不同熟制方式影响紫薯感官品质的机制研究

王宁宁，彭春娥，史 磊，丁 军，许 彤，孙秀丽，王庆彬,*

（1.山东宇泰生物种业有限公司，山东泰安 271000；2.山东省农业科学院，农产品加工与营养研究所，山东济南 250100）

甘薯（Ipomoea batatas（L.） Lam），俗称红薯、地瓜、番薯等，是旋花科一年生或多年生草本植物[1]。甘薯块根既是储藏养分的器官，又是营养繁殖的器官，富含淀粉、蛋白质、多种纤维素和矿物质等[2]。根据块根的不同用途，甘薯可以分为鲜食型、淀粉型和加工型，根据肉色的不同分为白肉甘薯、黄肉甘薯、紫肉甘薯等[3]。对于鲜食型品种而言，色香味俱佳、感官品质个性化突出的品种稀少，能够进行特色化发展的品种不多[4]，将甘薯育种计划重点转移到消费者喜欢的性状上，已经被证明是一个有价值的策略[5-6]，紫薯富含花青素、多糖、膳食纤维等营养成分，符合人们对健康功能食品追求的潮流，越来越引起国内外学者的关注。然而，对于紫薯的研究多集中在其功能物质花青素的生物活性、分离提取以及再加工利用上[7]，鲜有在感官方面的研究报道。

不同的熟制方式对熟紫薯品质的影响不同，蒸制、烤制、微波是甘薯常用的烹饪方法[8-9]。Nicoletto等[10]发现蒸制后甘薯的麦芽糖、咖啡酸和绿原酸浓度增加最为显著，微波对甘薯品质的影响不显著；Tsai 等[11]确定了甘薯最佳烘烤时间和主要风味物质。Wei 等[12]发现蒸煮降低了淀粉含量，提高了还原糖含量，特别是麦芽糖含量，但对非还原糖含量无显著影响，烘焙对淀粉减少效果最小。上述研究主要集中在黄肉甘薯研究中，对紫薯研究甚少，尤其是品种、熟制方式、理化指标变化与紫薯感官评价之间的关系不清晰，主要影响因素不明确，缺乏相应的评价模型方法体系。

紫薯感官品质是一个复杂的多因素互作综合体系，仅通过单项指标不能直观、准确地评价紫薯感官品质。偏最小二乘回归分析（Partial Least Squares Regression，PLSR）能够揭示理化特性与感官属性的关系，预测感官属性的变化[13]，是一种多元统计分析方法。本文以三个紫薯品种为实验组，以普薯32 号为阳性对照，选取蒸制、烤制和微波三种熟制方式进行加工，通过测定甘薯水分、淀粉、糖等理化指标及感官评价，结合PLSR 和相关性分析研究紫薯理化特性和感官评价的相关性，确定影响紫薯感官品质的主要因素和不同紫薯的最佳熟制方式，建立紫薯感官预测模型，为紫薯感官品质的优化和选种育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

四个甘薯品种分别为泰紫薯1 号（山东宇泰生物种业有限公司提供），紫罗兰、越南小紫薯、普薯32 号（网络购买，产地均为广西）；D-（-）-果糖、D-（+）-葡萄糖、D-（+）-蔗糖 东京化成工业株式会社（TCI）；D-（+）-麦芽糖 坛墨质检-标准物质中心；总糖测定试剂盒 北京索莱宝科技有限公司；其他试剂均为国产分析纯。

XH-68 电地瓜炉 徐州旭弘食品机械有限公司；M1-211A 微波炉、C21-Simple101 电磁炉 美的集团有限公司；101-2A 电热鼓风干燥箱 天津市通利信达仪器厂；BSA124S 电子天平 赛多利斯科学仪器有限公司；Synergy H1 全功能酶标仪 美国伯腾仪器有限公司；RID-20A 液相色谱仪 日本岛津。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制作 选择中等大小、无虫眼、重量和表型相近的新鲜中果紫薯。分别制作成鲜样、熟样、冻干粉样品。具体制作方式为：鲜样是将新鲜紫薯切块后搅碎成泥；烤制是将整个紫薯置于烤箱中250 ℃烤制30 min，再160 ℃烤制30 min，烤后去皮；蒸制是将整个紫薯放于蒸锅中，水沸后蒸制40 min，熟后去皮；微波是将整个紫薯置于700 W 微波炉中高火烤制20 min。冻干粉是将鲜薯和熟薯分别切成约0.5 cm 厚的紫薯片，在-80 ℃冰箱预冻后，置于冻干机中真空冷冻干燥72 h 至恒重，取出粉碎，过100 目筛。采用四分法取样[14]，储存于-20 ℃备用。

