不同烹飪方式對淮山結構和糊化性質的影響

彭軍煒，鄒金浩，蘇小軍，李清明,*

（1.湖南農業大學食品科學技術學院，湖南 長沙 410128；2.湖南省商業技師學院烹飪旅游學院，湖南 株洲 412000）

淮山是我國傳統的藥食同源食物，營養豐富且烹飪方式多樣，不同的烹飪方法對淮山的色澤、風味、質構和營養成分等都會產生不同的影響[1-2]，許多學者針對蔬菜烹飪過程中感官品質，營養成分和功能活性的變化開展了深入的研究。彭燕等[3]研究了漂燙、蒸、微波、炒4 種烹飪方法對本芹和西芹感官品質和營養品質的影響，發現蒸能夠更好地保持芹菜脆性和綠色色澤等感官品質。孟天真等[4]研究發現炒、燒、炸、蒸、焯等不同烹飪方式對馬鈴薯中的抗性淀粉及主要營養物質含量的影響存在很大差異。李葵花等[5]研究了常壓水煮、壓力水煮、微波和油炸等烹飪方式對3 種馬鈴薯抗氧化活性和多酚類物質的影響，結果表明，微波處理能較好地保持馬鈴薯的抗氧化活性和多酚類物質的含量。Damir等[6]通過掃描電子顯微鏡觀察了燙漂和烤制對紅薯微觀結構的影響，發現烹飪后紅薯淀粉顆粒破損變形，淀粉發生糊化。高振江等[7]研究了加熱溫度與馬鈴薯淀粉粒結構變化及食用口感的關系，認為當溫度達到95 ℃時，馬鈴薯口感才能達到最佳。但目前關于烹飪處理對蔬菜中淀粉糊化性質的影響鮮見報道。淮山作為高淀粉含量的蔬菜，其淀粉相對含量高達56.3%～85.3%（以干質量計）[8]，在烹飪過程中，淀粉的糊化對淮山的質構品質具有重要影響。因此，本實驗以淮山為材料，分別采用蒸制、煮制、炒制、微波加熱4 種方式對淮山進行烹飪處理，考察不同烹飪方式對淮山質構、結構和糊化性質的影響，以期為淮山的科學合理烹飪提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘小白嘴’淮山 株洲市大潤發超市。

KBr 上海國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

TA.XT Plus物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司；JSM-6380 LV掃描電子顯微鏡 日本電子株式會社；Frontier型傅里葉變換紅外光譜儀 美國Perkin Elmer公司；X射線衍射儀 日本島津公司；Fz102微型植物粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；RVA TECMASTER快速黏度分析儀 瑞典Perten公司。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

淮山去皮后清水洗凈，切成2 mm厚的淮山片，隨后置于清水中以防變色，烹飪前撈出瀝水備用，根據前期預備實驗結果確定各烹飪處理條件。4 種烹飪方式：炒制，將單柄鍋洗凈，于電磁爐（功率500 W）上加熱，加入植物油25 g，燒熱后放入淮山350 g進行炒制，煸炒4 min時放鹽調味，繼續炒制9 min；蒸制，取350 g淮山樣品，加適量鹽、油拌勻后，放入小瓷碗中，用保鮮膜密封好后，放入上汽的萬能蒸烤箱內，溫度設置為110 ℃、蒸制11 min；煮制，將單柄深鍋洗凈，于電磁爐（功率500 W）上加熱，放入適量植物油、食鹽、純凈水1 300 mL，水燒沸后放入350 g淮山煮制，加熱11 min；微波烹飪，取350 g淮山樣品，加入150 mL純凈水、5 g鹽拌勻，在微波爐（350 W）中密封條件下，加熱6.5 min。以新鮮淮山為對照，進行真空冷凍干燥，一部分干燥后的淮山片用于掃描電子顯微鏡分析，其余粉碎成淮山粉，用于傅里葉變換紅外光譜、X射線衍射和糊化性質測試。

1.3.2 質構分析

對新鮮和經烹飪處理的淮山片采用TDT測試法進行質構測定，每組樣品測定5 次取平均值。參數設置為測前速率5 mm/s、測中速率5 mm/s、測后速率5 mm/s、第一次壓縮應變10%、第二次壓縮應變50%、間隔時間5 s。

