凍結(jié)速率對(duì)烤甘薯品質(zhì)的影響

徐茂，向敏，王子涵，蔣和體

(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)

甘薯(Ipomoeabatatas)為旋花科植物，廣泛種植于北緯40°至南緯32°，海拔2 000 m(赤道地區(qū)可達(dá)2 800 m)的地區(qū)[1]，是僅次于水稻、小麥、馬鈴薯、玉米和木薯的重要經(jīng)濟(jì)作物[2]。據(jù)報(bào)道甘薯不僅富含維生素、糖、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)成分，又兼具抗癌、抗衰老、提高人體免疫力等保健功能[3-4]。甘薯產(chǎn)出集中，水分含量高，呼吸旺盛，組織脆嫩，在采收、運(yùn)輸和貯藏過程中容易造成機(jī)械損傷，增加生理病害(如冷害、干濕害、缺氧傷害)發(fā)生和病菌(如黑斑病、軟腐病)侵染的機(jī)會(huì)，使得營(yíng)養(yǎng)流失[5-6]。此外，甘薯品種間耐貯性的差異也較大，每年有10%～15%的甘薯因貯藏不當(dāng)而造成浪費(fèi)[7-8]，所以增加甘薯的采后加工利用尤為重要。在日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，甘薯的保健功能得到了廣泛的認(rèn)可，與其相關(guān)的休閑食品、營(yíng)養(yǎng)保健食品以及飲料、食品配料等多種多樣[9]。我國(guó)對(duì)甘薯的研究起步較晚，近年來研究人員對(duì)甘薯貯藏保鮮技術(shù)進(jìn)行了廣泛而深入的研究，開發(fā)了控溫、控濕、氣調(diào)、化學(xué)等貯藏保鮮新技術(shù)，但在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中仍因成本、設(shè)備及毒性殘留等問題無法廣泛推廣[5,10]；在綜合利用上，研究主要集中在甘薯淀粉的提取、淀粉的發(fā)酵與改性以及粗加工等方面。此外，還有以家庭作坊式生產(chǎn)的粉條、粉皮、糖果、蜜餞、飲料、糕點(diǎn)等，但存在產(chǎn)量少、經(jīng)濟(jì)效益低等問題[7,11]。

甘薯烤制作為一種最普遍的加工方式，在我國(guó)有著悠久的歷史[12]。美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)使甘薯產(chǎn)生了誘人的色澤和香氣，并且富含膳食纖維和多種礦物質(zhì)，還有較高的抗氧化活性，可代替大部分糧食作為主食食用[13]。相對(duì)于其他甘薯制品，烤甘薯更受消費(fèi)者喜愛，但由于鮮薯貯藏期短、貯藏條件苛刻，使得烤甘薯只能在冬季大量供應(yīng)。將烤制后的甘薯在適當(dāng)條件下進(jìn)行預(yù)凍，而后凍藏，實(shí)現(xiàn)烤甘薯的全年供應(yīng)，既增加了甘薯的加工利用途經(jīng)，又符合人們對(duì)產(chǎn)品多樣化選擇的需求。

近年來，隨著速凍技術(shù)的不斷進(jìn)步，速凍食品的需求日益增加，速凍調(diào)理食品作為其中重要的一類產(chǎn)品，發(fā)展尤為迅猛。我國(guó)速凍調(diào)理食品發(fā)展較晚，產(chǎn)品品種單一、質(zhì)量參差不齊，市面上多為速凍水餃、湯圓、包子、饅頭等米面制品，近年針對(duì)回鍋肉[14]、紅燒肉[15-16]、佛跳墻[17]、獅子頭[18]等傳統(tǒng)中式菜肴冷凍工藝的研究也在漸漸興起。速凍作為調(diào)理食品加工過程中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在保障食品質(zhì)量及安全方面發(fā)揮著重要作用，它對(duì)產(chǎn)品色澤、營(yíng)養(yǎng)組成的影響較大，不同產(chǎn)品的冷凍條件有所不同。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)速凍烤甘薯方面的研究較少。煙薯25是我國(guó)目前最廣泛種植的鮮食型甘薯品種之一，產(chǎn)量高、口感好，適用于烘、烤、蒸、煮簡(jiǎn)單加工，但耐貯性較差[10,19]。本文以煙薯25為試材，在前期工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)上，探究不同速凍方式對(duì)烤甘薯營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)、色澤、質(zhì)構(gòu)的影響，利用主成分分析和相關(guān)性分析量化重要品質(zhì)特征并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，旨在選擇一種適宜烤甘薯的速凍方式，為速凍烤甘薯生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甘薯品種：煙薯25，重慶市渝北區(qū)，選取品質(zhì)好、無病蟲害的甘薯運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室待用；β-胡蘿卜素標(biāo)品，北京索萊寶科技有限公司；其余所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

