馬鈴薯塊莖蒸制和烘焙后質地品質分析

邱振業 段惠敏 夏露露 李高峰 文國宏 張 峰，*

（1甘肅農業大學生命科學技術學院，甘肅 蘭州 730070；2甘肅農業大學農學院/省部共建作物學國家重點實驗室/甘肅省作物遺傳改良與種質創新重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；3甘肅省農業科學院馬鈴薯研究所，甘肅 蘭州 730070）

馬鈴薯烹飪方式有蒸、煮、炒、烤、炸等多種方式，其中蒸制和烘焙是最主要的烹飪方式。由于不同品種（系）塊莖成分含量不同，加工后塊莖色澤、風味和質地存在差異［1-3］。合適的蒸制和烘焙加工條件可以較好地保留馬鈴薯的原始風味［4-5］。色澤是衡量加工后品質的重要指標，通常需要對蒸制和烘焙后塊莖的色澤進行判定，蒸制和烘焙加工后塊莖色澤變化的主要原因是綠原酸和抗壞血酸與金屬離子反應生成穩定的化合物而呈現不同程度黑色或淺黃色［6］。蒸制和烘焙后塊莖質地主要與塊莖干物質含量、加工后塊莖中淀粉顆粒形狀變化和糊化程度相關［7-11］。與蒸制相比，烘焙塊莖時溫度較高，短時間高溫烘焙比長時間低溫烘焙更容易造成水分散失，塊莖色澤也會加深。高溫還會破壞淀粉結構，使淀粉發生部分糊化［12-13］。加工后塊莖質地評價方法主要有感官評價和質構評價，感官評價效率低、精確性和穩定性差，受主觀因素影響較大［14］。質構評價模擬人口腔對加工后塊莖切割和咀嚼，將塊莖質構特性分解為硬度、黏性、內聚性、咀嚼性等多個參數，以綜合評價質地品質，具有通量高、數據精確、客觀性強的特點［15-19］。相比油炸加工對品種（系）和加工方式的嚴格標準和要求，蒸制和烘焙加工專用型品種（系）缺乏，對蒸制和烘焙加工專用型品種（系）的評價標準也較為模糊。主要原因是傳統上各種類型的品種（系）都可用于蒸制和烘焙，而且對于蒸制和烘焙加工條件、加工后色澤和質地缺少細分和分析。本研究通過分析不同類型品種（系）馬鈴薯塊莖在蒸制和烘焙不同加工條件下的色澤和質地，優選蒸制和烘焙加工條件，篩選蒸制和烘焙加工專用型馬鈴薯品種（系），旨在為建立馬鈴薯蒸制和烘焙后質地評價體系和烹飪加工提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以大西洋、布爾班克、甘農薯7號、隴薯7號、冀張薯12 號、青薯9 號、希森6 號、Lucinda、H0909、H0904、H0951、H0916 為試驗材料，12 個馬鈴薯品種（系）均于2020 年收集自甘肅省定西市渭源縣五竹鎮（平均海拔2 240 m，年降雨量650～750 mm，年平均氣溫6.8 ℃，年日照時數2 410 h，無霜期145 d）。

1.2 主要試劑、儀器與設備

高氯酸、碘、碘化鉀等化學試劑均購自上海麥克林生化科技股份有限公司；A/BE反擠壓裝置，廈門超技儀器設備有限公司；TA.XT Express 型質構儀，英國Stable Micro Systems公司；DHG-9030型恒溫干燥箱，天津泰斯特有限公司；ZTG-4L型蒸飯柜，山東樂創商用電器有限公司；HBD-1201型烤箱，珠海家寶德電氣有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 干物質含量測定 采用烘干稱重法測定干物質含量［20］。取去皮塊莖10 g 左右，稱重，記為W1，置于恒溫干燥箱，于105 ℃殺青10 min，80 ℃烘至恒重，稱重記為W2。按公式計算干物質含量：

1.3.2 淀粉含量測定 參照《馬鈴薯試驗研究方法》［21］。稱取馬鈴薯凍干粉100 mg 于25 mL 燒杯中，加蒸餾水2 mL調成糊狀，邊攪拌邊加入3.20 mL 35%高氯酸，繼續攪拌10 min，加蒸餾水定容至50 mL并搖勻，8 000 ×g常溫離心10 min，取上清液待測。以可溶性淀粉為標準品制作標準曲線。吸取5 mL提取液，加2 mL 1 mg·mL-1碘試劑，震蕩搖勻，再加蒸餾水定容至10 mL，震蕩搖勻，靜置5 min，在660 nm 處比色測定吸光值（蒸餾水為空白），計算淀粉含量。

