甘薯顆粒全粉專用品種篩選指標的初步研究

何偉忠木泰華于 明

(中國農業科學院農產品加工研究1,北京 100193)

(新疆農業科學院糧食作物研究所2,烏魯木齊 830091)

甘薯顆粒全粉專用品種篩選指標的初步研究

何偉忠1,2木泰華1于 明2

(中國農業科學院農產品加工研究1,北京 100193)

(新疆農業科學院糧食作物研究所2,烏魯木齊 830091)

為明確甘薯顆粒全粉加工專用品種的篩選指標,測定了 56種不同鮮甘薯品種的淀粉、粗蛋白、脂肪、纖維、干率等理化指標,并通過主成分分析篩選出鮮薯中的代表性指標為干率、粗淀粉和可溶性糖含量。在此基礎上結合甘薯顆粒全粉的評價指標,對顆粒全粉評價指標與鮮薯成分代表性指標間的相關性分析后發現:鮮薯干率與顆粒全粉 b3值呈負相關,與顆粒全粉得率呈正相關。此外,鮮薯可溶性糖與顆粒全粉得率間存在負相關關系。因此,可將鮮薯干率和可溶性糖含量作為篩選甘薯顆粒全粉加工專用品種的兩項指標。

甘薯顆粒全粉 專用薯種 篩選指標

甘薯顆粒全粉作為一種新型的甘薯加工制品,因其具有加工過程中用水少、廢料少、環保、加工應用領域廣泛、細胞完整度高、營養保健價值高等優點[1],已經逐漸成為我國甘薯加工業發展的重要內容。發展甘薯顆粒全粉產業,首要解決的問題就是甘薯顆粒全粉的加工原料問題。我國是甘薯生產大國,甘薯的種植面積、年產量以及品種資源都位居世界前列[2-3],僅甘薯品種在我國就有 2 000余種。這為我國甘薯加工業的發展提供了充足的原材料;但同時由于甘薯顆粒全粉加工要求的特殊性,特別是制品中細胞完整度的要求較高,并不是所有的甘薯品種都適宜用于甘薯顆粒全粉的生產。為此,研究、確定甘薯顆粒全粉適宜加工原料的篩選指標,進而構建、完善甘薯顆粒全粉適宜加工原料的篩選標準,對快速、經濟、準確的從我國龐大的甘薯資源庫中篩選出適宜甘薯顆粒全粉加工的專用品種,充分合理利用我國的甘薯資源具有重要意義。

目前,國內外關于甘薯顆粒全粉的研究多集中于甘薯顆粒全粉的加工工藝研究[4-9],此類科技文獻中涉及的甘薯顆粒全粉加工原料的篩選指標多為薯體外觀、芽眼深淺、薯體是否受機械傷等外觀指標,缺乏能反映產品本身質量的篩選標準。一些甘薯顆粒全粉生產企業往往以高花青素、胡蘿卜素、淀粉等營養成分的含量作為篩選甘薯顆粒全粉加工的指標,造成產品質量差、成品率低、市場競爭力不強等問題。

針對上述問題,本試驗在前期研究明確了甘薯顆粒全粉加工工藝[8]和甘薯顆粒全粉品質評價指標的基礎上,分析測定了 56種不同品種鮮甘薯的理化指標,并結合甘薯顆粒全粉的評價指標,通過對甘薯顆粒全粉評價指標和鮮薯理化指標之間相關性的分析,提出了甘薯顆粒全粉加工專用品種的篩選指標,以期為甘薯顆粒全粉加工專用品種的篩選提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 鮮薯

收集選取國內具有代表性的甘薯品種 56種。其中:15種 2005年 11月購自河北農科院;30種2006年 9月購自北京密云育種場;11種 2006年 10月購自徐州農科院。上述鮮薯經清洗、破碎、干燥(70℃至恒重)、粉碎后過 80目和 100目篩。過 80目的薯粉用于測定粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、還原糖和總灰分;在成功構建甘薯中淀粉和可溶性糖含量近紅外測定模型的基礎上(定標決定系數 R2均大于0.8),以過 100目的薯粉為試驗材料,采用 Bruker V22型近紅外光譜分析儀測定試樣中的淀粉和可溶性糖含量;使用鮮薯測定干率、總胡蘿卜素和多酚氧化酶(PPO)活性。

