马铃薯是我国大部分省(区)的优势经济作物,有着广泛的种植面积。中国马铃薯生产规模总体呈上升趋势,播种面积和产量均大幅增长,2018年种植面积达到481.35万hm2,产量达到9 032.14万t,随着生产技术的不断提高,马铃薯的单产也呈现稳步提高的趋势,2018年为20 944.1 kg/hm2,与国内其他作物相比,2018年马铃薯的种植面积和产量均居于第5位,是国家重要的粮食和经济作物[1]。目前我国马铃薯鲜食比重大、加工率偏低、增值率不高;每年由于萌芽、失水、腐烂等原因,我国马铃薯贮藏损失为15%～25%,严重时超过40%。这些都制约了马铃薯产业的发展,影响种植户的收入水平,降低种植户的种植积极性[2]。为了促进马铃薯产业的健康全面发展,应大力发展马铃薯深加工产业,提高马铃薯加工利用率。

油炸技术通常可以分为常压油炸和真空油炸,常压油炸工艺(180 ℃左右)下高温使马铃薯的营养成分受到破坏,色、香、味受到影响,高温油易产生有害物质,影响消费者的健康。真空油炸产品能保持原料自然的色泽、天然的成分,产品酥脆可口,故发展迅速[3]。真空油炸马铃薯薯条是以新鲜的马铃薯为原料,经过清洗、去皮、切条、烫漂、冷冻、真空油炸和调味等多道工序而制成的一种松脆可口的方便休闲食品。马铃薯品种数量繁多,品质指标差异性大,加工后的色泽和质地品质是块茎各种成分含量在加工过程中的综合体现[4];常温油炸薯条品质与原料水分、淀粉、还原糖、总糖含量显著相关,干物质含量高、糖分含量较低且蛋白质含量较高,加工过程中不易变色,可用于马铃薯油炸薯条、薯片加工[5-6]。目前真空油炸马铃薯薯条、薯片,主要注重制品的加工配方、工艺优化研究[7-8],不同特性马铃薯原料生产真空油炸薯条、薯片的适宜性研究还鲜见报道。本试验选取了江西省收获的6个马铃薯品种,测定马铃薯原料及真空油炸薯条的主要品质指标,分析马铃薯原料加工指标与真空油炸薯条品质的相关性,探讨不同品种马铃薯加工真空油炸薯条的适应性,为选择适宜的真空油炸薯条加工品种具有一定的指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料

试验品种为江西省农业科学院作物研究所种植的春收马铃薯,种植于江西省农业科学院高安科研基地,经同样栽培条件种植,收获后统一处理。受试品种为:中薯5号、夏波蒂、华薯9号、陇薯6号、兴佳2号、费乌瑞它。

1.2 主要仪器设备

B-260型恒温水浴,上海亚荣生化仪器厂;SH-3型磁力搅拌器,天津市泰斯特仪器有限公司;ZK-700真空油炸机,广州旭众食品机械有限公司;TP-214型电子天平,北京赛多利斯仪器系统有限公司;Agilent-100高效液相色谱仪,美国Agilent科技有限公司;WSD-S型色差计,上海仪电物理光学仪器有限公司;TMS-Pro质构仪,北京盈盛恒泰科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 马铃薯真空油炸方法

马铃薯经清洗、去皮、切条(7 mm×7 mm)后,沸水漂烫5 min,冷却后沥干,-18 ℃冷冻24 h后备用。真空油炸时,真空度0.098 MPa,温度88 ℃,时间38 min,脱油转速720 r/min,时间6 min。

1.3.2 原料指标的测定方法

鲜薯块茎主要农艺性状指标测定。块茎长、宽及长宽比:每个样品测试3株块茎,收获后的块茎洗净晾干,使用游标卡尺纵向测定块茎顶端到脐部最长处长度L值,再横向量取马铃薯块茎最宽处长度W值,块茎长宽比=L/W。块茎质量计算:块茎质量/g=单株产量/单株结薯数。商品率计算如公式(1)所示：

商品率/%=m/单株产量×100

(1)

式中：m,单株内单个马铃薯块茎质量>75 g的块茎总质量。

参考相关标准和马铃薯加工企业对原料品质要求,筛选出与马铃薯加工特性相关的主要指标,干物质按照GB 5009.3—2016 《食品中水分的测定 烘干法》测定，根据含水率进行计算：干物质含量/%=1-含水率；淀粉按照GB 5009.9—2016 《食品中淀粉的测定 酸解法》测定；总糖按照GB 5009.8—2016 《食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定 高效液相色谱法》测定；还原糖按照GB 5009.7—2016 《食品中还原糖的测定 直接滴定法》测定；蛋白质按照GB 5009.5—2016 《食品中蛋白质的测定 凯氏定氮法 》测定；色泽利用WSD-S型色差计在原料切条、烫漂、冷却后测定其色度。

