三個地區馬鈴薯烘烤后食用品質評價分析

摘 要： 為探究不同地區馬鈴薯烘烤后食用品質的變化，選取江蘇揚州、山東壽光、四川阿壩3個地區的馬鈴薯，經溫度230 ℃烘烤35 min后，利用低場核磁、質構儀、色差儀等對馬鈴薯的水分含量、水分活度、水分遷移、碳水化合物、熱量、色差、質構以及感官評價進行分析，并結合主成分分析法對3個地區的馬鈴薯烘烤后的食用品質進行綜合評價。結果表明：阿壩馬鈴薯烘烤后的水分含量、水分活度、水分分布、色差、質構與感官評價均高于揚州馬鈴薯和壽光馬鈴薯。主成分分析發現所檢測的18個品質指標可簡化為2個主成分，累計方差貢獻率為100％，阿壩馬鈴薯的綜合得分高于壽光馬鈴薯和揚州馬鈴薯。因此，阿壩馬鈴薯烘烤后的食用品質及感官評價高于揚州馬鈴薯和壽光馬鈴薯。本研究為不同地區馬鈴薯產業加工和產品研發提供理論依據，也為不同地區馬鈴薯烘烤工藝提供參考價值。

關鍵詞： 馬鈴薯;不同地區;食用品質;相關性分析;主成分分析;綜合評價

中圖分類號： TS 972.123.4 文獻標志碼： A 文章編號： 2095-8730（2024）01-0086-09

馬鈴薯最早起源于秘魯，經過幾千年的發展，馬鈴薯已知有5 000多個品種，在全球各地的產量約為3.68×1011kg，是世界上用量最多的食品加工原料之一［1］。2015年我國啟動馬鈴薯主糧化戰略，推進馬鈴薯主食化加工進程［2］。馬鈴薯含有豐富的維生素、礦物質、膳食纖維等營養成分，其中維生素C含量約為27 mg／100 g，鉀含量約為346 mg／100 g［3］。 馬鈴薯的生長發育對地理位置、土壤、溫度、光照、水分等都有不同的要求［4］。目前關于不同地理位置和氣候差異對馬鈴薯的相關品質影響的研究較少。四川阿壩縣地處青藏高原東南邊緣，此地平均海拔三千多米，屬于高原寒溫帶半濕潤氣候;揚州市地處江蘇省中部，位于長江北岸平原，四季分明，日照充足，雨量豐沛;壽光市位于山東半島中部，處于沿海地區，屬暖溫帶季風區大陸性氣候。3個地區的地理位置和氣候差異明顯，但都種植大西洋品種的馬鈴薯，故本研究選取阿壩、揚州及壽光3種來自不同地區的大西洋品種馬鈴薯進行對比研究。

近年來，國內外學者對于馬鈴薯的研究主要集中在其營養價值方面，如陳蓬鳳等［5］研究的馬鈴薯蛋白中第一限制氨基酸為蛋氨酸，王鵬等［6］研究發現兩種根際促生菌能夠降低馬鈴薯還原性糖和硝酸鹽的含量從而改善馬鈴薯營養品質。此外，也有相關研究集中在馬鈴薯產品開發方面，如張泓等［7］研究的馬鈴薯菜肴與肉類菜肴能夠優勢互補，馬鈴薯富含碳水化合物、維生素、礦物質和膳食纖維，脂肪含量極低，與肉類搭配彌補了肉類脂肪含量過高和膳食纖維及維生素C等缺乏的不足。ZAMANI-CHALEHSHAHI等［8］研究的水溶膠涂層能夠降低油炸馬鈴薯條的含油量，而今對于馬鈴薯的食用品質研究較少。隨著人們營養需求的增加，研究發現馬鈴薯皮富含營養成分，具有較高的營養價值［9］。江震宇等［10］報道馬鈴薯皮中富含黃酮類物質，且其黃酮提取物具有較好的DPPH·清除能力。馬鈴薯皮中含有多種生物活性物質，含量均高于馬鈴薯去皮塊莖［11］。而對于帶皮條件下烘烤馬鈴薯這方面的研究目前尚未見報道，因此本研究通過對不同地區的馬鈴薯帶皮進行焙烤加工后，對其色差、水分、水分遷移及其質構等指標進行測定，以期發現不同地區馬鈴薯烘烤后品質對比的變化。以期為不同地區馬鈴薯加工產業提供理論依據，也為馬鈴薯烘烤工藝和產品研發及貯藏提供重要的指導意見。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