T7-L384D型家用多功能烤箱，廣東美的電器股份有限公司；微波爐，格蘭仕微波爐電器有限公司；721s可見分光光度計(jì)，上海棱光技術(shù)有限公司；RC-4HC溫濕度計(jì)，江蘇精創(chuàng)電氣股份有限公司；UltraScan PRO全自動(dòng)色差儀，美國(guó)Hunter Lab公司；Plus物性測(cè)定儀，英國(guó)Stable Micro System公司；PAL-1型手持式糖度計(jì)，ATAGO(愛拓)中國(guó)分公司；PHS-3C 型 pH 計(jì)，上海雷磁儀器廠；78-1型磁力加熱攪拌器，金壇市富華儀器有限公司

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 烤甘薯的制作

挑選單果質(zhì)量250.0～270.0 g，直徑6.00～7.00 cm的甘薯，每組3個(gè)樣品，洗凈擦干，放入烤箱中，210 ℃烤制1.4 h。將烤甘薯放入-18、-25、-60 ℃冰箱和液氮中進(jìn)行凍結(jié)，待烤薯中心溫度低于-18 ℃后放入-18 ℃冰箱中，冷凍1周。取出，微波中高火復(fù)熱4.00 min，進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定，并以現(xiàn)烤甘薯作為對(duì)照。

1.3.2 凍結(jié)曲線的繪制

將溫度記錄儀的探頭插入烤甘薯中心位置，-18、-25、-60 ℃凍結(jié)條件下，設(shè)定每隔30 s自動(dòng)記錄溫度。液氮浸漬凍結(jié)條件下，每隔10 s自動(dòng)記錄溫度。待凍結(jié)結(jié)束后取出，讀取數(shù)據(jù)，繪制凍結(jié)曲線。

1.3.3 基本指標(biāo)測(cè)定

水分：采用直接干燥法[20]測(cè)定；蛋白質(zhì)：采用分光光度法[21]測(cè)定；脂肪：采用索式抽提法[22]測(cè)定；總糖、還原糖：采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)法[23]測(cè)定；淀粉：采用酸水解法[24]測(cè)定；維生素C：采用2,6-二氯靛酚滴定法[25]測(cè)定；粗纖維：采用GB/T 5009.10—2003[26]測(cè)定；胡蘿卜素：參照李堅(jiān)等[27]的方法。

1.3.4 汁液損失率的測(cè)定

采用焦慎江等[28]的方法。稱量烤甘薯解凍前質(zhì)量(m1)，微波復(fù)熱后，冷卻至室溫，用吸水紙擦干表面水分，稱量質(zhì)量(m2)，按公式(1)計(jì)算解凍汁液損失：

(1)

1.3.5 色差的測(cè)定

采用色差儀測(cè)定復(fù)熱后烤甘薯的L*、a*和b*值，以標(biāo)準(zhǔn)白板為對(duì)照，每個(gè)樣品隨機(jī)選取不同位置測(cè)定6次，取平均值。計(jì)算與現(xiàn)烤甘薯的色差值ΔE，按公式(2)計(jì)算：

(2)

式中:L0、a0、b0分別為現(xiàn)烤甘薯的亮度、紅綠值、黃藍(lán)值。

1.3.6 質(zhì)構(gòu)和剪切力的測(cè)定

取解凍前后烤甘薯的中心部分，切成20 mm×15 mm×15 mm的小塊用于測(cè)定。

質(zhì)構(gòu)測(cè)定條件：探頭型號(hào)P36R；測(cè)前速率1.00 mm/s；測(cè)試速率1.50 mm/s；測(cè)后速率1.50 mm/s；壓縮比50%，觸發(fā)力5.00 g，試樣壓縮2次間隔時(shí)間5.00 s。采用全質(zhì)構(gòu)分析(texture profile analysis, TPA)模式。