1.3.3 真空油炸薯条理化指标测定方法

测定真空油炸薯条的3个理化品质指标:水分质量分数、脂肪质量分数、色泽。

薯条水分含量测定按照GB 5009.3—2016 《食品中水分的测定 烘干法》。

薯条脂肪含量测定按照GB 5009.6—2016 《食品安全国家标准食品中脂肪的测定 索氏抽提法》。

色差:由色差仪通过反射法测定不同薯条样品的L*、a*、b*,根据公式(1)计算色差ΔE。

(1)

式中:为不同品种新鲜马铃薯标号;*为对应新鲜马铃薯品种制得的薯条标号。

1.3.4 薯条硬度的测定

采用质构仪对薯条样品进行质构测定,以D=75 mm圆盘挤压探头测定薯条的硬度。探头以样品平台为位移零点,探头以30 mm/min的速度向下运行,当接触到样品后(即触发力达到0.15 N时)以30 mm/min的速度向下挤压,使样品发生形变,压缩比50%后探头以30 mm/min的速度抬起,回到起始位置。单次挤压图谱见图1,最大峰值负荷为硬度。

1.3.5 薯条感官评价

选择10位具有相关食品加工专业背景的科技人员作为感官评价人员,其中男性5名,女性5名。对真空油炸薯条的形态、色泽、酥脆性作出评价,评分细则如表1所示。

酥脆性:牙齿用力时伴有脆响,食品发生连续的破碎,碎片或碎块较小。

综合得分:观察样品的形态、色泽并结合品鉴样品的硬度、酥脆性、咀嚼滋味等的综合感官评价。

1.4 数据统计

使用 Excel 和 IBM SPSS Statistics 21软件进行数据统计和分析。每个数据结果表示为“平均值±标准差”,所有平均数采用最低显著性差异法(least significant difference,LSD)进行多重比较。Pearson法进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种马铃薯原料指标的测定结果

测定了6个马铃薯品种块茎农艺性状,见表2,夏波蒂块茎最长(76.04 mm),其次为费乌瑞它(72.21 mm),但差异不显著,与陇薯6号块茎长(51.62 mm)相比,差异显著(P<0.05);费乌瑞它块茎长宽比最大(1.76),呈长椭圆形,陇薯6号长宽比最小(1.12),接近圆形;华薯9号块茎质量和商品薯率最大,分别为109.39 g和90.66%。

马铃薯主要理化指标结果见表3,陇薯6号和夏波蒂的干物质含量、淀粉含量高且无显著差异,干物质含量分别为22.50%、21.99%,淀粉含量分别为17.22%,16.89%;其次为费乌瑞它和兴佳2号;中薯5号干物质含量和华薯9号淀粉含量最低,分别为17.59%、12.34%,显著低于其他品种;总糖和还原糖含量以费乌瑞它最高,含量显著高于其他马铃薯品种(P<0.05);夏波蒂、华薯9号、陇薯6号的蛋白质含量高,三者无显著差异,费乌瑞它含量最低,与其他品种差异显著(P<0.05)。各品种加工指标间存在差异,表明不同马铃薯品种品质存在明显差异。

马铃薯品种的特性影响加工制品的品质,经170 ℃,3 min油炸制作的薯片,感官品质与原料水分、淀粉、还原糖、总糖含量显著相关[5],干物质含量高、糖分含量较低且蛋白质含量较高,加工过程中不易变色,可用于油炸薯条、薯片加工[6]。

2.2 不同品种马铃薯和真空油炸薯条的色泽

色泽是新鲜马铃薯品质评价的重要指标,直接影响人们对马铃薯加工产品品质优劣的判断。测定鲜薯和薯条的色泽,L*值表示样品的明度,L*值越大,则表示明度越高,反之,则明度越低,其中L*值(0～100),0表示最暗,100表示最亮,正负a*值分别代表红和绿,正负b*值分别代表黄和蓝。

表4结果表明,不同品种马铃薯的L*、a*、b*值差异均显著(P<0.05);夏波蒂L*值最大;费乌瑞它L*值最低,b*值最大且与其他品种马铃薯黄度值差异显著(P<0.05)。真空油炸后,鲜薯相应的薯条L*值下降,a*值、b*值都有不同程度地上升,但真空油炸的薯片其L*值、a*值、b*值比常压油炸变化小[9]。ΔE值表示真空油炸薯条较原料总色泽的变化情况,色差ΔE的变化与薯条表观色泽的变化相一致;马铃薯蒸煮前后的色差ΔE<15时,蒸煮前后的色差变化不显著[10],本研究供试原料与真空油炸薯条的色差ΔE值均<10,色泽变化均不明显,这与真空油炸技术可以较好地保持原料自然的色泽也是一致的。