1.3.3 塊莖蒸制 選擇低溫、黑暗儲藏下的大小均勻的馬鈴薯塊莖，洗凈晾干。將塊莖沿頂部到臍部切開，放入蒸飯柜。蒸制條件：110 ℃ 30 min、105 ℃ 40 min、100 ℃ 50 min。蒸制后從塊莖中部取長寬高為1 cm的正方體進行質構分析（texture profile analysis，TPA）測試。

1.3.4 塊莖烘焙 選擇低溫、黑暗儲藏下的大小均勻的馬鈴薯塊莖，洗凈晾干。將塊莖沿頂部到臍部切開，放入烤箱。烘焙條件：250 ℃ 30 min、225 ℃ 40 min、200 ℃50 min。烘焙后從塊莖中部取長寬高為1 cm的正方體進行TPA測試。

1.3.5 蒸制和烘焙后塊莖色澤觀察 蒸制和烘焙加工結束后，按黃色、淡黃色、白色三個類型進行分類。同時對比塊莖表層褐變的面積大小和顏色深淺。

1.3.6 質構測試 參照李文麗等［22］的方法測定質構參數。將長寬高為1 cm的正方體試樣置于質構儀上，選用A/BE 反擠壓裝置進行TPA 測試。測試參數：測前速度1.00 mm·s-1，測中速度5.00 mm·s-1，壓后上行速度5.00 mm·s-1，兩次壓縮中間位移10.00 mm，停頓5 s，觸發力值0.05 N。TPA曲線中硬度最大峰值代表門牙咬斷食物所用的力；黏性是探頭與塊莖接觸時克服表面間吸引力所做的總功，代表牙齒粘附塊莖的程度；內聚性是塊莖經過第一次壓縮變形后對第二次壓縮的相對抵抗力，是塊莖內部結合的緊密程度。塊莖硬度、黏性、內聚性可用來評價馬鈴薯塊莖質地。

1.4 數據處理

每次試驗重復3～5次，采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 22.0 進行數據統計分析，使用Duncan’s 進行差異顯著多重比較，所有平均數之間的比較采用SPSS 22.0 進行方差分析（variance analysis，ANOVA），顯著水平P＜0.05，采用Origin 9.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 蒸制前后干物質含量和淀粉含量變化

蒸制后不同加工條件下馬鈴薯品種（系）間干物質含量和淀粉含量存在差異（圖1）。蒸制30 min 后，甘農薯7號和大西洋的干物質含量分別為29.14%和28.62%，顯著高于其他品種（系）（圖1-A）。蒸制40 min 后，大西洋、冀張薯12號、希森6號干物質含量比30 min顯著下降，其余品種干物質含量上升。蒸制50 min后，甘農薯7 號、布爾班克、H0916 和H0909 干物質含量分別比30 min下降13.19、1.35、3.99和9.75個百分點；Lucinda、隴薯7 號和H0904 干物質含量上升幅度較大。蒸制30 min 后，甘農薯7 號、大西洋和隴薯7 號淀粉含量分別為69.58%、68.76%和68.99%，顯著高于其他品種（系）（圖1-B）。蒸制40 min后，隴薯7號淀粉含量較30 min下降6.10個百分點；冀張薯12 號、青薯9 號、希森6 號、大西洋和H0909 淀粉含量分別上升17.89、40.96、16.25、15.41 和26.68 個百分點，顯著高于其他品種（系）。蒸制50 min后，Lucinda、甘農薯7號、布爾班克、大西洋、H0951 和冀張薯12 號淀粉含量較40 min 上升2.14～12.75個百分點；青薯9號的淀粉含量較40 min顯著下降13.84個百分點。

圖1 馬鈴薯塊莖蒸制后干物質含量（A）和淀粉含量（B）變化分析Fig.1 Analysis of potato tuber dry matter content （A）and starch content （B）change after steaming

