甘薯(Ipomoea batatas)为旋花科植物,广泛种植于北纬40°至南纬32°,海拔2 000 m(赤道地区可达2 800 m)的地区[1],是仅次于水稻、小麦、马铃薯、玉米和木薯的重要经济作物[2]。据报道甘薯不仅富含维生素、糖、膳食纤维等营养成分,又兼具抗癌、抗衰老、提高人体免疫力等保健功能[3-4]。甘薯产出集中,水分含量高,呼吸旺盛,组织脆嫩,在采收、运输和贮藏过程中容易造成机械损伤,增加生理病害(如冷害、干湿害、缺氧伤害)发生和病菌(如黑斑病、软腐病)侵染的机会,使得营养流失[5-6]。此外,甘薯品种间耐贮性的差异也较大,每年有10%~15%的甘薯因贮藏不当而造成浪费[7-8],所以增加甘薯的采后加工利用尤为重要。在日本、美国等发达国家,甘薯的保健功能得到了广泛的认可,与其相关的休闲食品、营养保健食品以及饮料、食品配料等多种多样[9]。我国对甘薯的研究起步较晚,近年来研究人员对甘薯贮藏保鲜技术进行了广泛而深入的研究,开发了控温、控湿、气调、化学等贮藏保鲜新技术,但在实际生产应用中仍因成本、设备及毒性残留等问题无法广泛推广[5,10];在综合利用上,研究主要集中在甘薯淀粉的提取、淀粉的发酵与改性以及粗加工等方面。此外,还有以家庭作坊式生产的粉条、粉皮、糖果、蜜饯、饮料、糕点等,但存在产量少、经济效益低等问题[7,11]。
甘薯烤制作为一种最普遍的加工方式,在我国有着悠久的历史[12]。美拉德反应和焦糖化反应使甘薯产生了诱人的色泽和香气,并且富含膳食纤维和多种矿物质,还有较高的抗氧化活性,可代替大部分粮食作为主食食用[13]。相对于其他甘薯制品,烤甘薯更受消费者喜爱,但由于鲜薯贮藏期短、贮藏条件苛刻,使得烤甘薯只能在冬季大量供应。将烤制后的甘薯在适当条件下进行预冻,而后冻藏,实现烤甘薯的全年供应,既增加了甘薯的加工利用途经,又符合人们对产品多样化选择的需求。
近年来,随着速冻技术的不断进步,速冻食品的需求日益增加,速冻调理食品作为其中重要的一类产品,发展尤为迅猛。我国速冻调理食品发展较晚,产品品种单一、质量参差不齐,市面上多为速冻水饺、汤圆、包子、馒头等米面制品,近年针对回锅肉[14]、红烧肉[15-16]、佛跳墙[17]、狮子头[18]等传统中式菜肴冷冻工艺的研究也在渐渐兴起。速冻作为调理食品加工过程中一项关键技术,在保障食品质量及安全方面发挥着重要作用,它对产品色泽、营养组成的影响较大,不同产品的冷冻条件有所不同。目前,国内外对速冻烤甘薯方面的研究较少。烟薯25是我国目前最广泛种植的鲜食型甘薯品种之一,产量高、口感好,适用于烘、烤、蒸、煮简单加工,但耐贮性较差[10,19]。本文以烟薯25为试材,在前期工艺优化的基础上,探究不同速冻方式对烤甘薯营养指标、色泽、质构的影响,利用主成分分析和相关性分析量化重要品质特征并进行综合评价,旨在选择一种适宜烤甘薯的速冻方式,为速冻烤甘薯生产提供理论依据和技术参考。
甘薯品种:烟薯25,重庆市渝北区,选取品质好、无病虫害的甘薯运回实验室待用;β-胡萝卜素标品,北京索莱宝科技有限公司;其余所用试剂均为分析纯。
T7-L384D型家用多功能烤箱,广东美的电器股份有限公司;微波炉,格兰仕微波炉电器有限公司;721s可见分光光度计,上海棱光技术有限公司;RC-4HC温湿度计,江苏精创电气股份有限公司;UltraScan PRO全自动色差仪,美国Hunter Lab公司;Plus物性测定仪,英国Stable Micro System公司;PAL-1型手持式糖度计,ATAGO(爱拓)中国分公司;PHS-3C 型 pH 计,上海雷磁仪器厂;78-1型磁力加热搅拌器,金坛市富华仪器有限公司
1.3.1 烤甘薯的制作
挑选单果质量250.0~270.0 g,直径6.00~7.00 cm的甘薯,每组3个样品,洗净擦干,放入烤箱中,210 ℃烤制1.4 h。将烤甘薯放入-18、-25、-60 ℃冰箱和液氮中进行冻结,待烤薯中心温度低于-18 ℃后放入-18 ℃冰箱中,冷冻1周。取出,微波中高火复热4.00 min,进行指标测定,并以现烤甘薯作为对照。
