楊 妍，白建明，姚春光，李先平

（云南省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，昆明 650205）

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）在市場上可作鮮食，冷凍炸薯條，薯片或罐頭等，其中薯條作為受歡迎的咸味小吃已有150年之久，其在美國幾乎占馬鈴薯市場銷售總額的三分之一。2012～2013年，美國收獲的馬鈴薯中三分之一加工成冷凍薯條，貿(mào)易總額超過16億美元。中國是世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國，但馬鈴薯加工率很低，每年需從美國進口大量的冷凍薯條。傳統(tǒng)上，薯條只在大型酒店作為奢侈品在中國出售，但隨著美國快餐業(yè)在中國開設(shè)餐館，薯條以及其他快餐開始受到歡迎［1～3］。

馬鈴薯薯條的品質(zhì)評價包括含油量、含水量、顏色、質(zhì)地和風味等指標［4］。薯條的品質(zhì)主要是通過炸條的顏色和質(zhì)地來衡量：松脆的外殼和輕粉面的肉質(zhì)是理想的質(zhì)地特性，而淺奶油色到金黃色是最佳的炸條顏色［5，6］。此外，眾所周知人們對富含碳水化合物的加工食品，特別是油炸馬鈴薯制品中丙烯酰胺含量較為擔憂，這也間接影響到馬鈴薯薯條的品質(zhì)評價［7］。馬鈴薯油炸是造成丙烯酰胺暴露的主要原因之一，研究表明炸薯條即食其丙烯酰胺含量的基準水平為500μg/kg［8，9］。

影響馬鈴薯薯條加工品質(zhì)的主要有薯形（塊莖長寬比＞1.5）、塊莖大小（170 g＜塊莖＜300 g）、還原糖含量（＜0.03%）、干物質(zhì)和淀粉含量（1.080＜水比重＜1.095）、風味（薯香味）、耐貯性（抗低溫糖化）、抗病蟲害等指標。中國農(nóng)業(yè)部制定了薯片和薯條的行業(yè)標準《加工用馬鈴薯油炸》（NY/T 1605-2008），對薯片和薯條的感觀指標、理化指標、風味和衛(wèi)生指標等進行了規(guī)定［68］。但一個品種是否適宜薯條加工還是要通過油炸試驗對其品質(zhì)及風味進行直觀評價，最后提供給薯條加工企業(yè)進行評價認可。麥當勞針對馬鈴薯薯條的外觀、質(zhì)地及風味等三個方面制定有嚴格的“黃金標準”，只有達到其標準的品種才能作為原料品種供應(yīng)。綜合國內(nèi)外文獻，影響馬鈴薯薯條加工品質(zhì)的主要因素有薯條顏色、質(zhì)地和丙烯酰胺含量等三個方面。

1 顏色

油炸馬鈴薯產(chǎn)品最重要的質(zhì)量參數(shù)之一是顏色，這與消費者的感知密切相關(guān)［10］。消費者對顏色的評價較為苛刻，并且顏色經(jīng)常是他們選擇或拒絕薯片的依據(jù)。炸薯條呈淺金褐色，是由于美拉德反應(yīng)（Maillard reaction）在高溫下褐變造成的，這還取決于還原糖和蛋白質(zhì)的含量、煎炸溫度和時間［11，12］。美拉德反應(yīng)不僅改善了果皮的色澤，而且有助于提升油炸的風味［13］。馬鈴薯中的非酶褐變是氨基酸和還原糖之間美拉德反應(yīng)的結(jié)果，但過度的褐變會導致薯條、土豆泥和薯片等產(chǎn)品的顏色和風味變差。在馬鈴薯加工過程中，控制褐變是必不可少的，因為劣質(zhì)產(chǎn)品必須丟棄或作為較低檔次的商品出售［14］。因此應(yīng)對美拉德反應(yīng)加以限制，在加工或熱燙之前，通過對土豆進行處理，以降低馬鈴薯的含糖量［15］。

Talburt和Smith［16］討論了影響還原糖含量的因素，其中最重要的是貯藏過程：馬鈴薯低溫貯藏時，還原糖含量增加，加工時人們使用熱水熱燙浸出還原糖和氨基酸來控制油炸產(chǎn)品的褐變。貯藏期的馬鈴薯塊莖的生化和生理變化對薯條的色澤也有不同的影響。淀粉不可逆地轉(zhuǎn)化為糖導致還原糖增加是變化之一，從而嚴重影響了薯條的顏色。馬鈴薯塊莖在10℃保存8個月，會產(chǎn)生大量的天冬氨酸和谷氨酰胺，而這些氨基酸是美拉德反應(yīng)的底物，結(jié)果就會導致薯條變色［17～19］。馬鈴薯塊莖長期貯藏的另一個結(jié)果是細胞膜被破壞，導致了結(jié)構(gòu)解體和可溶性成分的浸出。這將使可溶物在熱燙過程中更容易通過細胞溶質(zhì)，從而改變了加工馬鈴薯制品的顏色質(zhì)量［20，21］。因此，加工用馬鈴薯的貯藏時間和貯藏溫度也應(yīng)嚴格控制。

