青海省马铃薯品种(系)用于油炸薯条加工的适宜性及品质分析

张青青1,2,邝吉卫2,3,党 斌2,3,杨希娟2,3

(1. 青海大学 农牧学院,青海 西宁 810016;2. 青海大学 农林科学院 青海省青藏高原农产品加工重点实验室,青海 西宁 810000;3. 青海省农林科学院 青藏高原种质资源研究与利用实验室,青海 西宁 810000)

摘 要:为分析青海省不同品种(系)的马铃薯在油炸薯条品质上的差异,筛选出适宜用于加工油炸薯条的马铃薯品种(系),通过选取21 个具有代表性的马铃薯品种(系)作为原料,进行油炸薯条加工,对其基础营养指标和品质特性进行评估,结合主成分分析、相关性分析和迭代聚类对油炸薯条进行加工适宜性评价。结果表明:青海省不同品种(系)的马铃薯在营养指标上存在显著差异。主成分分析获得了5 个主成分,累计方差贡献率达到86.43%。通过迭代聚类的综合得分筛选出适宜加工油炸薯条的马铃薯品种(系)分别为青薯15 号、青薯14 号和青11-2-9。对其食用品质进行分析发现,油炸薯条口感外酥里嫩(感官评分为62~73 分),咀嚼性良好(52~53 分),色泽明亮(a*值为4.0~6.5),评价结果与实际应用现状相符。有助于青海省马铃薯加工的高效利用,满足消费需求,为马铃薯品质改良和专用品种选育提供理论依据。

关键词:油炸马铃薯条;适宜性研究;品质评价;主成分分析;迭代聚类

马铃薯(Solanum tuberosum L.)是茄科茄属的一年生草本双子叶植物,是继小麦、水稻、玉米之后的第四大农作物[1-2]。青海省的土壤环境中富含丰富的钾元素,为农作物生长提供充足的养分,十分适合马铃薯的生长。在当前农业产业结构调整的过程中,马铃薯已成为青海省的第二大种植产物,自2018 年起,青海省马铃薯种植面积就达到144 万亩9.6×108 m2,占全省农作物面积的18%,帮助当地人们提升经济收益,改善了生活条件,提升了生活水平[3]

油炸是一种重要的食品加工方法,可赋予食品特殊诱人的风味,被广泛应用于快餐行业、方便食品以及零食加工企业。油炸薯条是深受人们喜爱的煎炸食品,在马铃薯制品中有近1/3 的马铃薯被加工成半油炸的冷冻马铃薯油炸品、油炸薯条[4]。虽然目前青海省马铃薯品种多、种植广、产量足,但马铃薯薯条加工业发展相对较缓慢,没有油炸薯条专用马铃薯品种,究其原因可能是马铃薯品质特性不明、精细加工不足、本底不清、品质评价及加工适宜性和市场定位缺乏。

基于此,本文以青海省不同马铃薯品种(系)为原料,测定原料中的基础营养指标,制作油炸薯条,测定薯条的理化指标。采用相关性分析、主成分分析、迭代聚类等统计方法,明确青海不同地区马铃薯品种(系)的品质特性,筛选出影响各品质的主要马铃薯品质指标,分别评价薯条的品质,筛选出适宜加工马铃薯油炸薯条的品种,为马铃薯在油炸薯条中的加工利用明确方向,为企业在原料选择上提供依据和标准,以实现马铃薯的高效利用,满足人们的消费需求,且能为马铃薯品质改良及专用品种的选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验选用参数良好的21 个马铃薯品种(系)进行油炸薯条的品质评价,由青海省农林科学院生物研究所提供,种植于青海湟中同一地块。

1.2 仪器与设备

全自动纤维检测仪:FIBRETHERM;果蔬分条机:河北省故城县郑口永欣机械厂;QH-139手推式切片机:德清极度工艺品有限公司;口福棕榈油:益海广州粮油工业有限公司;DF-6L-2台式双杠双筛电炸炉:广州市杰冠西厨设备厂;TMS-Pro 高精度专业食品物性分析仪:美国FTC公司;WSC-S 测色色差计:上海精密科学仪器有限公司。硫酸:白银银环化学制造厂;硝酸:成都市科隆化学品有限公司;L(+)-抗坏血酸:国药集团化学试剂有限公司;2,6-二氯靛酚钠:上海伊卡生物技术有限公司,以上试剂均为分析纯。

1.3 实验方法

1.3.1 不同马铃薯品种(系)的基础营养指标

水分:GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》;灰分:GB 5009.4—2016《食品中灰分的测定》;蛋白质:GB/T 31578—2015《粮油检验 粮食及制品中粗蛋白测定》;脂肪:GB 5009—2016《食品中脂肪的测定》;粗纤维:GB/T 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》;还原糖:GB 5009.7—2016《食品中还原糖的测定》;总淀粉、直链淀粉:德国 Megazyme 试剂盒。

