王寧寧，彭春娥，史 磊，丁 軍，許 彤，孫秀麗，王慶彬,*

（1.山東宇泰生物種業(yè)有限公司，山東泰安 271000；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，農(nóng)產(chǎn)品加工與營養(yǎng)研究所，山東濟南 250100）

甘薯（Ipomoea batatas（L.） Lam），俗稱紅薯、地瓜、番薯等，是旋花科一年生或多年生草本植物[1]。甘薯塊根既是儲藏養(yǎng)分的器官，又是營養(yǎng)繁殖的器官，富含淀粉、蛋白質(zhì)、多種纖維素和礦物質(zhì)等[2]。根據(jù)塊根的不同用途，甘薯可以分為鮮食型、淀粉型和加工型，根據(jù)肉色的不同分為白肉甘薯、黃肉甘薯、紫肉甘薯等[3]。對于鮮食型品種而言，色香味俱佳、感官品質(zhì)個性化突出的品種稀少，能夠進行特色化發(fā)展的品種不多[4]，將甘薯育種計劃重點轉(zhuǎn)移到消費者喜歡的性狀上，已經(jīng)被證明是一個有價值的策略[5-6]，紫薯富含花青素、多糖、膳食纖維等營養(yǎng)成分，符合人們對健康功能食品追求的潮流，越來越引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。然而，對于紫薯的研究多集中在其功能物質(zhì)花青素的生物活性、分離提取以及再加工利用上[7]，鮮有在感官方面的研究報道。

不同的熟制方式對熟紫薯品質(zhì)的影響不同，蒸制、烤制、微波是甘薯常用的烹飪方法[8-9]。Nicoletto等[10]發(fā)現(xiàn)蒸制后甘薯的麥芽糖、咖啡酸和綠原酸濃度增加最為顯著，微波對甘薯品質(zhì)的影響不顯著；Tsai 等[11]確定了甘薯最佳烘烤時間和主要風(fēng)味物質(zhì)。Wei 等[12]發(fā)現(xiàn)蒸煮降低了淀粉含量，提高了還原糖含量，特別是麥芽糖含量，但對非還原糖含量無顯著影響，烘焙對淀粉減少效果最小。上述研究主要集中在黃肉甘薯研究中，對紫薯研究甚少，尤其是品種、熟制方式、理化指標變化與紫薯感官評價之間的關(guān)系不清晰，主要影響因素不明確，缺乏相應(yīng)的評價模型方法體系。

紫薯感官品質(zhì)是一個復(fù)雜的多因素互作綜合體系，僅通過單項指標不能直觀、準確地評價紫薯感官品質(zhì)。偏最小二乘回歸分析（Partial Least Squares Regression，PLSR）能夠揭示理化特性與感官屬性的關(guān)系，預(yù)測感官屬性的變化[13]，是一種多元統(tǒng)計分析方法。本文以三個紫薯品種為實驗組，以普薯32 號為陽性對照，選取蒸制、烤制和微波三種熟制方式進行加工，通過測定甘薯水分、淀粉、糖等理化指標及感官評價，結(jié)合PLSR 和相關(guān)性分析研究紫薯理化特性和感官評價的相關(guān)性，確定影響紫薯感官品質(zhì)的主要因素和不同紫薯的最佳熟制方式，建立紫薯感官預(yù)測模型，為紫薯感官品質(zhì)的優(yōu)化和選種育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

四個甘薯品種分別為泰紫薯1 號（山東宇泰生物種業(yè)有限公司提供），紫羅蘭、越南小紫薯、普薯32 號（網(wǎng)絡(luò)購買，產(chǎn)地均為廣西）；D-（-）-果糖、D-（+）-葡萄糖、D-（+）-蔗糖 東京化成工業(yè)株式會社（TCI）；D-（+）-麥芽糖 壇墨質(zhì)檢-標準物質(zhì)中心；總糖測定試劑盒 北京索萊寶科技有限公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