1.2.2 感官评价 集中和家庭感官评价参考Chan等[15]方法略有改动。集中感官评定小组由6 男6 女组成，分别将烤制、蒸制、微波样品切成约1 cm 厚的薄片于盘中，使用三位数字随机编号，由感官小组成员盲评，感官评价标准（表1）中项目各权重为：外观15%、香味10%、甜度40%、质地20%、纤维感15%，根据权重计算加权总分作为总分，总分=外观×15%+香味×10%+甜度×40%+质地×20%+纤维感×15%。评定过程中，成员不得交流，组与组之间使用清水漱口。家庭感官实验包括16 组家庭，共计34 名实验对象，提前进行甘薯品质特点、感官评价方法、感官品质描述方法培训，将熟制好的样品带回家庭品尝，按照喜好进行感官描述和排名，统计样品正面评价比例及描述，进行绘图。

表1 甘薯感官评分标准Table 1 Sweet potato sensory scoring criteria

1.2.3 水分含量测定 参考GB 5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[16]。

1.2.4 淀粉含量测定 参考陈鹰等[17]使用酸水解-二硝基水杨酸法（DNS）法测定。分别称取鲜薯和熟制紫薯冻干样各1.00 g 于两个50 mL 离心管中，加入85%的乙醇8 mL，50 ℃水浴保温30 min 后取出快速冷却至室温，4000 r/min 离心5 min，弃上清，沉淀重复清洗3 次。向沉淀中加入10 mL 6 mol/L HCL和14 mL 蒸馏水，振荡混匀。水解完全后取出冷却至室温，过滤去杂，使用40% NaOH 中和滤液。取0.25 mL 淀粉提取液加入1.75 mL 蒸馏水和1.5 mL DNS 试剂，沸水浴5 min，冷却后定容至25 mL，混匀，540 nm 测定吸光值。

1.2.5 还原糖测定 参考闵燕萍等[18]使用DNS 法测定。将鲜样和熟样搅碎成泥，每种样品准确称取1.00 g 于研钵中，加入少量蒸馏水，研磨匀浆后分别转入25 mL 刻度试管中，冲洗研钵，定容至25 mL。80 ℃保温30 min。5000 r/min 离心5 min，取上清，滤渣洗涤两次，上清液集中在100 mL 容量瓶中定容，待测。取2 mL 还原糖提取液加入1.5 mL DNS试剂，沸水浴5 min，冷却后定容至25 mL，混匀，540 nm 测定吸光值。

1.2.6 总糖测定 使用试剂盒测定，利用酸水解法，在碱性条件下DNS 与还原糖被还原成氨基化合物，在540 nm 测定吸光值。

1.2.7 可溶性糖测定 参考Tsai 等[11]使用高效液相色谱法并略有改动。将鲜样和熟样搅碎成泥，每种样品称取紫薯泥样品10 g 低温研磨成匀浆，分别加入30 mL 蒸馏水在60 ℃下超声提取30 min，重复提取3 次后定容至100 mL，离心过滤。使用示差检测器，色谱柱为YMC-Pack Polyamine II（250 mm×4.6 mm，I.D.S-5 μm，12 nm），流动相为乙腈:水=75:25，流速为1 mL/min，柱温35 ℃，进样体积20 μL。

1.3 数据处理

以上实验测定重复三次，数据使用SPSS 25 进行方差分析，使用The Scrambler 10.4 进行偏最小二乘回归分析，使用Origin 2019 进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 紫薯集中和家庭感官评价分析

对不同熟制方式处理的不同品种紫薯进行感官评价，最终得分雷达图如图1 所示。感官总分前三名依次为蒸泰紫薯1 号、烤普薯32 号、烤泰紫薯1 号。外观和香味得分最高的分别为烤泰紫薯1 号、烤普薯32 号，均为烤制处理，原因是在烘烤过程中，甘薯发生美拉德反应从而产生了大量挥发性化合物，因此获得更好的风味和色泽[9,19]。甜度得分最高的是烤普薯32 号。质地得分最高的是蒸泰紫薯1 号，肉质软糯粘滑无粉感，而得分最低的微波越南小紫薯则干面、粉感明显，这与较高的淀粉含量有关[20]。纤维感得分最高和最低的分别是烤普薯32 号、微波紫罗兰，这与品种和熟制方式有关。根据感官评价，泰紫薯1 号、紫罗兰、越南小紫薯、普薯32 号最佳熟制方式分别为蒸制、烤制、蒸制、烤制。三种熟制方式下越南小紫薯的感官评价得分均较低，因此在后续的家庭感官试验中去除越南小紫薯。

图1 紫薯的集中感官评价得分雷达图Fig.1 Radar chart of concentrated sensory evaluation score of purple sweet potato

