川中丘陵區冬作不同品種馬鈴薯鮮切加工適宜性評價

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(1.四川省農業科學院農產品加工研究所,四川成都 610066; 2.四川省農業科學院土壤肥料研究所,四川成都 610066)

鮮切馬鈴薯是指鮮薯在冷鏈條件下經過原料分選、去皮、切分、清洗殺菌、包裝等加工處理后進行銷售的加工產品[1]。馬鈴薯鮮切加工后極易發生褐變、軟化和腐爛等現象,其中切口部位褐變是發生最快且最易影響外觀商品性的品質劣變現象之一[2],在生產中需加以控制。近年來,國內外眾多學者圍繞鮮切馬鈴薯的抗褐變開展了大量研究,開發出多種物理[3]和化學[4]的抗褐變保鮮方法。但在實際生產中發現,眾多抗褐變方法在操作便捷性、成本控制及食品安全等方面均存在一定制約因素,且不同保鮮方法對于加工品種的應用效果存在差異[5]。此外,適宜的原材料也是決定加工產品品質的重要因素,不同品種在外觀、理化和營養品質等方面均存在較大差異[6],而切分后其褐化及內在營養品質動態變化也不盡相同[7]。Cabezas等[8]比較了冬季馬鈴薯品種鮮切后的性能,發現各品種在成分和褐變敏感性方面存在顯著差異,發現Marabella和Agata是最適合作為鮮切加工的品種。馬玉榮[9]就采用的4個馬鈴薯品種研究得出,褐色馬鈴薯(Pacific Russet)極易褐變,加州白馬鈴薯(Zuckerman Produce Inc.,Stockton CA)最不易褐變。可見,不同地點的主栽馬鈴薯品種不同,其相應的褐變特性也不一致,即使同一品種在不同生態條件下栽培后的品質也存在差異[10]。

四川省是全國重要的馬鈴薯主產區,其中川中丘陵區主要是冬作馬鈴薯,占全省馬鈴薯比例為16.5%。因此,本研究以10個四川省川中丘陵區冬作馬鈴薯主栽品種為研究對象,基于對馬鈴薯鮮切加工適宜性品種的篩選與評價為目標,重點開展不同馬鈴薯品種鮮切加工后貯藏過程中的抗褐變特性等外觀品質評價,以期為篩選鮮切加工區域性優勢品種,指導加工生產過程中專用型優質品種原料的選擇提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試的10個品種馬鈴薯原料 由四川省農業科學院土壤肥料研究所位于金堂縣竹篙鎮的馬鈴薯示范基地統一生產,2017年12月26日播種,2018年5月13日統一收獲,供試品種包括川芋10號、川芋117、川芋16、川芋18、川芋50、川芋802、川芋彩1號、費烏瑞它、中薯2號和青薯9號;聚乙烯吡咯烷酮K30(≥95%)、十二水磷酸氫二鈉(≥99.5%)、磷酸二氫鉀(≥99.5%) 分析純(AR),成都市科隆化學品有限公司;領苯二酚(≥99.5%) 分析純(AR),上海麥克林生化科技有限公司。

CR-400色差儀 日本Konica Minolta 公司;TA-XT Plus質構儀 英國SMS公司;Synergy HTX多功能酶標儀 美國BioTek公司;Centrifuge 5424R冷凍離心機 德國Eppendorf公司;TW-802蔬菜切片機 臺灣天燁食品機械集團。

1.2 實驗方法

1.2.1 鮮切馬鈴薯片的制作 選擇大小一致、無病蟲害、無機械損傷的馬鈴薯為試材。原料采摘后于4 ℃避光貯藏備用。試驗測試前每品種隨機取出20個薯塊,清水洗凈后置于室溫下平衡24 h,之后采用50 mg/L次氯酸鈉溶液表面清洗殺菌2 min后晾干。每個薯塊去皮去芽眼,采用蔬菜切片機切3～4 mm薄片,每品種隨機取5片馬鈴薯片裝入帶蓋食品塑料托盤中于(23±0.5) ℃室溫下貯藏。測試時每個品種每天取樣4盒,共連續測試5 d(第0、1、2、3、4 d),加工處理當天記為第0 d。

1.2.2 總體感官評定與色差測定

1.2.2.1 總體感官評定 由5人組成評價小組于每日取樣后進行打分評價,每品種重復評定4盒。總體感官評定標準為:9分為極好;7分為較好;5分為一般;3分為較差;1分為完全劣變[11]。