1.3.3 掃描電子顯微鏡觀察

將新鮮和經烹飪處理的淮山片經真空冷凍干燥、表面噴金處理后利用掃描電子顯微鏡進行觀察、拍照，電壓15 kV，放大倍數100、2 000 倍。

1.3.4 傅里葉變換紅外光譜分析

取100 mg左右的KBr于瑪瑙缽中研碎，加入約1 mg樣品，研勻，壓片，利用傅里葉變換紅外光譜儀對樣品在400～4 000 cm-1范圍內進行掃描。

1.3.5 X射線衍射分析

將淮山粉末（粒度小于200 目）壓片后，用X射線衍射儀測定樣品的結晶結構。測試條件為掃描速率5（°）/min；掃描范圍5°～80°；掃描方式為連續；步寬0.02°；靶材Cu靶；管壓40 kV；管流30 mA；發散狹縫、防發散狹縫和接受狹縫寬度分別為1.0、1.0、0.3 mm。

1.3.6 糊化性質分析

準確稱取（3.50±0.01）g冷凍干燥后的淮山粉，采用快速黏度分析儀測試。960 r/min攪拌10 s后保持160 r/min至實驗結束。以初始溫度50 ℃保持1.4 min后以10 ℃/min升溫至95 ℃，保持2.4 min，再以12.5 ℃/min將溫度降到50 ℃后保持2 min。

1.4 數據統計與分析

每種烹飪方式重復3 次，數據分析采用SPSS 21.0軟件對數據進行統計分析，采用Duncan檢驗法進行顯著性分析，采用Origin 8.0和Excel軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同烹飪方式對淮山質構的影響

質構是淮山的重要品質指標之一，對經不同烹飪處理的淮山進行質構分析，結果見圖1。經不同烹飪處理淮山的硬度和咀嚼性存在顯著差異（P＜0.05）。烹飪處理后，淮山樣品的硬度均顯著降低（P＜0.05），降低幅度依次為水煮（82.00%）＞清蒸（78.73%）＞熱炒（72.98%）＞微波（69.80%）。與本研究結果相似，馬鈴薯等淀粉含量較高的蔬菜經蒸煮后的硬度顯著降低（82.7%～97.3%）[9]，遠高于芹菜（15.58%～28.98%）[3]等蔬菜，這可能與其中淀粉的糊化有關。

圖1 不同烹飪方式對淮山質構的影響Fig.1 Effect of different cooking methods on texture of Chinese yam tubers

經微波烹飪后，淮山咀嚼性顯著提升（P＜0.05），提升幅度高達90.18%。而水煮和清蒸淮山的咀嚼性則呈顯著降低趨勢（P＜0.05），與新鮮淮山相比，分別下降了79.91%和43.04%。熱炒淮山的咀嚼性與新鮮淮山相近，變化不顯著（P＞0.05）。Paciulli等[10]研究報道，胡蘿卜經水煮、蒸制和微波烹飪處理后硬度顯著降低。鮑詩晗等[11]研究發現，炒制胡蘿卜的咀嚼性遠高于蒸、煮等加工方式。楊燁等[12]的研究亦表明，微波熟化甘薯的咀嚼性遠高于蒸、煮等加工方式。這可能是熱炒和微波烹飪時水分散失速率快，限制了淀粉顆粒的膨脹與破裂，導致咀嚼性增大[13]。

2.2 不同烹飪方式對淮山微觀結構的影響

通過掃描電子顯微鏡觀察新鮮淮山和經不同烹飪處理淮山的微觀結構，結果如圖2所示，新鮮淮山呈現典型的淮山微觀結構，其中蜂窩狀的細胞結構清晰可見，淮山淀粉緊密排列其中。由圖2A2可知，淮山淀粉呈橢球形，表面光滑，直徑約為10～20 μm，表面附有絮狀物質（箭頭所示），這與趙小梅等[14]觀察到的桂淮系列淮山淀粉結構相似。

