質構儀質地多面分析法檢測馬鈴薯塊莖質地參數

李玉梅，李守強，田世龍，王俊舟（甘肅省農科院農產品貯藏加工研究所，甘肅蘭州730070）

質構儀質地多面分析法檢測馬鈴薯塊莖質地參數

李玉梅，李守強*，田世龍，王俊舟
（甘肅省農科院農產品貯藏加工研究所，甘肅蘭州730070）

分析了質構儀參數（觸發點負載、測試速率、形變量）對馬鈴薯質構參數（硬度、脆度、咀嚼性、彈性和內聚性）的影響，并在單因素實驗的基礎上，采用正交實驗對獲得最佳馬鈴薯質構參數的質構儀參數設定進行了優化。同時，以硬度作為質地多面分析法（TPA）測試中馬鈴薯塊莖損傷程度的判定指標，分析3個因素對馬鈴薯塊莖損傷程度的影響。初步實驗結果表明：采用物性分析儀TPA測試馬鈴薯塊莖質地的最佳水平組合為觸發點負載7 g、測試速率0.5 mm/s、形變量70%；形變量對彈性影響極顯著，對馬鈴薯塊莖的損傷程度、硬度和咀嚼性影響顯著，對脆度和內聚性影響不顯著；3個因素中除了觸發點負載對內聚性影響極顯著外，其余均不顯著；測試速率對測試結果影響都不顯著。

物性分析儀，質地多面分析法（TPA），馬鈴薯，質地參數

馬鈴薯是重要的糧菜兼用作物，營養十分豐富，收獲以后表皮會發生木栓化，薯皮的抗逆性增強，同時硬度和脆度等質地發生變化，然而由于馬鈴薯硬度較大［1］，采用普通硬度計不能測定馬鈴薯的硬度和一些相關指標的變化，因此，擬采用物性分析儀來測定馬鈴薯貯藏過程中質地的變化。

國內外對食品（奶酪、餅干、面包、米飯、肉類、榨菜等）和水果（蘋果、草莓、桃、香蕉、柑桔、葡萄等）質地的研究已經比較深入，如用質構分析法分析楊梅果、鴨梨、京白梨采后的品質變化規律；用質地多面分析法（TPA）研究洛陽青、大紅袍、夾腳和大葉楊墩4種枇杷果實的采后質地變化；用質構儀穿刺實驗檢測冬棗質地品質等［2-8］。國內在加工食品質地方面的研究報道較多［9-10］，但是對貯藏馬鈴薯質地的研究尚

未見報道。本文采用物性分析儀對實驗馬鈴薯進行TPA測試，旨在比較不同測試條件對馬鈴薯質地參數的影響，為物性分析儀在馬鈴薯質地測定中的實際應用提供指導，并為馬鈴薯質地測試提供新的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯費烏瑞 于2012年8月份在甘肅會寧縣郭城鎮大羊營村收獲，將實驗馬鈴薯貯藏在3～5℃的機械恒溫貯藏庫中，2013年4月份實驗馬鈴薯出庫。薯塊干物質、淀粉、水分含量分別為17.9%、15.4%、82.1%。

CT3質構儀 美國Brookfield公司生產。

1.2 實驗方法

1.2.1 單因素實驗 馬鈴薯薯塊質地結構與富士蘋果果實的質地結果相似，故在借鑒物性分析儀在蘋果質地測試中的相關參數［11-14］的基礎上對馬鈴薯薯塊的測定方法加以改進，將初始測試條件設置為：測試速率1.0 mm/s，形變量為60%，觸發點負載分別為1、3、5、7、9 g；觸發點負載為7 g，形變量為60%，測試速率分別為0.1、0.5、1、2、4 mm/s；觸發點負載為7 g，測試速率1 mm/s，形變量分別設置為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%，研究各測試條件對馬鈴薯質構參數的影響。

1.2.2 正交實驗 采用單因素和多因素正交實驗相結合的方法，以觸發點負載、測試速率、形變量三因素做正交實驗，通過三個測試條件對馬鈴薯質構參數的影響，得到最佳因素組合，考慮到農產品力學特性的離散性，每個水平重復三次。

表1 正交實驗因素水平表Table1 The factor level of orthogonal experiment table

1.3 測定方法

測試前對馬鈴薯樣品進行清洗和取樣處理，分別制成直徑12 mm，厚度20 mm的圓柱狀試樣，置于物性分析儀臺上，采用直徑2 mm的平底柱形探頭TA39，夾具為TA-AVJ。

1.4 數據分析

采用WPS進行數據處理及制表，DPS V7.05統計軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 觸發點負載對各質地參數的影響 從圖1A～E的五個影響趨勢圖中可以看出，隨著觸發點負載的增大，馬鈴薯塊莖硬度、咀嚼性呈增大趨勢，而彈性呈降低趨勢，脆度呈現較大降低趨勢，觸發點負載為9 g時又升高，觸發點負載對內聚性的影響相對復雜，