1.2.3 褐變度與多酚氧化酶(PPO)活性測定 每品種分別于測試當天從4盒樣品中分別隨機取出3片馬鈴薯片,采用液氮混合粉碎后分別裝入離心管中于-80 ℃保存,用于后續指標的測定。

1.2.3.1 褐變度 采用李山云等[12]的方法,并略有改動。每品種取凍樣馬鈴薯片粉末1.0 g,加入9 mL PBS緩沖溶液(濃度為0.1 mol/L、pH6.8,4 ℃冷藏),渦旋振蕩混勻,靜置10 min后4 ℃冷凍離心(12000 r/min)20 min,取上清液于25 ℃靜置保溫5 min,以緩沖溶液為空白對照,在分光光度計410 nm處測定其吸光度A,用每克馬鈴薯凍樣的吸光度A值的百分含量表示褐變度的大小。每品種重復測定3個平行。

1.2.3.2 多酚氧化酶(PPO)活性 采用曹建康等[13]的方法,并略有改動。用pH6.8的磷酸鹽緩沖溶液提取酶液,在410 nm下測定吸光度值的變化情況(每10 s記錄一次,共記錄3 min)。每品種重復測定3個平行。

1.3 數據處理

試驗數據采用Excel 2013軟件整理,用SPSS 18.0軟件進行Duncan差異顯著性分析;PPO活性采用PearsonDist,最長距離法聚類。

2 結果與分析

2.1 鮮切馬鈴薯總體感觀評定分析

從表1中可見,10個供試馬鈴薯品種鮮切加工后常溫貯藏過程中總體感官值均呈現不同程度的降低。第0 d樣品的總體感官測定值為10個品種全部切分裝盒2 h后的評定值,其中川芋802的總體感官評定值顯著低于其它品種(P<0.05)。常溫貯藏第1 d,總體感官值相對較高的品種有川芋117、川芋16、川芋18、費烏瑞它和中薯2號,評定值均大于7.5分;第2 d總體感官值相對較高的品種有費烏瑞它和中薯2號,評定值仍大于7.5分,而川芋802總體感官品質表現較差,分值已接近商品臨界值5分;第3 d總體感官值相對較好的品種有川芋117、川芋18、費烏瑞它、中薯2號和青薯9號,評定值均大于6分,而川芋彩1號總體感官值接近商品臨界值5分,其余4個品種(川芋10號、川芋16、川芋50和川芋802)則已不具有外觀商品性;第4 d除中薯2號總體感官值大于5分外,其余品種均出現了不同程度的褐變等現象,不具有外觀商品性。綜合5 d感官評定結果,中薯2號在整個常溫貯藏期間總體感官值優于其它品種;川芋802則總體感官評分較低,差于其它品種。

表1 不同品種馬鈴薯感官評定Table 1 Sensory evaluation of different varieties of potatoes

表4 不同品種馬鈴薯貯藏期褐變度變化Table 4 Browning degree difference variation of different varieties of potatoes during storage

在整個常溫貯藏過程中,不同馬鈴薯品種鮮切加工后外觀褐變速度和褐變程度表現不一致,大部分品種在貯藏前期褐變較慢,貯藏后期褐變較快,其中費烏瑞它表現明顯。川芋802在貯藏前4 d以每天降低2分的速度總體感官值快速下降,外觀品質劣變明顯快于其它品種。青薯9號總體感官值則呈現前期劣變較快,后期緩慢降低的趨勢。可見,不同品種間鮮切馬鈴薯常溫貯藏過程中外觀品質劣變情況的表現均有明顯差異,供試品種中,中薯2號鮮切馬鈴薯常溫貯藏過程中外觀品質相對較好,貯藏至第4 d仍具有一定的商品性,而川芋802貯藏至第2 d就表現出褐變等明顯的外觀品質劣變。