微波烹飪與清蒸、水煮、熱炒烹飪淮山的微觀結構存在很大差異，經微波烹飪淮山的內部結構較緊密，蜂窩狀細胞結構基本完整，可以觀察到大量完整的淀粉顆粒，但淀粉顆粒表面可觀察到明顯的裂紋（圖2B2箭頭所示）。清蒸、水煮和熱炒處理淮山樣品的糊化程度較高，淀粉顆粒已基本糊化，觀察不到完整的淀粉顆粒。其原因是微波烹飪時，樣品的水分含量迅速降低，水分不足限制了淀粉的糊化，而清蒸和水煮均屬于濕熱加工，烹飪時為淀粉糊化提供了充足的水分，因此微波烹飪的淮山中淀粉的糊化程度遠低于清蒸和水煮。Tian Jinhu等[15]的研究表明，水煮的馬鈴薯淀粉顆粒吸水溶脹，淀粉糊化較完全，而微波處理后的馬鈴薯淀粉顆粒的細胞壁結構較為完整。楊軍林等[16]也得到類似的研究結果，微波熟化后的馬鈴薯淀粉顆粒破壞較小，結構較均勻，而水煮熟化后的淀粉顆粒破壞最為嚴重，Bordoloi等[17]認為水煮時淀粉顆粒充分與水接觸發生溶脹造成其破裂。微波烹飪時淀粉顆粒未發生嚴重破裂，但淮山中淀粉會吸水而發生輕微膨脹，使淀粉顆粒呈現出現明顯的裂紋。微波烹飪使得淮山淀粉顆粒排列變得更加緊密，使其咀嚼性顯著增大。Romano等[18]對6 個不同品種的馬鈴薯進行了水煮、烘烤和油炸烹飪處理，結果發現烹飪后馬鈴薯淀粉顆粒由于吸水和淀粉糊化而膨脹，并且細胞壁受到破壞。

圖2 不同烹飪方式處理的淮山掃描電子顯微鏡圖Fig.2 Scanning electron microscopic photographs of Chinese yam tubers cooked by different methods

2.3 不同烹飪方式對淮山短程有序結構的影響

傅里葉變換紅外光譜能檢測出淀粉短程有序結構的變化，常用于淀粉分子結構的分析。新鮮淮山以及4 種不同烹飪處理的淮山的傅里葉變換紅外光譜結果如圖3所示，4 種不同烹飪處理的淮山與新鮮淮山的傅里葉變換紅外光譜波形基本一致，但在吸收峰的位置及強度上存在差異。與其他烹飪方式相比，熱炒處理的淮山在2 927、2 850 cm-1和1 742 cm-1附近的峰強度明顯增大，且在3 010 cm-1處出現了新的峰，這是食用油中含有大量的—CH2（2 927、2 850 cm-1）和C＝O（1 742 cm-1）所致。不同烹飪處理的淮山原始傅里葉變換紅外光譜差異較小，故對其進行二階導數處理[19]，結果如圖3B所示，新鮮淮山和4 種不同烹飪方式的二階導數圖譜表現出很大的差異，主要表現為新鮮淮山在808 cm-1和828 cm-1處為雙峰，清蒸處理的淮山在990 cm-1和992 cm-1處為雙峰，水煮處理的淮山在1 413 cm-1和1 426 cm-1處為雙峰，微波處理的淮山在778 cm-1處出現肩峰。

圖3 不同烹飪方式淮山的傅里葉變換紅外光譜圖（A）和二階導數傅里葉變換紅外光譜圖（B）Fig.3 Fourier transform infrared spectra (A) and secondary derivative Fourier transform infrared spectra (B) of Chinese yam tubers cooked by different methods

在1 300～800 cm-1范圍存在3 個主要的特征吸收峰，分別位于995、1 022 cm-1和1 045 cm-1處。其中1 045 cm-1和1 022cm-1處的峰強度分別反映淀粉的有序結構和無定形結構變化程度，995 cm-1處的峰與單螺旋晶體結構密切相關。1 045 cm-1與1 022 cm-1處峰強度比（R1045cm-1/1022cm-1）和1 022 cm-1與995 cm-1處峰強度比（（R1022cm-1/995cm-1）分別反映淀粉分子的有序程度和無序程度[20]。參照滿建民等[21]的方法，通過OMNIC軟件對各烹飪處理的淮山的R1 045 cm-1/1 022 cm-1和R1 022 cm-1/995 cm-1進行計算，結果見表1。從表1中可以看出，各烹飪處理淮山的R1045cm-1/1022cm-1為0.755～1.375，其中新鮮淮山的R1045cm-1/1022cm-1最高，為1.375。經烹飪處理后，淮山的R1045cm-1/1022cm-1均大幅度降低，其中清蒸淮山的R1045cm-1/1022cm-1最低，為0.755，這說明在經烹飪處理后，淮山中淀粉的有序結構受到不同程度的破壞，這與掃描電子顯微鏡觀察到的糊化現象一致。李濤等[22]的研究結果亦表明，壓熱和濕熱處理會使淮山中淀粉的有序結構受到破壞，從而使R1 045 cm-1/1 022 cm-1減小。R1 022 cm-1/995 cm-1的變化規律與R1 045 cm-1/1 022 cm-1相反，新鮮淮山的R1 022 cm-1/995 cm-1最低，僅為0.696。經烹飪處理后，各淮山的R1022cm-1/995cm-1均大幅度增加，其中清蒸淮山的R1022cm-1/995cm-1達到最高，為1.115。這說明烹飪處理后，淮山中淀粉分子的有序結構被破壞，使得其無序程度增加，清蒸處理的淮山中淀粉分子的無序程度增加最高。