为了解消费者对不同紫薯的关键喜好属性，进行了家庭感官实验，在家庭环境下对不同样品进行感官情感描述[21]（图2）。蒸泰紫薯1 号的正面评价最多，有69.23%的受试者作出了味甜、水分足、软糯、色泽好、好吃、味香等描述，有30.77%的受试者作出了无香味、有点噎人、略干的评价。由情绪分析可以得到，甜度高、水分充足、软糯、颜色鲜亮、香气浓郁等是消费者普遍喜好的感官特征，味道和质地是决定感官评价中喜好程度的驱动型属性[22]。因此进一步测定可能影响味道和质地的理化指标。

图2 家庭感官实验中偏好驱动因素的情绪分析Fig.2 Emotional analysis of preference drivers in family sensory experiment

2.2 不同熟制方式处理的紫薯基本指标分析

不同熟制处理的紫薯水分、淀粉以及糖含量结果如表2 所示。熟制后紫薯的水分含量降低，这与前人结果一致[23]。蒸制对水分含量的影响最小，原因可能是加热过程中水蒸气有利于紫薯水分的保持，而进行烤制和微波时，紫薯暴露在高温环境下，水分流失严重[24]。鲜薯的水分含量由高到低依次为泰紫薯1 号>普薯32 号>越南小紫薯>紫罗兰，在熟制后，泰紫薯1 号水分含量均高于其他三个品种，保持了较高的水分含量。

表2 不同熟制方式的紫薯水分、淀粉、还原糖及总糖含量Table 2 Moisture, starch, reducing sugar and total sugar content of purple sweet potato in different cooking methods

熟制后紫薯淀粉含量显著降低（P<0.05），原因是在熟制过程中，淀粉在淀粉酶的作用下转化为还原糖[25]。鲜薯淀粉含量从高到低依次为紫罗兰>越南小紫薯>普薯32 号>泰紫薯1 号。在所有熟制方式中，蒸制对淀粉含量影响最大，原因可能是蒸制时，热量从外层逐渐向内部传递，因此β-淀粉酶活力充分释放，将淀粉分解为还原糖[26]。在所有品种中，普薯32 号的淀粉含量下降幅度最大，越南小紫薯在熟制后表现出了高淀粉含量，这与感官评价中质地得分一致。

所有品种鲜薯还原糖含量均高于5.20%，品种间无显著差异（P>0.05），熟制后还原糖含量显著增加（P<0.05），但是造成淀粉下降最显著的熟制方式，并未使还原糖上升最显著，这说明淀粉分解与还原糖增加并非一一对应。有研究表明，熟制后的还原糖一部分来自于鲜薯还原糖，一部分来自熟制过程中淀粉的分解，因此除了淀粉酶外还有其他影响还原糖含量的因素[27]。鲜薯还原糖从高到低依次为泰紫薯1 号>普薯32 号>紫罗兰>越南小紫薯。烤制、蒸制、微波后还原糖含量最高的品种均为普薯32 号。

除了还原糖外，还进行了总糖含量测定，以探究其与甜度的关系。鲜薯总糖含量从高到底依次为紫罗兰>越南小紫薯>普薯32 号>泰紫薯1 号，结合还原糖数据可推测，紫罗兰和越南小紫薯非还原性糖含量较高。紫薯中还原糖主要含有葡萄糖、果糖、麦芽糖，非还原糖主要含有蔗糖、低聚糖和糊精，可溶性糖包括葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖[28]，为进一步探究不同糖对甘薯感官甜度的贡献，进行了可溶性糖的测定。

2.3 不同熟制方式处理前后紫薯可溶性糖变化

可溶性糖标准品的色谱图和回归方程如图3 和表3 所示。不同品种紫薯熟制后可溶性糖总量的变化如图4 所示。鲜薯中可溶性糖总量从高到低依次为普薯32 号>紫罗兰>泰紫薯1 号>越南小紫薯，对泰紫薯1 号、紫罗兰、越南小紫薯可溶性糖含量影响最大的方式为烤制，对普薯32 号影响最大的方式为微波。熟制后，可溶性糖总量从高到低依次为普薯32 号>紫罗兰>越南小紫薯>泰紫薯1 号。可溶性糖包含还原糖，若将可溶性多糖定义为除了还原糖之外的可溶性糖，结合还原糖结果，推测熟制后紫罗兰和越南小紫薯的可溶性多糖增加较多。

图3 可溶性糖标准品代表性色谱图Fig.3 Representative chromatogram of soluble sugar standards

图4 不同品种、不同熟制方式紫薯的可溶性糖总量Fig.4 Total soluble sugar of purple sweet potato with different varieties and different cooking methods

表3 可溶性糖标准品的回归方程和相关系数Table 3 Regression equation and correlation coefficient of soluble sugar standards