江蘇揚州馬鈴薯：揚州市邗江區農副產品市場;山東壽光馬鈴薯：淘寶壽光蔬菜官方旗艦店;四川阿壩馬鈴薯：由四川省阿壩縣各莫鎮樂吉瑪農業合作社提供，以上3個產地馬鈴薯品種均為大西洋馬鈴薯。

1.2 儀器和設備

CA-HM型卡路里分析儀：日本JWP公司;HD-3A型智能水分活度測量儀：無錫市華科儀器儀表有限公司; SES-1Y型電烤箱：珠海三麥機械有限公司;NH310型色差儀：深圳市三恩時科技有限公司;AccuFat-1050型低磁場磁共振分析儀：江蘇麥格邁醫學科技有限公司;TMS-PRO食品物性分析儀：美國FTC公司。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯烘烤方法

選取形狀相似，質量在（150±10）g的3個地區的馬鈴薯，清水洗凈，吸干表面水分。在溫度230 ℃，時間35 min焙烤條件下，將完整帶皮馬鈴薯放入烤箱進行烘烤，冷卻至室溫后，自封袋真空包裝后儲存備用［12］。

1.3.2 水分、水分活度、水分遷移的測定

參照《食品安全國家標準 食品中水分的測定》（GB 5009.3—2016），將大小一致的馬鈴薯粒盡可能研磨細后置于烘箱，在溫度102 ℃條件下干燥1 h，再放入干燥器冷卻30 min稱量，重復干燥直至前后干燥質量之間誤差不超過2 mg后進行水分的測定。利用HD-3A型智能水分活度測量儀，將小塊狀不同地區馬鈴薯依次放入傳感器中，進行水分活度測定［13］。

參考王秋玉等［13］的方法并進行修改，將烘烤后的不同地區馬鈴薯制備成3.0 cm×3.0 cm×0.5 cm的樣品，將樣品用聚四氟乙烯袋密封好，放入專用核磁管中，將核磁管放在核磁磁場的射頻管道中，測每個馬鈴薯樣品的弛豫時間。采用OnePulse和CPMG脈沖序列測定樣品中自旋-自旋弛豫時間T2。

1.3.3 色差的測定

烘烤后的不同地區馬鈴薯靜置冷卻后，用色差儀對馬鈴薯的皮（馬鈴薯的中間位置測量）以及據表皮3 cm左右處的馬鈴薯肉進行色度的測量，并記錄L*、a*、b*的值。其中，L*值表示明暗度;a*值越大，顏色越接近純紅色，相反，a*值越小，顏色越接近純綠色;而b*值越大，顏色越接近純黃色，相反，b*值越小，顏色越接近純藍色［14］。

1.3.4 質構的測定

將烘烤后的不同地區馬鈴薯的相同部位制成1.0 cm×1.0 cm×0.5 cm的樣品，質構儀用TPA模式，探頭用P／35，測試前速率3 mm／s、測試速率 1 mm／s、測試后速率 1 mm／s。形變量為65％，對其彈性、膠黏性、咀嚼性、硬度、黏附性、內聚性進行測定。

1.3.5 碳水化合物和熱量的測定

利用CA-HM卡路里分析儀，將烘烤后的不同地區帶皮馬鈴薯切成3 mm×3 mm×3 mm的細小塊狀，稱量5.00 g±0.01 g進行熱量、碳水化合物含量測定［15］。

1.3.6 感官分析

感官分析小組由10名經過專業訓練的專業評價員組成。將烘烤后的不同地區馬鈴薯切成均勻大小的塊狀樣品，保證每塊都能體現烘烤后馬鈴薯的狀態，將樣品置于托盤中。對每個樣品隨機編號，各評價員在室溫下獨立評價，品評完每個樣品后，均以清水漱口，并間隔3 min后再進行下一個樣品的評定。感官分析指標設立綜合參考《感官分析 術語》（GB／T 10221—2021）以及王聰等［16］的評價指標并略作修改，具體感官分析標準見表1。

1.4 數據處理

每組實驗均進行3組平行實驗，實驗數據均以平均值±標準差表示，用SPSS 26軟件對數據進行分析處理，并用Origin2018、GraphPad Prism8對數據進行作圖。

