甘薯及其加工产品的质地研究进展

薛冠炜，李　臣，黄静艳，崔　鹏，陆国权

(浙江农林大学农业与食品科学学院浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室 薯类作物研究所，浙江 杭州　311300)

甘薯是中国重要的粮食、饲料、工业原料作物[1-2]和新兴能源作物[3-4]。由于其丰富的营养价值和特殊的风味，深受广大消费者欢迎。随着社会发展，我国的甘薯产业已经形成以加工为主的结构体系，因此对甘薯的品质也表现出多元化的需求[5]。以往的研究集中在营养品质评价上，结合简单的物理品质的评价，如外观、色泽、大小等，而很少触及甘薯薯块的质地。食品的流变特性、组成分子特性和微观结构决定食品的质地特性。研究表明，甘薯薯块质地变化与其生长过程中营养物质的积累、加工和贮藏过程中品质的变化都有着密切的相关[6]。化学组成相似的薯块，由于其分布和组织结构等质地方面的不同，会呈现不同的加工适应性和耐储性。甘薯的质地特性是评估其质量优劣的重要指标之一，因此，研究甘薯薯块质地具有十分重要的理论意义和现实意义[7]。

1　质地评价方法

甘薯及其加工产品的质地评价方法主要有感官评价和仪器测定2种。感官评价是人们运用视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉这5种感知途径来测量、分析和解释食品或原料的特征或性质的一种科学方法。对鲜食甘薯的质地评价主要采取标度检验法，该方法以数字来表示样品性质的强度(如甜度、硬度、黏度)，又使用词汇来表达对该性质的感受(如太软、正合适、太硬)，它可以综合评价样品的主要性质，是目前鲜食甘薯评价体系中广泛应用的食味评价方法。而仪器测定法是通过使用质构仪等仪器设备，依靠设备对样品进行测量和分析，将样品的质地特性精确地量化，从而达到评价食品质地的目的。质构剖面分析法(TPA)在食品领域的广泛应用[8]，也为甘薯及其加工产品的质地评价提供一种新的评价方法和思路，这种方法可以很好地模拟食品在人体口腔中被二次咀嚼和吞咽过程，仪器通过信息采集可以得到硬度、弹性、黏附性、内聚性、脆裂性、胶黏性、咀嚼度等质地特性参数[9]，从而对食品做出客观评价。在将质地剖面分析法应用于甘薯及其产品方面，许多学者也为此做出大量的尝试和努力。

感官评价的测定结果除了受食品本身性质的影响外，还与评价人员的喜好、评价过程中的情绪或状态和评价所处的环境等因素有密切相关，不稳定因素较多，实验结果的可靠性、可比性差。想要解决这一问题就必须满足评价人员需接受过专业培训且数量足够多这2个条件，这在实际评价过程中不容易做到。就这方面问题而言，应用TPA的仪器测定法就可以完美的解决，它可以很好的规避人为评价带来的误差，精确的测定食品质地特性，其结果具有较高的灵敏性与客观性。但是，仪器测定法对于鲜食甘薯的粉面或软糯这类有针对性的综合力学性质却很难用某类单一的力学性质来准确表达。

国内外专家一直致力于研究客观、简单、易行、标准化程度高的食品品质鉴定方法，来准确地描述和控制质地，以确保评价结果的客观准确性。目前，将仪器测定法和感官评定法相结合，对食品做出综合评价，是普遍使用的方法。

2　质地研究现状

2.1　生薯质地

在甘薯生长发育过程中，薯块的营养品质一直是被热切关注的对象，营养品质的好坏直接决定了商品薯的食用价值。而目前在甘薯营养成分的检测方面，如干物质含量、淀粉含量、糖含量等，现有的测定方法耗时耗能，不适用于大样本量的检测，无法满足甘薯育种实践等方面的需要。唐道彬等[10]研究发现，甘薯硬度与干物质含量之间呈极显著正相关，并以129份甘薯品种(系)建立甘薯干物质含量与硬度的预测模型，回归方程为y=0.674 3x+3.618 4 (20≤x≤60,R2=0.712)，拟合度较好。验证试验结果表明，用硬度预测甘薯干物质含量的相对误差为0.2%，可用于准确、快速、低消耗测定甘薯块根干物质含量，可以有效地提高育种效率。陈丽[11]对19个不同品种甘薯薯块的12项品质特性指标进行测定，进行相关性及主成分分析，结果表明，干率与硬度存在极显著正相关，这与唐道彬等[10]的研究结果相同。