1.3.2 冻结曲线的绘制
将温度记录仪的探头插入烤甘薯中心位置,-18、-25、-60 ℃冻结条件下,设定每隔30 s自动记录温度。液氮浸渍冻结条件下,每隔10 s自动记录温度。待冻结结束后取出,读取数据,绘制冻结曲线。
1.3.3 基本指标测定
水分:采用直接干燥法[20]测定;蛋白质:采用分光光度法[21]测定;脂肪:采用索式抽提法[22]测定;总糖、还原糖:采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法[23]测定;淀粉:采用酸水解法[24]测定;维生素C:采用2,6-二氯靛酚滴定法[25]测定;粗纤维:采用GB/T 5009.10—2003[26]测定;胡萝卜素:参照李坚等[27]的方法。
1.3.4 汁液损失率的测定
采用焦慎江等[28]的方法。称量烤甘薯解冻前质量(m1),微波复热后,冷却至室温,用吸水纸擦干表面水分,称量质量(m2),按公式(1)计算解冻汁液损失:
汁液损失率
(1)
1.3.5 色差的测定
采用色差仪测定复热后烤甘薯的L*、a*和b*值,以标准白板为对照,每个样品随机选取不同位置测定6次,取平均值。计算与现烤甘薯的色差值ΔE,按公式(2)计算:
(2)
式中:L0、a0、b0分别为现烤甘薯的亮度、红绿值、黄蓝值。
1.3.6 质构和剪切力的测定
取解冻前后烤甘薯的中心部分,切成20 mm×15 mm×15 mm的小块用于测定。
质构测定条件:探头型号P36R;测前速率1.00 mm/s;测试速率1.50 mm/s;测后速率1.50 mm/s;压缩比50%,触发力5.00 g,试样压缩2次间隔时间5.00 s。采用全质构分析(texture profile analysis, TPA)模式。
剪切力测定条件:探头型号A/MORS;测前速率1.00 mm/s;测试速率2.00 mm/s;测后速率10.00 mm/s;触发力10.00 g;测试距离6.00 mm。选择垂直于纤维方向进行测定,共3组试样,每组测定3次。
1.3.7 数据分析
运用SPSS 19.0软件进行相关性分析和主成分分析,采用Duncan新复极差法进行多重比较,显著水平P<0.05(差异显著),Origin 8.5 绘图,试验数据采用3次试验的平均值,以表示。
食品的冻结过程主要包括冷却、水分结晶和进一步降温3个阶段,而不同的冻结条件会影响冰晶的形成[29]。冰晶的大小和晶核数目的多少都与冻结速率有关,冻结速率越快,冰晶形成的时间越短,晶核越多,冰晶体积越小,对食品细胞的损伤和分子空间结构的破坏越小[29-30]。图1显示了在不同冻结条件下烤甘薯中心温度下降随时间的变化规律。由图1可知,不同条件下的冻结速率变化曲线差异显著,其中,液氮速冻的冻结速率最大,通过最大冰晶生成带的时间最短,约为5 s,中心温度达到-18 ℃所需时间为4 min,属于速冻;-60 ℃冰箱冻结通过最大冰晶生成带耗时需57 min;-25和-18 ℃冰箱冻结的通过时间最长,分别为159和192 min。此外,-18、-25和-60 ℃冻结符合一般食品的冻结曲线规律,即在冻结初期和后期温度下降较快,中期通过最大冰晶生成带时温度下降较为缓慢。食物在冻结初期放出的是显热,散发的热量较小,故降温快,曲线较陡;中期放出的潜热通常是显热的50~60倍,大部分的热量在此过程中释放,因此降温慢;而冻结后期残留的水分继续结冰,部分显热和剩余潜热的存在使得该阶段的降温速度变慢,因此曲线较缓[31]。
图1 不同冻结条件下速冻烤甘薯中心温度的冻结曲线
Fig.1 Freezing curves of the central part of quick-frozen baked sweet potatoes under different freezing corditions