2 結果與分析

2.1 不同地區烘烤馬鈴薯水分含量和水分活度的比較

不同地區馬鈴薯烘烤后的水分含量和水分活度結果見圖1。3個地區馬鈴薯烘烤后的水分含量高低順序為阿壩馬鈴薯（76.86％）、壽光馬鈴薯（75.66％）、揚州馬鈴薯（73.96％），其數值間差異顯著（Plt;0.05）。3個地區馬鈴薯的水分活度高低順序為壽光馬鈴薯、揚州馬鈴薯、阿壩馬鈴薯，其數值間差異顯著（Plt;0.05）。水分活度也被定義為物質中水分含量的活性部分或者說自由水［17］，水分活度越低，則代表著自由水含量越少，水的自由度越小。不同食物之間即使水分含量相同，水分活度也會因為水分結合程度不同而產生差異，且水分活度與食品貯藏相關，水分活度過低會打破細胞內外水平衡，從而殺死細胞。相關研究表明水分分布和水分活度都影響著烘烤后馬鈴薯的貯藏期［18］。因此，水分活度越低，貯藏時間越長，而阿壩馬鈴薯的水分活度在3個地區馬鈴薯水分活度中相對較低，表明烘烤后阿壩馬鈴薯貯藏時間高于另外兩個地區。

2.2 不同地區烘烤馬鈴薯水分分布的比較

3個地區馬鈴薯烘烤后的Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy （NMR）分布曲線見圖2，NMR可以提供分子的化學結構和分子動力學的信息。3個地區的馬鈴薯烘烤后的樣品均出現兩個峰值，分別鑒定為T21和T22。其中T21 （0～10 ms） 組分以吸附在淀粉顆粒外面的薄層水為主，可定義為結合水［19］;T22（100～1 000 ms）組分的水流動性好，定義為自由水［20］。

表2是3個地區馬鈴薯烘烤后的橫向弛豫時間和峰面積比例，T21峰面積簡稱為A21，T22峰面積簡稱為A22。峰面積占總面積的比例可以反映不同狀態下的含水率［21］。弛豫時間可以反映水的性質和含量，同時也可以反映脫水的程度［22］。水是食物基質的關鍵成分，對食品貯藏期有著深遠的影響。因此，探討水分的流動性和遷移率可全面了解最終產品的水分傳遞機制［23］。研究表明，較短的弛豫時間反映樣品中水分與其他物質之間存在較強的締合。因此自由水弛豫時間越長，水分子更具有較高的流動性。烘烤后的馬鈴薯水分分布情況如圖2所示，自由水質子所占的比例遠大于結合水質子，因此T22為主要成分［24］。由圖2和表2可知，自由水弛豫時間長短順序為壽光馬鈴薯、揚州馬鈴薯、阿壩馬鈴薯，其數值間差異顯著（Plt;0.05）。自由水弛豫時間的延長，表明馬鈴薯內部各狀態水分與有機物結合的緊密程度降低，這也與烘烤后的馬鈴薯的口感有關［25］。不同地區馬鈴薯A21大小順序為阿壩馬鈴薯、壽光馬鈴薯、揚州馬鈴薯，表明阿壩馬鈴薯焙烤后所含結合水含量較高。A22大小順序為揚州馬鈴薯、壽光馬鈴薯、阿壩馬鈴薯，進一步表明焙烤后揚州馬鈴薯所含自由水含量較高，阿壩馬鈴薯自由水含量較低。烘烤加工過程中水分分布的變化是預測產品穩定性、物理化學變化和貨架期的重要參數，三者對比分析發現：阿壩地區馬鈴薯水分活度及A22相對較低，可見阿壩馬鈴薯在烘烤加工后的貯藏期可能占據一定的優勢。

2.3 不同地區烘烤馬鈴薯熱量和碳水化合物含量的比較

圖3為不同地區馬鈴薯烘烤后熱量和碳水化合物含量。由圖3可知，熱量高低順序為揚州馬鈴薯、阿壩馬鈴薯、壽光馬鈴薯。碳水化合物含量高低順序為壽光馬鈴薯、揚州馬鈴薯、阿壩馬鈴薯。產生這種結果可能是因為年平均日照時長不同，壽光地區年平均日照時長為2 548.8 h，揚州地區年平均日照時長為2 140 h，阿壩地區年平均日照時長為1 920.5 h，而日照時間越長越能增加馬鈴薯碳水化合物的積累［26］，故阿壩馬鈴薯的碳水化合物含量在三者中最低。相關研究表明低碳水化合物能夠降低肥胖人群的體重和體脂［27］，并且可以降低血糖［28］。