将营养品质与质地品质关联，通过测定质地特性来预测营养品质特性，从而达到快速检测目的的方法，同样可以应用于对甘薯不同加工适应性的筛选。吴列洪等[12]研究甘薯品种干率与薯片含油量、硬度间的相关性，结果表明，薯片硬度与干率呈非线性正相关，含油量与干率呈线性负相关，硬度与含油量呈非线性负相关。因此，油炸薯片含油量和硬度不可能同时达到最佳值。而当甘薯品种的干率为24%～26%，硬度值为650～700 g，薯片含油量在25%左右时，具有较好的油炸品质。Hagenimana等[13]研究发现，干率与含油量之间存在显著的线性负相关，与吴列洪等[12]的结果相一致。可以为油炸薯片专用品种的选育提供理论指导。所以，这证明了甘薯质地特性与营养品质之间存在紧密的联系，同时，甘薯质地的不同也影响着加工适应性。

2.2　熟薯质地

比较常见的熟化方式有蒸煮、微波、烘烤和油炸等，杨烨等[14]采用TPA对多种不同熟化方法的甘薯薯块进行质构特性测定，将测定质构指标与相应的感官评价指标进行相关性分析，结果表明，感官硬度与质构硬度、胶黏性和咀嚼性间存在极显著的正相关，感官黏度与质构硬度、胶黏性和咀嚼性间存在极显著的负相关。而在这些方法中，蒸煮是在甘薯熟化方式中最广泛应用的。在蒸煮过程中，随着温度的上升，甘薯细胞内的淀粉颗粒糊化，体积膨大，对细胞壁产生压力，使细胞壁结构破坏，胞间层逐步松散化，进而导致甘薯质地软化。Nakamura等[15]研究甘薯块根蒸煮后的细胞显微结构和淀粉性质，2种不同质地类型的甘薯品种其细胞微结构差异明显。粉质结构品种的细胞在蒸煮后仍可以保持原来单个分离的状态，而在软质结构品种经过蒸煮后细胞间进行了融合。结果表明，甘薯蒸煮后的质地实际上与细胞内淀粉的糊化特性相关。熟化过程中，甘薯质地受蒸煮时间和蒸煮温度的影响。吴玲艳等[16]选择不同蒸煮温度和蒸煮时间组合的9组汽蒸工艺，对甘薯品种心香薯块进行熟化，用质构仪测定质构特性，发现熟化后甘薯的硬度在251～570 g，黏性在239～421 g，两者的变化幅度均较大，达显著差异水平。

Truong等[17]测定甘薯质构特性并进行感官评定，发现口感和仪器测定感觉高度相关。Laurie等[18]测定对不同品种甘薯薯块的质构特性，并进行消费者可接受性评价，发现仪器测定结果可以更好地区分不同品种，仪器硬度与感官硬度之间相关，与Truong等[17]的研究结果一致。这进一步证明了甘薯质地特性与营养品质之间存在紧密的联系，而且使用仪器测定的甘薯质地特性与人为感官评价得到的指标之间高度吻合，可以客观全面地评价甘薯质地。

2.3　淀粉产品质地

甘薯淀粉结构由直链淀粉和支链淀粉聚合而成，其质地主要受品种、加工方式等的影响。史春余等[19]研究了不同品种甘薯块根淀粉粒度的分布特征，发现鲜食型甘薯块根中小型淀粉粒所占比例较高，而淀粉型甘薯块根中大型淀粉粒所占比例较高。黏性薯块与粉性薯块的质地之间存在极显著差异[20]。通过不同的加工方式可以获得质地差异较大的甘薯淀粉。Singh等[21]测定天然淀粉、湿热处理淀粉和酸改性淀粉糊化后的凝胶特性，湿热处理会显著降低淀粉硬度、黏附性和凝胶弹性，而酸改性会提高硬度和黏附性，显著降低凝胶弹性。吴丽晶等[22]研究发现，茶多酚可以延缓或抑制甘薯淀粉回生过程中形成结晶结构的过程，从而使淀粉胶体硬度显著降低，防止老化。南冲等[23]研究认为，在甘薯淀粉中添加糖醇可以显著降低甘薯淀粉的内聚性和恢复性，显著增加淀粉硬度。陈素芹等[24-25]研究发现，甘薯粉丝的质地特性和感官评定特性高度相关，可通过仪器检测的质地指标评价粉丝品质的优劣。甘薯淀粉是最主要的甘薯产品之一，淀粉的糊化与回生问题一直被学者们热切关注，而淀粉糊化和回生过程中伴随着质地的变化[26-27]，因此可以通过研究甘薯淀粉的质地变化来进一步揭示、解决淀粉糊化和回生的问题。

