯顆粒全粉水分含量)］/［鮮薯質(zhì)量×(1－鮮薯的水分含量)］× 100%

1.3.3 功能性指標的測定方法

溶解度測定:參照Chinyere I.Iwuoha等［11］介紹的方法;持油能力測定:采用AACC 56－20的方法測定;乳化和乳化穩(wěn)定性測定:參照Abd Elmoneim O等［12］介紹的方法測定;吸水指數(shù)(Water Absorb Index，WAI)測定:參照美國專利6461663中介紹的方法測定［13］。

1.4 統(tǒng)計分析

主成分分析方法是通過原始變量的線性組合，把多個原始指標減少為有代表性的少數(shù)幾個指標，以使篩選出的原始指標能更集中和典型的表明研究對象的一種統(tǒng)計方法［14］?；谥鞒煞址治龇椒ǖ奶攸c，本文采用SAS6.12軟件系統(tǒng)對相關(guān)數(shù)據(jù)進行主成分分析，依次計算協(xié)方差矩陣，協(xié)方差矩陣的特征根、特征向量、負荷量和主成分得分，進而篩選出感官、理化和功能性指標中的代表性評價指標，最終科學、合理地提出甘薯顆粒全粉的評價指標。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯顆粒全粉感官、理化及功能性指標

56種不同品種甘薯顆粒全粉感官、理化及功能性指標的平均值和變化范圍列于表1。由表1知，選用不同品種制備的甘薯顆粒全粉在感官、理化和功能性指標間存在著顯著差異。如在本文涉及的各種甘薯顆粒全粉中，品質(zhì)佳的甘薯顆粒全粉L*值、游離淀粉含量和乳化性分別為 89.23、3.19%和64.07%;而品質(zhì)差的甘薯顆粒全粉L*值、游離淀粉含量和乳化性分別為34.79、29.6%和33.14%。

表1 甘薯顆粒全粉相關(guān)指標平均值及范圍

此外，由表1還可以看出，不同甘薯顆粒全粉，L*、a*、b*、D50、游離淀粉、水分、得率、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、胡蘿卜素、灰分、持油能力、乳化性、乳化穩(wěn)定性、溶解度和WAI間也存在著差異。如感官指標中，a*的變化范圍達－5.78～19.77;而b*和D50的變化范圍也很大，分別達－7.96～44.69和84.13～122.20 μm;理化指標和功能性指標也存著差異。因此為明確界定不同甘薯顆粒全粉間的品質(zhì)差異;同時縮小甘薯顆粒全粉品質(zhì)評價指標的范圍，使其更具實用性和經(jīng)濟性，采用主成分分析的方法，對甘薯顆粒全粉的感官、理化和功能性代表指標進行了篩選和分析。

2.2 甘薯顆粒全粉相關(guān)指標主成分分析

2.2.1 甘薯顆粒全粉感官指標的主成分分析

將56種甘薯顆粒全粉感官指標的測定結(jié)果錄入SAS統(tǒng)計軟件，進行主成分分析，得出甘薯顆粒全粉感官指標4個主分量的特征值及累計貢獻率，如表2所示。

表2 感官指標的主分量特征值及累積貢獻率

由表2可知，第1主分量貢獻率為58.06%，說明第1主分量能解釋甘薯顆粒全粉感官品質(zhì)變異的58.06%;第2主分量能解釋23.01%;第3主分量能解釋15.21%。此外，第1、第2和第3主成分量的累積貢獻率已達96.28%，超過了一般85%以上統(tǒng)計分析的要求，因此，前3個主分量就足以有效地解釋甘薯顆粒全粉感官品質(zhì)總變異。根據(jù)統(tǒng)計分析，進而得出以上3個主分量的負荷量見表3。

表3 感官指標的負荷量

對第1主分量貢獻最大的是 b*，負荷量為0.751 8，其次是L*，負荷量為0.578 6其絕對值均大于0.500 0(表2)。因此可以認為第1主分量中的代表性評價指標是b*和L*。對第2主分量貢獻較大的是L*和b*，負荷量分別為－0.697 3和0.587 0，即可以認為L*和b*是第2主分量中的代表性評價指標。對第3主分量貢獻最大的是D50負荷量為0.95，然而，由于與第1、第2主分量相比，第3主分量對甘薯顆粒全粉感官品質(zhì)變異的貢獻率較小，僅為15.21%，因此D50不被納入代表性評價指標。

此外，由表3還可以看出，對第1主分量貢獻最小的是a*和D50，負荷量分別為－0.110 0和－0.296 3。對第2主分量貢獻最小的也是a*和D50，負荷量分別為0.410 3和－0.024 6。說明a*和D50不能很好的表示甘薯顆粒全粉感官品質(zhì)的變異，不適合作為甘薯顆粒全粉感官品質(zhì)的評價指標。

2.2.2 甘薯顆粒全粉理化指標的主成分分析

表4表示甘薯顆粒全粉理化指標的主分量特征值及累積貢獻率的統(tǒng)計分析結(jié)果。由表4可知，前兩個主分量就能夠解釋總變異的87.72%。這表明第1和第2主分量就可以解釋甘薯顆粒全粉理化品質(zhì)的變異。

表4 理化指標的主分量特征值及累積百分比

表5表示第1和第2主分量的負荷量。其中對第1主分量貢獻最大的是游離淀粉，負荷量為0.971 4;其次是甘薯顆粒全粉中的蛋白含量和得率，負荷量分別為0.150 7和0.144 2。對第2主分量貢獻最大的是甘薯顆粒全粉的得率，負荷量為0.986 5，其次是甘薯顆粒全粉中的游離淀粉含量，負荷量為－0.148 5。因此，絕對值大于0.500 0的游離淀粉和得率適合作為甘薯顆粒全粉理化品質(zhì)的評價指標。