呈現出波動性。觸發點1、3 g時，標準誤差較大，測試結果重現性差，觸發點負載在1、3 g時，標準誤差較大，說明質構儀測試性能不穩定，綜合考慮觸發點負載對馬鈴薯各質地參數影響的大小，最后確定進行正交實驗的觸發點負載為5、7、9 g。

圖1 觸發點負載對馬鈴薯各質地參數的影響Fig.1 Effect of trigger point reatment on potato texture parameters

圖2 測試速率對馬鈴薯各質地參數的影響Fig.2 Effect of pressing velocity on potato texture parameters

圖3 形變量對馬鈴薯各質地的影響Fig.3 Effect of deformation treatment on potato texture parameters

2.1.2 測試速率對馬鈴薯塊莖質地參數的影響 從圖2A～E的五個影響趨勢圖中可以看出，隨著測試速率的增大，馬鈴薯塊莖硬度、脆度呈先升高后降低的趨勢，而咀嚼性和彈性呈升高趨勢，測試速率對內聚性的影響相對較小，基本上保持不變。當測試速率為1 mm/s時，馬鈴薯塊莖硬度、脆度達到最大，測試速率為0.1、4 mm/s時，標準誤差大，測試結果重現性差，綜合考慮測試速率對馬鈴薯各質地參數影響的大小，最后確定進行正交實驗的測試速率為0.5、1、2 mm/s。

表2 正交實驗方案及結果Table2 The plan and result of orthogonal experiment

2.1.3 形變量對馬鈴薯塊莖質地參數的影響 由圖3A～E的五個影響趨勢圖中可以看出，隨著形變量的增大，馬鈴薯塊莖硬度、咀嚼性和彈性呈逐漸升高的趨勢；而脆度先上升后下降再上升，呈現波動趨勢；內聚性呈現下降趨勢；形變量對脆度和內聚性的影響相對較小。當形變量為60%時，馬鈴薯塊莖硬度、脆度達到最大，形變量10%、20%、30%、40%時標準誤差較大，測試結果重現性差，綜合考慮形變量對馬鈴薯各質地參數影響的大小，最后確定進行正交實驗的形變量為50%、60%、70%。

2.2 正交實驗

根據單因素實驗結果，分別確定了觸發點負載、測試速率和形變量三個影響因素及其水平，通過L9（34）正交實驗確定采用TPA測試馬鈴薯塊莖質地的最佳條件參數，實驗結果見表2。根據實驗結果，對各因素進行極差分析，從而確定影響各指標的主次因素，結果分析見表3。

表3 正交實驗結果分析Table3 The of springiness analysis result

由表3可以看出，三個因素對咀嚼性和彈性的影響是一致的，影響因素主次順序均為：形變量C＞測試

速率B＞觸發點負載A，對硬度和咀嚼性的影響以A2B1C3為最優水平，對彈性的影響以A1B3C3為最優水平；三個因素對脆度和內聚性的影響是一致的，影響因素主次順序均為：觸發點負載A＞形變量C＞測試速率B，對脆度的影響以A2B1C3為最優水平，對內聚性的影響以A3B3C1為最優水平。通過對5項指標的最優水平進行綜合分析，最后確定TPA測試馬鈴薯塊莖質地的最佳水平組合為A2B1C3，即觸發點負載7 g、測試速率0.5 mm/s、形變量70%。

為了分析三個因素對馬鈴薯塊莖彈性影響的顯著性，對正交實驗結果進行方差分析，分析結果見表4。從表4可以看出，觸發點負載和測試速率對彈性無顯著性影響，而形變量對彈性影響極顯著。以上分析說明，馬鈴薯塊莖因TPA測試而引起的損傷程度與形變量的相關性較大，形變量越大，馬鈴薯塊莖的損傷程度越大。

表4 彈性的方差分析Table4 ANOVA of springiness

利用同樣的方法對硬度、脆度、咀嚼性、內聚性進行顯著性檢驗，各指標的F檢驗值和顯著性水平結果見表5，括號內標注的是F檢驗值相應的顯著性水平。由表5看出，形變量對硬度和咀嚼性影響顯著，對彈性影響極顯著；在測試速率和觸發點負載這兩個因素中，除了觸發點負載對內聚性有顯著性影響外，對其余各質地參數的影響均不顯著。

表5 各指標F值和顯著性水平Table5 F value and significant level of all indexes

3 結論

3.1 本實驗對馬鈴薯切片進行TPA測試，探索了觸發點負載、測試速率、形變量三因素對馬鈴薯塊莖TPA測試結果及損失程度的影響。初步實驗結果表明，TPA測試馬鈴薯塊莖質地的最佳水平組合為觸發點負載7 g、測試速率0.5 mm/s、形變量70%；在選定的實驗水平下，形變量對彈性影響極顯著，形變量越大彈性值越大，損傷程度就越大，形變量對硬度和咀嚼性影響顯著，這與富士蘋果的質構表現相一致［14］，對脆度無顯著性影響；除了觸發點負載對內聚性有顯著性影響外，測試速率和觸發點負載對其余各質地參數的影響均不顯著。