1.3.2 不同马铃薯品种(系)油炸薯条的加工工艺

参考杨炳南[5]油炸薯条的加工工艺:新鲜马铃薯→清洗去皮修整→切条(10×10 mm)→油炸(棕榈油、140 ℃、13 min)→沥油→品质测定。

1.3.3 不同马铃薯品种(系)油炸薯条的品质指标

1.3.3.1 水分 同1.3.1。

1.3.3.2 含油率 同1.3.1。

1.3.3.3 质构特性 采用质构仪对薯条样品进行质构测定,以D=75 mm 圆盘挤压探头,以样品平台为位移零点,30 mm/min 向下运行,当接触到样品后(即触发力达到 0.15 N 时)以30 mm/min 的速度向下挤压,使样品发生形变,压缩比50%后探头以30 mm/min 的速度抬起,回到起始位置[6]

1.3.3.4 剪切力 应用三点弯曲探头测定样品断裂时的剪切力大小[7],每组样品重复测试5 次,结果取平均值。

1.3.3.5 色度 采用WSC-S 测色色差计测定,白板校准完成后,将样品填满测量槽,对薯条颜色进行测定,每个样品取5 个不同的测试点取平均值,记录L*,a*和b*的值[8-10]

1.3.3.6 感官评价 由7 名有品评经验的食品专业人员组成评价小组,感官评价采用百分制[11]。薯条的感官评分标准见表1。

表1 马铃薯油炸薯条感官评价
Table 1. Sensory evaluation of potato fried French fries

注:特异颜色薯条色泽评价以平均值为准。
Note: The color evaluation of special colored French fries is based on the average value.

项目 评分细则 得分/分条形、长度一致性好,无粘黏,无正常视力可见的外来杂质 11~15条形、长度基本一致,粘黏较少,少数杂点或焦斑 6~10形态(共15 分)条形长短不一,较多杂质,粘黏严重 1~5浅黄色或金黄色,色泽均匀,小于等于USDA 薯条颜色标准0 级 11~15黄色或深黄色,色泽基本均匀,美国农业部(USDA)薯条颜色标准1~2 级 6~10色泽(共15 分)深褐色,USDA 薯条颜色标准3~4 级 1~5马铃薯特有的薯香味,无焦苦味、哈喇味或其他异味 13~20马铃薯特有的薯香味,轻微哈喇味 7~12气味(共20 分)严重异味 1~6滋味正常,稍有油腻感 13~20滋味一般,有油腻感 7~12滋味(共20 分)滋味较差,油腻感重 1~6具有油炸薯条特有的外酥里嫩的口感 21~30口感一般,整体较硬或较软 11~20口感(共30 分)其他不良口感 1~10

1.4 数据处理

采用Excel 2013 进行数据的基础处理,SPSS 26.0 对数据进行统计分析、主成分分析和聚类分析,Origin 2022 绘制图形,数据以平均值±标准差表示,每个实验至少重复3 次。

2 结果与讨论

2.1 不同马铃薯品种(系)的基础营养指标

21 个马铃薯品种的水分、灰分等8 个基础营养含量见表2。由表2 可知,21 种不同马铃薯品种(系)的基础营养含量存在显著差异。水分含量在69.50~85.00 之间,青薯14 号最高,青薯15号最低;灰分含量在0.42~1.55 之间,Q072605最高,L16101-8 最低;蛋白质在6.32~11.48 之间,互薯6 号最高,青薯15 号最低;脂肪在4.68~7.06之间,庄15-11-48 最高,青薯15 号最低;粗纤维在1.36~4.89 之间,青10-7-1 最高、青11-2-9最低;总淀粉在44.36~85.36 之间,互薯5 号最高,互薯6 号最低;直链淀粉在13.62~41.55 之间,青薯9 号最高,青11-6-6 最低;还原糖在6.40~10.04之间,青薯14 号最高,青10-7-1 最低;水分和脂肪含量的变异系数较小,说明含量分布相对稳定;其余6 个指标的变异系数较大,含量分布不稳定,数据之间的差异较大,主要由于原料品种特性不同及土壤肥力等客观条件差异。

表2 不同马铃薯品种(系)的基础营养含量
Table 2 Basic nutrient contents of different potato varieties (lines)

注:标有不同的小写字母表示有显著差异性,P<0.05 下同。
Note: Different lowercase letters indicate significant differences, P <0.05, the same below.

