質(zhì)構(gòu)儀質(zhì)地多面分析法檢測(cè)馬鈴薯塊莖質(zhì)地參數(shù)

李玉梅，李守強(qiáng)，田世龍，王俊舟（甘肅省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，甘肅蘭州730070）

質(zhì)構(gòu)儀質(zhì)地多面分析法檢測(cè)馬鈴薯塊莖質(zhì)地參數(shù)

李玉梅，李守強(qiáng)*，田世龍，王俊舟
（甘肅省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，甘肅蘭州730070）

分析了質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)（觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載、測(cè)試速率、形變量）對(duì)馬鈴薯質(zhì)構(gòu)參數(shù)（硬度、脆度、咀嚼性、彈性和內(nèi)聚性）的影響，并在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)獲得最佳馬鈴薯質(zhì)構(gòu)參數(shù)的質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)設(shè)定進(jìn)行了優(yōu)化。同時(shí)，以硬度作為質(zhì)地多面分析法（TPA）測(cè)試中馬鈴薯塊莖損傷程度的判定指標(biāo)，分析3個(gè)因素對(duì)馬鈴薯塊莖損傷程度的影響。初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用物性分析儀TPA測(cè)試馬鈴薯塊莖質(zhì)地的最佳水平組合為觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載7 g、測(cè)試速率0.5 mm/s、形變量70%；形變量對(duì)彈性影響極顯著，對(duì)馬鈴薯塊莖的損傷程度、硬度和咀嚼性影響顯著，對(duì)脆度和內(nèi)聚性影響不顯著；3個(gè)因素中除了觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載對(duì)內(nèi)聚性影響極顯著外，其余均不顯著；測(cè)試速率對(duì)測(cè)試結(jié)果影響都不顯著。

物性分析儀，質(zhì)地多面分析法（TPA），馬鈴薯，質(zhì)地參數(shù)

馬鈴薯是重要的糧菜兼用作物，營(yíng)養(yǎng)十分豐富，收獲以后表皮會(huì)發(fā)生木栓化，薯皮的抗逆性增強(qiáng)，同時(shí)硬度和脆度等質(zhì)地發(fā)生變化，然而由于馬鈴薯硬度較大［1］，采用普通硬度計(jì)不能測(cè)定馬鈴薯的硬度和一些相關(guān)指標(biāo)的變化，因此，擬采用物性分析儀來(lái)測(cè)定馬鈴薯貯藏過(guò)程中質(zhì)地的變化。

國(guó)內(nèi)外對(duì)食品（奶酪、餅干、面包、米飯、肉類、榨菜等）和水果（蘋果、草莓、桃、香蕉、柑桔、葡萄等）質(zhì)地的研究已經(jīng)比較深入，如用質(zhì)構(gòu)分析法分析楊梅果、鴨梨、京白梨采后的品質(zhì)變化規(guī)律；用質(zhì)地多面分析法（TPA）研究洛陽(yáng)青、大紅袍、夾腳和大葉楊墩4種枇杷果實(shí)的采后質(zhì)地變化；用質(zhì)構(gòu)儀穿刺實(shí)驗(yàn)檢測(cè)冬棗質(zhì)地品質(zhì)等［2-8］。國(guó)內(nèi)在加工食品質(zhì)地方面的研究報(bào)道較多［9-10］，但是對(duì)貯藏馬鈴薯質(zhì)地的研究尚

未見(jiàn)報(bào)道。本文采用物性分析儀對(duì)實(shí)驗(yàn)馬鈴薯進(jìn)行TPA測(cè)試，旨在比較不同測(cè)試條件對(duì)馬鈴薯質(zhì)地參數(shù)的影響，為物性分析儀在馬鈴薯質(zhì)地測(cè)定中的實(shí)際應(yīng)用提供指導(dǎo)，并為馬鈴薯質(zhì)地測(cè)試提供新的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯費(fèi)烏瑞 于2012年8月份在甘肅會(huì)寧縣郭城鎮(zhèn)大羊營(yíng)村收獲，將實(shí)驗(yàn)馬鈴薯貯藏在3～5℃的機(jī)械恒溫貯藏庫(kù)中，2013年4月份實(shí)驗(yàn)馬鈴薯出庫(kù)。薯塊干物質(zhì)、淀粉、水分含量分別為17.9%、15.4%、82.1%。

CT3質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)Brookfield公司生產(chǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 單因素實(shí)驗(yàn) 馬鈴薯薯塊質(zhì)地結(jié)構(gòu)與富士蘋果果實(shí)的質(zhì)地結(jié)果相似，故在借鑒物性分析儀在蘋果質(zhì)地測(cè)試中的相關(guān)參數(shù)［11-14］的基礎(chǔ)上對(duì)馬鈴薯薯塊的測(cè)定方法加以改進(jìn)，將初始測(cè)試條件設(shè)置為：測(cè)試速率1.0 mm/s，形變量為60%，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載分別為1、3、5、7、9 g；觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載為7 g，形變量為60%，測(cè)試速率分別為0.1、0.5、1、2、4 mm/s；觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載為7 g，測(cè)試速率1 mm/s，形變量分別設(shè)置為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%，研究各測(cè)試條件對(duì)馬鈴薯質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響。

