趙國欣，趙永崗

(鄭州工程技術(shù)學(xué)院 分析測試中心，河南 鄭州 450044)

山藥是一種傳統(tǒng)的藥食同源植物，《神農(nóng)本草經(jīng)》中記載其具有“主治傷中，補虛羸、除寒熱邪氣、益氣力、長肌肉。久服耳聰目明，經(jīng)身不饑延年”的功效[1]。據(jù)統(tǒng)計，世界上現(xiàn)存600余種山藥，其中93種產(chǎn)自中國[2]。在中國，山藥多產(chǎn)于河北、河南、山東和云南等地。因品種、產(chǎn)地、氣候等影響因素不同，各品種山藥的營養(yǎng)成分差異較大[3]，口感差異也較大。

智能感官技術(shù)具有識別度高、穩(wěn)定性好、客觀性強、方便快捷等特點，能有效協(xié)助人類對食品進行區(qū)分[4]。質(zhì)構(gòu)分析作為智能感官分析的代表，近年來在食品分析中的應(yīng)用越來越廣泛[5-7]。質(zhì)構(gòu)分析主要是對產(chǎn)品與人們感覺相關(guān)的機械特性進行測量評估，用來分析食品的脆性、硬度、嫩度、黏性、咀嚼性、內(nèi)聚性、彈力、拉伸強度、穿透度、抗壓強度等各項物理指標(biāo)。

本實驗通過對生山藥的表皮與果肉進行穿透實驗來測定生山藥的硬度，并以此判斷其可運輸性(即在運輸過程中是否易受外力損傷)。對熟山藥則進行對口感影響比較大的硬度、彈性、黏附力、內(nèi)聚性、咀嚼性及膠著性的全質(zhì)構(gòu)分析(Texture profile analysis TPA)，從而對比不同品種山藥口感的差異。

1 材料與方法

1.1 儀器

BROOKFIELD CT3質(zhì)構(gòu)儀：美國BROOKFIELD公司，TA-39、TA-41探頭，TA-BT-KIT夾具基臺。

1.2 材料

本實驗所用山藥來自不同產(chǎn)地，其名稱、產(chǎn)地及外形如表1所示。

表1 不同品種山藥產(chǎn)地及外形

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

分別取7種山藥中形態(tài)較為標(biāo)準(zhǔn)者，清洗干凈。果肉硬度實驗取山藥中段制成長度2 cm的圓柱體，探頭插入方向為山藥生長方向。

表皮硬度實驗取山藥中段，切成2 cm的圓段，并從中間切開，測試時切面朝下，表皮朝向探針。

熟山藥取山藥果肉中心位置，制成2 cm直徑的圓柱體，分別在水沸騰后以1000 w功率煮10 min，然后取出放至室溫(10 min)進行測試，測試時探頭插入方向為橫截面方向。

1.3.2 實驗條件

不同測試項目對應(yīng)的儀器操作條件見表2。其他參數(shù)保持一致：目標(biāo)(探頭插入深度)：5.0 mm；測試速度：1.00 mm/s；返回速度：1 mm/s。

表2 不同測試項目對應(yīng)的質(zhì)構(gòu)參數(shù)

2 結(jié)果與討論

本文分別從硬度、彈性、黏附力、內(nèi)聚性、咀嚼性及膠著性等方面對比7類山藥的TPA特征。圖1～圖7為不同品種熟山藥的TPA圖，從圖1中可以看出幾種山藥質(zhì)構(gòu)特性略有差異。

圖1 菜山藥的TPA圖

圖2 金秤砣山藥的TPA圖

圖3 牛腿山藥的TPA圖

圖4 水山藥的TPA圖

圖5 鐵棍山藥的TPA圖

圖6 細毛山藥的TPA圖

圖7 小白嘴山藥的TPA圖

2.1 硬度

硬度感官定義為牙齒間用來壓迫山藥所需的最大力，即壓縮實驗或TPA實驗中所需的最大力值。硬度的大小體現(xiàn)了山藥保持形狀的內(nèi)部結(jié)合力的大小。實驗分別測定了不同品種生山藥的果肉和表皮硬度，測定結(jié)果見圖8。從圖8可以直觀地看出表皮硬度從高到低依次是金秤砣山藥、鐵棍山藥、小白嘴山藥、細毛山藥、牛腿山藥、菜山藥以及水山藥；而果肉硬度從高到低依次是鐵棍山藥、細毛山藥、金秤砣山藥、小白嘴山藥、菜山藥、牛腿山藥以及水山藥。因此，結(jié)合表皮硬度、果肉硬度以及山藥外形來看，金秤砣山藥的可運輸性最佳，鐵棍山藥、小白嘴以及牛腿山藥次之，以上4種山藥在運輸過程中受到外力不易損傷折斷。細毛山藥、菜山藥的可運輸性比較一般，在運輸過程中需要一定的保護。由于水山藥的表皮硬度與果肉硬度均大幅低于其他山藥，因此在運輸過程中需要比較嚴(yán)格的保護措施。需要注意的是雖然鐵棍山藥的表皮與果肉硬度都很高，但是由于其體型細長，直徑僅為2.5 cm左右，是本次實驗所有山藥中最細的，因此在運輸過程中要在包裝的抗彎折性上做足夠的考慮。