剪切力測(cè)定條件：探頭型號(hào)A/MORS；測(cè)前速率1.00 mm/s；測(cè)試速率2.00 mm/s；測(cè)后速率10.00 mm/s；觸發(fā)力10.00 g；測(cè)試距離6.00 mm。選擇垂直于纖維方向進(jìn)行測(cè)定，共3組試樣，每組測(cè)定3次。

1.3.7 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 不同凍結(jié)條件下烤甘薯的凍結(jié)曲線

食品的凍結(jié)過程主要包括冷卻、水分結(jié)晶和進(jìn)一步降溫3個(gè)階段，而不同的凍結(jié)條件會(huì)影響冰晶的形成[29]。冰晶的大小和晶核數(shù)目的多少都與凍結(jié)速率有關(guān)，凍結(jié)速率越快，冰晶形成的時(shí)間越短，晶核越多，冰晶體積越小，對(duì)食品細(xì)胞的損傷和分子空間結(jié)構(gòu)的破壞越小[29-30]。圖1顯示了在不同凍結(jié)條件下烤甘薯中心溫度下降隨時(shí)間的變化規(guī)律。由圖1可知，不同條件下的凍結(jié)速率變化曲線差異顯著，其中，液氮速凍的凍結(jié)速率最大，通過最大冰晶生成帶的時(shí)間最短，約為5 s，中心溫度達(dá)到-18 ℃所需時(shí)間為4 min，屬于速凍；-60 ℃冰箱凍結(jié)通過最大冰晶生成帶耗時(shí)需57 min；-25和-18 ℃冰箱凍結(jié)的通過時(shí)間最長(zhǎng)，分別為159和192 min。此外，-18、-25和-60 ℃凍結(jié)符合一般食品的凍結(jié)曲線規(guī)律，即在凍結(jié)初期和后期溫度下降較快，中期通過最大冰晶生成帶時(shí)溫度下降較為緩慢。食物在凍結(jié)初期放出的是顯熱，散發(fā)的熱量較小，故降溫快，曲線較陡；中期放出的潛熱通常是顯熱的50～60倍，大部分的熱量在此過程中釋放，因此降溫慢；而凍結(jié)后期殘留的水分繼續(xù)結(jié)冰，部分顯熱和剩余潛熱的存在使得該階段的降溫速度變慢，因此曲線較緩[31]。

圖1 不同凍結(jié)條件下速凍烤甘薯中心溫度的凍結(jié)曲線

研究表明，快速凍結(jié)時(shí)，細(xì)胞內(nèi)外同時(shí)達(dá)到結(jié)晶條件，大量均勻細(xì)小的冰晶平衡了細(xì)胞內(nèi)外的壓力，減少了細(xì)胞損傷，冰晶的分布與凍前食品液態(tài)水的分布相似,使復(fù)熱后水分仍處于原來的位置，汁液流出較少，能夠較好地保持食品的原有成分。而緩慢凍結(jié)時(shí)，冰晶在細(xì)胞間隙中先形成晶核，細(xì)胞內(nèi)的水分在滲透壓的作用下向外遷移，使得冰晶持續(xù)長(zhǎng)大[32-33]，導(dǎo)致細(xì)胞破裂、汁液外流，果蔬軟化，風(fēng)味消失[30]。胡新等[34]的研究顯示低溫使豬肉較快通過冰晶生成帶，形成的冰晶對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞較小，從而豬肉的汁液損失率較小。張艷[35]研究了凍結(jié)速率對(duì)雞湯品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)3種凍結(jié)速率處理后，雞湯揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量均降低，-80 ℃凍結(jié)雞湯風(fēng)味物質(zhì)的損失最少。

2.2 不同凍結(jié)速率對(duì)速凍烤甘薯理化指標(biāo)的影響

由表1可知，不同凍結(jié)溫度處理的烤甘薯的理化指標(biāo)具有顯著性差異(P<0.05)。凍結(jié)溫度對(duì)烤甘薯汁液損失率的影響極顯著(P<0.01)，-25 ℃凍結(jié)的汁液損失率(2.91%)最大，-18 ℃(2.17%)和-60 ℃凍結(jié)(1.89%)次之，液氮凍結(jié)(1.14%)最小。水分是維持烤甘薯風(fēng)味和口感的必要條件，液氮凍結(jié)的水分含量與對(duì)照組相差不大，原因可能是液氮凍結(jié)過程中形成的冰晶較小，對(duì)烤甘薯組織結(jié)構(gòu)的破壞較小，從而造成的汁液損失和機(jī)械損傷較小?？靖适碇械鞍踪|(zhì)和脂肪的含量較低，范圍分別在0.004 4～0.009 3 g/100 g，0.02%～0.29%。

