质构仪质地多面分析法检测马铃薯块茎质地参数

李玉梅，李守强，田世龙，王俊舟（甘肃省农科院农产品贮藏加工研究所，甘肃兰州730070）

质构仪质地多面分析法检测马铃薯块茎质地参数

李玉梅，李守强*，田世龙，王俊舟
（甘肃省农科院农产品贮藏加工研究所，甘肃兰州730070）

分析了质构仪参数（触发点负载、测试速率、形变量）对马铃薯质构参数（硬度、脆度、咀嚼性、弹性和内聚性）的影响，并在单因素实验的基础上，采用正交实验对获得最佳马铃薯质构参数的质构仪参数设定进行了优化。同时，以硬度作为质地多面分析法（TPA）测试中马铃薯块茎损伤程度的判定指标，分析3个因素对马铃薯块茎损伤程度的影响。初步实验结果表明：采用物性分析仪TPA测试马铃薯块茎质地的最佳水平组合为触发点负载7 g、测试速率0.5 mm/s、形变量70%；形变量对弹性影响极显著，对马铃薯块茎的损伤程度、硬度和咀嚼性影响显著，对脆度和内聚性影响不显著；3个因素中除了触发点负载对内聚性影响极显著外，其余均不显著；测试速率对测试结果影响都不显著。

物性分析仪，质地多面分析法（TPA），马铃薯，质地参数

马铃薯是重要的粮菜兼用作物，营养十分丰富，收获以后表皮会发生木栓化，薯皮的抗逆性增强，同时硬度和脆度等质地发生变化，然而由于马铃薯硬度较大［1］，采用普通硬度计不能测定马铃薯的硬度和一些相关指标的变化，因此，拟采用物性分析仪来测定马铃薯贮藏过程中质地的变化。

国内外对食品（奶酪、饼干、面包、米饭、肉类、榨菜等）和水果（苹果、草莓、桃、香蕉、柑桔、葡萄等）质地的研究已经比较深入，如用质构分析法分析杨梅果、鸭梨、京白梨采后的品质变化规律；用质地多面分析法（TPA）研究洛阳青、大红袍、夹脚和大叶杨墩4种枇杷果实的采后质地变化；用质构仪穿刺实验检测冬枣质地品质等［2-8］。国内在加工食品质地方面的研究报道较多［9-10］，但是对贮藏马铃薯质地的研究尚

未见报道。本文采用物性分析仪对实验马铃薯进行TPA测试，旨在比较不同测试条件对马铃薯质地参数的影响，为物性分析仪在马铃薯质地测定中的实际应用提供指导，并为马铃薯质地测试提供新的方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

马铃薯费乌瑞 于2012年8月份在甘肃会宁县郭城镇大羊营村收获，将实验马铃薯贮藏在3～5℃的机械恒温贮藏库中，2013年4月份实验马铃薯出库。薯块干物质、淀粉、水分含量分别为17.9%、15.4%、82.1%。

CT3质构仪 美国Brookfield公司生产。

1.2 实验方法

1.2.1 单因素实验 马铃薯薯块质地结构与富士苹果果实的质地结果相似，故在借鉴物性分析仪在苹果质地测试中的相关参数［11-14］的基础上对马铃薯薯块的测定方法加以改进，将初始测试条件设置为：测试速率1.0 mm/s，形变量为60%，触发点负载分别为1、3、5、7、9 g；触发点负载为7 g，形变量为60%，测试速率分别为0.1、0.5、1、2、4 mm/s；触发点负载为7 g，测试速率1 mm/s，形变量分别设置为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%，研究各测试条件对马铃薯质构参数的影响。

1.2.2 正交实验 采用单因素和多因素正交实验相结合的方法，以触发点负载、测试速率、形变量三因素做正交实验，通过三个测试条件对马铃薯质构参数的影响，得到最佳因素组合，考虑到农产品力学特性的离散性，每个水平重复三次。

