希森6號馬鈴薯預炸薯條在凍藏過程中品質變化研究

唐小航，姜啟興，*，胡柏耿，孫莎莎，趙偉，劉曉麗

（1.江南大學食品學院，江蘇無錫214122；2.江蘇省食品安全與質量控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇無錫214122；3.樂陵希森馬鈴薯產業(yè)集團有限公司，山東樂陵253600；4.國家馬鈴薯工程技術研究中心，山東樂陵253600）

馬鈴薯是中國第四大糧食作物，其營養(yǎng)豐富、加工價值高。2015年我國提出了馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略政策，種植面積逐年增加[1]。我國的馬鈴薯消費以鮮食為主，占馬鈴薯消費總量的60%～70%，加工比率僅占10%～15%，遠低于英美等國家60%左右的加工比率[2]。2017年和2018年，我國鮮薯市場銷售極為疲軟，連續(xù)兩年價格低迷，這促使各地馬鈴薯產業(yè)加速轉型升級，加大加工利用比率成為解決馬鈴薯銷售的重要途徑之一[3]。薯條是馬鈴薯加工產品中一個重要的品類，隨著國內快餐行業(yè)的快速發(fā)展，薯條的消費數(shù)量也逐年增加，我國進口的薯條數(shù)量也不斷增加[4]。開展薯條的加工研究，對提高馬鈴薯的利用率進而實現(xiàn)增值、促進區(qū)域經濟的發(fā)展具有重要意義[5]。

凍藏可以抑制食品中微生物的生長，降低酶活性及水分活度，預炸后的薯條經速凍后通過凍藏才能具有一定的貨架期。美國2017年用于冷凍薯條加工的馬鈴薯達到了791.48萬噸，我國2018年速凍薯條的產量達到了29萬噸，但市場需求量大概40萬噸左右，缺口主要依靠進口來解決，內蒙古等地已開始建設新的加工工廠增大產能[3-4]。目前，我國適合速凍薯條加工的品種較少，優(yōu)選合適的加工品種也是促進速凍薯條行業(yè)發(fā)展的重要問題[5]。本研究在前期工作的基礎上，以希森6號馬鈴薯為原料，研究其預炸薯條在-18℃的商業(yè)凍藏溫度下最為直觀的色澤、質構、感官的變化情況，并與市售產品進行感官和營養(yǎng)品質比較，以為希森6號馬鈴薯預炸薯條是否適合大規(guī)模的工業(yè)化生產提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料及試劑

希森6號馬鈴薯：樂陵希森馬鈴薯產業(yè)集團有限公司；薯條：市售；精密pH試紙：上海三愛思試劑有限公司；3，5-二硝基水楊酸、氫氧化鈉、鹽酸、丙三醇、乙醚、石油醚等（以上試劑均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 試驗設備與儀器

GR-600型馬鈴薯切片機：諸城市高然機械有限公司；TA-XTPlus物性分析儀：英國SMS公司；HeraclesⅡ快速氣相色譜電子鼻：法國Alpha MOS S.A有限公司。

1.3 速凍薯條的加工工藝

希森6號馬鈴薯→清洗→切條（切成10mm×10mm的長條）→水洗→預煮（料水質量比1∶3，95℃預煮3 min）→烘干（70℃干燥40 min）→預炸（180℃預炸2 min）→冷凍（-35℃鼓風凍結30 min）→真空包裝→凍藏（-18℃）。

1.4 方法

1.4.1 薯條的質構剖面分析（texture profile analysis，TPA）

將不同凍藏時間的薯條經復炸后（160℃復炸90s）進行物性指標的測定，參考衛(wèi)學青、劉亞平等[6-7]方法并適當修改。根據(jù)馬鈴薯的特點，采用36R探頭測定，測試條件為：探頭下降速率1 mm/s，探頭上升速率1 mm/s，壓縮比率40%，觸發(fā)值5 g。試驗進行14次，以硬度大小排序，排除掉硬度最大的3組數(shù)據(jù)以及硬度最小的3組數(shù)據(jù)，采用另外8組數(shù)據(jù)。

