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      甘薯及其加工產(chǎn)品的質(zhì)地研究進展

      2018-01-23 23:14:13薛冠煒黃靜艷陸國權(quán)
      浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年4期
      關(guān)鍵詞:全粉質(zhì)地薯塊

      薛冠煒,李 臣,黃靜艷,崔 鵬,陸國權(quán)

      (浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良技術(shù)研究重點實驗室 薯類作物研究所,浙江 杭州 311300)

      甘薯是中國重要的糧食、飼料、工業(yè)原料作物[1-2]和新興能源作物[3-4]。由于其豐富的營養(yǎng)價值和特殊的風(fēng)味,深受廣大消費者歡迎。隨著社會發(fā)展,我國的甘薯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成以加工為主的結(jié)構(gòu)體系,因此對甘薯的品質(zhì)也表現(xiàn)出多元化的需求[5]。以往的研究集中在營養(yǎng)品質(zhì)評價上,結(jié)合簡單的物理品質(zhì)的評價,如外觀、色澤、大小等,而很少觸及甘薯薯塊的質(zhì)地。食品的流變特性、組成分子特性和微觀結(jié)構(gòu)決定食品的質(zhì)地特性。研究表明,甘薯薯塊質(zhì)地變化與其生長過程中營養(yǎng)物質(zhì)的積累、加工和貯藏過程中品質(zhì)的變化都有著密切的相關(guān)[6]?;瘜W(xué)組成相似的薯塊,由于其分布和組織結(jié)構(gòu)等質(zhì)地方面的不同,會呈現(xiàn)不同的加工適應(yīng)性和耐儲性。甘薯的質(zhì)地特性是評估其質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一,因此,研究甘薯薯塊質(zhì)地具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實意義[7]。

      1 質(zhì)地評價方法

      甘薯及其加工產(chǎn)品的質(zhì)地評價方法主要有感官評價和儀器測定2種。感官評價是人們運用視覺、嗅覺、味覺、聽覺和觸覺這5種感知途徑來測量、分析和解釋食品或原料的特征或性質(zhì)的一種科學(xué)方法。對鮮食甘薯的質(zhì)地評價主要采取標(biāo)度檢驗法,該方法以數(shù)字來表示樣品性質(zhì)的強度(如甜度、硬度、黏度),又使用詞匯來表達(dá)對該性質(zhì)的感受(如太軟、正合適、太硬),它可以綜合評價樣品的主要性質(zhì),是目前鮮食甘薯評價體系中廣泛應(yīng)用的食味評價方法。而儀器測定法是通過使用質(zhì)構(gòu)儀等儀器設(shè)備,依靠設(shè)備對樣品進行測量和分析,將樣品的質(zhì)地特性精確地量化,從而達(dá)到評價食品質(zhì)地的目的。質(zhì)構(gòu)剖面分析法(TPA)在食品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[8],也為甘薯及其加工產(chǎn)品的質(zhì)地評價提供一種新的評價方法和思路,這種方法可以很好地模擬食品在人體口腔中被二次咀嚼和吞咽過程,儀器通過信息采集可以得到硬度、彈性、黏附性、內(nèi)聚性、脆裂性、膠黏性、咀嚼度等質(zhì)地特性參數(shù)[9],從而對食品做出客觀評價。在將質(zhì)地剖面分析法應(yīng)用于甘薯及其產(chǎn)品方面,許多學(xué)者也為此做出大量的嘗試和努力。

      感官評價的測定結(jié)果除了受食品本身性質(zhì)的影響外,還與評價人員的喜好、評價過程中的情緒或狀態(tài)和評價所處的環(huán)境等因素有密切相關(guān),不穩(wěn)定因素較多,實驗結(jié)果的可靠性、可比性差。想要解決這一問題就必須滿足評價人員需接受過專業(yè)培訓(xùn)且數(shù)量足夠多這2個條件,這在實際評價過程中不容易做到。就這方面問題而言,應(yīng)用TPA的儀器測定法就可以完美的解決,它可以很好的規(guī)避人為評價帶來的誤差,精確的測定食品質(zhì)地特性,其結(jié)果具有較高的靈敏性與客觀性。但是,儀器測定法對于鮮食甘薯的粉面或軟糯這類有針對性的綜合力學(xué)性質(zhì)卻很難用某類單一的力學(xué)性質(zhì)來準(zhǔn)確表達(dá)。

      國內(nèi)外專家一直致力于研究客觀、簡單、易行、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的食品品質(zhì)鑒定方法,來準(zhǔn)確地描述和控制質(zhì)地,以確保評價結(jié)果的客觀準(zhǔn)確性。目前,將儀器測定法和感官評定法相結(jié)合,對食品做出綜合評價,是普遍使用的方法。

