不同品种山药的质构相关性研究

2020-09-11赵国欣赵永岗

中州大学学报 2020年4期

赵国欣，赵永岗

(郑州工程技术学院分析测试中心，河南郑州 450044)

山药是一种传统的药食同源植物，《神农本草经》中记载其具有“主治伤中，补虚羸、除寒热邪气、益气力、长肌肉。久服耳聪目明，经身不饥延年”的功效[1]。据统计，世界上现存600余种山药，其中93种产自中国[2]。在中国，山药多产于河北、河南、山东和云南等地。因品种、产地、气候等影响因素不同，各品种山药的营养成分差异较大[3]，口感差异也较大。

智能感官技术具有识别度高、稳定性好、客观性强、方便快捷等特点，能有效协助人类对食品进行区分[4]。质构分析作为智能感官分析的代表，近年来在食品分析中的应用越来越广泛[5-7]。质构分析主要是对产品与人们感觉相关的机械特性进行测量评估，用来分析食品的脆性、硬度、嫩度、黏性、咀嚼性、内聚性、弹力、拉伸强度、穿透度、抗压强度等各项物理指标。

本实验通过对生山药的表皮与果肉进行穿透实验来测定生山药的硬度，并以此判断其可运输性(即在运输过程中是否易受外力损伤)。对熟山药则进行对口感影响比较大的硬度、弹性、黏附力、内聚性、咀嚼性及胶着性的全质构分析(Texture profile analysis TPA)，从而对比不同品种山药口感的差异。

1 材料与方法

1.1 仪器

BROOKFIELD CT3质构仪：美国BROOKFIELD公司，TA-39、TA-41探头，TA-BT-KIT夹具基台。

1.2 材料

本实验所用山药来自不同产地，其名称、产地及外形如表1所示。

表1 不同品种山药产地及外形

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

分别取7种山药中形态较为标准者，清洗干净。果肉硬度实验取山药中段制成长度2 cm的圆柱体，探头插入方向为山药生长方向。

表皮硬度实验取山药中段，切成2 cm的圆段，并从中间切开，测试时切面朝下，表皮朝向探针。

熟山药取山药果肉中心位置，制成2 cm直径的圆柱体，分别在水沸腾后以1000 w功率煮10 min，然后取出放至室温(10 min)进行测试，测试时探头插入方向为横截面方向。

1.3.2 实验条件

不同测试项目对应的仪器操作条件见表2。其他参数保持一致：目标(探头插入深度)：5.0 mm；测试速度：1.00 mm/s；返回速度：1 mm/s。

表2 不同测试项目对应的质构参数

2 结果与讨论

本文分别从硬度、弹性、黏附力、内聚性、咀嚼性及胶着性等方面对比7类山药的TPA特征。图1～图7为不同品种熟山药的TPA图，从图1中可以看出几种山药质构特性略有差异。

图1 菜山药的TPA图

图2 金秤砣山药的TPA图

图3 牛腿山药的TPA图

图4 水山药的TPA图

图5 铁棍山药的TPA图

图6 细毛山药的TPA图

图7 小白嘴山药的TPA图

2.1 硬度

硬度感官定义为牙齿间用来压迫山药所需的最大力，即压缩实验或TPA实验中所需的最大力值。硬度的大小体现了山药保持形状的内部结合力的大小。实验分别测定了不同品种生山药的果肉和表皮硬度，测定结果见图8。从图8可以直观地看出表皮硬度从高到低依次是金秤砣山药、铁棍山药、小白嘴山药、细毛山药、牛腿山药、菜山药以及水山药；而果肉硬度从高到低依次是铁棍山药、细毛山药、金秤砣山药、小白嘴山药、菜山药、牛腿山药以及水山药。因此，结合表皮硬度、果肉硬度以及山药外形来看，金秤砣山药的可运输性最佳，铁棍山药、小白嘴以及牛腿山药次之，以上4种山药在运输过程中受到外力不易损伤折断。细毛山药、菜山药的可运输性比较一般，在运输过程中需要一定的保护。由于水山药的表皮硬度与果肉硬度均大幅低于其他山药，因此在运输过程中需要比较严格的保护措施。需要注意的是虽然铁棍山药的表皮与果肉硬度都很高，但是由于其体型细长，直径仅为2.5 cm左右，是本次实验所有山药中最细的，因此在运输过程中要在包装的抗弯折性上做足够的考虑。

图8 不同品种山药果肉与表皮硬度对照图

同种山药煮熟后,随着放置时间的延长即温度渐渐趋于室温时，其硬度值也有变化。实验发现：放置时间越长，即温度值越低，其硬度值越高。原因可能为温度降低的过程水分随之挥发，山药体积缩小，分子间距变小，因此山药分子间内部结构变得更加紧密。放置10 min后其硬度值趋于稳定，故本实验TPA测试均为山药煮熟后放置10 min再进行。表3列出了不同品种山药煮熟后的硬度、弹性、黏附力、内聚性、咀嚼性及胶着性等质构参数。从实验结果可以看出：水山药的水分含量较多，淀粉含量相对较少，因此在煮的过程中内部组织结构变化相对不大。所以水山药煮熟后仍然保留了高的硬度值。而细毛山药和小白嘴山药淀粉含量较高，煮熟后淀粉糊化，使内部结构变得较为疏松，所以表现出了较低的第一循环硬度[8]。而金秤砣山药和铁棍山药则在淀粉含量较高的同时内部组织结构也较为紧密，所以第一循环硬度依然较高。

表3 不同品种熟山药质构特性

2.2 弹性

弹性感官定义为连续2次咬样品间样品恢复的高度。同样条件下，样品恢复越高，弹性越好。弹性受蛋白质含量等因素影响, 蛋白质含量越高, 弹性越强。表3数据表明：铁棍山药，细毛山药和金秤砣山药蛋白质含量高，弹性好；而水山药和菜山药蛋白质含量低，弹性则较差。

2.3 黏附力

黏附力感官定义为牙齿克服与山药接触的吸引力所需的力，是指压缩实验过程中最大的负值力。它能反应山药分子间结合力的大小, 结合力越大, 黏附力越大。从表3可以看出：金秤砣山药和铁棍山药由于组织结构较为紧密且淀粉和蛋白质含量较高表现出了较高的黏附力。感官上表现为口感较为紧实，比较粘牙。水山药、细毛山药、菜山药和小白嘴山药的黏附力均不高，表现在口感上就是口感较为滑嫩。

2.4 内聚性

内聚性表征组成样品结构的内部键力。它的数学定义为TPA实验第二循环压缩功/第一循环硬度功。研究表明，内聚性与样品分子内部的蛋白质结构或交联有关[9]。内聚性是山药抵抗外界因素的损伤并紧密连接，使自身保持完整的性质, 比值在0到1之间, 内聚性越大，口感越细腻。由表3可知，几种山药内聚性大小顺序为：水山药<菜山药<牛腿山药<小白嘴山药<铁棍山药<细毛山药<金秤砣山药。金秤砣山药、细毛山药和铁棍山药内部键力更大，内聚性更高，口感更细腻。