品种(系)名称 水分/(g/100g) 灰分/(g/100g) 蛋白质/% 脂肪/(g/100g) 粗纤维/(g/100g) 总淀粉/% 直链淀粉/% 还原糖/%青薯9 号 76.74±0.19g 0.95±0.02b 7.69±0.01r6.37±0.62a2.48±0.61h 62.92±0.01f 41.55±0.00a 8.70±0.05c青薯14 号 84.95±0.07a 0.58±0.03i 9.52±0.00j6.26±0.06a3.35±0.33c 62.97±0.01e 22.28±0.01f 9.96±0.08a青薯15 号 69.64±0.20n 0.78±0.02e 6.33±0.01t4.81±0.02e3.13±0.14d 62.97±0.00e 16.77±0.01r 7.35±0.04i青08-29 78.37±0.13d 0.65±0.01h 11.33±0.01b5.55±0.19b3.76±0.02b 52.17±0.01o 37.78±0.01b 8.72±0.05c青11-2-9 76.02±0.01h 0.62±0.03h 10.15±0.01g5.80±0.13a1.48±0.17i 58.36±0.01i 18.32±0.01k 7.32±0.02i L1150-22 73.72±0.06j 0.56±0.01j 8.24±0.01o6.45±0.87a2.63±0.29g 58.15±0.01j 17.24±0.00p 7.94±0.02d青11-6-6 78.50±0.13d 0.46±0.00k 8.07±0.01p5.66±0.38a3.36±0.42b 74.01±0.01b 13.63±0.01u 7.19±0.01j天14-22-28 77.20±0.10f 0.95±0.03b 8.07±0.01p5.86±0.18a3.50±0.02b 49.27±0.01r 20.24±0.01h 7.83±0.01e青10-2-27 70.02±0.02m 0.48±0.00k 6.81±0.01s5.19±0.72d3.64±0.01b 63.22±0.00d 18.04±0.00m 7.76±0.02f庄15-11-48 72.90±0.00k 0.76±0.00e 8.57±0.00n6.61±0.42a3.94±0.09b 56.74±0.01k 17.62±0.01o 7.84±0.01e青薯2 号 77.27±0.24f 0.71±0.01g 7.83±0.01q5.40±0.13c3.68±0.13b 61.34±0.01h 15.32±0.03s 7.53±0.02h Q072605 77.95±0.00e 1.53±0.03a 9.25±0.01k6.51±0.58a3.27±0.24c 52.17±0.01o 21.92±0.02g 7.72±0.02f L16101-8 75.21±0.02i 0.43±0.02k 10.07±0.01i5.47±0.08b3.25±0.00c 54.41±0.01m 16.83±0.00q 9.17±0.01b青10-7-1 81.53±0.02b 0.46±0.05k 10.51±0.01e5.98±0.07a4.89±0.01a 72.24±0.00c 37.55±0.01c 6.42±0.02k互薯5 号 79.44±0.15c 0.88±0.00d 10.13±0.01h5.67±0.59a3.53±0.30b 85.36±0.00a 18.85±0.01i 9.16±0.02b D0732-23 70.46±0.17l 0.73±0.04f 8.88±0.00l5.78±0.35a2.82±0.01e 62.26±0.01g 26.16±0.01d 7.20±0.03j通薯2 号 72.79±0.07k 0.70±0.04g 8.82±0.01m5.66±0.04a2.70±0.06f 56.58±0.01l 15.07±0.01t 7.93±0.01d青12-7-8 76.30±0.01h 0.57±0.03i 10.38±0.01f6.15±0.39a3.25±0.01c 53.17±0.01n 18.42±0.02j 7.56±0.02h D0913-27 79.21±0.13c 0.86±0.01d 10.84±0.01c5.24±0.65d3.31±0.25c 52.07±0.01p 17.95±0.00n 7.65±0.01g青12-4-4 75.26±0.34i 0.91±0.01c 10.75±0.00d5.29±0.11d2.32±0.45h 49.29±0.00q 18.13±0.01l 7.55±0.02h互薯6 号 78.50±0.06d 0.97±0.03b 11.48±0.01a5.80±0.78a3.54±0.11b 44.37±0.01s 24.15±0.00e 7.82±0.01e平均值±标准差 76.28±3.76 0.74±0.25 9.22±1.44 5.78±0.57 3.23±0.70 59.24±9.34 21.61±7.77 7.92±0.80变化范围 69.50~85.00 0.42~1.55 6.32~11.484.68~7.06 1.36~4.89 44.36~85.36 13.62~41.55 6.40~10.04变异系数% 4.93 33.78 15.62 9.86 21.67 15.77 35.96 10.10

2.2 不同马铃薯品种油炸薯条的水分和含油率

适宜的水分含量和含油率能够赋予马铃薯油炸薯条好的酥脆性和口感[12]。根据实验设计,不同马铃薯品种(系)油炸薯条的水分含量和含油率见图1。

图1 不同马铃薯品种(系)油炸薯条的水分含量和含油率
Fig.1 Water content and oil content of potato fries of different potato varieties (lines)

注:标有不同的小写字母表示同一指标内有显著差异性,P<0.05 下同。
Note: Different lowercase letters indicate significant differences in the same indicator, P <0.05, the same below.

由图1 可知,21 个马铃薯品种(系)油炸薯条中,水分含量在37.05%~56.18%之间,青薯9号(56.15%)和L16101-8(55.48%)的水分含量最高,青10-7-1 的水分含量(37.35%)最低;青08-29、L16101-8、D0913-27 3 个品种(系)油炸薯条的水分含量为55.06%~55.48%且相互之间无显著性差异;水分含量除了影响消费者的喜好外,对薯条的酥脆性和货架期亦有显著影响。此外,21个马铃薯品种(系)油炸薯条的含油率在14.74%~32.50%之间,其中青12-7-8 含油率(15.93%)最高,Q072605 含油率(6.98%)最低,青12-7-8和青10-7-1 制备的油炸薯条的含油率较高,为14.96%~15.93%但相互之间无显著性差异(P<0.05);目前市场上部分油炸食品含油率高达50%左右[13],存在的主要质量问题是产品含油率过高,对消费者来说,高脂肪、高热量不利于身体的健康,其次增加了产品氧化的可能性,缩短了货架期。可以发现相同工艺下不同马铃薯品种(系)油炸薯条的水分和含油率差异明显,这与其组成成分含量及其组织结构的差异有关[14-15]