研究表明,快速冻结时,细胞内外同时达到结晶条件,大量均匀细小的冰晶平衡了细胞内外的压力,减少了细胞损伤,冰晶的分布与冻前食品液态水的分布相似,使复热后水分仍处于原来的位置,汁液流出较少,能够较好地保持食品的原有成分。而缓慢冻结时,冰晶在细胞间隙中先形成晶核,细胞内的水分在渗透压的作用下向外迁移,使得冰晶持续长大[32-33],导致细胞破裂、汁液外流,果蔬软化,风味消失[30]。胡新等[34]的研究显示低温使猪肉较快通过冰晶生成带,形成的冰晶对细胞结构破坏较小,从而猪肉的汁液损失率较小。张艳[35]研究了冻结速率对鸡汤品质的影响,发现3种冻结速率处理后,鸡汤挥发性风味物质的种类和含量均降低,-80 ℃冻结鸡汤风味物质的损失最少。
由表1可知,不同冻结温度处理的烤甘薯的理化指标具有显著性差异(P<0.05)。冻结温度对烤甘薯汁液损失率的影响极显著(P<0.01),-25 ℃冻结的汁液损失率(2.91%)最大,-18 ℃(2.17%)和-60 ℃冻结(1.89%)次之,液氮冻结(1.14%)最小。水分是维持烤甘薯风味和口感的必要条件,液氮冻结的水分含量与对照组相差不大,原因可能是液氮冻结过程中形成的冰晶较小,对烤甘薯组织结构的破坏较小,从而造成的汁液损失和机械损伤较小。烤甘薯中蛋白质和脂肪的含量较低,范围分别在0.004 4~0.009 3 g/100 g,0.02%~0.29%。
表1 冻结速率对速冻烤甘薯理化指标的影响
Table 1 Effect of freezing rate on physiochemical parameters of quick-frozen baked sweet potato after reheated
注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)
冻结方式汁液损失率/%水分/%蛋白质/[g·(100 g)-1]还原糖/%总糖/%脂肪/%粗纤维/%淀粉/[g·(100 g)-1]Vc/[g·(100 g)-1]胡萝卜素/[g·(100 g)-1]对照组-30.18±0.92c0.007 4±0.0010a12.41±0.68b22.23±1.97a0.21±0.25ab1.69±0.06c2.397±0.168a1.49±0.03c19.14±0.26a-18 ℃冰箱2.17±0.18b32.42±1.17b0.004 4±0.000 6b13.57±0.73ab23.43±0.60a0.29±0.03a2.80±0.09b2.429±0.230a2.16±0.22a8.08±0.06e-25 ℃冰箱2.91±0.12a32.73±1.58b0.005 2±0.001 0b14.43±1.07a24.53±1.13a0.05±0.02b3.05±0.09a1.847±0.15b1.82±0.03b18.25±0.08b-60 ℃冰箱1.89±0.15c34.38±0.72a0.009 3±0.001 9a14.60±0.97a23.93±0.39a0.02±0.02b1.78±0.11c2.381±0.054a1.82±0.02b17.07±0.18c液氮速冻1.14±0.09d28.63±1.38c0.009 2±0.000 6a12.25±0.69b21.91±1.46a0.09±0.01ab1.53±0.06d2.532±0.103a1.81±0.04b15.14±0.19d
烤甘薯的总糖主要由果糖、蔗糖、麦芽糖和葡萄糖组成[36],冻结方式对总糖含量的影响较小,差异不显著(P>0.05),质量分数在21.91%~24.53%。甘薯中含有α-淀粉酶和β-淀粉酶,前者能水解淀粉粒,后者只能水解糊化淀粉。在高温烘烤过程中,淀粉边糊化边糖化使得可溶性糖含量大幅度增加,而淀粉含量降低。4种冻结处理的烤甘薯的淀粉含量均较低,范围在1.84~2.53 g/100 g,除-25 ℃冻结外,均与对照组无显著性差异(P>0.05)。烤甘薯的还原糖主要由麦芽糖的组成[37],它的增加主要来自β-淀粉酶在热加工过程中对可溶性多糖的进一步糖化,因热量由外层向内逐层传递使淀粉酶的活性发挥较为充分,从而提高了甘薯的糖化程度,甜度增大[38]。4种冻结方式处理的烤甘薯的还原糖质量分数在12.25%~14.60%,液氮冻结的质量分数最低为12.25%,与对照组无显著差异,-60 ℃冻结的质量分数最高为14.60%,显著高于对照组。烤甘薯在烘烤后期的少量糖外溢,冻藏期间部分可溶性多糖的降解以及微波加热二次熟化过程中产生的影响会相应地增加或减少烤甘薯的含糖量,从而引起不同冻结温度间还原糖含量的差异。