2.4 不同地區烘烤馬鈴薯色差的比較

色差是烘烤馬鈴薯成品的一個重要指標，也是消費者對于烘烤后馬鈴薯成品的接受程度指標。不同地區馬鈴薯烘烤后的色澤品質變化如表3所示。對于不同地區馬鈴薯烘烤后皮的色差值來說，L*、b*、a*大小順序均是壽光馬鈴薯、揚州馬鈴薯、阿壩馬鈴薯，且數值間差異明顯（Plt;0.05），這與水分活度及自由水弛豫時間分析結果相一致;對于烘烤后馬鈴薯肉的色差值來說，L*的大小順序為壽光馬鈴薯、揚州馬鈴薯、阿壩馬鈴薯，且差異明顯（Plt;0.05）；a*的大小順序為揚州馬鈴薯、阿壩馬鈴薯、壽光馬鈴薯，但差異不明顯（Pgt;0.05）；b*的大小順序為壽光馬鈴薯、揚州馬鈴薯、阿壩馬鈴薯，且數值間差異明顯（Plt;0.05），L*、b*與馬鈴薯皮烘烤后趨勢相一致。相關研究表明，馬鈴薯烘烤后顏色的變化可能是因為馬鈴薯中的酚類物質含量較高，在酶的作用下產生黑色素，使得馬鈴薯表皮顏色略暗淡［29］。阿壩馬鈴薯烘烤后的顏色偏黃，沒有焦褐色的產生，說明阿壩馬鈴薯烘烤期間產生的黑色素較少，而揚州馬鈴薯產生的黑色素較多。

2.5 不同地區烘烤馬鈴薯質構的比較

質構是對烘烤后馬鈴薯口感的客觀表現。不同地區馬鈴薯烘烤后的質構特性見表4。由表4可知，彈性、膠黏性、咀嚼性和硬度的大小順序均是揚州馬鈴薯、壽光馬鈴薯、阿壩馬鈴薯；黏附性的大小順序是阿壩馬鈴薯、壽光馬鈴薯、揚州馬鈴薯；內聚性的大小順序是阿壩馬鈴薯、揚州馬鈴薯、壽光馬鈴薯。薛冠煒等［30］和田晴等［31］的研究表明，口感與質構特性中的硬度、咀嚼性及膠黏性均呈負相關，因此這3個指標值越低，口感越好。這也與下文的相關性分析中硬度、咀嚼性及膠黏性相互印證。因此3個品種的口感比較順序由高到低為阿壩馬鈴薯、壽光馬鈴薯、揚州馬鈴薯。

2.6 不同地區烘烤馬鈴薯感官評價的比較

感官分析可以直觀的體現揚州馬鈴薯、壽光馬鈴薯、阿壩馬鈴薯烘烤后的接受程度。圖4為10名專業的感官分析人員對于這3種馬鈴薯的感官評價。由圖4.A可知，阿壩馬鈴薯在口感、總體可接受度、氣味方面的評分高于揚州馬鈴薯和壽光馬鈴薯，而形狀、表面光滑度則是壽光馬鈴薯評分高于揚州馬鈴薯和阿壩馬鈴薯，在色澤上揚州馬鈴薯評分高于壽光馬鈴薯和阿壩馬鈴薯。由圖4.B可知，阿壩馬鈴薯的總體評分高于壽光馬鈴薯和揚州馬鈴薯（Plt;0.05）。

2.7 烘烤馬鈴薯品質指標的主成分分析

2.7.1 馬鈴薯品質指標的相關性分析

將3種不同地區馬鈴薯烘烤后的18種品質指標進行相關性分析，相關性分析結果如表5所示。由表5可知，水分與A22、皮a*呈顯著正相關（Plt;0.05）;水分活度與皮b*呈顯著負相關（Plt;0.05）;彈性與皮L*呈顯著負相關（Plt;0.05），與咀嚼性呈顯著正相關（Plt;0.05）;膠黏性與黏附性呈顯著正相關（Plt;0.05）;咀嚼性與皮L*呈顯著負相關（Plt;0.01）;皮a*與A22呈顯著正相關（Plt;0.05）;肉L*與肉a*呈顯著正相關。

2.7.2 主成分分析

在SPSS主成分分析中，通常認為特征值大于等于1或者累計方差貢獻率大于85％的主成分具有一定代表性［32］。將3種不同地區馬鈴薯烘烤后的18種品質指標進行主成分分析。表6為不同地區馬鈴薯烘烤后的主成分特征值、方差貢獻率和累積貢獻率，表7為不同地區馬鈴薯烘烤后旋轉后的成分矩陣。由表6可知，不同地區馬鈴薯烘烤后品質指標的前兩個主成分的累積貢獻率達到了100％，說明這2個主成分可以完全解釋烘烤后馬鈴薯品質的信息，因此，選用這2個主成分來評價烘烤后的馬鈴薯品質。結合表6和表7可知，主成分1的特征值為11.276，貢獻率為62.643％，決定主成分1的主要是彈性、咀嚼性、皮L*、皮a*、水分、A22、黏附性、膠黏性、水分活度、皮b*、碳水化合物。主成分2的特征值為6.724，貢獻率為37.357％，決定主成分2的主要是碳水化合物、肉L*、內聚性、肉b*、肉a*、硬度、熱量、A21。表8是得分系數矩陣，反映了各指標在主成分因子中的得分。由此可以得出得分函數［33］為：