表1 凍結(jié)速率對(duì)速凍烤甘薯理化指標(biāo)的影響

烤甘薯的總糖主要由果糖、蔗糖、麥芽糖和葡萄糖組成[36]，凍結(jié)方式對(duì)總糖含量的影響較小，差異不顯著(P>0.05)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在21.91%～24.53%。甘薯中含有α-淀粉酶和β-淀粉酶，前者能水解淀粉粒，后者只能水解糊化淀粉。在高溫烘烤過程中，淀粉邊糊化邊糖化使得可溶性糖含量大幅度增加，而淀粉含量降低。4種凍結(jié)處理的烤甘薯的淀粉含量均較低，范圍在1.84～2.53 g/100 g，除-25 ℃凍結(jié)外，均與對(duì)照組無顯著性差異(P>0.05)?？靖适淼倪€原糖主要由麥芽糖的組成[37]，它的增加主要來自β-淀粉酶在熱加工過程中對(duì)可溶性多糖的進(jìn)一步糖化，因熱量由外層向內(nèi)逐層傳遞使淀粉酶的活性發(fā)揮較為充分，從而提高了甘薯的糖化程度，甜度增大[38]。4種凍結(jié)方式處理的烤甘薯的還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在12.25%～14.60%，液氮凍結(jié)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低為12.25%，與對(duì)照組無顯著差異，-60 ℃凍結(jié)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為14.60%，顯著高于對(duì)照組。烤甘薯在烘烤后期的少量糖外溢，凍藏期間部分可溶性多糖的降解以及微波加熱二次熟化過程中產(chǎn)生的影響會(huì)相應(yīng)地增加或減少烤甘薯的含糖量，從而引起不同凍結(jié)溫度間還原糖含量的差異。

粗纖維化學(xué)穩(wěn)定性較好，常規(guī)溫度加工不易造成損失[39]。凍結(jié)溫度對(duì)粗纖維的含量影響極顯著(P<0.01)，其中-25 ℃凍結(jié)對(duì)粗纖維的保存最好(3.05%)，液氮凍結(jié)的含量最低(1.53%)。Vc是衡量甘薯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，鮮薯中Vc的含量很高，是蘋果、葡萄、梨的10～30倍[40]，然而Vc的化學(xué)穩(wěn)定性較差，受熱、見光易分解，貯藏條件、品種和加工方法的不同均對(duì)Vc含量有較大影響[41]。本試驗(yàn)中測(cè)定的烤甘薯Vc含量偏低，-25、-60 ℃和液氮凍結(jié)的Vc含量無顯著性差異，均在1.82 mg/100 g左右，與HOU等[12]、CUNEYT等[42]報(bào)道的相差較大。除了烘烤工藝和品種因素外，甘薯個(gè)體間差異[38]與低溫下烤甘薯中大分子物質(zhì)的降解，以及由烘烤后形狀、大小和質(zhì)地的變化引起的微波復(fù)熱后烤甘薯內(nèi)部溫度的不同[43]，這些原因可能都最終影響了Vc含量的高低。胡蘿卜素中的β-胡蘿卜素具有VA源活性，可根據(jù)人體需要全部或部分轉(zhuǎn)化成VA，預(yù)防干眼病[3,44]。高溫使胡蘿卜素-蛋白質(zhì)復(fù)合物之間的鍵斷裂，增加了胡蘿卜素的溶出率[45]。4種凍結(jié)溫度處理的胡蘿卜素差異顯著(P<0.05)，含量由高到低依次為：-25 ℃冰箱凍結(jié)>-60 ℃冰箱凍結(jié)>液氮速凍>-18 ℃冰箱凍結(jié)，但都低于對(duì)照組。綜合比較，-60 ℃凍結(jié)的汁液損失率較小，水分含量最高，蛋白質(zhì)、還原糖、Vc和胡蘿卜素含量較高，對(duì)烤甘薯理化品質(zhì)的保存效果最好。