粗纤维化学稳定性较好,常规温度加工不易造成损失[39]。冻结温度对粗纤维的含量影响极显著(P<0.01),其中-25 ℃冻结对粗纤维的保存最好(3.05%),液氮冻结的含量最低(1.53%)。Vc是衡量甘薯营养品质的重要指标之一,鲜薯中Vc的含量很高,是苹果、葡萄、梨的10~30倍[40],然而Vc的化学稳定性较差,受热、见光易分解,贮藏条件、品种和加工方法的不同均对Vc含量有较大影响[41]。本试验中测定的烤甘薯Vc含量偏低,-25、-60 ℃和液氮冻结的Vc含量无显著性差异,均在1.82 mg/100 g左右,与HOU等[12]、CUNEYT等[42]报道的相差较大。除了烘烤工艺和品种因素外,甘薯个体间差异[38]与低温下烤甘薯中大分子物质的降解,以及由烘烤后形状、大小和质地的变化引起的微波复热后烤甘薯内部温度的不同[43],这些原因可能都最终影响了Vc含量的高低。胡萝卜素中的β-胡萝卜素具有VA源活性,可根据人体需要全部或部分转化成VA,预防干眼病[3,44]。高温使胡萝卜素-蛋白质复合物之间的键断裂,增加了胡萝卜素的溶出率[45]。4种冻结温度处理的胡萝卜素差异显著(P<0.05),含量由高到低依次为:-25 ℃冰箱冻结>-60 ℃冰箱冻结>液氮速冻>-18 ℃冰箱冻结,但都低于对照组。综合比较,-60 ℃冻结的汁液损失率较小,水分含量最高,蛋白质、还原糖、Vc和胡萝卜素含量较高,对烤甘薯理化品质的保存效果最好。
由表2可知,烤甘薯的水分与还原糖呈极显著正相关(r=0.647);蛋白质与粗纤维呈极显著负相关(r=-0.798);还原糖与淀粉呈显著负相关(r=-0.625);粗纤维与淀粉呈极显著负相关(r=-0.690),与Vc呈显著正相关(r=0.542);Vc与胡萝卜素呈极显著负相关(r=-0.826)。相关性分析结果表明,烤甘薯各营养品质间彼此联系。
表2 速冻烤甘薯理化指标间的相关性分析
Table 2 Correlation analysis among physiochemical parameters of quick-frozen baked sweet potato after reheated
注:*,在0.05水平(双侧)上显著相关;**,在0.01水平(双侧)上极显著相关(下同)
品质变量水分蛋白质还原糖总糖脂肪粗纤维淀粉Vc胡萝卜素水分1蛋白质-0.1011还原糖0.647**-0.3091总糖0.511-0.1270.4611脂肪-0.283-0.341-0.191-0.2331粗纤维0.325-0.798**0.4590.5090.1461淀粉-0.4810.508-0.625*-0.489-0.004-0.690**1Vc0.283-0.3770.2070.2000.1750.542*0.0711胡萝卜素-0.0220.4210.014-0.007-0.462-0.352-0.245-0.826**1
烤甘薯色泽的变化会影响消费者的接受程度,烤甘薯的色泽越鲜亮,消费者的接受度越高。不同冻结温度下烤甘薯的颜色变化如图2所示。
图2 冻结速率对速冻烤甘薯色泽的影响
Fig.2 Effect of freezing rate on the color of quick-frozen baked sweet potato after reheated