1.4.2 色差測定

將不同凍藏時間的薯條解凍后進行色差分析，參考衛(wèi)學青等[6]方法，用UltraScan Pro1166色差儀測定各個儲藏時間點馬鈴薯的 L*（亮度）、a*（紅綠值）、b*（藍黃值）值。平行測定10次。

1.4.3 貯藏過程中馬鈴薯的氣味分析

依據(jù)王輝等[8]的方法，具體參數(shù)依據(jù)設備差異略做調整，將不同凍藏時間的薯條經復炸后進行氣味分析，具體參數(shù)為：檢測時間60 s清洗時間90 s，測樣時間100 s，間隔1 s，自動調零時間5 s，傳感器室流量300 mL/min。運用PEN3型傳感器配套的Winmuster軟件對數(shù)據(jù)進行主成分分析，平行測定3次。

1.4.4 凍藏過程中馬鈴薯的感官分析

感官評定人員總數(shù)為24人，所有參與感官評定的人員均有較好的食品學科基礎，接受過系統(tǒng)的感官評定培訓。參照GB/T 12311-2012《感官分析方法三點檢驗法》[9]，用三點檢驗法檢驗鮮炸薯條與儲存180 d后復炸薯條是否存在感官上的差異；參照GB/T 12310-2012《感官分析方法成對比較檢驗》[10]，用成對比較檢驗法檢驗儲存180 d后復炸薯條與市售產品哪個更受消費者歡迎。

1.4.5 預炸薯條營養(yǎng)品質的測定

測定剛預炸后希森6號薯條以及市售薯條的營養(yǎng)指標：干物質含量測定參照GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中的直接干燥法[11]；還原糖含量測定采用3，5-二硝基水楊酸比色法[12]；淀粉含量測定參照GB 5009.9-2016《食品安全國家標準食品中淀粉的測定》中的酸水解法[13]；蛋白質含量采用GB 5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法[14]，各項指標平行測定3次。

1.5 數(shù)據(jù)處理

組間差異比較采用SPSS 21軟件進行單因素均值分析，檢測限設定為0.05，繪圖采用Office 2013軟件。

2 結果與分析

2.1 凍藏時間對油炸后薯條質構的影響

質構是反映產品品質好壞的關鍵指標，在冷凍保藏過程中，隨著貯藏時間的延長，容易對產品的質構產生影響[15]。圖1～圖6是不同貯藏時間的薯條經復炸后進行的質構剖面分析情況。可以看出，整體而言，凝聚性、彈性和咀嚼性等指標在凍藏初期均有比較顯著地變化，特別是在前4周，4周以后變化則基本趨于平穩(wěn)。這可能主要是由于在冷凍初期，原料從常溫變成冷凍態(tài)，在凍結過程中，由于冰晶的作用，導致薯條細胞結構的變化，從而影響產品的品質。隨著凍藏時間的延長，相關結構的變化趨于穩(wěn)定，從而對產品質構的影響也就不明顯。

2.1.1 凍藏時間對油炸薯條硬度、凝聚性、彈性和咀嚼性的影響

薯條在貯藏期間硬度的變化見圖1。

圖1 貯藏時間對炸后薯條硬度的影響Fig.1 Changes in hardness of French fries during storage

由圖1可知，與儲存0周的新鮮炸制薯條相比，貯藏1周后薯條的硬度值略有下降，但隨著貯藏時間的增加，其硬度值也隨之略微增加，當貯藏時間達到6周，薯條的硬度值為935.69 g。當貯藏時間高于6周時，薯條的硬度值較第6周略有降低，但變化不顯著。整體而言，薯條在儲藏過程中的硬度維持在900 g左右，儲藏期間薯條硬度未發(fā)生顯著變化。

薯條在貯藏期間凝聚性的變化見圖2。

由圖2可知，在貯藏的前兩周，薯條的凝聚性相比于對照組有顯著增加，其凝聚性分別達到0.57和0.61。當貯藏時間達到第4周時，薯條的凝聚性急劇下降至0.39，第4周以后，薯條的凝聚性基本維持在0.35～0.4之間，與對照組水平相接近。