2.3 不同马铃薯品种(系)油炸薯条的质构特性

质地是除了颜色外影响薯条品质的重要因素之一,薯条具有不均匀的质地,内部和外部的质地应结合在一起考虑[16]。不同马铃薯品种(系)油炸薯条的质构特性见表3。

表3 不同马铃薯品种(系)油炸薯条的质构特性
Table 3 Structural characteristics of French fries in different potato varieties (lines)

品种(系)名称 硬度/N 内聚性/Ratio 弹性/mm 胶粘性/N 咀嚼性/mJ 剪切力/N青薯9 号 19.76±9.16f 0.21±0.03g 1.84±0.24e 5.44±2.23g 10.17±4.64f 1.72±0.01e青薯14 号 49.40±4.26a 0.35±0.02a 2.27±0.26a 20.60±0.69a 46.81±6.96a 3.67±0.01a青薯15 号 42.28±14.75a 0.38±0.04a 2.60±0.13a 18.73±7.21a 49.11±20.64a 1.95±0.02d青08-29 18.94±7.26f 0.24±0.03f 1.76±0.22f 5.60±1.86g 10.10±4.22f 1.05±0.01f青11-2-9 42.74±8.32a 0.34±0.04a 2.44±0.41a 17.91±3.22a 44.34±13.58a 3.45±0.01a L1150-22 15.33±6.37g 0.37±0.10a 2.18±0.68b 7.26±3.77e 17.54±11.68d 3.45±0.01a青11-6-6 28.49±9.40c 0.34±0.06a 2.31±0.24a 12.20±5.09c 29.02±13.97c 2.77±0.01c天14-22-28 23.42±0.40d 0.27±0.01c 2.28±0.11a 8.06±0.54d 18.30±0.43d 2.17±0.00d青10-2-27 19.14±2.55f 0.33±0.04a 2.41±0.11a 7.80±0.75d 18.84±2.40d 2.62±0.01c庄15-11-48 17.30±3.16g 0.34±0.04a 2.24±0.17a 7.30±1.95e 16.37±4.51d 1.27±0.01f青薯2 号 15.90±5.52g 0.37±0.02a 2.29±0.23a 7.08±2.22e 16.52±6.62d 0.75±0.01h Q072605 24.16±7.63d 0.34±0.03a 2.41±0.13a 9.55±2.62d 23.26±7.37d 2.73±0.57c L16101-8 17.66±2.43g 0.24±0.00f 1.93±0.18d 5.66±1.14g 10.82±1.68f 0.67±0.01i青10-7-1 20.25±5.31f 0.37±0.01a 2.71±0.08a 8.89±2.77d 24.08±7.26d 3.66±0.01a互薯5 号 28.66±4.90b 0.30±0.01a 2.10±0.27b 11.04±2.22d 23.58±7.19d 1.06±0.01f D0732-23 26.89±2.88d 0.36±0.04a 2.58±0.17a 11.99±2.26d 31.08±6.91b 3.37±0.01b通薯2 号 36.98±7.13a 0.27±0.02b 2.34±0.19a 12.88±3.53b 30.62±11.11b 1.95±0.01d青12-7-8 32.38±11.74b 0.38±0.08a 2.25±0.22a 13.66±2.15b 30.90±6.32b 2.70±0.01c D0913-27 34.66±4.94b 0.26±0.03d 1.86±0.22e 11.89±1.60d 21.94±2.53d 0.34±0.01j青12-4-4 27.53±5.84d 0.26±0.02e 2.27±0.11a 9.29±2.42d 21.00±4.95d 1.09±0.01f互薯6 号 20.76±3.55e 0.23±0.03f 1.96±0.13c 6.27±0.99f 12.39±2.67e 0.94±0.02g平均值±标准差 26.79±11.15 0.31±0.06 2.24±0.33 10.43±4.94 24.13±13.31 2.07±1.08变化范围 8.28~59.05 0.19~0.46 1.39~2.81 2.91~27.04 4.06~72.75 0.34~3.68变异系数/% 41.62 19.35 14.73 47.36 55.16 52.17

由表3 可知,21 个马铃薯品种(系)油炸薯条中,硬度、内聚性、弹性、胶粘性、咀嚼性和剪切力均有显著差异,其中青薯14 号硬度、胶粘性、剪切力最大;青薯9 号内聚性、胶粘性最小;青08-29 弹性、咀嚼性最小;L1150-22 硬度最小,青12-7-8 内聚性最大,青10-7-1 弹性最大,青薯15 号咀嚼性最大,D0913-27 剪切力最小。综合分析下,青薯15 号的质构特性较好,品质良好的薯条要硬度适中,以满足广大消费者的需求。

2.4 不同马铃薯品种(系)油炸薯条的色度

食品的色泽是感官评价食品品质的一个重要因素,薯条的色泽是筛选适合不同用途需要的加工型品种的关键参数之一[13]。其中a*+代表色属偏红,a*-代表色属偏绿色;b*+代表色属偏黄色,b*-代表色属偏蓝色;L*值在0~100 范围内值越大代表越亮。不同马铃薯品种(系)油炸薯条的色度见表4。

表4 不同马铃薯品种(系)油炸薯条的色度
Table 4 Chroma of fried potato fries from different potato varieties (lines)