2 質(zhì)地

質(zhì)地是除了顏色外影響薯條品質(zhì)的最重要因素之一。薯條具有不均勻的質(zhì)地，內(nèi)部和外部的質(zhì)地應(yīng)結(jié)合在一起考慮［22］。優(yōu)質(zhì)炸薯條的質(zhì)地由兩部分組成：脆的外皮；約1～2 mm（取決于煎炸時間和溫度）和潮濕柔軟的內(nèi)部，如煮熟的馬鈴薯。在結(jié)構(gòu)意義上，外殼可以被描述為有點堅硬的海綿，部分被油填滿。外殼大部分是由空隙構(gòu)成的，它是由水分含量很低的皺縮細胞制成的，隨煎炸時間和溫度的變化而變化［23～25］。共聚焦掃描激光顯微照片顯示，外殼中的油就像一個“雞蛋盒”，包圍著完整的脫水馬鈴薯細胞。內(nèi)部，或者說內(nèi)芯，可以用堅實、細膩和柔軟來描述。硬度是馬鈴薯塊莖在加工過程中發(fā)生的化學、物理和結(jié)構(gòu)三大變化所造成的結(jié)果［26～29］。首先，淀粉變得糊化；其次，細胞壁被削弱，伴隨著細胞通透性的增加；最后，相鄰細胞間的細胞間粘附減少。這些變化的強度取決于溫度，如加工過程中的溫度和處理時間?！凹毮伓取笔怯脕肀磉_舌頭上一種顆粒狀的口腔感覺的術(shù)語［30～32］。煮熟的土豆質(zhì)地碎裂，易于分解，但保持其形狀。人們通常不喜歡在舌頭上有濕和糊狀感覺的炸薯條（即濕潤的質(zhì)地）［27］。

影響炸薯條脆度的主要結(jié)構(gòu)特征是含水量、吸油率、淀粉含量及其在組織中的分布。影響脆化度的其他主要因素與生產(chǎn)過程有關(guān)：預干燥和標準煎炸條件［33，34］。非淀粉多糖（non-starch polysaccharides，NSP）和木質(zhì)素是除淀粉外影響馬鈴薯質(zhì)地結(jié)構(gòu)的主要成分，占馬鈴薯非淀粉干物質(zhì)含量的一半以上。研究熟馬鈴薯的細胞結(jié)構(gòu)后發(fā)現(xiàn)，質(zhì)地的變化是由受損的中間層和細胞壁以及淀粉糊化引起的。這些化合物不僅會影響產(chǎn)品的營養(yǎng)價值，而且還會影響產(chǎn)品的感官特性，尤其是質(zhì)地。薯條加工中的一些技術(shù)參數(shù)對NSP和木質(zhì)素的含量和組成也有影響［35～38］。Go?ubowska［39］研究表明，漂白和煎炸是影響馬鈴薯NSP和木質(zhì)素含量變化的主要過程。果膠和纖維素是對炸薯條質(zhì)地影響最大的物質(zhì)。

在油炸過程中，當表面溫度達到100℃時，表層水開始蒸發(fā)。隨著表面干涸，蒸發(fā)水的范圍向薯條中心轉(zhuǎn)移，形成多孔的外殼。水蒸氣從核心遷移，使外殼多孔，當多孔和低水分外殼發(fā)生變形時，會產(chǎn)生大量裂縫［40，41］。據(jù)報道，外殼80%的體積是空隙組成的，這決定了薯條的脆性［42］。此外，糊化淀粉和細胞間薄層的破裂會在核心產(chǎn)生軟而熟的馬鈴薯質(zhì)地，這就形成了理想的薯條質(zhì)地［43］。

3 丙烯酰胺

瑞典國家食品管理局（Swedish National Food Administration，SNFA）和斯德哥爾摩大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，丙烯酰胺存在于富含碳水化合物的食物中，如炸薯條和薯片［44］。這一發(fā)現(xiàn)引起了人們對這一領(lǐng)域的極大興趣并開展了一些研究。有研究表明，丙烯酰胺是一種副產(chǎn)品，當富含碳水化合物的食物在120℃以上的高溫下油炸、烘焙或烘烤時，就會形成丙烯酰胺［45］。據(jù)報道，在不同的食品中，炸薯條、薯片和其他涉及油炸或烤箱烹飪的馬鈴薯制品中，丙烯酰胺含量最高［46］。