表1 不同烹飪處理淮山的紅外光譜吸收峰強度比Table 1 Infrared absorption peak intensity ratios of Chinese yam tubers cooked by different methods

2.4 不同烹飪方式對淮山結晶結構的影響

X射線衍射常用來研究淀粉的結晶結構，根據衍射曲線上的不同衍射特征，可將淀粉分為A、B、C 3 種晶型[23]。參照陳翠蘭[24]的方法，通過MDI Jade軟件對新鮮淮山以及經不同烹飪處理淮山的結晶度進行計算，結果如圖4所示，新鮮淮山在2θ為15°、17°、23°處有3 個明顯的特征峰，在2θ為5.6°處有一個較弱的特征峰，因此可以歸屬為C型淀粉。經不同烹飪處理后，各淮山中淀粉的峰強度和峰位置發生了一定程度的變化。其中清蒸淮山的特征峰變化最明顯，表現為在2θ為5.6°、15°、17°、23°處的特征峰幾乎消失不見，在2θ為31.8°、45.5°處出現了較為明顯的特征峰。微波處理淮山的特征峰變化不大，僅僅是各特征峰的峰強度略微降低和峰位置發生了微小的偏移。水煮和熱炒淮山的特征峰變化情況相似，表現為在2θ為23°處的強特征峰消失，在2θ為22°和24°處出現兩個較弱的特征峰。不同烹飪處理淮山的特征峰發生不同的變化，說明不同烹飪處理對淮山中淀粉結晶結構的破壞程度不一。

由圖4可知，新鮮淮山的結晶度最高為32.22，經烹飪處理后淮山的結晶度均降低，這說明不同的烹飪處理會破壞淮山中淀粉的結晶結構。Chen Xuetao等[25]研究發現，經熱燙處理后，干燥制得的淮山粉結晶度下降，且隨干燥溫度升高，結晶度降低。由于加熱方式和條件的不同，不同烹飪處理淮山結晶度的下降程度不同，其中清蒸淮山結晶度下降程度最高，其結晶度為18.97，微波處理淮山的結晶度下降程度最低，其結晶度為28.50，這與傅里葉變換紅外光譜反映的結果一致。X射線衍射測定的結晶度和傅里葉變換紅外光譜測定的R1045cm-1/1022cm-1結果均反映了不同烹飪處理對淮山中淀粉的結晶結構破壞程度不同，在一定程度上還可以反映各烹飪處理淮山中淀粉的糊化程度不同，即淮山中淀粉的結晶度和R1045cm-1/1022cm-1下降程度越高，烹飪處理對淮山的結晶結構的破壞程度越高，淮山中淀粉的糊化程度越高。

圖4 不同烹飪處理淮山的X射線衍射曲線Fig.4 X-ray diffraction curves of yam tubers cooked by different methods