3.2 由于影響物性分析儀測量準確性的因素很多，不同的影響因素對儀器測量結果的影響程度也不一樣。例如使用TPA模式進行樣品測試時，第一次壓縮是否應該使樣品破碎或樣品材料的形變量多少合適，停留時間多少合適，這些參數的設定都直接影響第二次壓縮參數，也同時影響整個質地分析結果。因此，上述結論只是初步實驗結果，要獲得對馬鈴薯TPA測試參數更加準確的實驗結果，還需要對其他測試條件如停留間隔、樣品形狀和大小以及探頭尺寸等參數做進一步的分析研究，以便完善馬鈴薯塊莖TPA質地分析方法，為實際測試提供理論依據。

［1］Rita M D，Machado，Maria Cecilia F，et al.Effect of light and temperature on the formation of glycoalkaloids in potato tubers ［J］.Food Control，2007（18）：503-508.

［2］徐志斌，勵建榮，陳青，等.楊梅果實采摘后品質變化規律的TPA表征［J］.食品研究與開發，2009，30（2）：114-117.

［3］宋肖琴，張波，徐昌杰，等.采后枇杷果實的質構變化研究［J］.果樹學報，2010，27（3）：379-384.

［4］劉亞平，郝曉玲，李志剛，等.櫻桃番茄殼聚糖保鮮過程中質構變化研究［C］.紀念中國農業工程學會成立30周年暨中國農業工程學會2009年學術年會（CSAE 2009）論文集.

［5］馬慶華，王貴禧，梁麗松，等.質構儀穿刺實驗檢測冬棗質地品質方法的建立［J］.中國農業科學，2011，44（6）：1210-1217.

［6］高海生，賈艷茹，魏建梅，等.用物性分析儀檢測鴨梨和京白梨果實采后質地的變化［J］.園藝學報，2012，39（7）：1359-1364.

［7］高丕生，張平，朱志強，等.TPA測試法分析不同保鮮劑對‘克瑞森’無核葡萄質地的影響［J］.果樹學報，2013，30（1）：153-158.

［8］孫鐘雷，彭怡梅，張長平，等.三點彎曲法測定榨菜脆性［J］.食品科技，2014（12）：319-323.

［9］姜松，邊興偉，趙杰文，等.測試條件對雞肉火腿腸TPA質地參數的影響［J］.食品科學，2009，30（1）：54-58.

［10］徐昕潔，鄧丹雯，張彬，等.嬰幼兒蘋果胡蘿卜泥的制備及其質構特性研究［J］.食品工業科技，2015，36（3）：209-213.

［11］楊玲，肖龍，王強，等.質地多面分析（TPA）法測定蘋果果肉質地特性［J］.果樹學報，2014，31（5）：977-985.

［12］姜松，王海鷗.TPA質構分析及測試條件對蘋果TPA質構分析的影響［J］.食品科學，2004，25（12）：68-71.

［13］李里特.食品物性學［M］.北京：中國農業出版社，2001：112-115.

［14］潘秀娟，屠康.質構儀質地多面分析（TPA）方法對蘋果采后質地變化的檢測［J］.農業工程學報，2005，21（3）：166-170.

［15］邵興鋒，朱勇，張春丹.測試因素對蘋果質地剖面分析結果的影響［J］.中國食品學報，2011，11（6）：199-205.

Texture parameters of potato tubers with texture profile analysis method

LI Yu-mei，LI Shou-qiang*，TIAN Shi-long，WANG Jun-zhou
（Agricultural Product Storage and Processing Research Institut，Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 730070，China）

The paper analysis the effect of texture analyzer parameters（trigger point，test rate and shape deformation）on the texture parameters of potato（hardness，crunchiness，chewiness，springiness，cohesiveness）.On the base of single factor experiment，using the multi factors orthogonal experiment to find the best texture analyzer parameters of texture parameters of potato，meanwhile，chosen the hardness as the determination indicator of injury degree of potato in the TPA test，analysis the effect of three factors（trigger point，test rate and shape deformation）on the injury degree of the potato tuber.The preliminary experimental result showed that：the optimal combination to test texture of the potato tuber was A2B1C3through the TPA analyzer，namely the trigger point load was 7 g，testing rate was 0.5 mm/s，shape deformation was 70%.The shape deformation of potato tuber had very significant effect on springiness，and had significant effect on degree of determination，hardness and chewiness，but had no significant effect on crispness and cohesiveness.Except the trigger pointer of potato tuber had significant effect on cohesiveness in TPA test，the other factors had no significant effect on cohesiveness.The test rate had no significant effect on the test result.

texture analyzer；TPA；potato；texture parameters

TS201.1

A

1002-0306（2016）08-0092-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.08.010

2015－04－20

李玉梅（1978－），女，本科，助理研究員，研究方向：農產品貯藏加工，E-mail：axi_li@126.com。

*通訊作者：李守強（1979－），男，助理研究員，研究方向：馬鈴薯藏設施與保鮮技術，E-mail：nkylsq@163.com。

現代農業產業技術體系專項資金資助（CARS-10）；甘肅省農業科學院農業科技創新專項（2013GAAS25）。