1.2.2 正交實(shí)驗(yàn) 采用單因素和多因素正交實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，以觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載、測(cè)試速率、形變量三因素做正交實(shí)驗(yàn)，通過(guò)三個(gè)測(cè)試條件對(duì)馬鈴薯質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響，得到最佳因素組合，考慮到農(nóng)產(chǎn)品力學(xué)特性的離散性，每個(gè)水平重復(fù)三次。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table1 The factor level of orthogonal experiment table

1.3 測(cè)定方法

測(cè)試前對(duì)馬鈴薯樣品進(jìn)行清洗和取樣處理，分別制成直徑12 mm，厚度20 mm的圓柱狀試樣，置于物性分析儀臺(tái)上，采用直徑2 mm的平底柱形探頭TA39，夾具為TA-AVJ。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用WPS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及制表，DPS V7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載對(duì)各質(zhì)地參數(shù)的影響 從圖1A～E的五個(gè)影響趨勢(shì)圖中可以看出，隨著觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載的增大，馬鈴薯塊莖硬度、咀嚼性呈增大趨勢(shì)，而彈性呈降低趨勢(shì)，脆度呈現(xiàn)較大降低趨勢(shì)，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載為9 g時(shí)又升高，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載對(duì)內(nèi)聚性的影響相對(duì)復(fù)雜，

呈現(xiàn)出波動(dòng)性。觸發(fā)點(diǎn)1、3 g時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)誤差較大，測(cè)試結(jié)果重現(xiàn)性差，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載在1、3 g時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)誤差較大，說(shuō)明質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試性能不穩(wěn)定，綜合考慮觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載對(duì)馬鈴薯各質(zhì)地參數(shù)影響的大小，最后確定進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)的觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載為5、7、9 g。

圖1 觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載對(duì)馬鈴薯各質(zhì)地參數(shù)的影響Fig.1 Effect of trigger point reatment on potato texture parameters

圖2 測(cè)試速率對(duì)馬鈴薯各質(zhì)地參數(shù)的影響Fig.2 Effect of pressing velocity on potato texture parameters

圖3 形變量對(duì)馬鈴薯各質(zhì)地的影響Fig.3 Effect of deformation treatment on potato texture parameters

2.1.2 測(cè)試速率對(duì)馬鈴薯塊莖質(zhì)地參數(shù)的影響 從圖2A～E的五個(gè)影響趨勢(shì)圖中可以看出，隨著測(cè)試速率的增大，馬鈴薯塊莖硬度、脆度呈先升高后降低的趨勢(shì)，而咀嚼性和彈性呈升高趨勢(shì)，測(cè)試速率對(duì)內(nèi)聚性的影響相對(duì)較小，基本上保持不變。當(dāng)測(cè)試速率為1 mm/s時(shí)，馬鈴薯塊莖硬度、脆度達(dá)到最大，測(cè)試速率為0.1、4 mm/s時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)誤差大，測(cè)試結(jié)果重現(xiàn)性差，綜合考慮測(cè)試速率對(duì)馬鈴薯各質(zhì)地參數(shù)影響的大小，最后確定進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)的測(cè)試速率為0.5、1、2 mm/s。

表2 正交實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果Table2 The plan and result of orthogonal experiment

2.1.3 形變量對(duì)馬鈴薯塊莖質(zhì)地參數(shù)的影響 由圖3A～E的五個(gè)影響趨勢(shì)圖中可以看出，隨著形變量的增大，馬鈴薯塊莖硬度、咀嚼性和彈性呈逐漸升高的趨勢(shì)；而脆度先上升后下降再上升，呈現(xiàn)波動(dòng)趨勢(shì)；內(nèi)聚性呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；形變量對(duì)脆度和內(nèi)聚性的影響相對(duì)較小。當(dāng)形變量為60%時(shí)，馬鈴薯塊莖硬度、脆度達(dá)到最大，形變量10%、20%、30%、40%時(shí)標(biāo)準(zhǔn)誤差較大，測(cè)試結(jié)果重現(xiàn)性差，綜合考慮形變量對(duì)馬鈴薯各質(zhì)地參數(shù)影響的大小，最后確定進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)的形變量為50%、60%、70%。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分別確定了觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載、測(cè)試速率和形變量三個(gè)影響因素及其水平，通過(guò)L9（34）正交實(shí)驗(yàn)確定采用TPA測(cè)試馬鈴薯塊莖質(zhì)地的最佳條件參數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)各因素進(jìn)行極差分析，從而確定影響各指標(biāo)的主次因素，結(jié)果分析見(jiàn)表3。