美拉德反應(yīng)是淀粉類食品中丙烯酰胺生成的主要原因。目前有研究表明，丙烯酰胺的生成與美拉德反應(yīng)有密切的關(guān)系。美拉德反應(yīng)導致加工食品中的褐變和丙烯酰胺的形成，丙烯酰胺的生成起始于大約120℃，在160到180℃之間急劇增加。當加熱時，除美拉德反應(yīng)外，脫羧天冬酰胺（3-氨基丙酰胺）在不含還原糖的情況下，也能產(chǎn)生丙烯酰胺［47～50］。馬鈴薯中含有大量的天冬酰胺和還原糖，通常通過煎炸或烘烤來食用，所有這些因素都導致在馬鈴薯制品中形成丙烯酰胺，這也解釋了油炸/加熱馬鈴薯制品中丙烯酰胺含量偏高的原因［48］。據(jù)報道，在一定的時間里，馬鈴薯中的糖含量受品種和存儲條件的影響比其他任何因素更多［51］。馬鈴薯品種對丙烯酰胺的形成有顯著影響，因此，品種選擇和品種改良對于降低加工馬鈴薯制品中丙烯酰胺含量具有重要意義［52］。貯藏條件對馬鈴薯塊莖中糖和游離氨基酸含量的影響主要是貯藏溫度和貯藏時間。大多數(shù)研究認為，在8～12℃貯藏是保持馬鈴薯中還原糖含量較低或為可接受的最佳貯藏溫度［53，54］。儲存期為6個月的馬鈴薯中的丙烯酰胺含量有少量的增加，而儲存6個月后丙烯酰胺含量則大幅度的增加［55］。因此，Elmore等［52］建議馬鈴薯應(yīng)在2～6個月的最佳貯藏時間內(nèi)加工。薯條加工型馬鈴薯新品種選育的一個重要指標就是把塊莖分別儲藏1～6個月后再進行炸條試驗，評價其低溫抗糖化能力。

4 小結(jié)

馬鈴薯新品種的開發(fā)和商業(yè)化是一個漫長的過程，但卻是提高薯條品質(zhì)最有效的方法，最終會為減少丙烯酰胺含量提供有效的解決方案。品種的選擇對薯條品質(zhì)起著決定性作用，優(yōu)質(zhì)的馬鈴薯品種是生產(chǎn)馬鈴薯薯條的基礎(chǔ)［56］。近年來，通過從國外引進和我國馬鈴薯育種單位的選育，在生產(chǎn)和加工上推廣了一些適宜炸條的品種，這些品種的應(yīng)用，進一步推動了薯條加工業(yè)的發(fā)展［59］。薯條加工對馬鈴薯的要求較高，除了對塊莖感官指標有要求外，對理化指標也有嚴格的要求。馬鈴薯塊莖中的還原糖含量直接影響薯條的品質(zhì)和顏色，適合炸薯條的品種要求薯形長橢圓、淀粉和干物質(zhì)含量高、還原糖含量低。目前國際上滿足美國麥當勞油炸薯條“黃金標準”的主要品種有夏波蒂（Shepody）、褐色布爾班克（Russet Burbank）等老品種和美國近年選育的Ranger Russet，Umatilla Russet，Clearwater Russet，Blazer Russet和Ivory Russet等薯條加工專用型新品種，這些品種還原糖含量較低而淀粉含量高，適宜制作馬鈴薯薯條制品［60～62］。此外，還有一些國內(nèi)馬鈴薯育種單位選育的品種也是馬鈴薯炸條的優(yōu)質(zhì)品種，如鄂馬鈴薯3號還原糖含量為0.11%，適宜薯條加工［63，64］；云薯401干物質(zhì)含量高，還原糖含量低，是適宜馬鈴薯薯條加工的優(yōu)良品種［65］。田春雨［66］對薯條加工型馬鈴薯品種進行了篩選，其中除上述已經(jīng)提到的品種外還有中薯16號、冀張薯4號適宜馬鈴薯薯條加工。因此，完善品質(zhì)育種的理論和技術(shù)體系，對于馬鈴薯品質(zhì)的遺傳改良，培育馬鈴薯優(yōu)質(zhì)新品種，提高馬鈴薯加工產(chǎn)品質(zhì)量，滿足人們?nèi)找嬖鲞M的營養(yǎng)和健康需求具有重要意義［57］。

馬鈴薯品種的遺傳特性決定了其丙烯酰胺含量的高低。此外油炸工藝對丙烯酰胺的含量以及美拉德反應(yīng)引起的褐變、質(zhì)地和風味的變化都有很大的影響［58］。因為接近美拉德反應(yīng)結(jié)束時較低的溫度可能會減少丙烯酰胺的生成［59］，因此應(yīng)控制油炸時間和油溫，以降低丙烯酰胺含量，油炸溫度不應(yīng)超過170℃。油炸的目的是進一步去除薯條水分，使薯條淀粉糊化，改變其外部質(zhì)地并產(chǎn)生特殊的風味，油炸溫度和時間的增加會顯著提高薯條的酥脆性，降低薯條的水分含量［67］。油炸方式、油型、油溫及油炸時間的選取應(yīng)綜合考慮薯條的品質(zhì)及食品的安全等因素［56］。