Y1=0.088X1+0.052X2-0.063X3-0.085X4+0.089X5+0.086X6+0.089X7-0.035X8+0.087X9+0.02X10-0.088X11+0.088X12+0.084X13-0.008X14+0.027X15+0.023X16+0.055X17+0.088X18，

Y2=-0.015X1+0.121X2-0.105X3+0.043X4+0.03X5+0.034X6+0.008X7+0.137X8+0.028X9-0.145X10-0.01X11-0.012X12-0.047X13+0.148X14+0.142X15+0.143X16-0.117X17-0.023X18。

綜合得分的計算公式［33］為：

式中：F為綜合數值;Yi為提取出的第i個主成分因子;Fi為第i個主成分因子的方差貢獻率。

由綜合得分公式計算得到不同地區的馬鈴薯烘烤后的品質指標綜合得分。如表9所示，綜合得分高低排序為阿壩馬鈴薯、揚州馬鈴薯、壽光馬鈴薯。結合感官評價與主成分綜合得分，阿壩馬鈴薯烘烤后的食用品質最高。

3 結論

本研究對3個地區烘烤后的馬鈴薯的水分含量、熱量、碳水化合物、質構、色澤以及水分活度和水分分布等食用品質指標進行分析和比較，研究表明阿壩馬鈴薯烘烤后的水分活度高于揚州馬鈴薯和壽光馬鈴薯，更利于儲藏;阿壩馬鈴薯熱量最高，但碳水化合物含量低，更具有營養價值。通過感官評價，發現感官評價與品質對比的結果相一致。同時，采用主成分分析法對馬鈴薯烘烤后的18個理化指標進行簡化，并對其最終得分進行計算。結果表明，在烘烤條件為溫度230 ℃，烘烤35 min時，阿壩馬鈴薯的食用品質高于揚州馬鈴薯和壽光馬鈴薯。本研究為不同地區馬鈴薯加工產業提供理論依據，同時也為馬鈴薯烘烤工藝和產品研發提供參考價值。

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Evaluation and analysis of edible quality of potato after baking in three areas

ZHOU Yu1，2， TI Jingliang3， YUAN Meng2，4， ZHAI Chenkai5， ZHANG Haifeng2，4， LI Chunmei2，4， WANG Yun2，4

Abstract： To explore the changes of edible quality of potatoes in different regions after baking， potatoes from Yangzhou， Shouguang and Aba were selected and baked at 230 ℃ for 35 minutes， water content， water activity， water migration， carbohydrates， calories， color difference， texture and sensory evaluation of potatoes were analyzed by low-field nuclear magnetic resonance， texture analyzer， colorimeter and other instruments， and the edible quality of potatoes baked in three areas were comprehensively evaluated through principal component analysis. The results showed that the water content， water activity， water distribution， color difference， texture and sensory evaluation of Aba potato were higher than those of Yangzhou potatoes and Shouguang potatoes. According to principal component analysis， it was found that the 18 indices of baked potatoes could be simplified into two principal components， and the cumulative variance contribution rate was 100％. The comprehensive score of Aba potatoes was higher than that of Shouguang potatoes and Yangzhou potatoes. Therefore， the edible quality and sensory evaluation of Aba potato baked were higher than those of Yangzhou potatoes and Shouguang potatoes. This study provides theoretical basis for potato industry processing and product development in different regions， but also provides reference value for potato baking technology in different regions.

Key words： potato; different regions; edible quality; correlation analysis; principal component analysis; comprehensive evaluation

（責任編輯：趙 勇）

收稿日期：2023-10-31 *通信作者

基金項目：江蘇省文化和旅游重點實驗室研究項目（203560133）; 中餐非遺技藝傳承文化和旅游部重點實驗室2022年度開放課題（WLB2206）;川菜發展研究中心科研項目（CC21Z09）

作者簡介：周 宇，男，揚州大學食品科學與工程學院碩士研究生，主要從事食品營養與組分研究，E-mail： zhouyuym1234@163.com;

王 蕓，女，揚州大學旅游烹飪學院講師，博士，主要從事食品營養與安全研究，E-mail： wysx931221@163.com。