可以看出,不同冻结温度处理的烤甘薯,其L*、a*、b*值差异显著(P<0.05)。亮度L*值越大,则色泽越亮,L*值越小,则烤甘薯的色泽越暗,可接受程度越差。与对照组相比,除-18 ℃冻结外,其余冻结方式的L*值略微增大。其中液氮冻结和-60 ℃冻结的L*值较大,亮度较高,能够较好地保持烤甘薯的光泽。这可能是因为在冷冻贮藏过程中,冰晶的长大与融化使烤薯的水分含量有所增加,而水分的存在影响了射光的反射,从而对亮度值产生影响。红绿值a*>0时,a*值越大,表明色度朝红色过渡,烤甘薯色泽越红。-25 ℃冻结的a*值最大,-18 ℃冻结与对照组无显著差异。随冻结温度的降低,在黄蓝值b*>0时,b*值越小,黄色越浅。-18、-25 ℃冻结的b*值显著高于对照组,-60 ℃冻结与对照组则无显著性差异(P>0.05)。色差值ΔE表示速冻烤甘薯与现烤甘薯间的色度差异,是烤甘薯色泽变化的指标之一。4种冻结方式的ΔE值差异显著,其中-60 ℃冻结的色差值最小,与现烤甘薯的色泽最接近。综合比较,-60 ℃冻结对烤甘薯的护色效果最佳。
质构是反映速冻烤甘薯食用品质的重要指标。研究表明,冷冻食品质地的好坏与速冻过程中形成的冰晶大小有关,大的冰晶会对组织产生机械损伤,从而影响烤甘薯的质地和口感。由表3可知,不同冻结温度处理后烤甘薯硬度差异显著(P<0.05),其中液氮处理的烤甘薯硬度最大,与对照组最接近,-60 ℃冻结次之,-18 ℃和-25 ℃冻结无显著性差异(P>0.05)。烤甘薯复热后若质地较软,则与现烤甘薯相差较大,影响口感。弹性反映的是外力作用使物体变形及去掉外力后的恢复程度[46],-60 ℃冻结的弹性最大,-18 ℃与-25 ℃冻结后的烤薯弹性相同。咀嚼性反映出烤甘薯在持续咀嚼过程中的抵抗性,是硬度、内聚性、弹性三者的乘积[47],咀嚼时较低的抵抗力和易吞咽使得烤薯的口感较为“湿润”[48]。液氮冻结的胶着性、咀嚼性和最大剪切力与对照组无显著性差异(P>0.05),较之分别减少了7.1%、2.8%、6.2%,其余冻结温度与对照组差异较大。综上,液氮冻结能较好地保持烤甘薯的硬度与咀嚼性,从而保持烤甘薯较好的口感,与现烤甘薯最接近。
表3 冻结速率对速冻烤甘薯质构特性的影响
Table 3 Effect of freezing rate on texture characteristics of quick-frozen baked sweet potato after reheated
冻结方式硬度黏着性弹性内聚性胶着性咀嚼性最大剪切力对照组378.2±9.01a-457.29±14.73c0.19±0.02c0.13±0.02c49.66±6.92a12.31±1.04a32.11±2.67ab-18 ℃冰箱135.69±2.88d-156.93±2.85b0.23±0.04bc0.2±0.03b25.05±2.11c5.8±1.41c36.48±7.81a-25 ℃冰箱136.63±5.37d-179.22±5.7b0.23±0.04bc0.23±0.05ab41.43±11.7ab7.31±1.01c31.18±5.65ab-60 ℃冰箱216.63±8.44c-163.15±14.22b0.30±0.04a0.24±0.02ab32.24±3.7bc9.48±0.28b28.31±0.56b液氮速冻287.48±7.46b-122.24±27.14a0.27±0.02ab0.25±0.01a45.87±3.84a11.96±0.53a30.12±2.55ab
烤甘薯质构测定参数之间的相关性见表4,烤甘薯的硬度与黏着性呈极显著负相关(r=-0.702),与胶着性、咀嚼性呈极显著正相关(r=0.653,r=0.897);黏着性与弹性呈显著正相关(r=0.638),与内聚性呈极显著正相关(r=0.848);弹性与内聚性呈显著正相关(r=0.719),与最大剪切力呈显著负相关(r=-0.525);胶着性与咀嚼性呈显著正相关(r=0.606)。
表4 速冻烤甘薯质构测定参数间的相关性分析
Table 4 Correlation analysis among texture characteristics of quick-frozen baked sweet potato after reheated