      2 質(zhì)地研究現(xiàn)狀

      2.1 生薯質(zhì)地

      在甘薯生長發(fā)育過程中,薯塊的營養(yǎng)品質(zhì)一直是被熱切關(guān)注的對象,營養(yǎng)品質(zhì)的好壞直接決定了商品薯的食用價值。而目前在甘薯營養(yǎng)成分的檢測方面,如干物質(zhì)含量、淀粉含量、糖含量等,現(xiàn)有的測定方法耗時耗能,不適用于大樣本量的檢測,無法滿足甘薯育種實踐等方面的需要。唐道彬等[10]研究發(fā)現(xiàn),甘薯硬度與干物質(zhì)含量之間呈極顯著正相關(guān),并以129份甘薯品種(系)建立甘薯干物質(zhì)含量與硬度的預(yù)測模型,回歸方程為y=0.674 3x+3.618 4 (20≤x≤60,R2=0.712),擬合度較好。驗證試驗結(jié)果表明,用硬度預(yù)測甘薯干物質(zhì)含量的相對誤差為0.2%,可用于準(zhǔn)確、快速、低消耗測定甘薯塊根干物質(zhì)含量,可以有效地提高育種效率。陳麗[11]對19個不同品種甘薯薯塊的12項品質(zhì)特性指標(biāo)進行測定,進行相關(guān)性及主成分分析,結(jié)果表明,干率與硬度存在極顯著正相關(guān),這與唐道彬等[10]的研究結(jié)果相同。

      將營養(yǎng)品質(zhì)與質(zhì)地品質(zhì)關(guān)聯(lián),通過測定質(zhì)地特性來預(yù)測營養(yǎng)品質(zhì)特性,從而達(dá)到快速檢測目的的方法,同樣可以應(yīng)用于對甘薯不同加工適應(yīng)性的篩選。吳列洪等[12]研究甘薯品種干率與薯片含油量、硬度間的相關(guān)性,結(jié)果表明,薯片硬度與干率呈非線性正相關(guān),含油量與干率呈線性負(fù)相關(guān),硬度與含油量呈非線性負(fù)相關(guān)。因此,油炸薯片含油量和硬度不可能同時達(dá)到最佳值。而當(dāng)甘薯品種的干率為24%~26%,硬度值為650~700 g,薯片含油量在25%左右時,具有較好的油炸品質(zhì)。Hagenimana等[13]研究發(fā)現(xiàn),干率與含油量之間存在顯著的線性負(fù)相關(guān),與吳列洪等[12]的結(jié)果相一致??梢詾橛驼ㄊ砥瑢S闷贩N的選育提供理論指導(dǎo)。所以,這證明了甘薯質(zhì)地特性與營養(yǎng)品質(zhì)之間存在緊密的聯(lián)系,同時,甘薯質(zhì)地的不同也影響著加工適應(yīng)性。

      2.2 熟薯質(zhì)地

      比較常見的熟化方式有蒸煮、微波、烘烤和油炸等,楊燁等[14]采用TPA對多種不同熟化方法的甘薯薯塊進行質(zhì)構(gòu)特性測定,將測定質(zhì)構(gòu)指標(biāo)與相應(yīng)的感官評價指標(biāo)進行相關(guān)性分析,結(jié)果表明,感官硬度與質(zhì)構(gòu)硬度、膠黏性和咀嚼性間存在極顯著的正相關(guān),感官黏度與質(zhì)構(gòu)硬度、膠黏性和咀嚼性間存在極顯著的負(fù)相關(guān)。而在這些方法中,蒸煮是在甘薯熟化方式中最廣泛應(yīng)用的。在蒸煮過程中,隨著溫度的上升,甘薯細(xì)胞內(nèi)的淀粉顆粒糊化,體積膨大,對細(xì)胞壁產(chǎn)生壓力,使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破壞,胞間層逐步松散化,進而導(dǎo)致甘薯質(zhì)地軟化。Nakamura等[15]研究甘薯塊根蒸煮后的細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)和淀粉性質(zhì),2種不同質(zhì)地類型的甘薯品種其細(xì)胞微結(jié)構(gòu)差異明顯。粉質(zhì)結(jié)構(gòu)品種的細(xì)胞在蒸煮后仍可以保持原來單個分離的狀態(tài),而在軟質(zhì)結(jié)構(gòu)品種經(jīng)過蒸煮后細(xì)胞間進行了融合。結(jié)果表明,甘薯蒸煮后的質(zhì)地實際上與細(xì)胞內(nèi)淀粉的糊化特性相關(guān)。熟化過程中,甘薯質(zhì)地受蒸煮時間和蒸煮溫度的影響。吳玲艷等[16]選擇不同蒸煮溫度和蒸煮時間組合的9組汽蒸工藝,對甘薯品種心香薯塊進行熟化,用質(zhì)構(gòu)儀測定質(zhì)構(gòu)特性,發(fā)現(xiàn)熟化后甘薯的硬度在251~570 g,黏性在239~421 g,兩者的變化幅度均較大,達(dá)顯著差異水平。