薯條在貯藏期間彈性的變化見圖3。

圖2 貯藏時間對炸后薯條凝聚性的影響Fig.2 Changes in cohesiveness of French fries during storage

圖3 貯藏時間對炸后薯條彈性的影響Fig.3 Changes in elasticity of French fries during storage

由圖3可知，薯條在儲藏過程中的彈性大小基本可分為兩個層次，在0～2周，薯條的彈性較大，在0.75左右；到第4周后，薯條的彈性迅速下降至0.6左右，并在接下來的儲藏時間內保持穩(wěn)定。

薯條在貯藏期間咀嚼性的變化見圖4。

圖4 貯藏時間對炸后薯條咀嚼性的影響Fig.4 Changes in chewiness of French fries during storage

由圖4可知，咀嚼性的變化趨勢基本與凝聚性、彈性的趨勢是一致的，前2周呈增大趨勢，第2周達到365 g，隨后開始下降，到4周后，隨著儲藏時間的延長，雖數(shù)據(jù)略有波動，整體呈輕微下降趨勢，咀嚼性僅從第4周的210 g下降到第21周的195 g。

2.1.2 凍藏時間對油炸薯條回復性和黏著性的影響

薯條在貯藏期間回復性的變化見圖5。

圖5 貯藏時間對炸后薯條回復性的影響Fig.5 Changes in resilience of French fries during storage

由圖5可知，在貯藏的前2周回復性增大，隨后開始下降，到第4周后，回復性低于新鮮炸制薯條，隨后隨著貯藏時間的增加，樣品的回復性雖有波動，但整體基本穩(wěn)定在0.1左右。

薯條在貯藏期間黏著性的變化見圖6。

圖6 貯藏時間對炸后薯條黏著性的影響Fig.6 Changes in adhesiveness of French fries during storage

由圖6可知，對照組的黏性為-6.25，凍藏1周內薯條的黏著性無顯著變化，1周后薯條的黏著性快速下降，當貯藏時間達到6周時，馬鈴薯的黏性為-31.94。貯藏時間大于6周后，薯條的黏著性處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

從預炸薯條的TPA分析可見，在凍藏過程中，質構指標的變化主要發(fā)生在凍藏的初期，即前1周～前2周，到第4周后雖有波動或下降，但基本保持穩(wěn)定，這可能是凍藏初期薯條由未凍（對照組）到凍結，冰晶的生成和變化破壞了薯條原有的結構，預炸時糊化的淀粉緩慢返生，從而導致內聚性、彈性、黏著性等指標上升，隨著凍藏時間延長，相關結構的變化趨于穩(wěn)定，最后各指標整體趨穩(wěn)[15-16]。

2.1.3 凍藏期間預炸薯條質構指標間的相關性

凍藏期間預炸薯條不同質構指標間的相關性見表1。

由表1可知，在凍藏期間，硬度與凝聚性和回復力呈負相關；黏著性與彈性呈正相關；彈性與凝聚性和回復性呈正相關，與咀嚼度呈顯著正相關；凝聚性與咀嚼度和回復性呈顯著正相關；咀嚼度與回復性呈顯著正相關。由相關性分析結果可知，在凍藏期間，薯條的彈性、凝聚性、咀嚼性和回復性的變化趨勢基本一致[17]。

表1 凍藏期間預炸薯條不同質構指標間的相關性Table 1 Correlation between different texture indexes of pre fries during frozen storage

2.2 凍藏時間對薯條色澤的影響

對于凍藏銷售的預炸薯條而言，如果凍藏過程中色澤發(fā)生太大的變化，將直接影響消費者購買的欲望。因此，對色澤的影響直接采用速凍解凍后的薯條進行分析，結果見圖7～圖9。圖7是薯條儲藏過程中L*值變化情況。