品质变量硬度黏着性弹性内聚性胶着性咀嚼性最大剪切力硬度1黏着性-0.702**1弹性-0.2360.638*1内聚性-0.4830.848**0.719*1胶着性0.653**-0.483-0.181-0.1091咀嚼性0.897**-0.464-0.039-0.2580.606*1最大剪切力-0.110-0.096-0.525*-0.257-0.081-0.4021
蛋白质、还原糖、粗纤维、Vc、胡萝卜素等组分的变化,可能与结构的软硬度、咀嚼性等存在密切关系,因此对烤甘薯理化指标、色泽、质构进行研究,探讨各指标间的相互关系。采用Pearson相关系数分析速冻烤甘薯主要品质参数间的相关性,结果见表5。
表5 速冻烤甘薯主要品质指标的相关性分析
Table 5 Correlation analysis among major quality parameters of quick-frozen baked sweet potato after reheated
品质变量a*硬度弹性咀嚼性最大剪切力蛋白质-0.676**0.552*0.4860.738**-0.584*还原糖-0.058-0.643**0.252-0.612*-0.149粗纤维0.747**-0.834**-0.187-0.844**0.342淀粉-0.5100.4540.3110.501-0.097Vc0.130-0.772**0.295-0.731**0.150胡萝卜素-0.0610.510-0.0660.579*-0.420
由表5可知,烤甘薯的蛋白质与a*值呈极显著负相关(P<0.01),与咀嚼性呈极显著正相关(P<0.01),表明蛋白质含量的增加会提高烤甘薯持续咀嚼时的抵抗力并且加深烤甘薯的颜色,粗纤维则恰好与之相反,这与前文蛋白质与粗纤维呈显著负相关的结论一致;还原糖与硬度呈极显著负相关(P<0.01),与咀嚼性呈显著负相关(P<0.05);Vc与硬度咀嚼性呈极显著负相关(P<0.01),表明还原糖和Vc含量的增加会降低烤甘薯的硬度和咀嚼性;胡萝卜素与咀嚼性呈显著正相关(P<0.05),表明胡萝卜素含量的变化会影响烤甘薯咀嚼时的口感。
如表6所示,将速冻烤甘薯的11个指标转化为3个主成分,第1主成分的特征值为5.353,方差贡献率为48.66%,解释了速冻烤甘薯品质特性的48.66%,是最主要的主成分;第2主成分的特征值为2.851,方差贡献率为25.92%,累积方差贡献率为 74.58%;第3主成分的特征值为2.129,方差贡献率为19.35%,累积方差贡献率为93.939%。3个主成分累积方差贡献率达93.939%,即涵盖了烤甘薯主要品质指标的绝大部分信息,能综合反映不同冻结方式下速冻烤甘薯的品质特性,可作为速冻烤甘薯冻结方式选择、测评的综合指标。
表6 主成分特征值、方差贡献率和累积方差贡献率
Table 6 Eigenvalue, variance contribution rate and cumulative variance contribution rate of three principal components
主成分特征值方差贡献率/%累积方差贡献率/%15.35348.66148.66122.85125.92274.58332.12919.35793.939
通过因子分析,将所提取的主成分因子进行旋转处理,以期更好地解释各品质指标与主成分因子之间的关系,载荷值大小反映了各变量在主成分中的重要程度,结果如表7所示。蛋白质、咀嚼性、弹性、还原糖和胡萝卜素对烤甘薯品质综合评价的贡献率较高,可作为评价速冻烤甘薯品质特性的特征指标。
表7 烤甘薯品质变量因子载荷
Table 7 Factor loading of quality variable of prebaked sweet potato
品质变量F1F2F3蛋白质0.9710.240-0.001还原糖-0.4300.6900.573粗纤维-0.9520.0760.225淀粉0.6140.011-0.773Vc-0.6440.575-0.489胡萝卜素0.551-0.2760.783a*-0.649-0.6420.231硬度0.770-0.585-0.068弹性0.3910.901-0.065咀嚼性0.784-0.0660.137最大剪切力-0.665-0.578-0.468