表5 理化指標的負荷量

2.2.3 甘薯顆粒全粉功能性指標的主成分

表6表示甘薯顆粒全粉功能性指標的主分量特征值及累積貢獻率的統(tǒng)計分析結(jié)果。由于第1和第2主分量總變異達97.50%，大于85%的統(tǒng)計分析要求。因此，甘薯顆粒全粉功能性品質(zhì)變異可以由第1主分量、第2主分量來解釋。第1和第2主分量的負荷量見表7。

表6 功能性指標的主分量特征值及累積貢獻率

由表7可知，對第1主分量貢獻最大的功能性指標是乳化性，負荷量為0.983 7;其次是乳化穩(wěn)定性，負荷量為0.161 6。對第2主分量貢獻最大的是乳化穩(wěn)定性，負荷量為0.985 6;其次是乳化性，負荷量為－0.164 5。這說明乳化性和乳化穩(wěn)定性能能很好的表達出甘薯顆粒全粉功能性品質(zhì)的變異，適合作為甘薯顆粒全粉功能性品質(zhì)評價的指標。對第1主分量貢獻較小的是溶解度、持油能力和WAI，負荷量分別為－0.070 5、0.020 8和－0.029 0;對第2主分量貢獻較小的也是溶解度、持油能力和WAI，負荷量分別為－0.037 2、0.007 0和0.007 2。這說明溶解度、持油能力和WAI不能很好的表達出甘薯顆粒全粉功能性品質(zhì)的變異。

表7 功能性指標的負荷量

3 討論

由三色協(xié)調(diào)系統(tǒng)可知，L*表示心理明度，黑色為0，白色為100。在水平軸，正a*表示顏色紅，負a*表示顏色綠。在縱軸，正b*表示顏色黃，負b*表示顏色藍。食品加工過程中酶促褐變和非酶褐變均都會造成黑色、醬色、褐色色素的生成和沉積，而導(dǎo)致制品顏色的變化。醬色需要加熱到糖溶點以上的溫度才能產(chǎn)生［15－16］，而本研究所涉及的甘薯顆粒全粉加工過程各個環(huán)節(jié)中，沒有足以將糖加熱到熔點以上的高溫過程。這就有可能導(dǎo)致反應(yīng)黑色和黃色的L*和b*被篩選出作為甘薯顆粒全粉的評價指標。

已有研究報告將理化指標中游離淀粉作為甘薯顆粒全粉的評價指標［6－7］。本研究中游離淀粉含量也被作為甘薯顆粒全粉的評價指標之一篩選出來，這主要由于在完整的甘薯細胞中，淀粉顆粒被完全包裹在細胞壁內(nèi)部，只有當細胞壁破碎時，細胞內(nèi)部的淀粉才會游離出來。換言之，細胞破碎的越多，細胞內(nèi)部淀粉游離出來的也越多。

此外，理化指標中作為甘薯顆粒全粉評價指標的得率也被篩選出來，其原因在于甘薯顆粒全粉包含了鮮薯中除水分之外所有的干物質(zhì)，當采用不同水分含量的鮮薯加工顆粒全粉時，其對應(yīng)的制品得率也不盡相同。

樣品的中的蛋白含量是影響樣品乳化性和乳化穩(wěn)定性的重要因素。由不同品種甘薯制備的不同甘薯顆粒全粉中蛋白含量差異較大，變幅大約在3%～9%之間，這就有可能造成不同顆粒全粉的乳化性和乳化穩(wěn)定性存在明顯的差異。因此，乳化性和乳化穩(wěn)定性可作為甘薯顆粒全粉的功能性評價指標。

4 結(jié)論

在分析測試56種不同甘薯顆粒全粉17種感官、理化以及功能性指標的基礎(chǔ)上，通過主成分分析得出甘薯顆粒全粉感官評價指標分別為L*和b*;理化評價指標分別為游離淀粉和得率;功能性評價指標分別為乳化性和乳化穩(wěn)定性。

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Preliminary Study on Evaluation Indices of Sweet Potato Granules

He Weizhong1，2Mu Taihua1Yu Ming2
(Institute of Agro－Food Science and Technology，Chinese Academy of Agricultural Sciences1，Beijing 100193)

(Institude of Food Crop Research，Xijiang Academy of Agricultural Sciences2，Urumqi830091)

In order to set evaluation indices of sweet potato granules，the sensory indices，i.e.L*，a*，b*and D50，the physicochemical indices，i.e.free starch，moisture，yield rate，protein，fat，fiber，carotene and ash，and the functional indices，i.e.oil－binding capacity，emulsifying，emulsifying stability，solubility and WAI，of sweet potato granules made from 56 cultivars were determined respectively.Based on the obtained data，the evaluation indices of sweet potato granules were established by principal component analysis.Results:The sensory evaluation indices of sweet potato granules are L*and b*，the physicochemical evaluation indices are free starch and yield rate，and the functional evaluation indices are emulsifying property and emulsifying stability.

sweet potato granules，sensory indices，physicochemical indices，functional indices

TS215 文獻標識碼:A 文章編號:1003－0174(2010)11－0043－05

現(xiàn)代甘薯農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)(nycytx－16－B－16)，河北省雜糧加工增值、綜合利用技術(shù)研究與開發(fā)課題(08230907Z－2－2)

2009－10－08

何偉忠，男，1981年出生，助理研究員，農(nóng)產(chǎn)品倉儲與加工

木泰華，男，1964年出生，研究員，博士生導(dǎo)師，食品化學與營養(yǎng)