圖7 貯藏時間對炸后薯條L*值的影響Fig.7 Changes in L*value of French fries during storage

L*值表示物體的明亮度，0～100表示從黑色到白色[18]，由圖7可見，預炸后的馬鈴薯在儲藏過程中亮度在前6周下降較為明顯，在感官上觀察也發(fā)現(xiàn)冷凍薯條在儲藏前期略有褐變的趨勢。但6周之后馬鈴薯的亮度變化較小，基本趨于穩(wěn)定。圖8是薯條儲藏過程中a*值變化情況。

a*值代表物體的紅綠色，正值表示紅色，負值表示綠色[18]，從圖8可知，呈輕微由紅變綠的趨勢，薯條在凍藏前8周，a*值在-1～3的范圍之內輕微波動，隨后穩(wěn)定在-1～0之間變化不顯著，顏色的轉變可能與薯條的輕微褐變有關。圖9是薯條儲藏過程中b*值變化情況。

圖8 貯藏時間對炸后薯條a*值的影響Fig.8 Changes in a*value of French fries during storage

圖9 貯藏時間對炸后薯條b*值的影響Fig.9 Changes in b*value of French fries during storage

b*值表示黃藍色，正值為黃色，負值為藍色[18]，從圖9可知，馬鈴薯的整體色澤為黃色，在儲藏過程特別是初期有輕微波動，后期相對穩(wěn)定，個別組別的波動也可能是原料本身的差異引起的，整體而言b*值基本維持在30左右波動，隨著凍藏期的延長無明顯下降趨勢。

薯條在凍藏過程中的色澤變化主要表現(xiàn)在儲存前6周亮度的降低，亮度的降低在很大程度上與褐變相關，預炸后薯條褐變的原因可能是多酚氧化縮合，多酚化學性質相當活潑，很易氧化成為苯醌，而苯醌是非常強烈的親電子基團，極易與親核基進行諸多不同的反應[19]。

2.3 凍藏時期對薯條氣味的影響分析

對凍藏30、70、180 d后復炸的薯條與鮮炸薯條進行電子鼻響應值主成分分析（principal component analysis，PCA）和判別因子分析（discriminant factor analysis，DFA）。

圖10為薯條凍藏過程中氣味主成分分析圖。

由圖10可知，第一主成分PC1的貢獻率為79.18%，第二主成分PC2的貢獻率為15.54%，判定指數(shù)D1為93%，說明電子鼻能較好地區(qū)分出不同儲藏時間下馬鈴薯氣味的變化情況。

為了更好地區(qū)分不同樣品之間的差異，采用了判別因子分析（DFA）方法，結果見圖11。

圖10 薯條貯藏期間的氣味變化PCA圖Fig.10 PCA chart of odor changes during storage of French fries

圖11 薯條貯藏期間的氣味變化DFA圖Fig.11 DFA chart of odor changes during storage of French frie

由圖11可知，DFA對樣品的區(qū)分指數(shù)分別為60.38%（DF1）和 38.75%（DF2），累計區(qū)分指數(shù)達到了99.13%，說明DFA分析可以較好地區(qū)分不同儲藏時間的薯條[20]。

凍藏180 d的薯條與0 d的風味差異較小，表明長時間凍藏可能對薯條的風味影響不大，但也發(fā)現(xiàn)凍藏30 d及70 d的與0 d的風味比較有一定的差異，這可能是由于凍藏30 d和凍藏70 d的薯條與對照組不是同一天測試導致的系統(tǒng)誤差，也可能是由于原料批次不同或油炸用油差異等引起的，這也提示我們在薯條的加工與貯藏過程應注意所有加工條件的一致性，以確保風味等品質始終如一。

2.4 凍藏后薯條感官評定分析

對凍藏180 d后的薯條與新鮮加工的薯條復炸后進行差異性評價，感官分析方法采用三點檢驗法，感官評定結果見表2。

表2 三點檢驗試驗結果Table 2 Triangle experiment results

根據(jù)GB/T 12311-2012《感官分析方法三點檢驗》附錄A中表A.1，樣品有顯著性差異的最小正確答案數(shù)見表3。

表3 三點檢驗確定存在顯著性差別所需最少正確答案數(shù)（n=24）Table 3 Critical value of the maximum value of the positive answer under different significance levels of the paired comparison test（bilateral test，24 groups）