将相应的因子得分乘以相应方差的算术平方根得到各主成分的得分。3个主成分的表达式(F1、F2、F3代表3个公因子,X1~X11分别代表原始变量)如下:
F1=0.174X1+0.146X2-0.084X3+0.075X4+0.096X5-0.023X6-0.255X7-0.082X8+0.300X9+0.066X10-0.234X11
F2=0.071X1+0.041X2-0.042X3-0.188X4-0.314X5+0.357X6+0.097X7+0.146X8-0.109X9+0.140X10-0.143X11
F3=0.067X1-0.338X2-0.186X3+0.323X4+0.041X5-0.166X6-0.052X7+0.189X8-0.068X9+0.046X10+0.172X11
以各主成分的贡献率对主成分得分进行加权平均,表达式为F=0.486 6F1+0.259 2F2+0.193 5F3,不同冻结方式下速冻烤甘薯品质的综合得分及排序如表8所示。
表8 不同冻结速率下速冻烤甘薯的主成分得分及排名
Table 8 Values of principal components and ranking of quick-frozen baked sweet potato with different freezing rates
冻结方式主成分得分F1F2F3综合评价得分排名-18 ℃冰箱-1.327 9-2.737 3-0.016 3-1.358 84-25 ℃冰箱-1.366 40.694 1-1.904 3-0.853 43-60 ℃冰箱2.458 90.339 2-0.847 91.120 41液氮速冻1.279 8-0.113 01.795 60.940 32
由此得到,不同冻结方式下烤甘薯综合品质由高到低为-60 ℃冰箱冻结>液氮速冻>-25 ℃冰箱冻结>-18 ℃冰箱冻结。
本研究测定了不同冻结速率下烤甘薯的冻结曲线以及理化指标、色泽、质构特性的变化,通过相关性分析和主成分分析对烤甘薯的主要品质特性进行综合评价。结果显示,液氮速冻通过最大冰晶生成带的时间最快,冻结时间最短,对烤甘薯质构品质特性的保留最好;-60 ℃冻结最有利于烤甘薯理化品质和色泽的保存。相关性分析发现,烤甘薯中蛋白质、还原糖、Vc、胡萝卜素等营养指标的变化与其色泽、硬度、咀嚼性等品质的变化密切相关,其中,咀嚼性的改变对烤甘薯的食用品质具有重要影响。主成分分析表明,11个品质指标可综合为3个主成分,解释了速冻烤甘薯93.94%的原始数据信息量。共挑选出5项对综合评价贡献率较高的指标,分别是蛋白质、咀嚼性、弹性、还原糖和胡萝卜素,可作为评价速冻烤甘薯品质特性的特征指标。综合品质排名由高到低为-60 ℃冰箱冻结>液氮冻结>-25 ℃冰箱冻结>-18 ℃冰箱冻结,在现有的条件下,-60 ℃冰箱冻结能更好地保持烤甘薯的品质。
本研究为速冻烤甘薯的研发提供了思路,试验通过综合评分确定-60 ℃冰箱冻结作为烤甘薯的冻结方式。然而超低温处理的成本相对较高,结合我国企业目前实际生产条件,液氮冻结的综合评分虽然略低于-60 ℃冰箱冻结,但通过最大冰晶生成带的时间短,且液氮价格低廉,对环境友好,因此也可以很好地保持烤甘薯的冷冻品质。此外试验中设定的贮藏时间较短,并未探讨不同冻结速率随贮藏时间的延长对烤甘薯的品质所产生的影响,不同品种间的品质特征也会有较大差异,这些因素都可能会改变指标间的相关性和最终评定结果。另外冻藏期间烤甘薯的品质变化与货架期的长短也有所关联,对速冻烤甘薯货架期的预测与冻藏期间品质的稳定性研究也有待深入探讨。因此,在接下来的研究中拟增加不同品种和贮藏期间品质指标间的相关研究,为速冻烤甘薯的品质鉴定提供更加可靠的数据支撑。
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