由表2可知，烤甘薯的水分與還原糖呈極顯著正相關(guān)(r=0.647)；蛋白質(zhì)與粗纖維呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.798)；還原糖與淀粉呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.625)；粗纖維與淀粉呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.690)，與Vc呈顯著正相關(guān)(r=0.542)；Vc與胡蘿卜素呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.826)。相關(guān)性分析結(jié)果表明，烤甘薯各營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)間彼此聯(lián)系。

表2 速凍烤甘薯理化指標(biāo)間的相關(guān)性分析

2.3 不同凍結(jié)速率對(duì)速凍烤甘薯色澤的影響

烤甘薯色澤的變化會(huì)影響消費(fèi)者的接受程度，烤甘薯的色澤越鮮亮，消費(fèi)者的接受度越高。不同凍結(jié)溫度下烤甘薯的顏色變化如圖2所示。

圖2 凍結(jié)速率對(duì)速凍烤甘薯色澤的影響

可以看出，不同凍結(jié)溫度處理的烤甘薯，其L*、a*、b*值差異顯著(P<0.05)。亮度L*值越大，則色澤越亮，L*值越小，則烤甘薯的色澤越暗，可接受程度越差。與對(duì)照組相比，除-18 ℃凍結(jié)外，其余凍結(jié)方式的L*值略微增大。其中液氮凍結(jié)和-60 ℃凍結(jié)的L*值較大，亮度較高，能夠較好地保持烤甘薯的光澤。這可能是因?yàn)樵诶鋬鲑A藏過程中，冰晶的長(zhǎng)大與融化使烤薯的水分含量有所增加，而水分的存在影響了射光的反射，從而對(duì)亮度值產(chǎn)生影響。紅綠值a*>0時(shí)，a*值越大，表明色度朝紅色過渡，烤甘薯色澤越紅。-25 ℃凍結(jié)的a*值最大，-18 ℃凍結(jié)與對(duì)照組無顯著差異。隨凍結(jié)溫度的降低，在黃藍(lán)值b*>0時(shí)，b*值越小，黃色越淺。-18、-25 ℃凍結(jié)的b*值顯著高于對(duì)照組，-60 ℃凍結(jié)與對(duì)照組則無顯著性差異(P>0.05)。色差值ΔE表示速凍烤甘薯與現(xiàn)烤甘薯間的色度差異，是烤甘薯色澤變化的指標(biāo)之一。4種凍結(jié)方式的ΔE值差異顯著，其中-60 ℃凍結(jié)的色差值最小，與現(xiàn)烤甘薯的色澤最接近。綜合比較，-60 ℃凍結(jié)對(duì)烤甘薯的護(hù)色效果最佳。

2.4 不同凍結(jié)速率對(duì)速凍烤甘薯質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)是反映速凍烤甘薯食用品質(zhì)的重要指標(biāo)。研究表明，冷凍食品質(zhì)地的好壞與速凍過程中形成的冰晶大小有關(guān)，大的冰晶會(huì)對(duì)組織產(chǎn)生機(jī)械損傷，從而影響烤甘薯的質(zhì)地和口感。由表3可知，不同凍結(jié)溫度處理后烤甘薯硬度差異顯著(P<0.05)，其中液氮處理的烤甘薯硬度最大，與對(duì)照組最接近，-60 ℃凍結(jié)次之，-18 ℃和-25 ℃凍結(jié)無顯著性差異(P>0.05)?？靖适韽?fù)熱后若質(zhì)地較軟，則與現(xiàn)烤甘薯相差較大，影響口感。彈性反映的是外力作用使物體變形及去掉外力后的恢復(fù)程度[46]，-60 ℃凍結(jié)的彈性最大，-18 ℃與-25 ℃凍結(jié)后的烤薯彈性相同。咀嚼性反映出烤甘薯在持續(xù)咀嚼過程中的抵抗性，是硬度、內(nèi)聚性、彈性三者的乘積[47]，咀嚼時(shí)較低的抵抗力和易吞咽使得烤薯的口感較為“濕潤(rùn)”[48]。液氮凍結(jié)的膠著性、咀嚼性和最大剪切力與對(duì)照組無顯著性差異(P>0.05)，較之分別減少了7.1%、2.8%、6.2%，其余凍結(jié)溫度與對(duì)照組差異較大。綜上，液氮凍結(jié)能較好地保持烤甘薯的硬度與咀嚼性，從而保持烤甘薯較好的口感，與現(xiàn)烤甘薯最接近。

