不同品種山藥的質(zhì)構(gòu)相關(guān)性研究

趙國(guó)欣，趙永崗

(鄭州工程技術(shù)學(xué)院 分析測(cè)試中心，河南 鄭州 450044)

山藥是一種傳統(tǒng)的藥食同源植物，《神農(nóng)本草經(jīng)》中記載其具有“主治傷中，補(bǔ)虛羸、除寒熱邪氣、益氣力、長(zhǎng)肌肉。久服耳聰目明，經(jīng)身不饑延年”的功效[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上現(xiàn)存600余種山藥，其中93種產(chǎn)自中國(guó)[2]。在中國(guó)，山藥多產(chǎn)于河北、河南、山東和云南等地。因品種、產(chǎn)地、氣候等影響因素不同，各品種山藥的營(yíng)養(yǎng)成分差異較大[3]，口感差異也較大。

智能感官技術(shù)具有識(shí)別度高、穩(wěn)定性好、客觀性強(qiáng)、方便快捷等特點(diǎn)，能有效協(xié)助人類(lèi)對(duì)食品進(jìn)行區(qū)分[4]。質(zhì)構(gòu)分析作為智能感官分析的代表，近年來(lái)在食品分析中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[5-7]。質(zhì)構(gòu)分析主要是對(duì)產(chǎn)品與人們感覺(jué)相關(guān)的機(jī)械特性進(jìn)行測(cè)量評(píng)估，用來(lái)分析食品的脆性、硬度、嫩度、黏性、咀嚼性、內(nèi)聚性、彈力、拉伸強(qiáng)度、穿透度、抗壓強(qiáng)度等各項(xiàng)物理指標(biāo)。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)生山藥的表皮與果肉進(jìn)行穿透實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定生山藥的硬度，并以此判斷其可運(yùn)輸性(即在運(yùn)輸過(guò)程中是否易受外力損傷)。對(duì)熟山藥則進(jìn)行對(duì)口感影響比較大的硬度、彈性、黏附力、內(nèi)聚性、咀嚼性及膠著性的全質(zhì)構(gòu)分析(Texture profile analysis TPA)，從而對(duì)比不同品種山藥口感的差異。

1 材料與方法

1.1 儀器

BROOKFIELD CT3質(zhì)構(gòu)儀：美國(guó)BROOKFIELD公司，TA-39、TA-41探頭，TA-BT-KIT夾具基臺(tái)。

1.2 材料

本實(shí)驗(yàn)所用山藥來(lái)自不同產(chǎn)地，其名稱(chēng)、產(chǎn)地及外形如表1所示。

表1 不同品種山藥產(chǎn)地及外形

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

分別取7種山藥中形態(tài)較為標(biāo)準(zhǔn)者，清洗干凈。果肉硬度實(shí)驗(yàn)取山藥中段制成長(zhǎng)度2 cm的圓柱體，探頭插入方向?yàn)樯剿幧L(zhǎng)方向。

表皮硬度實(shí)驗(yàn)取山藥中段，切成2 cm的圓段，并從中間切開(kāi)，測(cè)試時(shí)切面朝下，表皮朝向探針。

熟山藥取山藥果肉中心位置，制成2 cm直徑的圓柱體，分別在水沸騰后以1000 w功率煮10 min，然后取出放至室溫(10 min)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)探頭插入方向?yàn)闄M截面方向。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)條件

不同測(cè)試項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的儀器操作條件見(jiàn)表2。其他參數(shù)保持一致：目標(biāo)(探頭插入深度)：5.0 mm；測(cè)試速度：1.00 mm/s；返回速度：1 mm/s。

表2 不同測(cè)試項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的質(zhì)構(gòu)參數(shù)

2 結(jié)果與討論

本文分別從硬度、彈性、黏附力、內(nèi)聚性、咀嚼性及膠著性等方面對(duì)比7類(lèi)山藥的TPA特征。圖1～圖7為不同品種熟山藥的TPA圖，從圖1中可以看出幾種山藥質(zhì)構(gòu)特性略有差異。

