马铃薯块茎蒸制和烘焙后质地品质分析

邱振业 段惠敏 夏露露 李高峰 文国宏 张 峰，*

（1甘肃农业大学生命科学技术学院，甘肃 兰州 730070；2甘肃农业大学农学院/省部共建作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，甘肃 兰州 730070；3甘肃省农业科学院马铃薯研究所，甘肃 兰州 730070）

马铃薯烹饪方式有蒸、煮、炒、烤、炸等多种方式，其中蒸制和烘焙是最主要的烹饪方式。由于不同品种（系）块茎成分含量不同，加工后块茎色泽、风味和质地存在差异［1-3］。合适的蒸制和烘焙加工条件可以较好地保留马铃薯的原始风味［4-5］。色泽是衡量加工后品质的重要指标，通常需要对蒸制和烘焙后块茎的色泽进行判定，蒸制和烘焙加工后块茎色泽变化的主要原因是绿原酸和抗坏血酸与金属离子反应生成稳定的化合物而呈现不同程度黑色或浅黄色［6］。蒸制和烘焙后块茎质地主要与块茎干物质含量、加工后块茎中淀粉颗粒形状变化和糊化程度相关［7-11］。与蒸制相比，烘焙块茎时温度较高，短时间高温烘焙比长时间低温烘焙更容易造成水分散失，块茎色泽也会加深。高温还会破坏淀粉结构，使淀粉发生部分糊化［12-13］。加工后块茎质地评价方法主要有感官评价和质构评价，感官评价效率低、精确性和稳定性差，受主观因素影响较大［14］。质构评价模拟人口腔对加工后块茎切割和咀嚼，将块茎质构特性分解为硬度、黏性、内聚性、咀嚼性等多个参数，以综合评价质地品质，具有通量高、数据精确、客观性强的特点［15-19］。相比油炸加工对品种（系）和加工方式的严格标准和要求，蒸制和烘焙加工专用型品种（系）缺乏，对蒸制和烘焙加工专用型品种（系）的评价标准也较为模糊。主要原因是传统上各种类型的品种（系）都可用于蒸制和烘焙，而且对于蒸制和烘焙加工条件、加工后色泽和质地缺少细分和分析。本研究通过分析不同类型品种（系）马铃薯块茎在蒸制和烘焙不同加工条件下的色泽和质地，优选蒸制和烘焙加工条件，筛选蒸制和烘焙加工专用型马铃薯品种（系），旨在为建立马铃薯蒸制和烘焙后质地评价体系和烹饪加工提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以大西洋、布尔班克、甘农薯7号、陇薯7号、冀张薯12 号、青薯9 号、希森6 号、Lucinda、H0909、H0904、H0951、H0916 为试验材料，12 个马铃薯品种（系）均于2020 年收集自甘肃省定西市渭源县五竹镇（平均海拔2 240 m，年降雨量650～750 mm，年平均气温6.8 ℃，年日照时数2 410 h，无霜期145 d）。

1.2 主要试剂、仪器与设备

高氯酸、碘、碘化钾等化学试剂均购自上海麦克林生化科技股份有限公司；A/BE反挤压装置，厦门超技仪器设备有限公司；TA.XT Express 型质构仪，英国Stable Micro Systems公司；DHG-9030型恒温干燥箱，天津泰斯特有限公司；ZTG-4L型蒸饭柜，山东乐创商用电器有限公司；HBD-1201型烤箱，珠海家宝德电气有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 干物质含量测定 采用烘干称重法测定干物质含量［20］。取去皮块茎10 g 左右，称重，记为W1，置于恒温干燥箱，于105 ℃杀青10 min，80 ℃烘至恒重，称重记为W2。按公式计算干物质含量：

1.3.2 淀粉含量测定 参照《马铃薯试验研究方法》［21］。称取马铃薯冻干粉100 mg 于25 mL 烧杯中，加蒸馏水2 mL调成糊状，边搅拌边加入3.20 mL 35%高氯酸，继续搅拌10 min，加蒸馏水定容至50 mL并摇匀，8 000 ×g常温离心10 min，取上清液待测。以可溶性淀粉为标准品制作标准曲线。吸取5 mL提取液，加2 mL 1 mg·mL-1碘试剂，震荡摇匀，再加蒸馏水定容至10 mL，震荡摇匀，静置5 min，在660 nm 处比色测定吸光值（蒸馏水为空白），计算淀粉含量。