XH-68 電地瓜爐 徐州旭弘食品機械有限公司；M1-211A 微波爐、C21-Simple101 電磁爐 美的集團有限公司；101-2A 電熱鼓風(fēng)干燥箱 天津市通利信達儀器廠；BSA124S 電子天平 賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；Synergy H1 全功能酶標儀 美國伯騰儀器有限公司；RID-20A 液相色譜儀 日本島津。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制作 選擇中等大小、無蟲眼、重量和表型相近的新鮮中果紫薯。分別制作成鮮樣、熟樣、凍干粉樣品。具體制作方式為：鮮樣是將新鮮紫薯切塊后攪碎成泥；烤制是將整個紫薯置于烤箱中250 ℃烤制30 min，再160 ℃烤制30 min，烤后去皮；蒸制是將整個紫薯放于蒸鍋中，水沸后蒸制40 min，熟后去皮；微波是將整個紫薯置于700 W 微波爐中高火烤制20 min。凍干粉是將鮮薯和熟薯分別切成約0.5 cm 厚的紫薯片，在-80 ℃冰箱預(yù)凍后，置于凍干機中真空冷凍干燥72 h 至恒重，取出粉碎，過100 目篩。采用四分法取樣[14]，儲存于-20 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 感官評價 集中和家庭感官評價參考Chan等[15]方法略有改動。集中感官評定小組由6 男6 女組成，分別將烤制、蒸制、微波樣品切成約1 cm 厚的薄片于盤中，使用三位數(shù)字隨機編號，由感官小組成員盲評，感官評價標準（表1）中項目各權(quán)重為：外觀15%、香味10%、甜度40%、質(zhì)地20%、纖維感15%，根據(jù)權(quán)重計算加權(quán)總分作為總分，總分=外觀×15%+香味×10%+甜度×40%+質(zhì)地×20%+纖維感×15%。評定過程中，成員不得交流，組與組之間使用清水漱口。家庭感官實驗包括16 組家庭，共計34 名實驗對象，提前進行甘薯品質(zhì)特點、感官評價方法、感官品質(zhì)描述方法培訓(xùn)，將熟制好的樣品帶回家庭品嘗，按照喜好進行感官描述和排名，統(tǒng)計樣品正面評價比例及描述，進行繪圖。

表1 甘薯感官評分標準Table 1 Sweet potato sensory scoring criteria

1.2.3 水分含量測定 參考GB 5009.3-2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》[16]。

1.2.4 淀粉含量測定 參考陳鷹等[17]使用酸水解-二硝基水楊酸法（DNS）法測定。分別稱取鮮薯和熟制紫薯凍干樣各1.00 g 于兩個50 mL 離心管中，加入85%的乙醇8 mL，50 ℃水浴保溫30 min 后取出快速冷卻至室溫，4000 r/min 離心5 min，棄上清，沉淀重復(fù)清洗3 次。向沉淀中加入10 mL 6 mol/L HCL和14 mL 蒸餾水，振蕩混勻。水解完全后取出冷卻至室溫，過濾去雜，使用40% NaOH 中和濾液。取0.25 mL 淀粉提取液加入1.75 mL 蒸餾水和1.5 mL DNS 試劑，沸水浴5 min，冷卻后定容至25 mL，混勻，540 nm 測定吸光值。

1.2.5 還原糖測定 參考閔燕萍等[18]使用DNS 法測定。將鮮樣和熟樣攪碎成泥，每種樣品準確稱取1.00 g 于研缽中，加入少量蒸餾水，研磨勻漿后分別轉(zhuǎn)入25 mL 刻度試管中，沖洗研缽，定容至25 mL。80 ℃保溫30 min。5000 r/min 離心5 min，取上清，濾渣洗滌兩次，上清液集中在100 mL 容量瓶中定容，待測。取2 mL 還原糖提取液加入1.5 mL DNS試劑，沸水浴5 min，冷卻后定容至25 mL，混勻，540 nm 測定吸光值。

1.2.6 總糖測定 使用試劑盒測定，利用酸水解法，在堿性條件下DNS 與還原糖被還原成氨基化合物，在540 nm 測定吸光值。

1.2.7 可溶性糖測定 參考Tsai 等[11]使用高效液相色譜法并略有改動。將鮮樣和熟樣攪碎成泥，每種樣品稱取紫薯泥樣品10 g 低溫研磨成勻漿，分別加入30 mL 蒸餾水在60 ℃下超聲提取30 min，重復(fù)提取3 次后定容至100 mL，離心過濾。使用示差檢測器，色譜柱為YMC-Pack Polyamine II（250 mm×4.6 mm，I.D.S-5 μm，12 nm），流動相為乙腈:水=75:25，流速為1 mL/min，柱溫35 ℃，進樣體積20 μL。