      Truong等[17]測定甘薯質(zhì)構(gòu)特性并進行感官評定,發(fā)現(xiàn)口感和儀器測定感覺高度相關(guān)。Laurie等[18]測定對不同品種甘薯薯塊的質(zhì)構(gòu)特性,并進行消費者可接受性評價,發(fā)現(xiàn)儀器測定結(jié)果可以更好地區(qū)分不同品種,儀器硬度與感官硬度之間相關(guān),與Truong等[17]的研究結(jié)果一致。這進一步證明了甘薯質(zhì)地特性與營養(yǎng)品質(zhì)之間存在緊密的聯(lián)系,而且使用儀器測定的甘薯質(zhì)地特性與人為感官評價得到的指標(biāo)之間高度吻合,可以客觀全面地評價甘薯質(zhì)地。

      2.3 淀粉產(chǎn)品質(zhì)地

      甘薯淀粉結(jié)構(gòu)由直鏈淀粉和支鏈淀粉聚合而成,其質(zhì)地主要受品種、加工方式等的影響。史春余等[19]研究了不同品種甘薯塊根淀粉粒度的分布特征,發(fā)現(xiàn)鮮食型甘薯塊根中小型淀粉粒所占比例較高,而淀粉型甘薯塊根中大型淀粉粒所占比例較高。黏性薯塊與粉性薯塊的質(zhì)地之間存在極顯著差異[20]。通過不同的加工方式可以獲得質(zhì)地差異較大的甘薯淀粉。Singh等[21]測定天然淀粉、濕熱處理淀粉和酸改性淀粉糊化后的凝膠特性,濕熱處理會顯著降低淀粉硬度、黏附性和凝膠彈性,而酸改性會提高硬度和黏附性,顯著降低凝膠彈性。吳麗晶等[22]研究發(fā)現(xiàn),茶多酚可以延緩或抑制甘薯淀粉回生過程中形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)的過程,從而使淀粉膠體硬度顯著降低,防止老化。南沖等[23]研究認(rèn)為,在甘薯淀粉中添加糖醇可以顯著降低甘薯淀粉的內(nèi)聚性和恢復(fù)性,顯著增加淀粉硬度。陳素芹等[24-25]研究發(fā)現(xiàn),甘薯粉絲的質(zhì)地特性和感官評定特性高度相關(guān),可通過儀器檢測的質(zhì)地指標(biāo)評價粉絲品質(zhì)的優(yōu)劣。甘薯淀粉是最主要的甘薯產(chǎn)品之一,淀粉的糊化與回生問題一直被學(xué)者們熱切關(guān)注,而淀粉糊化和回生過程中伴隨著質(zhì)地的變化[26-27],因此可以通過研究甘薯淀粉的質(zhì)地變化來進一步揭示、解決淀粉糊化和回生的問題。

      2.4 全粉產(chǎn)品質(zhì)地

      甘薯全粉是甘薯塊根經(jīng)去皮、熟化、干燥、粉碎后得到的產(chǎn)物,可以最大限度地保留原有的營養(yǎng)、芳香等物質(zhì),一般作為輔料添加進入食品而改善其質(zhì)地。Ji等[28]研究認(rèn)為,濕熱處理會引起甘薯全粉結(jié)晶度的破壞,雙螺旋結(jié)構(gòu)的解離,形成顆粒中空區(qū),降低黏度和穩(wěn)定性。Liu等[29]研究認(rèn)為,將不同量紫薯全粉添加入松餅,添加紫薯全粉會導(dǎo)致松餅水分含量和面筋量的下降,硬度、黏著性和咀嚼度的上升,紫薯全粉添加量為9%的松餅彈性,與添加量為3%、6%的存在顯著差異。馬名揚等[30]發(fā)現(xiàn),適量添加甘薯全粉可以使饅頭的硬度、黏著性和咀嚼性均顯著增大,增加口感。但是過多甘薯全粉會破壞面筋網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,使氣團變小,未能充分膨大,而導(dǎo)致饅頭的彈性、黏聚性及回復(fù)性下降。胡阿麗[31]的研究結(jié)果與馬名揚等[30]相同,同時還發(fā)現(xiàn)紫薯全粉添加量為10%~15%時饅頭的質(zhì)地品質(zhì)最佳。Jin等[32]將不同比例的紫薯全粉添加入豬肉香腸進行儲藏試驗,每2周測定質(zhì)構(gòu)特性,結(jié)果表明,不同添加量水平下的豬肉香腸的脆性和硬度均存在顯著性差異。Collins等[33]將甘薯以全粉和原漿的形式添加進入面條,發(fā)現(xiàn)2種添加方式都可以增加面條的黏性,且添加原漿增加的黏性更大,但差異不顯著。在食品加工過程中,甘薯全粉是良好的輔料,它可以增加食品的黏性,豐富產(chǎn)品的質(zhì)地和口感。