1.1.2 甘薯顆粒全粉

上述 56種鮮薯經清洗、去皮、切片、護色、蒸煮、制泥、冷凍、凍干、破碎、過 80目篩工藝制成甘薯顆粒全粉,并以此為試驗原料分別用于全粉色澤、游離淀粉含量、得率以及乳化性和乳化穩定性的測定。

1.2 主要試劑

葡萄糖氧化酶:sigma公司;辣根過氧化物酶:北京拜爾迪生物公司;淀粉葡萄糖酶:北京奧博星生物技術有限責任公司;4-氨基非那宗:北京化學試劑公司;檸檬酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、丙酮、石油醚、硫酸鉀等化學試劑均為分析純級。

CR-400色彩色差計:日本柯尼卡美能達株式會社;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、Fibertec 2010粗纖維測定儀、Soxtex Avanti 2050粗脂肪測定儀:瑞典 Foss公司;BrukerV22型近紅外光譜分析儀:德國布魯克公司。

1.3 主要儀器

1.4 試驗方法

1.4.1 鮮薯成分測定方法

水分測定:采用AACC 44-15A的方法測定;灰分測定:采用AACC 08-01的方法測定;胡蘿卜素測定:依何照范等的方法測定[10];粗纖維測定:重量法;粗脂肪測定:索氏抽提法;還原糖含量測定:斐林試劑比色法[11];PPO活性:依姜紹通等報道的方法測定[12];粗蛋白含量:凱式定氮法;可溶性糖含量和粗淀粉含量:近紅外光譜法。

干率依下式計算:

干率 =(1-水分含量)×100%

1.4.2 甘薯顆粒全粉評價指標測試方法

色彩色度差的測定:使用色彩色差計 CR-400 (Minolta)測量。使用三色協調系統 L3,a3,b3。L3表示心理明度,黑色為0,白色為 100。坐標原點的顏色為無色 (a3=0,b3=0)。在水平軸,正 a3表示顏色紅,負 a3表示顏色綠。在縱軸,正 b3表示顏色黃,負 b3表示顏色藍。

游離淀粉含量的測定:參照呂耀昌和 Karkalas[13-14]的方法進行測定。

得率的計算:

乳化和乳化穩定性的測定:采用 El moneim O等[15]介紹的方法測定。

1.5 統計分析

采用 SAS6.12軟件系統對鮮薯成分的測定結果進行主成分分析,依次計算協方差矩陣,協方差矩陣的特征根、特征向量、負荷量和主成分得分,并從 10個供試指標中篩選出鮮薯成分的代表性指標;在此基礎上,通過典型性相關分析鮮薯代表性理化指標與甘薯顆粒全粉評價指標之間的相關系數、特征根、典型變量系數等參數,揭示兩組變量之間的相互依賴關系,進而最終確定甘薯顆粒全粉加工專用薯種的篩選指標。

2 結果與分析

2.1 甘薯的基本成分

甘薯的基本成分見表 1。由表 1可知,56種不同品種鮮甘薯基本成分含量的變化幅度較大。變化幅度由大到小的順序是粗淀粉、干率、可溶性糖、胡蘿卜素、還原糖、粗蛋白、總灰分、粗纖維、粗脂肪和PPO活性,其變化幅度分別為 28.09,24.14,23.11, 12.92,10.82,7.07,3.73,3.72,1.60和 1.59。