表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析Table3 The of springiness analysis result

由表3可以看出，三個(gè)因素對(duì)咀嚼性和彈性的影響是一致的，影響因素主次順序均為：形變量C＞測(cè)試

速率B＞觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載A，對(duì)硬度和咀嚼性的影響以A2B1C3為最優(yōu)水平，對(duì)彈性的影響以A1B3C3為最優(yōu)水平；三個(gè)因素對(duì)脆度和內(nèi)聚性的影響是一致的，影響因素主次順序均為：觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載A＞形變量C＞測(cè)試速率B，對(duì)脆度的影響以A2B1C3為最優(yōu)水平，對(duì)內(nèi)聚性的影響以A3B3C1為最優(yōu)水平。通過(guò)對(duì)5項(xiàng)指標(biāo)的最優(yōu)水平進(jìn)行綜合分析，最后確定TPA測(cè)試馬鈴薯塊莖質(zhì)地的最佳水平組合為A2B1C3，即觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載7 g、測(cè)試速率0.5 mm/s、形變量70%。

為了分析三個(gè)因素對(duì)馬鈴薯塊莖彈性影響的顯著性，對(duì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，分析結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可以看出，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載和測(cè)試速率對(duì)彈性無(wú)顯著性影響，而形變量對(duì)彈性影響極顯著。以上分析說(shuō)明，馬鈴薯塊莖因TPA測(cè)試而引起的損傷程度與形變量的相關(guān)性較大，形變量越大，馬鈴薯塊莖的損傷程度越大。

表4 彈性的方差分析Table4 ANOVA of springiness

利用同樣的方法對(duì)硬度、脆度、咀嚼性、內(nèi)聚性進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，各指標(biāo)的F檢驗(yàn)值和顯著性水平結(jié)果見(jiàn)表5，括號(hào)內(nèi)標(biāo)注的是F檢驗(yàn)值相應(yīng)的顯著性水平。由表5看出，形變量對(duì)硬度和咀嚼性影響顯著，對(duì)彈性影響極顯著；在測(cè)試速率和觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載這兩個(gè)因素中，除了觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載對(duì)內(nèi)聚性有顯著性影響外，對(duì)其余各質(zhì)地參數(shù)的影響均不顯著。

表5 各指標(biāo)F值和顯著性水平Table5 F value and significant level of all indexes

3 結(jié)論

3.1 本實(shí)驗(yàn)對(duì)馬鈴薯切片進(jìn)行TPA測(cè)試，探索了觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載、測(cè)試速率、形變量三因素對(duì)馬鈴薯塊莖TPA測(cè)試結(jié)果及損失程度的影響。初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TPA測(cè)試馬鈴薯塊莖質(zhì)地的最佳水平組合為觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載7 g、測(cè)試速率0.5 mm/s、形變量70%；在選定的實(shí)驗(yàn)水平下，形變量對(duì)彈性影響極顯著，形變量越大彈性值越大，損傷程度就越大，形變量對(duì)硬度和咀嚼性影響顯著，這與富士蘋果的質(zhì)構(gòu)表現(xiàn)相一致［14］，對(duì)脆度無(wú)顯著性影響；除了觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載對(duì)內(nèi)聚性有顯著性影響外，測(cè)試速率和觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載對(duì)其余各質(zhì)地參數(shù)的影響均不顯著。

3.2 由于影響物性分析儀測(cè)量準(zhǔn)確性的因素很多，不同的影響因素對(duì)儀器測(cè)量結(jié)果的影響程度也不一樣。例如使用TPA模式進(jìn)行樣品測(cè)試時(shí)，第一次壓縮是否應(yīng)該使樣品破碎或樣品材料的形變量多少合適，停留時(shí)間多少合適，這些參數(shù)的設(shè)定都直接影響第二次壓縮參數(shù)，也同時(shí)影響整個(gè)質(zhì)地分析結(jié)果。因此，上述結(jié)論只是初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果，要獲得對(duì)馬鈴薯TPA測(cè)試參數(shù)更加準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還需要對(duì)其他測(cè)試條件如停留間隔、樣品形狀和大小以及探頭尺寸等參數(shù)做進(jìn)一步的分析研究，以便完善馬鈴薯塊莖TPA質(zhì)地分析方法，為實(shí)際測(cè)試提供理論依據(jù)。

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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，助理研究員，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工，E-mail：axi_li@126.com。

*通訊作者：李守強(qiáng)（1979－），男，助理研究員，研究方向：馬鈴薯藏設(shè)施與保鮮技術(shù)，E-mail：nkylsq@163.com。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金資助（CARS-10）；甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)（2013GAAS25）。