品种名称 L* a* b* E青薯9 号 53.63±0.06l 3.46±0.01j 32.09±0.06h 48.96±0.02h青薯14 号 55.58±0.03h 3.98±0.06f 39.08±0.52a 52.11±0.05c青薯15 号 51.83±0.03q 6.50±0.08b 32.44±0.03g 51.15±0.05d青08-29 41.31±0.18s 12.56±0.19a 5.46±0.08p 54.44±0.23a青11-2-9 55.06±0.01i 6.22±0.08c 31.88±0.08h 48.19±0.06i L1150-22 59.76±0.03c 2.52±0.06h 30.03±0.03l 42.72±0.01p青11-6-6 55.71±0.02g 4.23±0.07f 29.82±0.03l 46.11±0.01l天14-22-28 55.17±0.12i 5.48±0.72d 34.61±0.07f 49.58±0.14f青10-2-27 54.94±0.01j 5.19±0.01d 35.73±0.02d 50.39±0.00e庄15-11-48 52.72±0.03o 2.34±0.04h 31.67±0.09j 49.30±0.03g青薯2 号 55.90±0.04f 3.46±0.02j 30.52±0.02k 46.23±0.02l Q072605 45.79±0.05r 1.47±0.05i 27.31±0.01n 52.99±0.04b L16101-8 53.20±0.02n 3.91±0.06f 32.00±0.07h 49.32±0.02g青10-7-1 58.72±0.01e 6.63±0.03b 36.39±0.06c 48.32±0.04i互薯5 号 53.96±0.08k 1.76±0.07i 29.56±0.03m 47.04±0.09k D0732-23 52.33±0.04p 4.10±0.04f 32.44±0.04g 50.30±0.04e通薯2 号 53.48±0.06m 4.69±0.04e 32.15±0.05h 49.31±0.07g青12-7-8 60.19±0.05b 1.42±0.04i 38.52±0.02b 47.91±0.02j D0913-27 61.95±0.01a 3.87±0.01f 35.25±0.09e 44.72±0.05m青12-4-4 59.16±0.02d 3.47±0.05j 31.79±0.03i 44.42±0.04n互薯6 号 55.70±0.09g 1.66±0.08i 26.55±0.03o 44.00±0.07o平均值±标准差 54.57±4.64 4.26±2.49 31.20±6.72 48.48±3.02变化范围 41.14~61.96 1.37~12.70 5.38~39.40 42.71~54.65变异系数 8.50 58.45 21.54 6.23

由表4 可知,21 个马铃薯品种(系)油炸薯条中,L*值在41.14~61.96 之间且有显著差异,其中D0913-27 L*值最大,表明薯条表面越亮,青08-29 L*值最小,因为青08-29 为红皮红肉品种,薯条表面较暗;a*值在1.37~12.70 之间且也有显著差异,青08-29 a*值最大,Q072605、L16101-8、互薯5 号、互薯6 号a*值最小,且之间差异不显著;b*值在5.38~39.40 之间也有显著差异,青薯14 号b*值最大、青08-29 b*值最小。因此油炸薯条可以选择L*值相对低,b*值相对大的马铃薯品种(如青薯14 号),以保持原料自然的金黄颜色,消费者更容易接受。

2.5 不同马铃薯品种(系)油炸薯条的感官评价

根据实验设计,不同马铃薯品种(系)油炸薯条的感官评价见图2。

图2 不同马铃薯品种(系)油炸薯条的感官评价
Fig.2 Sensory evaluation of fried French fries in different potato varieties (lines)

由图2 可知,不同马铃薯品种(系)油炸薯条的感官评价存在差异,青08-29 形态较好、天14-22-28 和D0732-23 形态较差;青薯2 号色泽、气味、滋味较好;L1150-22 口感较好,天14-22-28色泽较差,D0732-23 气味、滋味、口感较差;人为主观评价与仪器客观测定的结果相吻合。

2.6 相关性分析

对校正集21 个不同马铃薯品种(系)薯条的16 个指标进行相关性分析,结果如图3。

图3 21 个不同马铃薯品种(系)薯条的16 个指标相关性分析
Fig.3 Correlation analysis of 16 indexes of fries of 21 different potato varieties (lines)

图3 表明,薯条内聚性、弹性、胶粘性、咀嚼性、剪切力和水分呈极显著负相关,b*和水分呈显著负相关,剪切力和含油率呈显著负相关,胶粘性、咀嚼性和硬度呈极显著正相关,口感和硬度呈显著负相关,弹性、咀嚼性、剪切力和内聚性呈极显著正相关,胶粘性和内聚性呈显著正相关,咀嚼性、剪切力和弹性呈极显著正相关,胶粘性、b*和弹性呈显著正相关,咀嚼性和胶粘性呈极显著正相关,剪切力和胶粘性呈显著正相关,剪切力和咀嚼性呈极显著正相关,a*和L*呈显著负相关,b*和L*呈极显著正相关,b*和a*呈极显著负相关,形态和b*值呈极显著负相关,色泽、气味、滋味和形态呈极显著正相关,气味和色泽呈极显著正相关,滋味、口感和气味呈极显著正相关,口感和滋味呈显著正相关。

2.7 主成分分析(PCA)