2.2 鮮切馬鈴薯色差變化分析

色澤是鮮切產品外觀品質的一個重要指標,由于不同馬鈴薯品種間顏色差異較大,直接使用L*、a*、b*值不能反映真實的顏色變化[14],給測定結果帶來較大誤差。因此采用ΔL*、ΔE*表示貯藏一段時間后不同品種鮮切馬鈴薯表面顏色變化(表2、表3)。ΔL*絕對值越大,表明鮮切馬鈴薯片表面亮度變化越大,ΔE*值越大,表明總容差越大,褐變越明顯。常溫貯藏第1 d,川芋10號、川芋18、川芋50、費烏瑞它和中薯2號的ΔL*絕對值較小,表明這幾個品種外觀亮度變化幅度較小,且川芋10號的ΔE*值在供試品種中最小,表明外觀顏色變化程度最輕;第2 d,費烏瑞它的ΔL*絕對值相對最小,川芋10號和青薯9號的ΔE*值相對較低,表明這3個品種的外觀色差變化程度較低;第3 d,川芋117和川芋10號的ΔL*絕對值顯著小于其它品種(P<0.05),費烏瑞它和青薯9號的ΔE*顯著低于其它品種(P<0.05);第4 d,川芋10號、川芋117、川芋18和中薯2號的ΔL*絕對值明顯小于其它品種,川芋10號和中薯2號的ΔE*顯著低于其它品種(P<0.05)。綜合分析表明,供試貯藏期內川芋10號鮮切馬鈴薯片的外觀顏色ΔL*值和ΔE*值變化程度較小,而川芋50鮮切馬鈴薯片外觀顏色變化相對較大。

表2 不同品種馬鈴貯藏期色差(ΔL*)變化Table 2 Color difference variation(ΔL*)of different varieties of potatoes during storage

表3 不同品種馬鈴貯藏期色差(ΔE*)變化Table 3 Color difference variation(ΔE*)of different varieties of potatoes during storage

褐變是導致鮮切馬鈴薯品質劣變的重要因素[15],其中表面色差值的變化能直接反映鮮切馬鈴薯片表面的顏色變化[16]。10個供試馬鈴薯品種鮮切加工后常溫貯藏過程中,表面顏色變化程度最小的品種為中薯2號,其次是川芋10號;表面顏色變化最大的品種為川芋50,其次為川芋802。

2.3 鮮切馬鈴薯褐變度分析

由表4可知,10個馬鈴薯品種鮮切加工后常溫貯藏過程中褐變度均呈現明顯升高的趨勢,不同品種間褐變度變化程度存在一定差異。貯藏第0、1 d,費烏瑞它褐變度均顯著低于其它品種(P<0.05),褐變度增長約13%,而川芋50、川芋802和川芋彩1號褐變度增長較快,超過20%。第2 d,川芋10號和費烏瑞它褐變度達29.82%、29.45%,顯著低于其它品種(P<0.05),比川芋802、川芋彩1號的褐變度低13%左右。第3 d,費烏瑞它、青薯9號、川芋10號和川芋18的褐變度顯著低于其它品種(P<0.05),川芋50、川芋彩1號和川芋802的褐變度顯著高于其它品種(P<0.05)。第4 d,青薯9號的褐變度為37.10%,顯著低于其它品種(P<0.05),而川芋802和川芋彩1號的褐變度接近50%,明顯高于其它品種。供試品種中,川芋10號和費烏瑞它在第3 d以前褐變度始終處于較低值,而至最后一天褐變度驟增,與感官結果一致。綜合分析表明,川芋10號、費烏瑞它和青薯9號褐變度值較小,褐變程度相對較低。

褐變度與色差值、總體感官評價測試結果均存在較強的一致性,表明這3種測試指標間存在明顯的相關性[8]。綜合3種測試指標,第2 d川芋10號、費烏瑞它和中薯2號外觀商品性相對較好,褐變程度最輕,而川芋802和川芋彩1號相對最差;貯藏至第4 d時,中薯2號、川芋10號和青薯9號外觀商品性相對較好,褐變程度最輕。王海艷等[17]的研究結果將初始褐變度小于0.25,24 h后變化值不超過0.15的品種(材料)作為抗褐變材料,如果按照此標準進行品種抗褐變評價,本實驗中川芋10號、費烏瑞它、中薯2號和青薯9號符合抗褐變品種的標準,但王海艷的研究中,費烏瑞它為易褐變品種,青薯9號為嚴重褐變品種,與本試驗結果不一致,這可能與馬鈴薯的產地、貯藏時間等因素的差異相關。有研究表明,青薯9號的初始褐變速率高于貯藏30 d時,而貯藏150 d時褐變速率最大;青薯168號在貯藏180 d時褐變速率最大;克新1號在貯藏120 d時褐變速率最大,150 d時褐變速率最緩[18]。由此推測,不同品種的貯藏時期會影響馬鈴薯鮮切加工后產品的褐變情況,在今后的馬鈴薯鮮切加工研究中除了需要關注品種自身特性外,還應考察馬鈴薯的貯藏時期。