可溶性糖含量如图5 所示，鲜薯的可溶性糖以蔗糖为主，平均占总可溶性糖的63.23%。麦芽糖主要在熟制后大量增加，成为熟薯可溶性糖的主要部分，平均占总可溶性糖的67.83%，这与前人研究结果一致[12,28-29]。泰紫薯1 号、越南小紫薯、普薯32 号在熟制后果糖和葡萄糖含量降低，蔗糖和麦芽糖含量增加。紫罗兰在微波、烤制后四种可溶性糖含量均表现增加趋势，蒸制后果糖、葡萄糖含量降低。总体来说，果糖和葡萄糖受熟制方式的影响弱于蔗糖和麦芽糖，为了明确影响感官甜度的主要糖类，本文进行了相关性分析。

图5 不同品种、不同熟制方式紫薯的可溶性糖含量Fig.5 Soluble sugar of purple sweet potato with different varieties and different cooking methods

2.4 相关性分析

由感官情绪描述可知，水分、甜度、质地是消费者关注的感官指标。根据各指标相关性（表4）可知，水分与淀粉含量呈现极显著的负相关性（P<0.01），与还原糖含量、果糖和葡萄糖含量呈现极显著正相关性（P<0.01）。在甘薯品质评价中，通常以鲜薯可溶性总糖含量作为甜度评价的主要指标，但对于此并无定论。有研究表明鲜薯可溶性糖含量与食味无关或仅有极其微弱的正相关性[30-31]，也有研究表明鲜薯可溶性糖与产品甜度呈显著或极显著的正相关性，与烘烤食味总评呈显著正相关性[32]。在本研究中，感官甜度与鲜薯可溶性糖相关性大于熟薯可溶性糖，与还原糖（果糖、葡萄糖）呈现极显著相关性（P<0.01）。此外，甜度还与水分呈现极显著正相关性（P<0.01），与淀粉呈现极显著负相关性（P<0.01）。质地与水分、还原糖（果糖、葡萄糖）呈现极显著正相关关系（P<0.01），与淀粉含量呈现极显著负相关性（P<0.01），有研究表明，糖对于熟制后软糯细腻的质地同样有良好贡献[33]。

表4 紫薯指标间相关性分析Table 4 Correlation analysis of sweet potato indexes

2.5 紫薯理化指标和感官评价间的PLSR 分析

以水分含量、淀粉、还原糖、总糖、果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖为自变量（X），以感官评价各指标为因变量（Y）进行偏最小二乘回归分析，图6 为载荷图。位于同一象限内，距离越近的样本之间相关性越强[34]，图中内椭圆代表R2=0.5，外椭圆代表R2=1，所有样本点均落在两个椭圆内说明模型具有预测能力[35]。果糖、水分含量与各感官评价指标同在第一象限，果糖、葡萄糖、还原糖与感官指标的距离较近，说明与感官品质有较大相关性。淀粉含量与感官指标距离较远，与感官指标呈现负相关性，这与相关性分析结果一致。感官指标中，甜度和质地距离总分最近，说明这两个指标是与总分相关性最大的指标，而外观是与总分相关性最弱的指标，这与相关性分析结果一致。

图6 紫薯化学指标与感官评价间的PLSR 载荷图Fig.6 PLSR plot of chemical indices and sensory evaluation of purple sweet potato

3 结论

对不同熟制方式处理的不同紫薯的感官评分、水分、淀粉、糖含量进行了测定，由感官实验可知，甜度高、水分充足、软糯、香气浓郁是消费者喜好的特征，感官得分最高和最低的处理分别为蒸泰紫薯1 号和烤越南小紫薯，总分分别为7.45 和5.03。由理化指标测定得出，熟制后水分和淀粉含量显著下降（P<0.05），总糖和还原糖含量显著上升（P<0.05），蒸制对水分影响最小，对淀粉影响最大，烤制对还原糖影响最大，而微波对还原糖的影响最小。蔗糖和麦芽糖在熟制后呈上升趋势，果糖和葡萄糖受熟制方式和品种的影响呈现不同的变化趋势。PLSR 结合相关性分析得出，感官评价与水分、还原糖（果糖、葡萄糖）呈极显著正相关关系（P<0.01），与淀粉呈极显著负相关关系（P<0.01）。与熟薯相比，感官总分与鲜薯可溶性糖的正相关性更大。综上，通过相关性分析结合PLSR 分析法，可以建立甘薯感官预测模型，筛选可以鉴定感官品质的指标。水分、还原糖（果糖、葡萄糖）、淀粉是探究甘薯感官品质的重要指标。根据感官评价总分，确定不同品质紫薯的最佳熟制方式，泰紫薯1 号和越南小紫薯最适合蒸制，紫罗兰和普薯32 号最适合烤制。