2.5 不同烹飪方式對淮山糊化性質的影響

通過快速黏度分析儀測定了新鮮淮山與4 種不同烹飪處理淮山的糊化性質，結果見表2。各淮山樣品的糊化性質差異顯著。新鮮淮山的糊化溫度為83.15 ℃，微波烹飪淮山的糊化溫度（87.15 ℃）顯著升高，而其他烹飪處理淮山的糊化溫度顯著降低（63.37～67.37 ℃）。不同的烹飪方式使淮山的糊化溫度發生不同的變化，這與其加熱傳熱方式的不同有關。糊化溫度高說明糊化時能量消耗大，淀粉結構較穩定，這與掃描電子顯微鏡反映的微波處理淮山結構較緊密的結果一致。Falade等[26]研究發現，新鮮淮山（Abuja和Efuru）的糊化溫度分別為82.9 ℃和87.6 ℃，經不同方式干燥后，Abuja的糊化溫度升高，而Efuru的糊化溫度降低。Wahab等[27]對Dioscorea rotundata poir、Dioscorea cayenesis、Dioscorea alata和Dioscorea dumetorum4 種淮山進行70 ℃熱燙15 min，隨后60 ℃烘干粉碎，利用快速黏度分析儀測得其糊化溫度為69.9～88.4 ℃。經50、60 ℃和70 ℃干燥的Amorphophallus paeoniifolius和Gajendra淮山粉的糊化溫度范圍為87.9～94.3 ℃，且糊化溫度隨著干燥溫度升高而升高[28]。這說明淮山的糊化溫度不僅與加工方式密切相關，還與其品種有很大的關系。本實驗所用淮山表現出了高糊化溫度和高黏度的糊化特性，這與前人的研究結果[26]一致。

表2 不同烹調方法對糊化特性的影響Table 2 Effect of cooking methods on pasting characteristics of yam tubers

不同烹飪處理的淮山的峰值黏度為1 595.00～4 897.00 cP，水煮、微波和清蒸處理后，峰值黏度較新鮮淮山均顯著升高，水煮烹飪處理淮山的峰值黏度最高，較新鮮淮山約升高了158%，而熱炒淮山的峰值黏度則顯著降低。不同烹飪處理的淮山的谷值黏度、最終黏度分別為1 539.33～3 305.00 cP和2 079.33～4 687.00 cP，其變化規律與峰值黏度基本一致，均表現為水煮、微波和清蒸烹飪處理后，其值較新鮮淮山顯著升高，而熱炒烹飪淮山則呈降低的趨勢。Falade等[26]認為在烹飪和熱燙處理過程中，會發生一定程度的預糊化，從而導致峰值黏度和谷值黏度降低，但‘Gbangi’品種淮山在蒸煮后表現出了更高的峰值黏度，這表明烹飪對峰值黏度和谷值黏度的影響還與淮山本身的性質有關。蘇小軍等[29]研究發現，熱處理使淮山熟全粉的峰值、谷值以及最終黏度呈下降的趨勢，與本實驗熱炒烹飪淮山的分析結果一致。不同烹飪處理對淮山崩解值的影響存在顯著差異，其范圍為55.67～1 592.00 cP。水煮烹飪處理淮山的崩解值最高，約為新鮮淮山的7 倍，說明水煮烹飪后淮山的熱糊穩定性變差，凝交性變強，易回生。而微波、熱炒和清蒸烹飪處理后，崩解值較新鮮淮山均有顯著降低，表明經微波、熱炒和清蒸烹飪方式處理后，淮山的熱糊穩定性增強。回生值反映了淀粉的冷糊穩定性和回生程度，一定程度的回生可以使淀粉基食品更容易成交[30]，回生值越大，產品的老化速率越快。4 種烹飪方式處理的淮山的回生值均比新鮮淮山高，說明其冷糊穩定性較差。不同烹飪處理的淮山回生值為474.33～1 382.00 cP，水煮烹飪處理的淮山回生值最高，高于新鮮淮山191%，說明水煮烹飪處理促進了淀粉分子的重新聚合，加快了淀粉的老化與回生。微波、熱炒和清蒸烹飪方式處理后，回生值較新鮮淮山變化不顯著。

3 結 論

本實驗探討了不同烹飪方式對淮山質構品質、微觀結構、短程有序結構、結晶度和糊化性質的影響規律，解析了烹飪處理淮山結構、糊化性質和質構品質間的關系。結果表明，不同烹飪處理對淮山的質構品質、結構性質和糊化性質具有顯著影響。清蒸、水煮和熱炒等烹飪方式通過高溫和水分子的作用使淮山中淀粉糊化，并降低其結晶度和短程有序度，從而導致糊化溫度降低、咀嚼性下降。微波烹飪處理樣品因水分含量快速降低，烹飪后淮山中淀粉顆粒結構完整，糊化程度低，結晶度和短程有序度降低幅度小于其他烹飪方式，微波烹飪后糊化溫度和咀嚼性增大，降低了冷糊穩定性。綜上，本研究的開展有助于進一步了解烹飪過程中淮山質構品質變化機制，可為今后淮山科學烹飪提供理論依據。