表3 凍結(jié)速率對(duì)速凍烤甘薯質(zhì)構(gòu)特性的影響

烤甘薯質(zhì)構(gòu)測(cè)定參數(shù)之間的相關(guān)性見表4，烤甘薯的硬度與黏著性呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.702)，與膠著性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)(r=0.653，r=0.897)；黏著性與彈性呈顯著正相關(guān)(r=0.638)，與內(nèi)聚性呈極顯著正相關(guān)(r=0.848)；彈性與內(nèi)聚性呈顯著正相關(guān)(r=0.719)，與最大剪切力呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.525)；膠著性與咀嚼性呈顯著正相關(guān)(r=0.606)。

表4 速凍烤甘薯質(zhì)構(gòu)測(cè)定參數(shù)間的相關(guān)性分析

2.5 速凍烤甘薯主要品質(zhì)變量的相關(guān)性分析

蛋白質(zhì)、還原糖、粗纖維、Vc、胡蘿卜素等組分的變化，可能與結(jié)構(gòu)的軟硬度、咀嚼性等存在密切關(guān)系，因此對(duì)烤甘薯理化指標(biāo)、色澤、質(zhì)構(gòu)進(jìn)行研究，探討各指標(biāo)間的相互關(guān)系。采用Pearson相關(guān)系數(shù)分析速凍烤甘薯主要品質(zhì)參數(shù)間的相關(guān)性，結(jié)果見表5。

表5 速凍烤甘薯主要品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表5可知，烤甘薯的蛋白質(zhì)與a*值呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與咀嚼性呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，表明蛋白質(zhì)含量的增加會(huì)提高烤甘薯持續(xù)咀嚼時(shí)的抵抗力并且加深烤甘薯的顏色，粗纖維則恰好與之相反，這與前文蛋白質(zhì)與粗纖維呈顯著負(fù)相關(guān)的結(jié)論一致；還原糖與硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),與咀嚼性呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；Vc與硬度咀嚼性呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，表明還原糖和Vc含量的增加會(huì)降低烤甘薯的硬度和咀嚼性；胡蘿卜素與咀嚼性呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，表明胡蘿卜素含量的變化會(huì)影響烤甘薯咀嚼時(shí)的口感。

2.6 速凍烤甘薯主要品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析和綜合評(píng)價(jià)

如表6所示，將速凍烤甘薯的11個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為3個(gè)主成分，第1主成分的特征值為5.353，方差貢獻(xiàn)率為48.66%，解釋了速凍烤甘薯品質(zhì)特性的48.66%，是最主要的主成分；第2主成分的特征值為2.851，方差貢獻(xiàn)率為25.92%，累積方差貢獻(xiàn)率為 74.58%；第3主成分的特征值為2.129，方差貢獻(xiàn)率為19.35%，累積方差貢獻(xiàn)率為93.939%。3個(gè)主成分累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)93.939%，即涵蓋了烤甘薯主要品質(zhì)指標(biāo)的絕大部分信息，能綜合反映不同凍結(jié)方式下速凍烤甘薯的品質(zhì)特性，可作為速凍烤甘薯凍結(jié)方式選擇、測(cè)評(píng)的綜合指標(biāo)。

表6 主成分特征值、方差貢獻(xiàn)率和累積方差貢獻(xiàn)率

通過因子分析，將所提取的主成分因子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，以期更好地解釋各品質(zhì)指標(biāo)與主成分因子之間的關(guān)系，載荷值大小反映了各變量在主成分中的重要程度，結(jié)果如表7所示。蛋白質(zhì)、咀嚼性、彈性、還原糖和胡蘿卜素對(duì)烤甘薯品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的貢獻(xiàn)率較高，可作為評(píng)價(jià)速凍烤甘薯品質(zhì)特性的特征指標(biāo)。

表7 烤甘薯品質(zhì)變量因子載荷

將相應(yīng)的因子得分乘以相應(yīng)方差的算術(shù)平方根得到各主成分的得分。3個(gè)主成分的表達(dá)式(F1、F2、F3代表3個(gè)公因子，X1～X11分別代表原始變量)如下：