2.4　全粉产品质地

甘薯全粉是甘薯块根经去皮、熟化、干燥、粉碎后得到的产物，可以最大限度地保留原有的营养、芳香等物质，一般作为辅料添加进入食品而改善其质地。Ji等[28]研究认为，湿热处理会引起甘薯全粉结晶度的破坏，双螺旋结构的解离，形成颗粒中空区，降低黏度和稳定性。Liu等[29]研究认为，将不同量紫薯全粉添加入松饼，添加紫薯全粉会导致松饼水分含量和面筋量的下降，硬度、黏着性和咀嚼度的上升，紫薯全粉添加量为9%的松饼弹性，与添加量为3%、6%的存在显著差异。马名扬等[30]发现，适量添加甘薯全粉可以使馒头的硬度、黏着性和咀嚼性均显著增大，增加口感。但是过多甘薯全粉会破坏面筋网络的构成，使气团变小，未能充分膨大，而导致馒头的弹性、黏聚性及回复性下降。胡阿丽[31]的研究结果与马名扬等[30]相同，同时还发现紫薯全粉添加量为10%～15%时馒头的质地品质最佳。Jin等[32]将不同比例的紫薯全粉添加入猪肉香肠进行储藏试验，每2周测定质构特性，结果表明，不同添加量水平下的猪肉香肠的脆性和硬度均存在显著性差异。Collins等[33]将甘薯以全粉和原浆的形式添加进入面条，发现2种添加方式都可以增加面条的黏性，且添加原浆增加的黏性更大，但差异不显著。在食品加工过程中，甘薯全粉是良好的辅料，它可以增加食品的黏性，丰富产品的质地和口感。

2.5　薯渣产品质地

薯渣是淀粉加工过程中产生的废弃物，它含有丰富的膳食纤维，合理的利用可以降低成本，提高经济效益，而且可以避免环境污染。目前，薯渣主要用途有2种，一是发酵后用作饲料，二是以膳食纤维的形式添加入食品。王轶等[34]在饼干中添加不同比例的湿薯渣，探究其质地品质，结果表明，硬度与薯渣添加量呈正相关，随着添加量的增加，饼干的脆性和韧性先升高后降低，最适添加量为30%。赖爱萍[35]在饼干制作过程中添加不同比例的甘薯膳食纤维，结果表明，添加甘薯膳食纤维可以减小饼干的切断力，增加酥松性，降低饼干的黏附性，防止黏牙，增加饼干的适口度。当膳食纤维添加量为4%或6%时，饼干的质地品质最佳。宋欢[36]探究不同添加量对面包质地特性的影响，结果表明，当薯渣添加量为10%，饼干的硬度、咀嚼性和恢复性存在显著性差异，但添加量对面包弹性并无显著影响。李小平等[37]在面包制作过程中添加2%、5%和8%的甘薯渣膳食纤维，采用TPA测定面包质构特性，结果表明，随着添加量的增加，面包的硬度和咀嚼性逐渐增加，弹性和回复性逐渐减少，这与宋欢[36]的研究结果相一致。综合考虑各项指标，得出甘薯渣膳食纤维适宜添加量为5%。这些研究为开发薯类新型产品，提高甘薯资源利用率提供新的想法和思路。

3　小结与展望

甘薯及其产品的质地受品种、加工方式和外界环境等的影响。目前，甘薯的质地越来越受到生产者和消费者的重视。合适的质地可以提供优质的口感，是鲜食甘薯的基本要求，同时多样的加工方式也要求甘薯有相应的质地，为了满足这些要求，研究甘薯的质地变化规律及其影响机理是十分必要的。如何了解甘薯质地的遗传规律，通过对质地的科学调控，满足生产、加工、消费上的多种需要，今后还有许多工作要做。

国内外有关甘薯及其产品的质地研究主要集中在对原料或产品进行仪器测定和感官评定，缺少系统全面、统一公认的评价标准，容易出现各学者取样方式、参数设定等存在差异，不具备横向比较的可能性，容易出现多散杂等问题[38]，无法形成统一有效、层次分明的整体，所以科学地建立甘薯质地特性评价体系具有十分重要的意义。

甘薯薯块营养成分的变化直接影响着甘薯的质地，我们可以通过快速测定薯块的质地特性，建立模型，对其营养成分进行预测，既可以缩短时间，同时又为今后实现无损检测奠定基础。传统甘薯淀粉的提取方法无法有效地保证淀粉的品质，超声场等新技术可以改善淀粉的质地，如何将新兴技术应用于甘薯淀粉的提取来提高品质是值得研究的课题。甘薯全粉保留了薯块大部分的营养和风味，其加工工艺已经较完善，如何优化工艺或以何种方式添加可以让食品获得更突出的质地和风味还有待进一步研究。

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