以水分含量等所有筛选出的16 个指标为数据集,综合PCA 分析,对21 个样品进行区分。

由表5 可知,主成分累计方差贡献率达到86.426%,5 个主成分已包含了样品的绝大部分信息[15]。用16 个指标的主成分载荷除以主成分相对应的特征值开平方根得到主成分中每个指标所对应的系数即特征向量,以特征向量为权重构建主成分得分的函数表达式[17]。不同马铃薯品种(系)油炸薯条成分矩阵a 见表6。

表5 马铃薯薯条各指标的总方差解释
Table 5 Interpretation of the total variance for each indicator of potato fries

初始特征值 提取载荷平方和成分 总计 方差百分比 累积/% 总计 方差百分比 累积/%1 5.391 33.695 33.695 5.391 33.695 33.695 2 3.584 22.399 56.094 3.584 22.399 56.094 3 2.032 12.703 68.797 2.032 12.703 68.797 4 1.734 10.836 79.634 1.734 10.836 79.634 5 1.087 6.792 86.426 1.087 6.792 86.426

表6 油炸薯条成分矩阵a
Table 6 Composition matrix of fried French fries a

指标 1 2 3 4 5水分 –0.858–0.192–0.022 0.352 –0.172含油率–0.413–0.3170.043 –0.041 0.722硬度 0.700–0.1640.419 0.516 –0.013内聚性0.6840.580–0.120 –0.144 0.236弹性 0.7710.261–0.041 –0.316 0.071胶粘性0.8330.0210.352 0.396 0.052咀嚼性0.8860.0900.339 0.256 0.051剪切力0.7490.1960.035 –0.427 –0.219 L* 0.360–0.155–0.720 0.197 0.298 a* –0.114–0.0100.770 –0.409 0.233 b* 0.684–0.249–0.603 0.179 0.017形态 –0.4070.7140.223 0.277 0.118色泽 –0.2050.6550.010 0.391 0.392气味 –0.1680.886–0.201 0.219 –0.053滋味 –0.1870.816–0.001 0.177 –0.306口感 –0.1020.700–0.181 –0.519 0.118

由表6 可知,影响油炸薯条品质的第一主成分因子为咀嚼性、水分、胶粘性,第二主成分因子为气味和滋味,第三主成分因子为a*值。以3个主成分中每个主成分的值占所有提取主成分的值之和的比值为权重,构建综合评价模型F:F=0.337*F1+0.224*F2+0.127*F3。不同马铃薯品种(系)油炸薯条品质综合评价结果见表7。

表7 油炸薯条品质综合评价结果
Table 7 Comprehensive evaluation results of the quality of the fried French fries

品种名称F1 F2 F4 F5 F 排名青薯9 号 –1.840 –2.480 –0.510 –3.570 –1.62021青薯14 号 3.740 –0.1102.590 –2.050 1.6002青薯15 号 2.9300.9100.820 1.010 1.6801青08-29 –4.4900.880 –2.080 1.250 –0.66017青11-2-9 2.4500.6500.170 0.580 1.3103 L1150-22 0.0702.480 -2.450 –0.200 –0.06011青11-6-6 0.4802.7100.430 –1.360 0.7004天14-22-280.240 –1.960 –2.250 –3.300 –0.90018青10-2-27 0.480 –1.280 –2.720 0.310 –0.50015庄15-11-48 –0.9300.880 –0.050 –0.270 –0.28014青薯2 号 –1.5904.2100.940 1.940 0.4008 Q072605 –0.5602.6801.520 –3.790 0.4107 L16101-8 –2.480 –2.1000.180 2.060 –1.26020青10-7-1 1.6601.470 –3.270 2.430 0.5805互薯5 号 –0.8900.3501.660 0.510 –0.06010 D0732-23 2.140 –2.760 –3.080 1.150 –0.08012通薯2 号 0.670 –1.6700.690 –0.990 0.0109青12-7-8 1.650 –0.1501.020 2.020 0.5406 D0913-27 –0.850 –2.6604.450 2.820 –0.27013青12-4-4 –0.620 –1.6600.750 1.160 –0.53016互薯6 号 –2.260 –0.3801.160 –1.700 –1.00019

由表7 可知,青薯15 号油炸薯条的品质综合得分最高为1.680,其次是青薯14 号(1.600)、青11-2-9(1.310)、青11-6-6(0.700)等。

2.8 迭代聚类

对21 个马铃薯品种油炸薯条综合评价指标进行排序,排在前5 位的品种是青薯15 号、青薯14 号、青11-2-9、青11-6-6 和青10-7-1,这些品种也是目前广泛种植的用于加工油炸薯条的品种(系);而排序靠后的部分马铃薯品种(系)是当前农贸市场常见的菜薯品种,结果与实际应用情况相符。对21 个马铃薯品种(系)的油炸薯条综合排名进行聚类分析,将21 个品种的油炸薯条综合排名初步划分适宜、基本适宜、不适宜3 类(表8)。

表8 21 个马铃薯油炸薯条综合排名分类
Table 8 Comprehensive ranking classification of 21 potato fries

注:Y 为油炸薯条综合排名。
Note: Y is the comprehensive ranking of fried French fries.