      2.5 薯渣產(chǎn)品質(zhì)地

      薯渣是淀粉加工過程中產(chǎn)生的廢棄物,它含有豐富的膳食纖維,合理的利用可以降低成本,提高經(jīng)濟效益,而且可以避免環(huán)境污染。目前,薯渣主要用途有2種,一是發(fā)酵后用作飼料,二是以膳食纖維的形式添加入食品。王軼等[34]在餅干中添加不同比例的濕薯渣,探究其質(zhì)地品質(zhì),結(jié)果表明,硬度與薯渣添加量呈正相關(guān),隨著添加量的增加,餅干的脆性和韌性先升高后降低,最適添加量為30%。賴愛萍[35]在餅干制作過程中添加不同比例的甘薯膳食纖維,結(jié)果表明,添加甘薯膳食纖維可以減小餅干的切斷力,增加酥松性,降低餅干的黏附性,防止黏牙,增加餅干的適口度。當(dāng)膳食纖維添加量為4%或6%時,餅干的質(zhì)地品質(zhì)最佳。宋歡[36]探究不同添加量對面包質(zhì)地特性的影響,結(jié)果表明,當(dāng)薯渣添加量為10%,餅干的硬度、咀嚼性和恢復(fù)性存在顯著性差異,但添加量對面包彈性并無顯著影響。李小平等[37]在面包制作過程中添加2%、5%和8%的甘薯渣膳食纖維,采用TPA測定面包質(zhì)構(gòu)特性,結(jié)果表明,隨著添加量的增加,面包的硬度和咀嚼性逐漸增加,彈性和回復(fù)性逐漸減少,這與宋歡[36]的研究結(jié)果相一致。綜合考慮各項指標(biāo),得出甘薯渣膳食纖維適宜添加量為5%。這些研究為開發(fā)薯類新型產(chǎn)品,提高甘薯資源利用率提供新的想法和思路。

      3 小結(jié)與展望

      甘薯及其產(chǎn)品的質(zhì)地受品種、加工方式和外界環(huán)境等的影響。目前,甘薯的質(zhì)地越來越受到生產(chǎn)者和消費者的重視。合適的質(zhì)地可以提供優(yōu)質(zhì)的口感,是鮮食甘薯的基本要求,同時多樣的加工方式也要求甘薯有相應(yīng)的質(zhì)地,為了滿足這些要求,研究甘薯的質(zhì)地變化規(guī)律及其影響機理是十分必要的。如何了解甘薯質(zhì)地的遺傳規(guī)律,通過對質(zhì)地的科學(xué)調(diào)控,滿足生產(chǎn)、加工、消費上的多種需要,今后還有許多工作要做。

      國內(nèi)外有關(guān)甘薯及其產(chǎn)品的質(zhì)地研究主要集中在對原料或產(chǎn)品進行儀器測定和感官評定,缺少系統(tǒng)全面、統(tǒng)一公認(rèn)的評價標(biāo)準(zhǔn),容易出現(xiàn)各學(xué)者取樣方式、參數(shù)設(shè)定等存在差異,不具備橫向比較的可能性,容易出現(xiàn)多散雜等問題[38],無法形成統(tǒng)一有效、層次分明的整體,所以科學(xué)地建立甘薯質(zhì)地特性評價體系具有十分重要的意義。

      甘薯薯塊營養(yǎng)成分的變化直接影響著甘薯的質(zhì)地,我們可以通過快速測定薯塊的質(zhì)地特性,建立模型,對其營養(yǎng)成分進行預(yù)測,既可以縮短時間,同時又為今后實現(xiàn)無損檢測奠定基礎(chǔ)。傳統(tǒng)甘薯淀粉的提取方法無法有效地保證淀粉的品質(zhì),超聲場等新技術(shù)可以改善淀粉的質(zhì)地,如何將新興技術(shù)應(yīng)用于甘薯淀粉的提取來提高品質(zhì)是值得研究的課題。甘薯全粉保留了薯塊大部分的營養(yǎng)和風(fēng)味,其加工工藝已經(jīng)較完善,如何優(yōu)化工藝或以何種方式添加可以讓食品獲得更突出的質(zhì)地和風(fēng)味還有待進一步研究。

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