1.3.3 块茎蒸制 选择低温、黑暗储藏下的大小均匀的马铃薯块茎，洗净晾干。将块茎沿顶部到脐部切开，放入蒸饭柜。蒸制条件：110 ℃ 30 min、105 ℃ 40 min、100 ℃ 50 min。蒸制后从块茎中部取长宽高为1 cm的正方体进行质构分析（texture profile analysis，TPA）测试。

1.3.4 块茎烘焙 选择低温、黑暗储藏下的大小均匀的马铃薯块茎，洗净晾干。将块茎沿顶部到脐部切开，放入烤箱。烘焙条件：250 ℃ 30 min、225 ℃ 40 min、200 ℃50 min。烘焙后从块茎中部取长宽高为1 cm的正方体进行TPA测试。

1.3.5 蒸制和烘焙后块茎色泽观察 蒸制和烘焙加工结束后，按黄色、淡黄色、白色三个类型进行分类。同时对比块茎表层褐变的面积大小和颜色深浅。

1.3.6 质构测试 参照李文丽等［22］的方法测定质构参数。将长宽高为1 cm的正方体试样置于质构仪上，选用A/BE 反挤压装置进行TPA 测试。测试参数：测前速度1.00 mm·s-1，测中速度5.00 mm·s-1，压后上行速度5.00 mm·s-1，两次压缩中间位移10.00 mm，停顿5 s，触发力值0.05 N。TPA曲线中硬度最大峰值代表门牙咬断食物所用的力；黏性是探头与块茎接触时克服表面间吸引力所做的总功，代表牙齿粘附块茎的程度；内聚性是块茎经过第一次压缩变形后对第二次压缩的相对抵抗力，是块茎内部结合的紧密程度。块茎硬度、黏性、内聚性可用来评价马铃薯块茎质地。

1.4 数据处理

每次试验重复3～5次，采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 22.0 进行数据统计分析，使用Duncan’s 进行差异显著多重比较，所有平均数之间的比较采用SPSS 22.0 进行方差分析（variance analysis，ANOVA），显著水平P＜0.05，采用Origin 9.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 蒸制前后干物质含量和淀粉含量变化

蒸制后不同加工条件下马铃薯品种（系）间干物质含量和淀粉含量存在差异（图1）。蒸制30 min 后，甘农薯7号和大西洋的干物质含量分别为29.14%和28.62%，显著高于其他品种（系）（图1-A）。蒸制40 min 后，大西洋、冀张薯12号、希森6号干物质含量比30 min显著下降，其余品种干物质含量上升。蒸制50 min后，甘农薯7 号、布尔班克、H0916 和H0909 干物质含量分别比30 min下降13.19、1.35、3.99和9.75个百分点；Lucinda、陇薯7 号和H0904 干物质含量上升幅度较大。蒸制30 min 后，甘农薯7 号、大西洋和陇薯7 号淀粉含量分别为69.58%、68.76%和68.99%，显著高于其他品种（系）（图1-B）。蒸制40 min后，陇薯7号淀粉含量较30 min下降6.10个百分点；冀张薯12 号、青薯9 号、希森6 号、大西洋和H0909 淀粉含量分别上升17.89、40.96、16.25、15.41 和26.68 个百分点，显著高于其他品种（系）。蒸制50 min后，Lucinda、甘农薯7号、布尔班克、大西洋、H0951 和冀张薯12 号淀粉含量较40 min 上升2.14～12.75个百分点；青薯9号的淀粉含量较40 min显著下降13.84个百分点。

图1 马铃薯块茎蒸制后干物质含量（A）和淀粉含量（B）变化分析Fig.1 Analysis of potato tuber dry matter content （A）and starch content （B）change after steaming