1.3 數(shù)據(jù)處理

以上實驗測定重復(fù)三次，數(shù)據(jù)使用SPSS 25 進行方差分析，使用The Scrambler 10.4 進行偏最小二乘回歸分析，使用Origin 2019 進行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫薯集中和家庭感官評價分析

對不同熟制方式處理的不同品種紫薯進行感官評價，最終得分雷達圖如圖1 所示。感官總分前三名依次為蒸泰紫薯1 號、烤普薯32 號、烤泰紫薯1 號。外觀和香味得分最高的分別為烤泰紫薯1 號、烤普薯32 號，均為烤制處理，原因是在烘烤過程中，甘薯發(fā)生美拉德反應(yīng)從而產(chǎn)生了大量揮發(fā)性化合物，因此獲得更好的風(fēng)味和色澤[9,19]。甜度得分最高的是烤普薯32 號。質(zhì)地得分最高的是蒸泰紫薯1 號，肉質(zhì)軟糯粘滑無粉感，而得分最低的微波越南小紫薯則干面、粉感明顯，這與較高的淀粉含量有關(guān)[20]。纖維感得分最高和最低的分別是烤普薯32 號、微波紫羅蘭，這與品種和熟制方式有關(guān)。根據(jù)感官評價，泰紫薯1 號、紫羅蘭、越南小紫薯、普薯32 號最佳熟制方式分別為蒸制、烤制、蒸制、烤制。三種熟制方式下越南小紫薯的感官評價得分均較低，因此在后續(xù)的家庭感官試驗中去除越南小紫薯。

圖1 紫薯的集中感官評價得分雷達圖Fig.1 Radar chart of concentrated sensory evaluation score of purple sweet potato

為了解消費者對不同紫薯的關(guān)鍵喜好屬性，進行了家庭感官實驗，在家庭環(huán)境下對不同樣品進行感官情感描述[21]（圖2）。蒸泰紫薯1 號的正面評價最多，有69.23%的受試者作出了味甜、水分足、軟糯、色澤好、好吃、味香等描述，有30.77%的受試者作出了無香味、有點噎人、略干的評價。由情緒分析可以得到，甜度高、水分充足、軟糯、顏色鮮亮、香氣濃郁等是消費者普遍喜好的感官特征，味道和質(zhì)地是決定感官評價中喜好程度的驅(qū)動型屬性[22]。因此進一步測定可能影響味道和質(zhì)地的理化指標。

圖2 家庭感官實驗中偏好驅(qū)動因素的情緒分析Fig.2 Emotional analysis of preference drivers in family sensory experiment

2.2 不同熟制方式處理的紫薯基本指標分析

不同熟制處理的紫薯水分、淀粉以及糖含量結(jié)果如表2 所示。熟制后紫薯的水分含量降低，這與前人結(jié)果一致[23]。蒸制對水分含量的影響最小，原因可能是加熱過程中水蒸氣有利于紫薯水分的保持，而進行烤制和微波時，紫薯暴露在高溫環(huán)境下，水分流失嚴重[24]。鮮薯的水分含量由高到低依次為泰紫薯1 號>普薯32 號>越南小紫薯>紫羅蘭，在熟制后，泰紫薯1 號水分含量均高于其他三個品種，保持了較高的水分含量。

表2 不同熟制方式的紫薯水分、淀粉、還原糖及總糖含量Table 2 Moisture, starch, reducing sugar and total sugar content of purple sweet potato in different cooking methods

熟制后紫薯淀粉含量顯著降低（P<0.05），原因是在熟制過程中，淀粉在淀粉酶的作用下轉(zhuǎn)化為還原糖[25]。鮮薯淀粉含量從高到低依次為紫羅蘭>越南小紫薯>普薯32 號>泰紫薯1 號。在所有熟制方式中，蒸制對淀粉含量影響最大，原因可能是蒸制時，熱量從外層逐漸向內(nèi)部傳遞，因此β-淀粉酶活力充分釋放，將淀粉分解為還原糖[26]。在所有品種中，普薯32 號的淀粉含量下降幅度最大，越南小紫薯在熟制后表現(xiàn)出了高淀粉含量，這與感官評價中質(zhì)地得分一致。