F1=0.174X1+0.146X2-0.084X3+0.075X4+0.096X5-0.023X6-0.255X7-0.082X8+0.300X9+0.066X10-0.234X11

F2=0.071X1+0.041X2-0.042X3-0.188X4-0.314X5+0.357X6+0.097X7+0.146X8-0.109X9+0.140X10-0.143X11

F3=0.067X1-0.338X2-0.186X3+0.323X4+0.041X5-0.166X6-0.052X7+0.189X8-0.068X9+0.046X10+0.172X11

以各主成分的貢獻(xiàn)率對(duì)主成分得分進(jìn)行加權(quán)平均，表達(dá)式為F=0.486 6F1+0.259 2F2+0.193 5F3，不同凍結(jié)方式下速凍烤甘薯品質(zhì)的綜合得分及排序如表8所示。

表8 不同凍結(jié)速率下速凍烤甘薯的主成分得分及排名

由此得到，不同凍結(jié)方式下烤甘薯綜合品質(zhì)由高到低為-60 ℃冰箱凍結(jié)>液氮速凍>-25 ℃冰箱凍結(jié)>-18 ℃冰箱凍結(jié)。

3 結(jié)論與討論

本研究測(cè)定了不同凍結(jié)速率下烤甘薯的凍結(jié)曲線以及理化指標(biāo)、色澤、質(zhì)構(gòu)特性的變化，通過相關(guān)性分析和主成分分析對(duì)烤甘薯的主要品質(zhì)特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，液氮速凍通過最大冰晶生成帶的時(shí)間最快，凍結(jié)時(shí)間最短，對(duì)烤甘薯質(zhì)構(gòu)品質(zhì)特性的保留最好；-60 ℃凍結(jié)最有利于烤甘薯理化品質(zhì)和色澤的保存。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，烤甘薯中蛋白質(zhì)、還原糖、Vc、胡蘿卜素等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的變化與其色澤、硬度、咀嚼性等品質(zhì)的變化密切相關(guān)，其中，咀嚼性的改變對(duì)烤甘薯的食用品質(zhì)具有重要影響。主成分分析表明，11個(gè)品質(zhì)指標(biāo)可綜合為3個(gè)主成分，解釋了速凍烤甘薯93.94%的原始數(shù)據(jù)信息量。共挑選出5項(xiàng)對(duì)綜合評(píng)價(jià)貢獻(xiàn)率較高的指標(biāo)，分別是蛋白質(zhì)、咀嚼性、彈性、還原糖和胡蘿卜素，可作為評(píng)價(jià)速凍烤甘薯品質(zhì)特性的特征指標(biāo)。綜合品質(zhì)排名由高到低為-60 ℃冰箱凍結(jié)>液氮凍結(jié)>-25 ℃冰箱凍結(jié)>-18 ℃冰箱凍結(jié)，在現(xiàn)有的條件下，-60 ℃冰箱凍結(jié)能更好地保持烤甘薯的品質(zhì)。

本研究為速凍烤甘薯的研發(fā)提供了思路，試驗(yàn)通過綜合評(píng)分確定-60 ℃冰箱凍結(jié)作為烤甘薯的凍結(jié)方式。然而超低溫處理的成本相對(duì)較高，結(jié)合我國(guó)企業(yè)目前實(shí)際生產(chǎn)條件，液氮凍結(jié)的綜合評(píng)分雖然略低于-60 ℃冰箱凍結(jié)，但通過最大冰晶生成帶的時(shí)間短，且液氮價(jià)格低廉，對(duì)環(huán)境友好，因此也可以很好地保持烤甘薯的冷凍品質(zhì)。此外試驗(yàn)中設(shè)定的貯藏時(shí)間較短，并未探討不同凍結(jié)速率隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)烤甘薯的品質(zhì)所產(chǎn)生的影響，不同品種間的品質(zhì)特征也會(huì)有較大差異，這些因素都可能會(huì)改變指標(biāo)間的相關(guān)性和最終評(píng)定結(jié)果。另外凍藏期間烤甘薯的品質(zhì)變化與貨架期的長(zhǎng)短也有所關(guān)聯(lián)，對(duì)速凍烤甘薯貨架期的預(yù)測(cè)與凍藏期間品質(zhì)的穩(wěn)定性研究也有待深入探討。因此，在接下來的研究中擬增加不同品種和貯藏期間品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)研究，為速凍烤甘薯的品質(zhì)鑒定提供更加可靠的數(shù)據(jù)支撐。