2.2 烘焙前后干物質和淀粉含量變化

烘焙后不同加工條件下馬鈴薯品種（系）間干物質和淀粉含量存在差異（圖2）。在烘焙30 min時，甘農薯7 號、大西洋和H0909 的干物質含量分別為31.34%、32.37%和30.51%，整體顯著高于其他品種（系）（圖2-A）。烘焙40 min 后，Lucinda、甘農薯7 號、H0904、隴薯7 號和青薯9號的干物質含量均較烘焙30 min上升，其余品種（系）則下降，其中甘農薯7號上升13.10個百分點。烘焙50 min后，大西洋和青薯9 號的干物質含量比烘焙30 min 分別顯著上升26.33 和34.62 個百分點。烘焙30 min后，甘農薯7號和大西洋淀粉含量分別為62.17%、62.60%（圖2-B）。烘焙40 min 后，H0909 淀粉含量較30 min顯著下降10.68個百分點；H0916淀粉含量僅下降2.11 個百分點，淀粉含量保留程度較高；布爾班克淀粉含量上升0.55個百分點；甘農薯7號和大西洋淀粉含量分別顯著上升10.37、12.72 個百分點。烘焙50 min后，Lucinda淀粉含量較40 min上升13.48個百分點。

圖2 馬鈴薯塊莖烘焙后干物質含量（A）和淀粉含量（B）變化分析Fig.2 Analysis of potato tuber dry matter content （A）and starch content （B）change after baking

2.3 蒸制和烘焙后塊莖色澤變化

馬鈴薯在蒸制和烘焙后色澤變化存在差異（圖3）。烘焙后，Lucinda、H0916、H0951、冀張薯12 號和青薯9號塊莖表層褐色面積較大；甘農薯7號、大西洋和布爾班克褐色面積較小。200 ℃烘焙50 min 時，12 個品種（系）褐色面積都小于其他烘焙加工條件。蒸制后，Lucinda、H0916、隴薯7號塊莖表層呈黃色，甘農薯7號、布爾班克、大西洋塊莖表層呈白色，其余6個品種（系）塊莖表層呈淡黃色。

圖3 馬鈴薯塊莖蒸制和烘焙后色澤Fig.3 Analysis of potato tuber color after steaming and baking

2.4 蒸制和烘焙后硬度分析

不同品種（系）馬鈴薯在蒸制和烘焙后硬度變化存在差異（圖4）。蒸制30 min 后，H0904、H0909 的硬度介于9 900～12 232 N 之間，整體顯著高于其他品種；隴薯7號和青薯9號硬度顯著低于其他品種（系）（圖4-A）。蒸制40 min 后，H0904 和Lucinda 硬度顯著高于其他品種（系）；青薯9號的硬度顯著低于其他品種。蒸制50 min后硬度普遍較低，軟化度高。其中H0909、青薯9 號、H0916、大西洋的硬度都低于2 000 N，整體顯著低于其他品種（系）。烘焙30 min 后，希森6 號、冀張薯12 號和Lucinda硬度大于6 200 N，顯著高于其他品種（系）（圖4-B）；H0916、H0951 和隴薯7 號硬度低于2 794.54 N，整體顯著低于其他品種（系）。烘焙40 min 后，布爾班克的硬度大于5 405.11 N，顯著大于其他品種（系）；青薯9號、H0909 和H0916 的硬度介于1 831.65～1 968.17 N之間，顯著低于其他品種（系）。烘焙50 min 后，12 個品種（系）硬度都低于5 000 N，其中H0904 的硬度最大，為4 216.98 N，顯著高于其他品種（系）；H0909、青薯9 號和冀張薯12 號的硬度介于1 048.07～1 306.78 N之間，顯著低于其他品種（系）。

圖4 馬鈴薯塊莖蒸制（A）和烘焙（B）后硬度分析Fig.4 Analysis of potato tuber hardness after steaming （A）and baking （B）