表 1 56種不同品種鮮甘薯的基本成分含量的變化范圍及平均值

2.2 鮮薯成分的主成分分析

將 56種鮮薯成分的分析測定結果分別錄入 SAS統計軟件,進行主成分分析,得到鮮薯成分的特征值以及累計貢獻率如表 2。

表 2 鮮薯理化指標的主分量特征值及累積比例

由表 2知,第1主成分和第 2主成分的累積貢獻率就達總變異的 87.72%,因此可以用第 1和第 2主分量來解釋鮮薯成分的變異。

表 3所示為各主分量的負荷量。由表 3可知鮮薯中的粗淀粉含量對第 1主成分貢獻最大,負荷量為0.762 3,其次是可溶性糖含量,負荷量為 0.592 0。對第 2主成分貢獻較大的是干率和可溶性糖含量,負荷量分別為 0.910 4和 0.358 5。對第 1主成分貢獻較小的是蛋白含量、粗纖維含量、粗脂肪含量、總灰分、胡蘿卜素含量和 PPO活性,其負荷量絕對值均未超過 0.1;此外,這些成分對第 2主成分的貢獻率也較小。因此可以認為:鮮甘薯中代表性指標為:粗淀粉含量、可溶性糖含量和干率。

表3 鮮薯成分的負荷量

2.3 甘薯顆粒全粉評價指標與鮮薯成分代表性指標之間的相關性

2.3.1 甘薯顆粒全粉感官評價指標與鮮薯成分代表性指標之間的相關性

甘薯顆粒全粉感官評價指標與鮮薯成分的第 1典型相關系數為 0.517 4,并通過了顯著性檢驗 (P= 0.003 1),說明甘薯顆粒全粉感官評價指標和鮮薯成分代表性指標兩組數據間存在顯著的相關關系;另外第 1特征值已占全部特征值的 87.01%,因此取第1變量進行分析。鮮薯成分的第 1典型變量中起主要作用的是干率,典型變量系數達 -0.792 0;甘薯顆粒全粉的第 1典型變量中起主要作用的是 b3值,典型變量系數達 0.911 0。這說明鮮薯的干率與甘薯顆粒全粉的 b3值存在顯著的負相關關系,即鮮薯的干率越高,采用該薯種制備的甘薯顆粒全粉顏色越趨近于原色。因此可以認為在加工甘薯顆粒全粉的過程中,為保持制品色澤穩定,可選用干率較高 (水分含量低)的甘薯品種作為加工薯種,即可將干率作為甘薯顆粒全粉適宜加工薯種的篩選指標。

表 4 甘薯顆粒全粉感官指標與鮮薯代表性理化指標的典型相關性分析結果

2.3.2 甘薯顆粒全粉理化評價指標與鮮薯成分代表性指標之間的相關性

由甘薯顆粒全粉理化評價指標與鮮薯成分代表性指標的相關性分析結果可以看出:第 1典型相關系數為 0.604 0且通過顯著性檢驗 (P=0.000 4),這說明在甘薯顆粒全粉理化評價指標與鮮薯成分代表性指標之間也存在顯著的相關關系。其中第 1特征值已占全部特征值的 98.9%,故取第 1典型變量進行比對,發現鮮薯成分的第 1典型變量中起主要作用的指標是干率和可溶性糖,其典型變量系數分別為 0.879 0和 -0.533 7;第 1典型變量中甘薯顆粒全粉理化評價指標起主要作用的是得率,典型變量系數為 0.994 9。上述數據表明:鮮薯的干率越高,采用該種鮮薯加工制成的顆粒全粉得率會越高。而鮮薯中可溶性糖含量越高;用該種鮮薯制備的顆粒全粉的得率則越低。即可將干率和可溶性糖含量作為甘薯顆粒全粉加工專用薯種篩選指標。

表 5 甘薯顆粒全粉理化指標與鮮薯代表性理化指標的典型相關性分析結果

2.3.3 甘薯顆粒全粉功能性評價指標與鮮薯成分代表性指標之間的相關性

由于甘薯顆粒全粉功能性評價指標與鮮薯成分代表性指標的第 1典型相關系數為 0.454 3,且未通過顯著性檢驗 (P=0.260 1)。此外,第 2典型相關系數雖通過了顯著性檢驗,但典型相關系數較低(低于 0.5),為 0.183 0,上述結果表明,在甘薯顆粒全粉功能性評價指標與鮮薯成分代表性指標之間不存在相關關系。