2.2 烘焙前后干物质和淀粉含量变化

烘焙后不同加工条件下马铃薯品种（系）间干物质和淀粉含量存在差异（图2）。在烘焙30 min时，甘农薯7 号、大西洋和H0909 的干物质含量分别为31.34%、32.37%和30.51%，整体显著高于其他品种（系）（图2-A）。烘焙40 min 后，Lucinda、甘农薯7 号、H0904、陇薯7 号和青薯9号的干物质含量均较烘焙30 min上升，其余品种（系）则下降，其中甘农薯7号上升13.10个百分点。烘焙50 min后，大西洋和青薯9 号的干物质含量比烘焙30 min 分别显著上升26.33 和34.62 个百分点。烘焙30 min后，甘农薯7号和大西洋淀粉含量分别为62.17%、62.60%（图2-B）。烘焙40 min 后，H0909 淀粉含量较30 min显著下降10.68个百分点；H0916淀粉含量仅下降2.11 个百分点，淀粉含量保留程度较高；布尔班克淀粉含量上升0.55个百分点；甘农薯7号和大西洋淀粉含量分别显著上升10.37、12.72 个百分点。烘焙50 min后，Lucinda淀粉含量较40 min上升13.48个百分点。

图2 马铃薯块茎烘焙后干物质含量（A）和淀粉含量（B）变化分析Fig.2 Analysis of potato tuber dry matter content （A）and starch content （B）change after baking

2.3 蒸制和烘焙后块茎色泽变化

马铃薯在蒸制和烘焙后色泽变化存在差异（图3）。烘焙后，Lucinda、H0916、H0951、冀张薯12 号和青薯9号块茎表层褐色面积较大；甘农薯7号、大西洋和布尔班克褐色面积较小。200 ℃烘焙50 min 时，12 个品种（系）褐色面积都小于其他烘焙加工条件。蒸制后，Lucinda、H0916、陇薯7号块茎表层呈黄色，甘农薯7号、布尔班克、大西洋块茎表层呈白色，其余6个品种（系）块茎表层呈淡黄色。

图3 马铃薯块茎蒸制和烘焙后色泽Fig.3 Analysis of potato tuber color after steaming and baking

2.4 蒸制和烘焙后硬度分析

不同品种（系）马铃薯在蒸制和烘焙后硬度变化存在差异（图4）。蒸制30 min 后，H0904、H0909 的硬度介于9 900～12 232 N 之间，整体显著高于其他品种；陇薯7号和青薯9号硬度显著低于其他品种（系）（图4-A）。蒸制40 min 后，H0904 和Lucinda 硬度显著高于其他品种（系）；青薯9号的硬度显著低于其他品种。蒸制50 min后硬度普遍较低，软化度高。其中H0909、青薯9 号、H0916、大西洋的硬度都低于2 000 N，整体显著低于其他品种（系）。烘焙30 min 后，希森6 号、冀张薯12 号和Lucinda硬度大于6 200 N，显著高于其他品种（系）（图4-B）；H0916、H0951 和陇薯7 号硬度低于2 794.54 N，整体显著低于其他品种（系）。烘焙40 min 后，布尔班克的硬度大于5 405.11 N，显著大于其他品种（系）；青薯9号、H0909 和H0916 的硬度介于1 831.65～1 968.17 N之间，显著低于其他品种（系）。烘焙50 min 后，12 个品种（系）硬度都低于5 000 N，其中H0904 的硬度最大，为4 216.98 N，显著高于其他品种（系）；H0909、青薯9 号和冀张薯12 号的硬度介于1 048.07～1 306.78 N之间，显著低于其他品种（系）。

图4 马铃薯块茎蒸制（A）和烘焙（B）后硬度分析Fig.4 Analysis of potato tuber hardness after steaming （A）and baking （B）