2.4 不同品種鮮切馬鈴薯貯藏期PPO活性分析

將10個品種馬鈴薯鮮切加工后常溫貯藏期中的PPO活性進行聚類分析(圖1),根據PPO活性貯藏變化情況可將供試品種分為兩大類(A、B類)。第一類(A類)包括中薯2號和川芋10號,在貯藏期間表現出2次明顯的下降-上升-下降的動態變化(圖1a),且其PPO活性始終介于250～500 U/g·min之間,波動較小,猜測后期的下降可能是由于貯藏前期酚類物質形成醌,使后期酚類物質減少,PPO活性隨之降低[19]。第二類(B類)包括8個馬鈴薯品種,貯藏期內其PPO活性整體呈現上升趨勢,按PPO活性變化規律可進一步將8個品種分為2個亞類。第一亞類(B1亞類)包括川芋50、川芋802和川芋彩1號,在貯藏期內PPO活性呈現明顯的上升-下降-上升的動態變化(圖1b),貯藏第1 d PPO活性出現高峰,而后在第2 d PPO活性降低,之后又逐漸增高,且至第4 d時PPO活性明顯高于第1 d,造成這種動態變化可能與切分加工后導致PPO、酚類物質和氧氣接觸使PPO活性增強有關[20-21];而形成的醌會再一次聚合使表層組織愈合,使PPO活性呈現短期的降低;貯藏后期由于細胞組織衰老,PPO與酚類物質區域分布打破,馬鈴薯中PPO活性又再次增強出現高峰[22];其中川芋802和川芋50在貯藏后期活性顯著高于其它品種(P<0.05),該結果于前述的總體感官評定值、色差值和褐變度測定值結果相吻合,表明該亞類馬鈴薯品種鮮切加工后常溫貯藏過程中外觀品質劣變較快。第二個亞類(B2亞類)包括川芋18、費烏瑞它、川芋16、川芋117和青薯9號,隨著貯藏時間的延長PPO活性逐漸增強(圖1c),其中川芋117和青薯9號在第1 d PPO活性略有降低,川芋16在第2 d PPO活性略有降低。該亞類的費烏瑞它在整個貯藏期內PPO活性均顯著低于其它品種(P<0.05)。

圖1 不同品種馬鈴薯貯藏期間PPO活性及PPO活性聚類分析Fig.1 Polyphenol oxidase activity of different varieties of potatoes during storage and PPO activity clustering analysis注:a:A類馬鈴薯PPO活性;b:B1亞類馬鈴薯PPO活性;c:B2亞類馬鈴薯PPO活性;d:10個品種馬鈴薯PPO活性聚類分析圖。

馬鈴薯的酶促褐變[23]是造成馬鈴薯外觀品質下降的主要原因,其中PPO是果實發生酶促褐變的主要酶。但不同品種的果蔬其PPO活性與底物存在差異。在羅佳麗[22]的研究中,鮮切紫薯20 ℃貯藏過程中PPO活性呈上升-下降-上升的動態變化,與本實驗的部分品種PPO活性變化規律相似。Ma等[2]的研究中,鮮切馬鈴薯經過不同保鮮方法處理后在7.5 ℃貯藏下,PPO活性呈上升-下降-上升-下降和上升-下降的兩種動態變化趨勢。羅金國等[19]的研究中,鮮切蓮藕經過不同保鮮劑處理后在5 ℃貯藏下PPO活性呈下降-上升-下降和上升-下降的兩種動態變化趨勢。可見,不同種類植物和同一種類不同品種的材料鮮切加工后PPO活性的變化規律不盡相同,存在多種動態變化趨勢,其活性變化與褐變現象之間的關系仍需進一步分析。

3 結論

本試驗針對川中丘陵區冬作10個馬鈴薯品種鮮切加工后在常溫貯藏過程中外觀品質、色差、褐變度和PPO活性進行了測定分析,各測定指標在不同品種間均呈現明顯差異,表明品種特性對鮮切加工產品貯藏過程中的褐變等品質特性具有明顯影響。中薯2號在貯藏過程中總體感官值相對較高,常溫貯藏至第4 d時仍具有一定的商品性;中薯2號和川芋10號的色差變化值相對較小,而川芋50和川芋802變化較大;川芋10號、費烏瑞它和青薯9號貯藏過程中褐變度相對較低;對PPO活性進行聚類分析將10個供試品種分為兩個大類。綜合各項指標可得,中薯2號和川芋10號鮮切加工后常溫貯藏5 d內外觀品質表現相對較好,可作為馬鈴薯鮮切加工較適宜的品種原料。