圖1 菜山藥的TPA圖

圖2 金秤砣山藥的TPA圖

圖3 牛腿山藥的TPA圖

圖4 水山藥的TPA圖

圖5 鐵棍山藥的TPA圖

圖6 細(xì)毛山藥的TPA圖

圖7 小白嘴山藥的TPA圖

2.1 硬度

硬度感官定義為牙齒間用來(lái)壓迫山藥所需的最大力，即壓縮實(shí)驗(yàn)或TPA實(shí)驗(yàn)中所需的最大力值。硬度的大小體現(xiàn)了山藥保持形狀的內(nèi)部結(jié)合力的大小。實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定了不同品種生山藥的果肉和表皮硬度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖8。從圖8可以直觀地看出表皮硬度從高到低依次是金秤砣山藥、鐵棍山藥、小白嘴山藥、細(xì)毛山藥、牛腿山藥、菜山藥以及水山藥；而果肉硬度從高到低依次是鐵棍山藥、細(xì)毛山藥、金秤砣山藥、小白嘴山藥、菜山藥、牛腿山藥以及水山藥。因此，結(jié)合表皮硬度、果肉硬度以及山藥外形來(lái)看，金秤砣山藥的可運(yùn)輸性最佳，鐵棍山藥、小白嘴以及牛腿山藥次之，以上4種山藥在運(yùn)輸過(guò)程中受到外力不易損傷折斷。細(xì)毛山藥、菜山藥的可運(yùn)輸性比較一般，在運(yùn)輸過(guò)程中需要一定的保護(hù)。由于水山藥的表皮硬度與果肉硬度均大幅低于其他山藥，因此在運(yùn)輸過(guò)程中需要比較嚴(yán)格的保護(hù)措施。需要注意的是雖然鐵棍山藥的表皮與果肉硬度都很高，但是由于其體型細(xì)長(zhǎng)，直徑僅為2.5 cm左右，是本次實(shí)驗(yàn)所有山藥中最細(xì)的，因此在運(yùn)輸過(guò)程中要在包裝的抗彎折性上做足夠的考慮。

圖8 不同品種山藥果肉與表皮硬度對(duì)照?qǐng)D

同種山藥煮熟后,隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)即溫度漸漸趨于室溫時(shí)，其硬度值也有變化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：放置時(shí)間越長(zhǎng)，即溫度值越低，其硬度值越高。原因可能為溫度降低的過(guò)程水分隨之揮發(fā)，山藥體積縮小，分子間距變小，因此山藥分子間內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得更加緊密。放置10 min后其硬度值趨于穩(wěn)定，故本實(shí)驗(yàn)TPA測(cè)試均為山藥煮熟后放置10 min再進(jìn)行。表3列出了不同品種山藥煮熟后的硬度、彈性、黏附力、內(nèi)聚性、咀嚼性及膠著性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：水山藥的水分含量較多，淀粉含量相對(duì)較少，因此在煮的過(guò)程中內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)變化相對(duì)不大。所以水山藥煮熟后仍然保留了高的硬度值。而細(xì)毛山藥和小白嘴山藥淀粉含量較高，煮熟后淀粉糊化，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得較為疏松，所以表現(xiàn)出了較低的第一循環(huán)硬度[8]。而金秤砣山藥和鐵棍山藥則在淀粉含量較高的同時(shí)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)也較為緊密，所以第一循環(huán)硬度依然較高。

表3 不同品種熟山藥質(zhì)構(gòu)特性

2.2 彈性

彈性感官定義為連續(xù)2次咬樣品間樣品恢復(fù)的高度。同樣條件下，樣品恢復(fù)越高，彈性越好。彈性受蛋白質(zhì)含量等因素影響, 蛋白質(zhì)含量越高, 彈性越強(qiáng)。表3數(shù)據(jù)表明：鐵棍山藥，細(xì)毛山藥和金秤砣山藥蛋白質(zhì)含量高，彈性好；而水山藥和菜山藥蛋白質(zhì)含量低，彈性則較差。