2.5 蒸制和烘焙后黏性分析

不同品種馬鈴薯塊莖在蒸制和烘焙后黏性同樣存在差異（圖5）。希森6 號在110 ℃蒸制30 min 后黏性最大，為163.66，其次為H0951、隴薯7號、布爾班克，黏性介 于98 到144 之間；105 ℃蒸 制40 min 后，Lucinda、H0916、冀張薯12 號黏性介于100～130 之間，顯著高于其他品種（系）；甘農薯7 號和H0909 的黏性低于19，顯著低于其他品種（系）。蒸煮時間對塊莖黏性有影響，100 ℃蒸制50 min 后塊莖黏性普遍較低，希森6 號和H0916黏性大于57，整體顯著高于其他品種（系）；青薯9 號和H0909 黏性低于14，顯著低于Lucinda、希森6號、布爾班克、大西洋、H0916、H0951 和H0904。甘農薯7號在250 ℃烘焙30 min和在200 ℃烘焙50 min時黏性最大，分別為57.19 和63.11（圖5-B）。烘焙30 min時，Lucinda 黏性為13.07，顯著低于其他品種（系）。烘焙40 min 時，冀張薯12號、H0951、H0916、隴薯7號和青薯9號黏性介于40～66之間，顯著高于其他品種（系）；甘農薯7號黏性最低，為11.25。烘焙50 min時，隴薯7號、H0916、布爾班克、Lucinda和甘農薯7號黏性顯著高于其他品種（系）；青薯9號黏性顯著低于其他品種（系）。

圖5 馬鈴薯塊莖蒸制（A）和烘焙（B）后黏性分析Fig.5 Analysis of potato tuber adhesiveness after steaming （A）and baking （B）

2.6 蒸制和烘焙后內聚性分析

不同品種間馬鈴薯塊莖在蒸制和烘焙后內聚性存在差異（圖6）。在110 ℃蒸制30 min和105 ℃蒸制40 min后，H0904、布爾班克、H0951、冀張薯12號的內聚性顯著高于其他品種（系）。110 ℃蒸制30 min 后，大西洋、H0916和青薯9號內聚性低于0.07 并顯著低于其他品種（系）。105 ℃蒸制40 min后，大西洋內聚性為0.08，顯著低于其他品種（系）。100 ℃蒸制50 min，Lucinda、H0951和H0904內聚性介于0.09～0.10之間；甘農薯7號內聚性最小，為0.07，顯著低于其他品種（系）（圖6-A）。在250 ℃烘焙30 min 和200 ℃烘焙50 min后，H0904內聚性最大，H0904和甘農薯7號顯著高于其他品種（系）（圖6-B）。在250 ℃烘焙30 min后，H0951內聚性最小且整體顯著低于其他品種（系）。200 ℃烘焙50 min后，H0909內聚性最小，為0.06。在225 ℃烘焙40 min后，希森6號內聚性最大并顯著高于其他品種（系）。

圖6 馬鈴薯塊莖蒸制（A）和烘焙（B）后內聚性分析Fig.6 Analysis of potato tuber cohesiveness after steaming （A）and baking （B）

2.7 蒸制和烘焙后馬鈴薯淀粉含量、干物質含量與質地參數的相關性分析

由圖7 可知，在110 ℃蒸制30 min 后，淀粉和干物質含量呈顯著正相關；在105 ℃蒸制40 min 和100 ℃蒸制50 min 后，淀粉和干物質含量均呈正相關。在105 ℃蒸制40 min 后，硬度與淀粉、干物質含量呈負相關。100 ℃蒸制50 min 后，內聚性和硬度呈正相關。250 ℃烘焙30 min 后，內聚性與硬度呈正相關；黏性與硬度、內聚性呈顯著負相關。225 ℃烘焙40 min 后，黏性與硬度呈負相關。200 ℃烘焙50 min 后，硬度與干物質含量、黏性呈負相關；硬度與內聚性呈顯著正相關。

圖7 馬鈴薯蒸制和烘焙后硬度、黏性、內聚性、淀粉含量、干物質含量相關性分析Fig.7 Correlation analysis of potato hardness，adhesiveness，cohesiveness，starch content and dry matter content after steaming and baking

2.8 馬鈴薯TPA指標的主成分分析

采用因子分析和主成分分析法確定影響塊莖質構的主要因素，分析TPA指標對塊莖質構特性貢獻程度。將特征值大于1作為主成分，得到1個主成分—硬度，且方差貢獻率為50.597%（表1）。根據隸屬度和權重值對加工方式進行綜合因子分析，篩選出的最佳加工方式為110 ℃蒸制30 min和200 ℃烘焙50 min（表2，3）。

表1 不同加工方式馬鈴薯TPA分析的各成分特征值與方差貢獻率Table 1 Characteristic value and variance contribution rate of each component for TPA analysis of potato under different processing methods