聚类类别 分类标准 品种(系)个数品种(系)名称适宜 Y≥1.310 3 青薯15 号、青薯14 号、青11-2-9基本适宜 –0.500<Y≤1.310 11 青11-6-6、青10-7-1、青12-7-8、Q072605、青薯2 号、通薯2 号、互薯5 号、L1150-22 D0732-23、D0913-27、庄15-11-48不适宜 Y≤-0.500 7 青10-2-27、青12-4-4、青08-29、天14-22-28、互薯6 号、L16101-8、青薯9 号、

3 结论

为研究不同马铃薯品种(系)加工油炸薯条的适宜性,搜集21 个青海省不同马铃薯品种(系)为研究对象,采用人工感官和仪器测定相结合,以各指标值和主成分综合得分为评价标准,再通过相关性分析及迭代聚类,筛选出适宜加工马铃薯油炸薯条的品种3 个,分别为青薯15 号、青薯14 号、青11-2-9,感官评价、口感、质构特性都较高,色泽明亮、形态完整、口感外酥里嫩,评价结果与实际应用现状相符,为青海省马铃薯产业选择特定油炸薯条品种(系)具有一定的指导意义。

参考文献:

[1] 郭佳欢, 马奔驰, 陈杰盼. PEG-8000 胁迫下马铃薯组培苗抗旱性鉴定与评价[J]. 现代农业科技, 2023, (21): 59-62.GUO J H, MA B C, CHEN J P. Identification and evaluation of drought resistance of potato tissue cultured seedlings under PEG-8000 stress[J]. Modern Agricultural Technology, 2023,(21): 59-62.

[2] 吴宇昊, 祝振洲, 李书艺. 马铃薯淀粉改性技术的研究进展[J]. 食品研究与开发, 2023, 44(21): 208-213.WU Y H, ZHU Z Z, LI S Y. Research progress on potato starch modification technology[J]. Food Research and Development,2023, 44 (21): 208-213.

[3] 寇玉花. 青海省马铃薯机械化生产现状与生产效益分析[J].农业工程技术, 2021, 41 (17): 94796.KOU Y H. Analysis of the current situation and production benefits of mechanized potato production in Qinghai Province[J].Agricultural Engineering Technology, 2021, 41 (17): 94796.

[4] 张晖, 李培燕, 吴港城. 基于传质特性研究油种类对煎炸薯条质构的影响[J]. 粮油食品科技, 2022, 30 (1): 10-18.ZHANG H, LI P Y, WU G C. Study on the effect of oil types on the texture of fried french chips based on mass transfer characteristics[J]. Science and Technology of Cereals, Oils and Foods, 2022, 30 (1): 10-18.

[5] 杨炳南, 张小燕, 赵凤敏. 不同马铃薯品种的不同加工产品适宜性评价[J]. 农业工程学报, 2015, 31(20): 301-308.YANG B N, ZHANG X Y, ZHAO F M. Evaluation of suitability for different processed products of different potato varieties[J].Journal of Agricultural Engineering, 2015, 31 (20): 301-308.

[6] 欧阳玲花, 朱雪晶, 何家林. 不同品种马铃薯用于真空油炸薯条的适宜性[J]. 食品与发酵工业, 2021, 47(19): 230-236.OUYANG L H, ZHU X J, HE J L. The suitability of different varieties of potatoes for vacuum frying of French fries[J]. Food and Fermentation Industry, 2021, 47 (19): 230-236.

[7] 张小燕. 马铃薯多组分近红外预测及加工油炸薯片适宜性研究[D]. 中国农业机械化科学研究院, 2013.ZHANG X Y. Research on multi component near infrared prediction of potato and suitability for processing fried potato chips[D]. China Academy of Agricultural Mechanization Science,2013.

[8] 范飞, 陆宁, 张宇. 预处理结合真空油浴制备紫薯脆片工艺的研究[J]. 食品研究与开发, 2022, 43(7): 155-160.FAN F, LU N, ZHANG Y. A study on the preparation of purple potato crispy chips by pretreatment combined with vacuum oil bath[J]. Food Research and Development, 2022, 43 (7): 155-160.

[9] 陈康瑞, 程远霞, 王灵昭. 不同包装材料和包装方式对鲜切马铃薯品质的影响[J]. 江苏海洋大学学报(自然科学版),2022, 31(3): 80-84.CHEN K R, CHENG Y X, WANG L Z. The influence of different packaging materials and methods on the quality of fresh cut potatoes[J]. Journal of Jiangsu Ocean University (Natural Science Edition), 2022, 31 (3): 80-84.

[10] 蔡雪梅, 彭毅秦, 何莲, 等. 不同品种马铃薯炒制加工品质的评价[J]. 食品工业科技, 2021, 42(22): 283-289.CAI X M, PENG Y Q, HE L. Evaluation of the quality of stir frying and processing of different varieties of potatoes[J]. Food Industry Technology, 2021, 42 (22): 283-289.

[11] 张建辉, 徐晓云, 王克勤. 油炸马铃薯条的感官评价与仪器测定指标的相关分析[J]. 食品科学, 2013, 34(14): 237-240.ZHANG J H, XU X Y, WANG K Q. Correlation analysis between sensory evaluation and instrumental measurement indicators of fried potato chips[J]. Food Science, 2013, 34 (14):237-240.