2.3 不同品种薯条理化指标结果

目前市场上的油炸食品存在的主要质量问题是产品含油率过高,对消费者来说,高脂肪、高热量不利于身体的健康;其次增加了产品氧化的可能性,缩短了货架期。常压油炸马铃薯片含油量30%[11],以威芋3号、费乌瑞它、合作88、Atlantic加工的真空油炸薯片含油量低于20%[12],从表5可见,真空油炸薯条含油量(<17%)相对较低,夏波蒂的油脂含量最低,为12.12%,显著低于其他品种的薯条;中薯5号、费乌瑞它薯条油脂含量相对高,分别为16.97%和16.82%,油炸甘薯片脂肪含量相对较高(23.47%),消费者更容易接受[13]。

品质良好的薯条要求硬度适中。由表5可知,夏波蒂硬度值最大(155.90 N),华薯9号硬度值最小值(76.14 N),硬度值越大薯条适口性较差;中薯5号、兴佳2号、费乌瑞它硬度值适中,分别为95.99、103.82、94.69 N,结合表6可见,其酥脆性评价分值高,口感较好。

2.4 不同品种薯条感官评价结果

感官品质是食品的重要指标,主要包括食品的形态、色泽、质地、嗜好感觉等,薯条质地特性是由加工后薯条的硬度、咀嚼性、酥脆性等构成的复合特性。由表6可知,品种费乌瑞它薯条的形态分值与夏波蒂、陇薯6号差异显著,但在色泽、酥脆性和综合得分的感官评分上最高,分别为9.14、9.17、9.33分,且与其他5种马铃薯都具有显著差异(P<0.05),表明马铃薯品种费乌瑞它进行真空油炸薯条最适宜,其次是兴佳2号、中薯5号,分别为8.29、8.06分,这2种薯条综合得分与华薯9号、陇薯6号、夏波蒂差异显著(P<0.05)。

2.5 马铃薯原料的理化性质与薯条品质的相关性分析

不同马铃薯品种具有不同的生物学特性,其与加工技术、加工制品、制品品质相辅相成[6]。不同马铃薯品种加工的薯片、薯饼,其品质差异显著,表明不同马铃薯品种对加工产品的品质特性具有显著影响[5,14]。将真空油炸薯条的感官评分、理化品质与原料的干物质、淀粉、总糖、还原糖和蛋白质含量进行相关性分析,结果如表7所示。

供试原料干物质含量对薯条形态评价、含水量和产品的硬度呈显著或极显著正相关,相关系数分别为0.864(P<0.05)、0.935(P<0.01)、0.835(P<0.05);但干物质含量不一定单独决定薯条的硬度,夏波蒂、陇薯6号干物质含量分别为21.99%、22.50%,两者之间差异不显著,但硬度分别为155.90、126.46 N,差异显著(P<0.05),说明薯条的硬度还与块茎中纤维含量、果胶、淀粉组成、淀粉颗粒表面积、形状、大小等以及与油炸过程中淀粉糊化、果胶降解、细胞壁破碎、细胞降解等有关[15-16]。

淀粉含量与真空油炸薯条形态分值、含水量、薯条硬度呈显著或极显著正相关,相关系数分别为0.907(P<0.05)、0.964(P<0.01)、0.914(P<0.05),对其他感官指标影响不显著。由表8可见,淀粉含量与干物质含量对薯条品质的影响较一致。结合表3和表6可见,夏波蒂、陇薯6号淀粉含量高,分别为16.89%、17.22%,对应的真空油炸薯条形态评分高,分别为9.22、9.31分,应与淀粉含量高,水分相对低,真空油炸时薯条形变小,能保持薯条较好的形态有关。对质地特性影响最显著的因素是块茎细胞中淀粉含量[4],本研究同样发现淀粉含量对真空油炸薯条硬度影响显著;薯条加工过程中,烫漂,油炸等工序中淀粉颗粒发生吸水膨胀、糊化降解等变化,加工过程中的这些变化最终也会影响薯条的质地特性。