2.5 蒸制和烘焙后黏性分析

不同品种马铃薯块茎在蒸制和烘焙后黏性同样存在差异（图5）。希森6 号在110 ℃蒸制30 min 后黏性最大，为163.66，其次为H0951、陇薯7号、布尔班克，黏性介 于98 到144 之间；105 ℃蒸 制40 min 后，Lucinda、H0916、冀张薯12 号黏性介于100～130 之间，显著高于其他品种（系）；甘农薯7 号和H0909 的黏性低于19，显著低于其他品种（系）。蒸煮时间对块茎黏性有影响，100 ℃蒸制50 min 后块茎黏性普遍较低，希森6 号和H0916黏性大于57，整体显著高于其他品种（系）；青薯9 号和H0909 黏性低于14，显著低于Lucinda、希森6号、布尔班克、大西洋、H0916、H0951 和H0904。甘农薯7号在250 ℃烘焙30 min和在200 ℃烘焙50 min时黏性最大，分别为57.19 和63.11（图5-B）。烘焙30 min时，Lucinda 黏性为13.07，显著低于其他品种（系）。烘焙40 min 时，冀张薯12号、H0951、H0916、陇薯7号和青薯9号黏性介于40～66之间，显著高于其他品种（系）；甘农薯7号黏性最低，为11.25。烘焙50 min时，陇薯7号、H0916、布尔班克、Lucinda和甘农薯7号黏性显著高于其他品种（系）；青薯9号黏性显著低于其他品种（系）。

图5 马铃薯块茎蒸制（A）和烘焙（B）后黏性分析Fig.5 Analysis of potato tuber adhesiveness after steaming （A）and baking （B）

2.6 蒸制和烘焙后内聚性分析

不同品种间马铃薯块茎在蒸制和烘焙后内聚性存在差异（图6）。在110 ℃蒸制30 min和105 ℃蒸制40 min后，H0904、布尔班克、H0951、冀张薯12号的内聚性显著高于其他品种（系）。110 ℃蒸制30 min 后，大西洋、H0916和青薯9号内聚性低于0.07 并显著低于其他品种（系）。105 ℃蒸制40 min后，大西洋内聚性为0.08，显著低于其他品种（系）。100 ℃蒸制50 min，Lucinda、H0951和H0904内聚性介于0.09～0.10之间；甘农薯7号内聚性最小，为0.07，显著低于其他品种（系）（图6-A）。在250 ℃烘焙30 min 和200 ℃烘焙50 min后，H0904内聚性最大，H0904和甘农薯7号显著高于其他品种（系）（图6-B）。在250 ℃烘焙30 min后，H0951内聚性最小且整体显著低于其他品种（系）。200 ℃烘焙50 min后，H0909内聚性最小，为0.06。在225 ℃烘焙40 min后，希森6号内聚性最大并显著高于其他品种（系）。

图6 马铃薯块茎蒸制（A）和烘焙（B）后内聚性分析Fig.6 Analysis of potato tuber cohesiveness after steaming （A）and baking （B）

2.7 蒸制和烘焙后马铃薯淀粉含量、干物质含量与质地参数的相关性分析

由图7 可知，在110 ℃蒸制30 min 后，淀粉和干物质含量呈显著正相关；在105 ℃蒸制40 min 和100 ℃蒸制50 min 后，淀粉和干物质含量均呈正相关。在105 ℃蒸制40 min 后，硬度与淀粉、干物质含量呈负相关。100 ℃蒸制50 min 后，内聚性和硬度呈正相关。250 ℃烘焙30 min 后，内聚性与硬度呈正相关；黏性与硬度、内聚性呈显著负相关。225 ℃烘焙40 min 后，黏性与硬度呈负相关。200 ℃烘焙50 min 后，硬度与干物质含量、黏性呈负相关；硬度与内聚性呈显著正相关。

图7 马铃薯蒸制和烘焙后硬度、黏性、内聚性、淀粉含量、干物质含量相关性分析Fig.7 Correlation analysis of potato hardness，adhesiveness，cohesiveness，starch content and dry matter content after steaming and baking

2.8 马铃薯TPA指标的主成分分析

采用因子分析和主成分分析法确定影响块茎质构的主要因素，分析TPA指标对块茎质构特性贡献程度。将特征值大于1作为主成分，得到1个主成分—硬度，且方差贡献率为50.597%（表1）。根据隶属度和权重值对加工方式进行综合因子分析，筛选出的最佳加工方式为110 ℃蒸制30 min和200 ℃烘焙50 min（表2，3）。

表1 不同加工方式马铃薯TPA分析的各成分特征值与方差贡献率Table 1 Characteristic value and variance contribution rate of each component for TPA analysis of potato under different processing methods