所有品種鮮薯還原糖含量均高于5.20%，品種間無顯著差異（P>0.05），熟制后還原糖含量顯著增加（P<0.05），但是造成淀粉下降最顯著的熟制方式，并未使還原糖上升最顯著，這說明淀粉分解與還原糖增加并非一一對應(yīng)。有研究表明，熟制后的還原糖一部分來自于鮮薯還原糖，一部分來自熟制過程中淀粉的分解，因此除了淀粉酶外還有其他影響還原糖含量的因素[27]。鮮薯還原糖從高到低依次為泰紫薯1 號>普薯32 號>紫羅蘭>越南小紫薯?？局?、蒸制、微波后還原糖含量最高的品種均為普薯32 號。

除了還原糖外，還進行了總糖含量測定，以探究其與甜度的關(guān)系。鮮薯總糖含量從高到底依次為紫羅蘭>越南小紫薯>普薯32 號>泰紫薯1 號，結(jié)合還原糖數(shù)據(jù)可推測，紫羅蘭和越南小紫薯非還原性糖含量較高。紫薯中還原糖主要含有葡萄糖、果糖、麥芽糖，非還原糖主要含有蔗糖、低聚糖和糊精，可溶性糖包括葡萄糖、果糖、麥芽糖和蔗糖[28]，為進一步探究不同糖對甘薯感官甜度的貢獻，進行了可溶性糖的測定。

2.3 不同熟制方式處理前后紫薯可溶性糖變化

可溶性糖標準品的色譜圖和回歸方程如圖3 和表3 所示。不同品種紫薯熟制后可溶性糖總量的變化如圖4 所示。鮮薯中可溶性糖總量從高到低依次為普薯32 號>紫羅蘭>泰紫薯1 號>越南小紫薯，對泰紫薯1 號、紫羅蘭、越南小紫薯可溶性糖含量影響最大的方式為烤制，對普薯32 號影響最大的方式為微波。熟制后，可溶性糖總量從高到低依次為普薯32 號>紫羅蘭>越南小紫薯>泰紫薯1 號?？扇苄蕴前€原糖，若將可溶性多糖定義為除了還原糖之外的可溶性糖，結(jié)合還原糖結(jié)果，推測熟制后紫羅蘭和越南小紫薯的可溶性多糖增加較多。

圖3 可溶性糖標準品代表性色譜圖Fig.3 Representative chromatogram of soluble sugar standards

圖4 不同品種、不同熟制方式紫薯的可溶性糖總量Fig.4 Total soluble sugar of purple sweet potato with different varieties and different cooking methods

表3 可溶性糖標準品的回歸方程和相關(guān)系數(shù)Table 3 Regression equation and correlation coefficient of soluble sugar standards

可溶性糖含量如圖5 所示，鮮薯的可溶性糖以蔗糖為主，平均占總可溶性糖的63.23%。麥芽糖主要在熟制后大量增加，成為熟薯可溶性糖的主要部分，平均占總可溶性糖的67.83%，這與前人研究結(jié)果一致[12,28-29]。泰紫薯1 號、越南小紫薯、普薯32 號在熟制后果糖和葡萄糖含量降低，蔗糖和麥芽糖含量增加。紫羅蘭在微波、烤制后四種可溶性糖含量均表現(xiàn)增加趨勢，蒸制后果糖、葡萄糖含量降低。總體來說，果糖和葡萄糖受熟制方式的影響弱于蔗糖和麥芽糖，為了明確影響感官甜度的主要糖類，本文進行了相關(guān)性分析。

圖5 不同品種、不同熟制方式紫薯的可溶性糖含量Fig.5 Soluble sugar of purple sweet potato with different varieties and different cooking methods