总糖含量与色泽、综合得分、含油量成正相关,相关系数分别为0.940(P<0.01)、0.836(P<0.05)、0.860(P<0.05);还原糖含量与薯条酥脆性、综合得分呈显著正相关,分别为0.896(P<0.05)、0.853(P<0.05)。总糖和还原糖含量高对真空油炸薯条感官品质具有积极作用,一方面,可能薯条在烫漂预处理过程中,可溶性糖从原料中渗出,薯条经过冷冻处理后,其内部的水分转变成大小分布不均的冰晶,真空油炸时,冰晶受热升华使样品形成多孔结构,使薯条具有良好的质地品质;另一方面,由于多孔结构,有利于油脂的附着,使油脂含量相对较高[17-18],费乌瑞它总糖含量最高,为1.90%,其含油量也最高,为16.82%。蛋白质对真空油炸薯条品质没有显著影响。

2.6 马铃薯原料色泽与薯条感官色泽及整体喜好的相关性分析

食品的色泽是感官评价食品品质的一个重要因素,新鲜马铃薯的色泽是筛选适合不同用途需要的加工型品种的关键参数之一。将新鲜供试原料的色泽与油炸前后的色差、感官色泽和整体喜好进行相关性分析,结果如表8所示。

由表8可见,马铃薯原料的亮度值与薯条感官色泽评分成显著负相关(-0.914,P<0.05)),原料黄蓝值与薯条感官色泽评分和综合得分成正相关,相关系数分别为0.922(P<0.01)、0.868(P<0.05),即表明供试马铃薯原料中,薯肉越黄,薯条色泽和总体评价越高。薯条常压高温加工过程中块茎还原糖与游离氨基酸发生“美拉德反应”是造成炸薯条褐变的主要原因,随着预油炸温度的升高,薯条亮度值L*下降,薯条黄蓝值b*增大,即薯条表面越来越暗黄,炸薯条品种筛选中首先要选择还原糖含量低于0.3%的品种[19],以减少褐变对产品品质的影响;真空油炸薯条与常压油炸相比,其低压、低温(80～120 ℃)及低氧的加工环境,有效保持了原料色泽[12],本研究通过相关性分析发现还原糖含量对薯条感官色泽影响不显著,表明原料还原糖含量不是影响真空油炸薯条色泽的关键因素;费乌瑞它b*值最大,感官色泽评分最高,因此,真空油炸可以选择L*值相对低,b*值相对大的马铃薯品种,以保持原料自然的金黄颜色,消费者更容易接受。

3 讨论

根据加工产品的不同,对马铃薯的品质要求也不尽相同。马铃薯原料品质的特性决定马铃薯加工产品的类型和产品的市场竞争力。在选择马铃薯薯条加工品种时,需要对马铃薯的农艺性状和块茎的品质进行分析,这是进行薯条加工品种选择的基础。

薯型是薯条加工型品种要选择的外观性状,通常薯条加工型品种的长度大于50 mm,长宽比大于1.5的椭圆形或长椭圆形薯型,质量在80～350 g。马铃薯品种、品系的聚类分析中,夏波蒂、Russet Burbank属于长宽比大的品种,分别为1.56、2.06,块茎为椭圆形和长椭圆形,符合炸薯条加工要求[16];本研究中马铃薯品种夏波蒂、兴佳2号、费乌瑞它,平均长度均大于50 mm,且长宽比分别为1.69、1.70、1.76,薯形符合商业化薯条加工需要。

块茎的干物质、淀粉、还原糖含量等是影响薯条加工品质的重要指标。油炸加工型马铃薯品种干物质含量要求应在20%～26%,还原糖含量应低于0.4%,转心乌、云薯102、云薯301、Red Gold、Atlantic、高原7号等马铃薯品种干物质含量高、糖分含量较低且蛋白质含量较高,加工过程中不易变色,蛋白较高使得产品营养丰富,可用于油炸薯条、薯片等产品加工[6];本研究费乌瑞它、兴佳2号干物质含量均小于20%、还原糖含量均大于0.4%,但真空油炸薯条费乌瑞它综合得分最高(9.33分),其次兴佳2号(8.29分);结合表7相关性分析可知,鲜薯干物质含量与硬度呈正相关,即薯条干物质含量高,硬度大,酥脆性差,其次真空油炸的低压、低温及低氧的加工环境,有效抑制还原糖与游离氨基酸发生“美拉德反应”,因此真空油炸薯条可选择干物质含量适中的品种。