表1 正交实验因素水平表Table1 The factor level of orthogonal experiment table

1.3 测定方法

测试前对马铃薯样品进行清洗和取样处理，分别制成直径12 mm，厚度20 mm的圆柱状试样，置于物性分析仪台上，采用直径2 mm的平底柱形探头TA39，夹具为TA-AVJ。

1.4 数据分析

采用WPS进行数据处理及制表，DPS V7.05统计软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 触发点负载对各质地参数的影响 从图1A～E的五个影响趋势图中可以看出，随着触发点负载的增大，马铃薯块茎硬度、咀嚼性呈增大趋势，而弹性呈降低趋势，脆度呈现较大降低趋势，触发点负载为9 g时又升高，触发点负载对内聚性的影响相对复杂，

呈现出波动性。触发点1、3 g时，标准误差较大，测试结果重现性差，触发点负载在1、3 g时，标准误差较大，说明质构仪测试性能不稳定，综合考虑触发点负载对马铃薯各质地参数影响的大小，最后确定进行正交实验的触发点负载为5、7、9 g。

图1 触发点负载对马铃薯各质地参数的影响Fig.1 Effect of trigger point reatment on potato texture parameters

图2 测试速率对马铃薯各质地参数的影响Fig.2 Effect of pressing velocity on potato texture parameters

图3 形变量对马铃薯各质地的影响Fig.3 Effect of deformation treatment on potato texture parameters

2.1.2 测试速率对马铃薯块茎质地参数的影响 从图2A～E的五个影响趋势图中可以看出，随着测试速率的增大，马铃薯块茎硬度、脆度呈先升高后降低的趋势，而咀嚼性和弹性呈升高趋势，测试速率对内聚性的影响相对较小，基本上保持不变。当测试速率为1 mm/s时，马铃薯块茎硬度、脆度达到最大，测试速率为0.1、4 mm/s时，标准误差大，测试结果重现性差，综合考虑测试速率对马铃薯各质地参数影响的大小，最后确定进行正交实验的测试速率为0.5、1、2 mm/s。

表2 正交实验方案及结果Table2 The plan and result of orthogonal experiment

2.1.3 形变量对马铃薯块茎质地参数的影响 由图3A～E的五个影响趋势图中可以看出，随着形变量的增大，马铃薯块茎硬度、咀嚼性和弹性呈逐渐升高的趋势；而脆度先上升后下降再上升，呈现波动趋势；内聚性呈现下降趋势；形变量对脆度和内聚性的影响相对较小。当形变量为60%时，马铃薯块茎硬度、脆度达到最大，形变量10%、20%、30%、40%时标准误差较大，测试结果重现性差，综合考虑形变量对马铃薯各质地参数影响的大小，最后确定进行正交实验的形变量为50%、60%、70%。

2.2 正交实验

根据单因素实验结果，分别确定了触发点负载、测试速率和形变量三个影响因素及其水平，通过L9（34）正交实验确定采用TPA测试马铃薯块茎质地的最佳条件参数，实验结果见表2。根据实验结果，对各因素进行极差分析，从而确定影响各指标的主次因素，结果分析见表3。

表3 正交实验结果分析Table3 The of springiness analysis result

由表3可以看出，三个因素对咀嚼性和弹性的影响是一致的，影响因素主次顺序均为：形变量C＞测试

速率B＞触发点负载A，对硬度和咀嚼性的影响以A2B1C3为最优水平，对弹性的影响以A1B3C3为最优水平；三个因素对脆度和内聚性的影响是一致的，影响因素主次顺序均为：触发点负载A＞形变量C＞测试速率B，对脆度的影响以A2B1C3为最优水平，对内聚性的影响以A3B3C1为最优水平。通过对5项指标的最优水平进行综合分析，最后确定TPA测试马铃薯块茎质地的最佳水平组合为A2B1C3，即触发点负载7 g、测试速率0.5 mm/s、形变量70%。