表 6 甘薯顆粒全粉功能性指標與鮮薯代表性理化指標的典型相關性分析結果

3 討論

通過甘薯顆粒全粉感官評價指標與鮮薯成分代表性指標之間的相關性分析,我們發現鮮薯干率與b3值呈負相關。食品中的水分含量越高,非酶褐變反應速率就快,食品顏色就越易發生改變[16-18]。因此,在相同加工條件下,干率相對較高的鮮薯,就較難發生非酶褐變,從而使 b3值降低,甘薯顆粒全粉的顏色就更趨近于原色。此外,甘薯顆粒全粉理化評價指標與鮮薯成分代表性指標之間的相關性的分析表明,鮮薯干率與顆粒全粉得率呈正相關。由于干率是衡量鮮薯中干物質含量多少的重要指標。因此,可以認為干率較高的薯種,其干物質含量較高,甘薯顆粒全粉的得率亦越高。因此,干率適合作為一項甘薯顆粒全粉加工專用薯種的篩選指標。

甘薯顆粒全粉理化評價指標與鮮薯成分代表性指標之間的相關性分析還發現,鮮薯可溶性糖與顆粒全粉得率間存在負相關。這可能是在甘薯顆粒全粉加工過程中清洗、護色等工序,會造成一部分可溶性物質的損失。一般可溶性糖含量占鮮薯干基的 7%～29%,這些可溶性糖在全粉加工過程中的流失會導致全粉得率降低。說明如制備較高得率的甘薯顆粒全粉應選用可溶性糖較低的薯種原料。所以,可溶性糖可作為另一項甘薯顆粒全粉加工專用薯種的篩選指標。

盡管本試驗找出了影響 b3值和得率指標的一些鮮薯成分。然而,尚未發現影響其他指標的鮮薯成分。也許本試驗尚未測定的一些鮮薯成分 (如β-淀粉酶含量、β-淀粉酶活性等成分)與其他評價指標間有一定的相關性,但這還有待于今后進一步的研究和證實。

4 結論

鮮薯基本成分的主成分分析結果表明:鮮薯中的代表性指標為干率、粗淀粉和可溶性糖。在明確鮮薯代表性指標的基礎上,研究探討了鮮薯代表性指標與甘薯顆粒全粉品質評價指標之間的相關性,得出鮮薯干率與顆粒全粉 b3值呈負相關,與顆粒全粉的得率呈正相關;鮮薯中可溶性糖與顆粒全粉的得率呈負相關。因此,鮮薯干率和可溶性糖含量可以作為顆粒全粉加工專用薯種的重要篩選指標。

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Pilot Study on Evaluation Indices of Appropriative Cultivars for Producing Sweet Potato Granules

HeWeizhong1,2Mu Taihua1YuMing2
(Institute ofAgro-Food Science and Technology,Chinese Academy ofAgricultural Sciences1,Beijing 100193)
(Institude of Food Crop Research,Xijiang Academy ofAgricultural Sciences2,Wulumuqi 830091)

In order to establish the evaluation indices of appropriative cultivars for producing sweet potato gran2 ules,the physicochemical indices of 56 raw sweet potato cultivars including starch,protein,fat,fibre,drying rate and so on were determined,and the correlations bet ween the evaluation indices and processing parameterswere investiga2 ted.Results:The established representative indices are drying rate,starch,and dissolvable sugar.The drying rate of raw sweet potato is negatively correlative with b3value of s weet potato granules and positively correlative with the yield of sweet potato granules.In addition,the dissolvable sugar content of raw sweet potato is negatively correlative with the yield of s weet potato granules.Therefore the drying rate and dissolvable sugar content of raw s weet potato could be used as the evaluation indices of appropriative cultivars for producing s weet potato granules.

s weet potato granules,appropriative cultivars,evaluation index

TS202.1 文獻標識碼:A 文章編號:1003-0174(2010)10-0037-05

現代甘薯農業產業技術體系建設 (nycytx-16-B-16),河北省雜糧加工增值、綜合利用技術研究與開發課題(08230907Z-2-2)

2009-09-28

何偉忠,男,1981年出生,助理研究員,農產品倉儲與加工

木泰華,男,1964年出生,研究員,博士生導師,食品化學與營養