薯条色泽是评价薯条品质的重要指标之一。薯条常压高温加工过程中块茎还原糖与游离氨基酸发生“美拉德反应”是造成炸薯条褐变的主要原因,随着油炸温度的升高,薯条亮度值L*下降,薯条黄蓝值b*增大,即薯条表面越来越暗黄。炸薯条品种筛选中首先要选择还原糖含量低的品种,以减少褐变对产品品质的影响;品种Shepody、Russet Burbank亮度值L*分别77.1、73.0,黄蓝值b*分别为18.5、15.3,薯肉白,炸薯条褐变程度低,符合商业化炸薯条加工的色泽标准[16]。本研究通过相关性分析表明,还原糖含量对薯条感官色泽影响不显著,原料还原糖含量不是影响真空油炸薯色泽的关键因素,但鲜薯黄蓝值与薯条感官色泽评分和综合得分成正相关,相关系数分别为0.922(P<0.01)、0.868(P<0.05),供试品种中费乌瑞它、中薯5号黄蓝值分别为29.13、24.15,对应的感官色泽评分高,分别为9.14、8.43分。真空油炸可保持原料自然的色泽,因此,真空油炸薯条可以选择L*值相对低,b*值相对大的马铃薯品种。

4 结论

适宜的马铃薯原料是生产优质真空油炸马铃薯条的物质基础,本文测定了不同品种马铃薯原料的理化指标及真空油炸薯条的理化指标和感官指标,分析马铃薯原料品质与真空油炸薯条品质的相关性,为真空油炸薯条加工选择优质马铃薯原料提供依据。

(1)鲜马铃薯的理化指标与真空油炸薯条品质之间有着较大的相关性;鲜薯干物质、淀粉、总糖、还原糖与薯条的理化品质和感官品质显著相关,蛋白质对真空油炸薯条影响不显著。

(2)鲜薯的色泽与真空油炸薯条感官色泽评分和综合得分具有显著相关性,亮度值L*与薯条感官品质存在显著负相关,鲜薯黄蓝值b*与薯条感官色泽和喜好性呈显著正相关。

(3)不同马铃薯品种农艺性状、主要化学成分含量、色泽存在差异,真空油炸加工成的薯条品质明显不同,生产优质真空油炸薯条应选择块茎长宽比>1.5,干物质、淀粉含量适中,总糖、还原糖含量高,色泽亮度值L*低、黄蓝值b*高的马铃薯品种;供试的马铃薯原料中,费乌瑞它的干物质和淀粉含量适中(19.22%、13.73%),总糖含量、还原糖含量、b*值高(1.90%、0.61%、29.13),其制作的薯条硬度较低(94.69 N),综合得分最高(9.33分),品质最好,其次为兴佳2号(8.29分)。

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Suitability of different potato varieties for processing vacuum fried chips

OUYANG Linghua,ZHU Xuejing,HE Jialin,LUO Jing,ZHU Shuilan,YUAN Linfeng,FENG Jianxiong,ZHOU Jinying*

(Institute of Food Science and Technology,Jiangxi Academy of Agricultual Sciences,Nanchang 330200,China)

Abstract This study aimed at exploring the potential of six potato(Zhongshu No.5, Shepody, Huagshu No.9, Longshu No.6, Xingjia No.2 and Favorita)varieties harvested in Jiangxi province for producing vacuum fried potato chips. Agronomic traits and quality characteristics of fresh potatoes (dry matter, starch, total sugar, reducing sugar and protein content, color) and vacuum fried potato chips (moisture and fat content, hardness, color, sensory evaluation) were evaluated. These dates were further analyzed by correlation analysis. The results showed that the dry matter, starch, total sugar and reducing sugar content and color of the fresh potato were significantly related to the physicochemical and sensory quality of the fried potato chips. Favorita potato was superior to be processed into vacuum fried potato chips among the six potato varieties, because of the modest dry matter and starch content (19.22% and 13.73% respectively), higher total and reducing sugar content (1.90% and 0.61% respectively), higher yellow value (29.13), lower hardness (94.69 N), and highest sensory scores (9.33 points). The score in the comprehensive evaluation of Xingjia No.2 and Zhongshu No.5 fried chips were at the second and third place respectively. This study will provide the theoretical basis for quality evaluation and selection of special potato varieties for processing vacuum fried chips.

Key words potato varieties; vacuum frying; potato quality; correlation analysis; fried potato chips

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.027880

引用格式:欧阳玲花,朱雪晶,何家林,等.不同品种马铃薯用于真空油炸薯条的适宜性[J].食品与发酵工业,2021,47(19):230-236.OUYANG Linghua,ZHU Xuejing,HE Jialin,et al.Suitability of different potato varieties for processing vacuum fried chips[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(19):230-236.

第一作者:硕士，研究员(周巾英副研究员为通讯作者，E-mail：olina2012@126.com)

基金项目:江西现代农业科研协同创新项目(JXXTCX201704)

收稿日期:2021-04-27,改回日期:2021-06-11