圖8 不同品種山藥果肉與表皮硬度對照圖

同種山藥煮熟后,隨著放置時間的延長即溫度漸漸趨于室溫時，其硬度值也有變化。實驗發(fā)現(xiàn)：放置時間越長，即溫度值越低，其硬度值越高。原因可能為溫度降低的過程水分隨之揮發(fā)，山藥體積縮小，分子間距變小，因此山藥分子間內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得更加緊密。放置10 min后其硬度值趨于穩(wěn)定，故本實驗TPA測試均為山藥煮熟后放置10 min再進行。表3列出了不同品種山藥煮熟后的硬度、彈性、黏附力、內(nèi)聚性、咀嚼性及膠著性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)。從實驗結(jié)果可以看出：水山藥的水分含量較多，淀粉含量相對較少，因此在煮的過程中內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)變化相對不大。所以水山藥煮熟后仍然保留了高的硬度值。而細毛山藥和小白嘴山藥淀粉含量較高，煮熟后淀粉糊化，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得較為疏松，所以表現(xiàn)出了較低的第一循環(huán)硬度[8]。而金秤砣山藥和鐵棍山藥則在淀粉含量較高的同時內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)也較為緊密，所以第一循環(huán)硬度依然較高。

表3 不同品種熟山藥質(zhì)構(gòu)特性

2.2 彈性

彈性感官定義為連續(xù)2次咬樣品間樣品恢復(fù)的高度。同樣條件下，樣品恢復(fù)越高，彈性越好。彈性受蛋白質(zhì)含量等因素影響, 蛋白質(zhì)含量越高, 彈性越強。表3數(shù)據(jù)表明：鐵棍山藥，細毛山藥和金秤砣山藥蛋白質(zhì)含量高，彈性好；而水山藥和菜山藥蛋白質(zhì)含量低，彈性則較差。

2.3 黏附力

黏附力感官定義為牙齒克服與山藥接觸的吸引力所需的力，是指壓縮實驗過程中最大的負(fù)值力。它能反應(yīng)山藥分子間結(jié)合力的大小, 結(jié)合力越大, 黏附力越大。從表3可以看出：金秤砣山藥和鐵棍山藥由于組織結(jié)構(gòu)較為緊密且淀粉和蛋白質(zhì)含量較高表現(xiàn)出了較高的黏附力。感官上表現(xiàn)為口感較為緊實，比較粘牙。水山藥、細毛山藥、菜山藥和小白嘴山藥的黏附力均不高，表現(xiàn)在口感上就是口感較為滑嫩。

2.4 內(nèi)聚性

內(nèi)聚性表征組成樣品結(jié)構(gòu)的內(nèi)部鍵力。它的數(shù)學(xué)定義為TPA實驗第二循環(huán)壓縮功/第一循環(huán)硬度功。研究表明，內(nèi)聚性與樣品分子內(nèi)部的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)或交聯(lián)有關(guān)[9]。內(nèi)聚性是山藥抵抗外界因素的損傷并緊密連接，使自身保持完整的性質(zhì), 比值在0到1之間, 內(nèi)聚性越大，口感越細膩。由表3可知，幾種山藥內(nèi)聚性大小順序為：水山藥<菜山藥<牛腿山藥<小白嘴山藥<鐵棍山藥<細毛山藥<金秤砣山藥。金秤砣山藥、細毛山藥和鐵棍山藥內(nèi)部鍵力更大，內(nèi)聚性更高，口感更細膩。

2.5 咀嚼性

咀嚼性即所說的咬勁，表示咀嚼吞咽一個具有彈性的樣品所需的能量。它的數(shù)學(xué)定義為硬度、內(nèi)聚性、彈性三者的乘積。由于金秤砣山藥和鐵棍山藥內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，硬度較高，彈性較大，因此其咀嚼性較高，其他類型山藥咀嚼性則較低。

2.6 膠著性

膠著性是山藥被咀嚼時所表現(xiàn)出來的內(nèi)部結(jié)合力，反映了山藥細胞間的結(jié)合力大小。它的數(shù)學(xué)定義為硬度和內(nèi)聚性的乘積。金秤砣山藥，細毛山藥和鐵棍山藥內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)較為緊密，表現(xiàn)出較大的膠著性。

3 結(jié)論

結(jié)合表皮硬度值、果肉硬度值以及山藥外形來看，金秤砣山藥的可運輸性最佳；鐵棍山藥、小白嘴山藥以及牛腿山藥次之；細毛山藥、菜山藥的可運輸性一般，在運輸過程中需要采取一定的保護措施。

熟山藥TPA測試結(jié)果表明：金秤砣山藥和鐵棍山藥淀粉和蛋白質(zhì)含量較高，內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)較為緊密，因此表現(xiàn)出了較大的硬度、彈性、黏度、內(nèi)聚性、咀嚼性和膠著性等TPA指標(biāo)，口感上更加黏滑細膩。菜山藥水分含量較高，且分子結(jié)構(gòu)較為稀疏，因此TPA指標(biāo)都相對較小，口感上更加脆嫩。

智能感官技術(shù)的選擇可以更加科學(xué)客觀、穩(wěn)定地指導(dǎo)人類對食品品質(zhì)進行區(qū)分，幫助人類選擇更適合自己口感的食品。