为了分析三个因素对马铃薯块茎弹性影响的显著性，对正交实验结果进行方差分析，分析结果见表4。从表4可以看出，触发点负载和测试速率对弹性无显著性影响，而形变量对弹性影响极显著。以上分析说明，马铃薯块茎因TPA测试而引起的损伤程度与形变量的相关性较大，形变量越大，马铃薯块茎的损伤程度越大。

表4 弹性的方差分析Table4 ANOVA of springiness

利用同样的方法对硬度、脆度、咀嚼性、内聚性进行显著性检验，各指标的F检验值和显著性水平结果见表5，括号内标注的是F检验值相应的显著性水平。由表5看出，形变量对硬度和咀嚼性影响显著，对弹性影响极显著；在测试速率和触发点负载这两个因素中，除了触发点负载对内聚性有显著性影响外，对其余各质地参数的影响均不显著。

表5 各指标F值和显著性水平Table5 F value and significant level of all indexes

3 结论

3.1 本实验对马铃薯切片进行TPA测试，探索了触发点负载、测试速率、形变量三因素对马铃薯块茎TPA测试结果及损失程度的影响。初步实验结果表明，TPA测试马铃薯块茎质地的最佳水平组合为触发点负载7 g、测试速率0.5 mm/s、形变量70%；在选定的实验水平下，形变量对弹性影响极显著，形变量越大弹性值越大，损伤程度就越大，形变量对硬度和咀嚼性影响显著，这与富士苹果的质构表现相一致［14］，对脆度无显著性影响；除了触发点负载对内聚性有显著性影响外，测试速率和触发点负载对其余各质地参数的影响均不显著。

3.2 由于影响物性分析仪测量准确性的因素很多，不同的影响因素对仪器测量结果的影响程度也不一样。例如使用TPA模式进行样品测试时，第一次压缩是否应该使样品破碎或样品材料的形变量多少合适，停留时间多少合适，这些参数的设定都直接影响第二次压缩参数，也同时影响整个质地分析结果。因此，上述结论只是初步实验结果，要获得对马铃薯TPA测试参数更加准确的实验结果，还需要对其他测试条件如停留间隔、样品形状和大小以及探头尺寸等参数做进一步的分析研究，以便完善马铃薯块茎TPA质地分析方法，为实际测试提供理论依据。

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Texture parameters of potato tubers with texture profile analysis method

LI Yu-mei，LI Shou-qiang*，TIAN Shi-long，WANG Jun-zhou
（Agricultural Product Storage and Processing Research Institut，Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 730070，China）

The paper analysis the effect of texture analyzer parameters（trigger point，test rate and shape deformation）on the texture parameters of potato（hardness，crunchiness，chewiness，springiness，cohesiveness）.On the base of single factor experiment，using the multi factors orthogonal experiment to find the best texture analyzer parameters of texture parameters of potato，meanwhile，chosen the hardness as the determination indicator of injury degree of potato in the TPA test，analysis the effect of three factors（trigger point，test rate and shape deformation）on the injury degree of the potato tuber.The preliminary experimental result showed that：the optimal combination to test texture of the potato tuber was A2B1C3through the TPA analyzer，namely the trigger point load was 7 g，testing rate was 0.5 mm/s，shape deformation was 70%.The shape deformation of potato tuber had very significant effect on springiness，and had significant effect on degree of determination，hardness and chewiness，but had no significant effect on crispness and cohesiveness.Except the trigger pointer of potato tuber had significant effect on cohesiveness in TPA test，the other factors had no significant effect on cohesiveness.The test rate had no significant effect on the test result.

texture analyzer；TPA；potato；texture parameters

TS201.1

A

1002-0306（2016）08-0092-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.08.010

2015－04－20

李玉梅（1978－），女，本科，助理研究员，研究方向：农产品贮藏加工，E-mail：axi_li@126.com。

*通讯作者：李守强（1979－），男，助理研究员，研究方向：马铃薯藏设施与保鲜技术，E-mail：nkylsq@163.com。

现代农业产业技术体系专项资金资助（CARS-10）；甘肃省农业科学院农业科技创新专项（2013GAAS25）。