由表3可知，在α從0.2到0.001所有風險水平，最小正確答案數(shù)為11～16，從表2感官評定結果可知，24位感官評定人員判斷正確數(shù)為9，顯然9＜11，說明在α從0.2到0.001所有風險水平，均未檢測到兩個樣品之間存在顯著性差異。當然根據(jù)國標建議，如需進一步檢驗確定兩個樣品“相似”最好需要進一步擴大感官評定樣本數(shù)到30以上[9]。

2.5 與市售產品喜好度及營養(yǎng)指標比較分析

對凍藏180 d后的薯條與市售薯條進行感官評定喜好度分析，采用成對比較檢驗法，感官試驗結果見表4。

表4 成對試驗結果表Table 4 Results of paired experiments

根據(jù)GB/T 12310-2012《感官分析方法成對比較檢驗》附錄A中表A.1，24位感官評定員進行試驗，單邊成對檢驗推斷出感官差別存在所需的最少正確答案數(shù)見表5。

表5 成對比較試驗不同顯著水平下肯定答案最大值的臨界值（單邊檢驗，n=24）Table 5 Critical value of the maximum value of the positive answer under different significance levels of the paired comparison test（bilateral test，24 groups）

由表4可知24位感官評定人員中有17人認為樣品A（試驗樣品）的總體感官更好，表5中可見在0.05風險水平肯定答案數(shù)為17，也就是說，本試驗樣品與市售產品在0.05風險水平感官存在差別，本試驗樣品更好[10]。

希森6號預炸薯條與市售薯條營養(yǎng)品質比較結果見表6。

表6 希森6號預炸薯條與市售薯條營養(yǎng)成分比較Table 6 Comparison of nutritional components between pre fries of Xisen 6 and commercial fries

營養(yǎng)指標分析表明，希森6號預炸薯條干物質含量比市售薯條高36.9%，淀粉含量高32.8%，薯條的干物質含量越高越利于儲存，淀粉含量越高則越利于白度的提升；希森6號預炸薯條與市售薯條的蛋白質含量相當，均在6.5%左右（干基），馬鈴薯蛋白富含人體所需的8種氨基酸，屬于優(yōu)質蛋白[21]；希森6號薯條相較于市售薯條有更高的還原糖含量，還原糖在高溫下易于與氨基酸產生美拉德反應，進而影響薯條的口感和色澤，但希森6號馬鈴薯的還原糖含量仍低于0.3%，符合炸條要求[22]。

3 結論

1）希森6號預炸薯條的質構變化主要發(fā)生在0～4周。薯條的咀嚼性、回復性、彈性和凝聚性的變化趨勢基本一致，0～2周上升，2周～4周下降，第4周以后基本穩(wěn)定；咀嚼性從287上升至387再下降至210后維持穩(wěn)定；回復性從0.12上升至0.25再下降至0.11后維持穩(wěn)定；彈性由0.75下降至0.60后維持穩(wěn)定；凝聚性從0.4上升至0.6再下降至0.39后維持穩(wěn)定。

2）希森6號預炸薯條的色澤變化主要發(fā)生在0～第6周。薯條的L*值在0～6周呈下降趨勢，從78下降至63，第6周后基本趨于穩(wěn)定，感官上可察覺到輕微褐變；a*值和b*值則呈輕微波動變化，整體變化不顯著。

3）希森6號薯條在凍藏過程中氣味變化不明顯，整體感官優(yōu)于市售產品。凍藏180 d后復炸的薯條與鮮炸薯條在0.2到0.001風險水平之間均未檢測出存在顯著性差異；與市售冷凍薯條相比在0.05風險水平感官差別存在，感官品質評價認為希森6號馬鈴薯預炸薯條樣品優(yōu)于市售冷凍薯條的人數(shù)占70.8%。

4）希森6號預炸薯條的營養(yǎng)品質較好。希森6號預炸薯條干物質含量比市售薯條高36.9%，淀粉含量高32.8%，蛋白質含量與市售薯條相當，其還原糖含量為0.28%，符合炸條要求。

總體而言，希森6號馬鈴薯在凍藏過程中品質基本穩(wěn)定，受歡迎程度顯著高于市售速凍薯條產品，且具有較好的營養(yǎng)品質，具有大規(guī)模商業(yè)化生產的潛力。