[12] 李耀, 刘海波, 金雪冻. 不同品种马铃薯干片及其油炸脆片品质的比较[J]. 食品与发酵工业, 2022, 48(12): 152-159.LI Y, LIU H B, JIN X D. Comparison of the quality of dried potato chips and fried crisps of different varieties[J]. Food and Fermentation Industry, 2022, 48 (12): 152-159.

[13] 宋昱, 孟令冬, 王娟娟. 油炸食品中可食性膜的应用现状及研究进展[J]. 食品研究与开发, 2021, 42 (23): 219-224.SONG Y, MENG L D, WANG J J. The current application status and research progress of edible films in fried foods[J]. Food Research and Development, 2021, 42 (23): 219-224.

[14] SONG X J, ZHANG M, MUJUMDAR A S. Effect of vacuummi-crowave predrying on quality of vacum -fried potato chips[J].Drying Technology, 2007, 25(12): 2021-2026.

[15] DEHGHANNYA J, NAGHAVI E A, CHANBARZADEH B.Frying of potato strips pretreated by ultrasound-assisted airdrying[J]. Journal of Food Processing & Preservation, 2016,40(4): 583-592.

[16] 王聪, 彭毅秦, 乔明锋. 基于仪器测定的油炸马铃薯条感官特征分析[J]. 中国调味品, 2022, 47(4): 178-183.WANG C, PENG Y Q, QIAO M F. Analysis of sensory characteristics of fried potato chips based on instrument measurement[J]. Chinese Seasoning, 2022, 47 (4): 178-183.

[17] 杨健, 康建平, 张星灿. 马铃薯全粉对面条品质影响的主成分分析研究[J]. 粮油食品科技, 2019, 27 (1): 17-23.YANG J, KANG J P, ZHANG X C. Principal component analysis of the effect of potato flour on noodle quality[J].Science and Technology of Cereals, Oils and Foods, 2019, 27(1): 17-23.

Analyzing the Suitability and Quality of Potato Varieties (lines) from Qinghai Province for the Production of Fried Potato Fries

ZHANG Qing-qing1,2, KUANG Ji-wei2,3, DANG Bin2,3, YANG Xi-juan2,3
(1. College of Agriculture and Animal Husbandry, Qinghai University, Xining, Qinghai 810016, China;2. Key Laboratory of Agricultural Product Processing on Qinghai-Tibetan Plateau, College of Agricultural and Forestry Sciences, Qinghai University, Xining, Qinghai 810000, China; 3. Laboratory of Qinghai-Tibetan Plateau Germplasm Resources Research and Utilization, Qinghai Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Xining, Qinghai 810000, China)

Abstract: The objective of this study was to assess the differences in the quality of fried potato fries across various potato varieties (lines) in Qinghai Province, as well as to identify suitable potato varieties (lines) for the production of fried potato fries. Twenty-one representative potato varieties (lines) were selected as raw materials for the production of fried potato fries, and then their fundamental nutritional attributes and quality characteristics were evaluated. The suitability of the fried potato fries was assessed using principal component analysis, correlation analysis, and iterative clustering. The results revealed considerable differences in the nutritional indicators among different potato varieties (lines) in Qinghai Province. Principal component analysis identified five principal components, which accounted for 86.43% of the cumulative variance contribution rate. Leveraging the comprehensive scores from iterative clustering, three suitable potato varieties (lines) for processing fried potato fries were identified, namely, Qingshu 15, Qingshu 14, and Qing 11-2-9. Evaluation of their palatability characteristics demonstrated that the fried potato fries exhibited a crispy exterior and tender interior texture (sensory score of 62~73), favorable chewiness (52~53), and bright color (a* value of 4.0~6.5), aligning with practical applications. The results achieved efficient utilization of potato processing in Qinghai Province, which could meet consumer demand, and provided a theoretical basis for potato quality improvement and special variety breeding.

Key words: potato fried fries; suitability study; quality evaluation; principal component analysis; iterative clustering

中图分类号:TS201.1;S-3

文献标识码:A

文章编号:1007-7561(2024)04-0152-09

网络首发时间:2024-06-18 16:53:59

网络首发地址:https://link.cnki.net/urlid/11.3863.TS.20240618.1033.002

DOI: 10.16210/j.cnki.1007-7561.2024.04.019

张青青, 邝吉卫, 党斌, 等. 青海省马铃薯品种(系)用于油炸薯条加工的适宜性及品质分析[J]. 粮油食品科技, 2024, 32(4): 152-160.

ZHANG Q Q, KUANG J W, DANG B, et al. Analyzing the suitability and quality of potato varieties (lines) from Qinghai province for the production of fried potato fries[J]. Science and Technology of Cereals, Oils and Foods, 2024, 32(4): 152-160.

收稿日期:2024-01-06

基金项目:青海省科技厅创新平台建设项目(2022-ZJ-T04)

Supported by: Qinghai Provincial Department of Science and Technology Innovation Platform Construction Project (No. 2022-ZJ-T04)

作者简介:张青青,女,1999 年出生,在读硕士生,研究方向为农产品加工及贮藏工程。E-mail: 2483919985@qq.com

通信作者:杨希娟,女,1980 年出生,博士,研究员,研究方向为农产品加工及贮藏工程。E-mail: yxjdb@qq.com

备注:本文的彩色图表可从本刊官网(http//lyspkj.ijournal.cn)、中国知网、万方、维普、超星等数据库下载获取。