2.3 黏附力

黏附力感官定義為牙齒克服與山藥接觸的吸引力所需的力，是指壓縮實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最大的負(fù)值力。它能反應(yīng)山藥分子間結(jié)合力的大小, 結(jié)合力越大, 黏附力越大。從表3可以看出：金秤砣山藥和鐵棍山藥由于組織結(jié)構(gòu)較為緊密且淀粉和蛋白質(zhì)含量較高表現(xiàn)出了較高的黏附力。感官上表現(xiàn)為口感較為緊實(shí)，比較粘牙。水山藥、細(xì)毛山藥、菜山藥和小白嘴山藥的黏附力均不高，表現(xiàn)在口感上就是口感較為滑嫩。

2.4 內(nèi)聚性

內(nèi)聚性表征組成樣品結(jié)構(gòu)的內(nèi)部鍵力。它的數(shù)學(xué)定義為T(mén)PA實(shí)驗(yàn)第二循環(huán)壓縮功/第一循環(huán)硬度功。研究表明，內(nèi)聚性與樣品分子內(nèi)部的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)或交聯(lián)有關(guān)[9]。內(nèi)聚性是山藥抵抗外界因素的損傷并緊密連接，使自身保持完整的性質(zhì), 比值在0到1之間, 內(nèi)聚性越大，口感越細(xì)膩。由表3可知，幾種山藥內(nèi)聚性大小順序?yàn)椋核剿?菜山藥<牛腿山藥<小白嘴山藥<鐵棍山藥<細(xì)毛山藥<金秤砣山藥。金秤砣山藥、細(xì)毛山藥和鐵棍山藥內(nèi)部鍵力更大，內(nèi)聚性更高，口感更細(xì)膩。

2.5 咀嚼性

咀嚼性即所說(shuō)的咬勁，表示咀嚼吞咽一個(gè)具有彈性的樣品所需的能量。它的數(shù)學(xué)定義為硬度、內(nèi)聚性、彈性三者的乘積。由于金秤砣山藥和鐵棍山藥內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，硬度較高，彈性較大，因此其咀嚼性較高，其他類(lèi)型山藥咀嚼性則較低。

2.6 膠著性

膠著性是山藥被咀嚼時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的內(nèi)部結(jié)合力，反映了山藥細(xì)胞間的結(jié)合力大小。它的數(shù)學(xué)定義為硬度和內(nèi)聚性的乘積。金秤砣山藥，細(xì)毛山藥和鐵棍山藥內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)較為緊密，表現(xiàn)出較大的膠著性。

3 結(jié)論

結(jié)合表皮硬度值、果肉硬度值以及山藥外形來(lái)看，金秤砣山藥的可運(yùn)輸性最佳；鐵棍山藥、小白嘴山藥以及牛腿山藥次之；細(xì)毛山藥、菜山藥的可運(yùn)輸性一般，在運(yùn)輸過(guò)程中需要采取一定的保護(hù)措施。

熟山藥TPA測(cè)試結(jié)果表明：金秤砣山藥和鐵棍山藥淀粉和蛋白質(zhì)含量較高，內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)較為緊密，因此表現(xiàn)出了較大的硬度、彈性、黏度、內(nèi)聚性、咀嚼性和膠著性等TPA指標(biāo)，口感上更加黏滑細(xì)膩。菜山藥水分含量較高，且分子結(jié)構(gòu)較為稀疏，因此TPA指標(biāo)都相對(duì)較小，口感上更加脆嫩。

智能感官技術(shù)的選擇可以更加科學(xué)客觀、穩(wěn)定地指導(dǎo)人類(lèi)對(duì)食品品質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，幫助人類(lèi)選擇更適合自己口感的食品。