2.4 相關(guān)性分析

由感官情緒描述可知，水分、甜度、質(zhì)地是消費者關(guān)注的感官指標。根據(jù)各指標相關(guān)性（表4）可知，水分與淀粉含量呈現(xiàn)極顯著的負相關(guān)性（P<0.01），與還原糖含量、果糖和葡萄糖含量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)性（P<0.01）。在甘薯品質(zhì)評價中，通常以鮮薯可溶性總糖含量作為甜度評價的主要指標，但對于此并無定論。有研究表明鮮薯可溶性糖含量與食味無關(guān)或僅有極其微弱的正相關(guān)性[30-31]，也有研究表明鮮薯可溶性糖與產(chǎn)品甜度呈顯著或極顯著的正相關(guān)性，與烘烤食味總評呈顯著正相關(guān)性[32]。在本研究中，感官甜度與鮮薯可溶性糖相關(guān)性大于熟薯可溶性糖，與還原糖（果糖、葡萄糖）呈現(xiàn)極顯著相關(guān)性（P<0.01）。此外，甜度還與水分呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)性（P<0.01），與淀粉呈現(xiàn)極顯著負相關(guān)性（P<0.01）。質(zhì)地與水分、還原糖（果糖、葡萄糖）呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與淀粉含量呈現(xiàn)極顯著負相關(guān)性（P<0.01），有研究表明，糖對于熟制后軟糯細膩的質(zhì)地同樣有良好貢獻[33]。

表4 紫薯指標間相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of sweet potato indexes

2.5 紫薯理化指標和感官評價間的PLSR 分析

以水分含量、淀粉、還原糖、總糖、果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖為自變量（X），以感官評價各指標為因變量（Y）進行偏最小二乘回歸分析，圖6 為載荷圖。位于同一象限內(nèi)，距離越近的樣本之間相關(guān)性越強[34]，圖中內(nèi)橢圓代表R2=0.5，外橢圓代表R2=1，所有樣本點均落在兩個橢圓內(nèi)說明模型具有預(yù)測能力[35]。果糖、水分含量與各感官評價指標同在第一象限，果糖、葡萄糖、還原糖與感官指標的距離較近，說明與感官品質(zhì)有較大相關(guān)性。淀粉含量與感官指標距離較遠，與感官指標呈現(xiàn)負相關(guān)性，這與相關(guān)性分析結(jié)果一致。感官指標中，甜度和質(zhì)地距離總分最近，說明這兩個指標是與總分相關(guān)性最大的指標，而外觀是與總分相關(guān)性最弱的指標，這與相關(guān)性分析結(jié)果一致。

圖6 紫薯化學(xué)指標與感官評價間的PLSR 載荷圖Fig.6 PLSR plot of chemical indices and sensory evaluation of purple sweet potato

3 結(jié)論

對不同熟制方式處理的不同紫薯的感官評分、水分、淀粉、糖含量進行了測定，由感官實驗可知，甜度高、水分充足、軟糯、香氣濃郁是消費者喜好的特征，感官得分最高和最低的處理分別為蒸泰紫薯1 號和烤越南小紫薯，總分分別為7.45 和5.03。由理化指標測定得出，熟制后水分和淀粉含量顯著下降（P<0.05），總糖和還原糖含量顯著上升（P<0.05），蒸制對水分影響最小，對淀粉影響最大，烤制對還原糖影響最大，而微波對還原糖的影響最小。蔗糖和麥芽糖在熟制后呈上升趨勢，果糖和葡萄糖受熟制方式和品種的影響呈現(xiàn)不同的變化趨勢。PLSR 結(jié)合相關(guān)性分析得出，感官評價與水分、還原糖（果糖、葡萄糖）呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與淀粉呈極顯著負相關(guān)關(guān)系（P<0.01）。與熟薯相比，感官總分與鮮薯可溶性糖的正相關(guān)性更大。綜上，通過相關(guān)性分析結(jié)合PLSR 分析法，可以建立甘薯感官預(yù)測模型，篩選可以鑒定感官品質(zhì)的指標。水分、還原糖（果糖、葡萄糖）、淀粉是探究甘薯感官品質(zhì)的重要指標。根據(jù)感官評價總分，確定不同品質(zhì)紫薯的最佳熟制方式，泰紫薯1 號和越南小紫薯最適合蒸制，紫羅蘭和普薯32 號最適合烤制。