表2 主成分载荷矩阵Table 2 Principal component load matrix

3 讨论

质地是影响马铃薯食用品质的重要因素，为了筛选烹饪后食用品质优良的品种（系），需要对不同加工条件下蒸制、烘焙后马铃薯块茎质地进行分析，同时为蒸制和烘焙加工专用型马铃薯品种（系）烹饪加工条件提供参考依据。筛选适合马铃薯蒸制和烘焙的加工条件，首先要考虑马铃薯块茎主要成分含量间的差异，需要对生块茎淀粉含量、干物质含量等营养成分进行分析。蒸制和烘焙后块茎质地主要与块茎干物质含量、加工后块茎中淀粉颗粒形状变化和糊化程度相关，本研究中淀粉含量与硬度显著相关，与他人研究结果一致［8］。马铃薯蒸制和烘焙前后硬度变化是影响块茎食用品质的重要因素，蒸制后块茎硬度与块茎中干物质、纤维和果胶的含量相关，因干物质含量与淀粉含量呈正相关，所以块茎硬度与淀粉含量也呈正相关，加工后块茎硬度不完全取决于淀粉含量［23-26］。Lucinda 干物质含量最低，110 ℃蒸制30 min 后块茎硬度却高于冀张薯12号、布尔班克等品种（系），甘农薯7号和大西洋干物质含量较高，但105 ℃蒸制40 min 后硬度却远小于其他品种（系）。上述结果说明蒸制后块茎干物质含量、淀粉含量都不能决定加工后块茎硬度，加工前后硬度变化主要还取决于加工过程中淀粉糊化程度、淀粉与果胶和纤维的包裹程度，与他人研究结果一致［6］。甘农薯7号干物质含量最大，但在110 ℃ 30 min和105 ℃40 min 蒸制后块茎的硬度却不同，说明加工条件不同时，即便是相同品种淀粉的糊化程度也存在差异。不同烘焙加条件下相同品种（系）硬度不同，说明加工条件可影响淀粉中糊化和淀粉解链程度，最终影响加工后块茎硬度。不同蒸制和烘焙加工后块茎硬度不仅取决于干物质含量，还受块茎烹饪加工条件和主要成分的影响。马铃薯块茎加工后黏性主要与块茎中淀粉含量、组成和糊化程度相关，品种淀粉含量同样不能决定加工后黏性，但蒸制和烘焙加工后块茎黏性存在差别，这种差别主要与加工条件中的温度相关，高温下块茎淀粉结构被破坏。马铃薯加工后块茎内聚性主要与淀粉含量和氨基酸含量相关［27］。蒸制加工后不同品种（系）块茎内聚性基本无显著差异，而烘焙加工后不同品种内聚性整体存在显著差异。相关性分析也表明内聚性与淀粉含量呈正相关。主成分分析证明硬度对质地品质贡献率最高，可作为衡量质地品质主要的质构参数，本研究中的3 种质地参数可以综合评价马铃薯的质地品质，避免感官评价的主观影响。色泽是衡量加工品质的重要指标，本研究发现，200 ℃及以上温度烘焙后块茎表层出现褐色，而蒸制马铃薯放置后虽也会褐变但不会形成硬皮。蒸制加工后非酶促褐变主要取决于块茎中酚类化合物如绿原酸和金属元素铁结合形成黑色的氧化亚铁含量，而烘焙加工后褐变是由高

温下还原糖和游离氨基酸之间的“美拉德反应”造成褐变和非酶促褐变共同形成，本研究中烘焙后出现硬皮现象，而蒸制后未出现，与前人研究结果一致［28-29］。

表3 不同加工方式下块茎质地因子隶属度值及综合评价指数Table 3 Membership degree and comprehensive evaluation index of sensory quality factors of potato tuber under different processing methods

4 结论

本研究结果表明，在110 ℃蒸制30 min、200 ℃烘焙50 min 时，各品种质构参数最接近理想品种布尔班克，块茎褐变程度低，是最佳的蒸制和烘焙加工条件，筛选出甘农薯7 号是理想的蒸制和烘焙品种，这为后期马铃薯烘焙和蒸制加工型品种的选育提供了参考。