表2 主成分載荷矩陣Table 2 Principal component load matrix

3 討論

質地是影響馬鈴薯食用品質的重要因素，為了篩選烹飪后食用品質優良的品種（系），需要對不同加工條件下蒸制、烘焙后馬鈴薯塊莖質地進行分析，同時為蒸制和烘焙加工專用型馬鈴薯品種（系）烹飪加工條件提供參考依據。篩選適合馬鈴薯蒸制和烘焙的加工條件，首先要考慮馬鈴薯塊莖主要成分含量間的差異，需要對生塊莖淀粉含量、干物質含量等營養成分進行分析。蒸制和烘焙后塊莖質地主要與塊莖干物質含量、加工后塊莖中淀粉顆粒形狀變化和糊化程度相關，本研究中淀粉含量與硬度顯著相關，與他人研究結果一致［8］。馬鈴薯蒸制和烘焙前后硬度變化是影響塊莖食用品質的重要因素，蒸制后塊莖硬度與塊莖中干物質、纖維和果膠的含量相關，因干物質含量與淀粉含量呈正相關，所以塊莖硬度與淀粉含量也呈正相關，加工后塊莖硬度不完全取決于淀粉含量［23-26］。Lucinda 干物質含量最低，110 ℃蒸制30 min 后塊莖硬度卻高于冀張薯12號、布爾班克等品種（系），甘農薯7號和大西洋干物質含量較高，但105 ℃蒸制40 min 后硬度卻遠小于其他品種（系）。上述結果說明蒸制后塊莖干物質含量、淀粉含量都不能決定加工后塊莖硬度，加工前后硬度變化主要還取決于加工過程中淀粉糊化程度、淀粉與果膠和纖維的包裹程度，與他人研究結果一致［6］。甘農薯7號干物質含量最大，但在110 ℃ 30 min和105 ℃40 min 蒸制后塊莖的硬度卻不同，說明加工條件不同時，即便是相同品種淀粉的糊化程度也存在差異。不同烘焙加條件下相同品種（系）硬度不同，說明加工條件可影響淀粉中糊化和淀粉解鏈程度，最終影響加工后塊莖硬度。不同蒸制和烘焙加工后塊莖硬度不僅取決于干物質含量，還受塊莖烹飪加工條件和主要成分的影響。馬鈴薯塊莖加工后黏性主要與塊莖中淀粉含量、組成和糊化程度相關，品種淀粉含量同樣不能決定加工后黏性，但蒸制和烘焙加工后塊莖黏性存在差別，這種差別主要與加工條件中的溫度相關，高溫下塊莖淀粉結構被破壞。馬鈴薯加工后塊莖內聚性主要與淀粉含量和氨基酸含量相關［27］。蒸制加工后不同品種（系）塊莖內聚性基本無顯著差異，而烘焙加工后不同品種內聚性整體存在顯著差異。相關性分析也表明內聚性與淀粉含量呈正相關。主成分分析證明硬度對質地品質貢獻率最高，可作為衡量質地品質主要的質構參數，本研究中的3 種質地參數可以綜合評價馬鈴薯的質地品質，避免感官評價的主觀影響。色澤是衡量加工品質的重要指標，本研究發現，200 ℃及以上溫度烘焙后塊莖表層出現褐色，而蒸制馬鈴薯放置后雖也會褐變但不會形成硬皮。蒸制加工后非酶促褐變主要取決于塊莖中酚類化合物如綠原酸和金屬元素鐵結合形成黑色的氧化亞鐵含量，而烘焙加工后褐變是由高

溫下還原糖和游離氨基酸之間的“美拉德反應”造成褐變和非酶促褐變共同形成，本研究中烘焙后出現硬皮現象，而蒸制后未出現，與前人研究結果一致［28-29］。

表3 不同加工方式下塊莖質地因子隸屬度值及綜合評價指數Table 3 Membership degree and comprehensive evaluation index of sensory quality factors of potato tuber under different processing methods

4 結論

本研究結果表明，在110 ℃蒸制30 min、200 ℃烘焙50 min 時，各品種質構參數最接近理想品種布爾班克，塊莖褐變程度低，是最佳的蒸制和烘焙加工條件，篩選出甘農薯7 號是理想的蒸制和烘焙品種，這為后期馬鈴薯烘焙和蒸制加工型品種的選育提供了參考。